垃圾發(fā)電耦合制氫，是在處理垃圾的過程中，直接對(duì)其進(jìn)行熱解氣化，獲得氫氣。目前，我國(guó)原生生活垃圾的平均含水量為50%-60%，不僅增加了企業(yè)煙氣治理的成本，還降低了發(fā)電量。
垃圾氣化制氫過程中，原生垃圾的含水量不影響物料氣化，反而能夠幫助提高合成氣中有效氣的含量。此外，形成規(guī)模效應(yīng)后，垃圾熱解氣化制氫的成本有望降到20元/千克以下，與天然氣等化石能源制氫技術(shù)成本相當(dāng)。
9月14日，東方電氣集團(tuán)東方鍋爐股份有限公司（下稱“東方鍋爐”）與重慶市潼南區(qū)人民政府簽訂垃圾發(fā)電耦合制氫及氫能示范項(xiàng)目合作意向書。東方鍋爐方面告訴記者，垃圾發(fā)電耦合制氫并非是通過電解水制氫，而是直接對(duì)垃圾進(jìn)行熱解氣化獲得氫氣，此舉不僅能提升垃圾處理經(jīng)濟(jì)效益及環(huán)保效益，還能為氫能產(chǎn)業(yè)提供低碳清潔的氫源保障。
變廢為寶新途徑
目前，垃圾處理方式主要是填埋或者焚燒發(fā)電，我國(guó)城鎮(zhèn)生活垃圾焚燒最主要的技術(shù)是爐排爐和循環(huán)流化床爐焚燒，這類設(shè)備具有投資大、運(yùn)行成本高的特點(diǎn)，多用于規(guī)模較大的城鎮(zhèn)生活垃圾處理。東方電氣負(fù)責(zé)垃圾發(fā)電耦合制氫及氫能示范項(xiàng)目的工作人員介紹，爐排爐焚燒和循環(huán)流化床焚燒過程中產(chǎn)生的化合物以及飛灰，容易對(duì)環(huán)境造成二次污染，項(xiàng)目選址落地越來越困難，垃圾如何實(shí)現(xiàn)低碳化處理尤為關(guān)鍵。
在此背景下，熱解氣化技術(shù)作為一種新型的生活垃圾處理技術(shù)，逐漸受到重視。上述人士表示，對(duì)垃圾進(jìn)行熱解氣化具有優(yōu)異的環(huán)保特性，可以有效降低化合物生成量并減少飛灰排放量，有機(jī)物分解為簡(jiǎn)單的氣體分子形成一氧化碳和氫氣，用作燃料或化工原料，實(shí)現(xiàn)生活垃圾處理的無害化、減量化和資源化。
據(jù)介紹，我國(guó)目前原生生活垃圾的平均含水量為50%-60%，過高的含水率不僅增加了垃圾焚燒企業(yè)后續(xù)煙氣治理的成本，還降低了垃圾的發(fā)電量。而在垃圾氣化制氫過程中，原生垃圾的含水量不影響物料氣化，反而能夠幫助提高合成氣中有效氣的含量。此外，城市生活垃圾中含有大量的碳?xì)浠衔?，是一種比煤等化石能源更適合氣化制氫的原料來源。
他指出，目前國(guó)內(nèi)已有許多地方在生活垃圾處理技術(shù)選擇時(shí)指定采用熱解氣化技術(shù)。在碳達(dá)峰、碳中和背景下，伴隨著我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，低碳清潔氫將迎來大規(guī)模應(yīng)用需求，基于此，垃圾制氫的應(yīng)用場(chǎng)景也日漸清晰，
經(jīng)濟(jì)、環(huán)保效益顯著
垃圾制氫的經(jīng)濟(jì)效益如何？上述人士給記者算了一筆賬：垃圾制氫的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)包括制氫成本、設(shè)備折舊、稅金、人工以及各項(xiàng)稅費(fèi)、合理利潤(rùn)，目前每千克氫氣生產(chǎn)成本在合理的原材料價(jià)格和電價(jià)的前提下，煤制氫約10元/千克，天然氣、石腦油、重油、甲醇制氫約17元/千克，工業(yè)副產(chǎn)氫回收提純21元/千克，電解水制氫約30元/千克。
“在不計(jì)算垃圾處理補(bǔ)貼的情況下，合成氣凈化、制備高純氫工段氫氣的制備成本為14.94元/千克，而在垃圾氣化工段，純氫制造成本為13.80元/千克。因此，生活垃圾制備高純氫氣的總生產(chǎn)成本約為28.74元/千克。在計(jì)算垃圾處理補(bǔ)貼的情況下，垃圾制氫的成本還會(huì)進(jìn)一步下降。形成規(guī)模效應(yīng)后，垃圾熱解氣化制氫的成本有望降到20元/千克以下，與天然氣等化石能源制氫技術(shù)成本相當(dāng)。由此可見，生活垃圾熱解氣化制氫技術(shù)很有應(yīng)用潛力。”上述人士表示。
另外，相較化石能源制氫，生活垃圾制氫的碳排放更低，環(huán)保效益顯著。上述人士表示：“利用垃圾制氫，每噸氫氣減少的二氧化碳排放量約為23—31噸。垃圾制氫研發(fā)工作的開展，有望為垃圾處理技術(shù)開拓一條新的路徑，也將成為垃圾填埋場(chǎng)區(qū)域環(huán)境綜合治理的關(guān)鍵核心技術(shù)?！?
有效提升企業(yè)收益
2019年7月，財(cái)政部表示，一方面，擬對(duì)已有項(xiàng)目延續(xù)現(xiàn)有補(bǔ)貼政策；另一方面，考慮到垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目效率低、生態(tài)效益欠佳等情況，將逐步減少新增項(xiàng)目納入補(bǔ)貼范圍的比例，引導(dǎo)通過垃圾處理費(fèi)等市場(chǎng)化方式對(duì)垃圾焚燒發(fā)電產(chǎn)業(yè)予以支持。
據(jù)了解，我國(guó)垃圾焚燒企業(yè)主要收益由兩部分組成，一是垃圾處理費(fèi)，即每處理一噸垃圾，政府需要支付費(fèi)用，業(yè)內(nèi)平均價(jià)格在50-80元不等。二是上網(wǎng)電價(jià)收入，數(shù)據(jù)顯示，2018年垃圾焚燒發(fā)電企業(yè)噸垃圾平均上網(wǎng)電量均值為283千瓦時(shí)，執(zhí)行統(tǒng)一標(biāo)桿電價(jià)0.65元/千瓦時(shí)。這意味著即噸垃圾的處置收益除了補(bǔ)貼以外，不到200元。面對(duì)補(bǔ)貼逐步退坡，垃圾發(fā)電企業(yè)亟待提升垃圾處理效益，以應(yīng)對(duì)生存困境。
“目前，正常情況下燃料電池用高純氫氣的價(jià)格在55-60元/千克，因此，與垃圾焚燒相比，利用熱解氣化技術(shù)處理城市生活垃圾不僅能對(duì)城市生活垃圾進(jìn)行大規(guī)模減量化，還能在處理垃圾的同時(shí)生產(chǎn)附加值高的燃料電池用氫氣，有效提升垃圾發(fā)電企業(yè)收益?！鄙鲜鋈耸勘硎尽?
值得注意的是，在德國(guó)、日本、美國(guó)等國(guó)家，生活垃圾熱解氣化技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)從中溫氣化發(fā)展到了環(huán)保性更好的高溫氣化，而熱解氣化技術(shù)在國(guó)內(nèi)還不夠成熟，產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用仍處于起步階段，需要持續(xù)關(guān)注。
