前言

“高分子廢棄物完全燃燒”，是個世界性難題。目前西方發(fā)達國家也沒有相關研究成果，所以迄今歐美國家仍有數量巨大的廢輪胎、廢油漆積存。如北美大山溝里有大量廢輪胎堆積，甚至發(fā)生過30多天的大火；美國每年有6800萬加侖廢油漆，由于沒有科學方法進行熱能轉化/滅害減量，需要政府每加侖補貼9美元作安全處置費；國際公約也規(guī)定要重罰隨意丟棄油輪、油腳子等行為，在美國甚至要判刑。

我國的汽車、船舶、集裝箱、機電制造業(yè)在生產中會產生大量廢油漆；印刷業(yè)有大量廢油墨；城市有大量廢輪胎積存；石油行業(yè)的瀝青質、殘渣油（僅中石化近年公布的數字：瀝青年產量為500萬噸，年銷售量只有200萬～250萬噸，大量積存）、落地油、天然油砂、油泥廢水、公路廢瀝青等；江河湖海有大量漂浮廢塑料等。對于上述大量的高分子廢棄物，我國迄今也沒有科學的熱能轉化/滅害減量的處理方法。

我國秸稈制炭設備用于腰果殼制20萬噸活性炭項目，被東南亞一國家否決；一些大型生物質（秸稈）熱能轉化項目被內地政府否決；一些大城市生活垃圾發(fā)電項目引發(fā)民眾抵制；其中都可歸結于焚燒設備的“不完全燃燒”的污染。

高分子廢棄物幾乎與重油等熱值，如果能夠直接當燃料燃燒，其市場規(guī)模將十分巨大。但國內外目前還沒有真正能夠進行熱能轉化/滅害減量的焚燒爐產品。我們認為，高分子廢棄物完全燃燒技術的長期缺失，是垃圾治理高端市場發(fā)育遲緩的根本原因。

1 高分子廢棄物資源化，必須與熱能轉化/滅害減量相結合

高分子廢物的資源化，有化工提取、燃燒兩條工藝路線。筆者認為，高分子垃圾只有通過完全燃燒，才能進行最有效的熱能轉化利用；也只有通過完全燃燒才談得上有機污染物的徹底滅害減量。這是因為：

（ 1 ） 典型的高分子廢物塑料、橡膠、油漆油墨、瀝青質、動植物脂肪蛋白等的低位發(fā)熱值在7000 ～10,000kcal/kg，它們都是高熱值的熱能資源。

（2）高分子廢棄物資源相對集中，其高熱焓、高揮發(fā)性的燃燒特性更加突出。所以，需要具備針對其完全燃燒特性的燃燒裝備，才能有效進行熱能轉化/滅害減量。

高分子廢棄物用化工裂解工藝提取輕油，其廢氣治理的成本高昂，發(fā)達國家寧愿把廢輪胎、廢油漆相對安全地放置起來，也不走化工提取這條路。然而，目前我國仍然有人采用土法小爐子將廢塑料、橡膠或大量瀝青質殘渣油“煉油”。充其量1公斤煉出150～300克油，其余的200～350克就成了滾滾濃煙，污染大氣，其危害不可估量。

廢橡膠輪胎回收再生也是有限度的：國際標準組織對輪胎中摻用再生膠的限值在8%以下；廢橡膠的再制品（如橡膠跑道、發(fā)泡地板、墻裙等）的市場容量也是很有限的。例如北美大量的廢橡膠輪胎資源化出路，仍然是采用完全燃燒技術進行熱能轉化/滅害減量。

廢工程塑料中含有輕質碳酸鈣；廢油漆中含有金屬氧化物；玻璃鋼中含有玻璃絲布；橡膠中有炭黑等等，這些都是可以回收再生的資源。因此，高端市場另一個需求目標就是能夠在將有機污染物通過熱清洗滅害減量的同時，有效回收金屬、非金屬等物質功能的“熱清洗機”。

當前國內市場上已有引進 “美國熱潔爐”（僅適用于靜電噴涂導電桿的脫漆）；比利時的“熱清洗機” （循環(huán)流化床、用石英做熱媒，僅適用于較大銅、鋼鐵零部件脫除有機污染物）。但此類產品存在的共同問題是：有機污染物不能完全燃燒，還是要冒黑煙，而水噴淋洗炭黑的環(huán)保設備的投資和運行成本較高。

高分子廢棄物熱能轉化設備（RDF燃燒器）和有機污染物熱清洗機的空白，造成當今大量毫米、分毫米電線容易被燒成“過燒銅”；峰江資源再生工業(yè)園甚至把成捆的鋁箔紙扔到黃瑯垃圾場；散落的鋁箔包裝袋連拾荒的人都不要；而在再生鋁熔煉生產線上，脫除有機污染環(huán)節(jié)迄今空白，造成黑煙滾滾。

當前我國高分子廢物處理高端市場上急需能夠把銅鋁電線（特別是分毫米電子線）上的廢絕緣層、鋁合金易拉罐表面的印刷油墨或鋅合金零部件上的廢油漆、鋁箔/塑料薄膜復合包裝袋上的廢塑料清洗掉且又不冒黑煙的熱清洗機。

2 高分子廢棄物完全燃燒的機理

（1）完全燃燒機理

高分子廢棄物氣化生成的原生態(tài)氣體（Raw Gas），只能是C-H基組分為主甚至多基的、含有阻燃物的烷烴類燃料氣體；它具有高熱值、高揮發(fā)擴散性的特征；它的完全燃燒還需要經過連續(xù)的多級熱分解過程。實踐證明，固、液相的高分子廢棄物在高溫場的第一反應是氣化而不是燃燒，其完全燃燒必然是全氣相的、一次性完成的燃燒反應。而高分子廢物的不完全燃燒，則是垃圾焚燒爐冒黑煙的根本原因。

（2）Reburn是一種不完全燃燒技術

Reburn技術是20世紀初西方發(fā)達國家科技工作者為降低固體煤燃燒產生的氮氧化物（NOx）污染排放指標而采取的分段“復式燃燒”技術。即前40%段缺氧、低溫（約650℃）燃燒和后60%段富氧、高溫（約850℃）的燃燒方法。這是當年為了應對酸雨而不得不損失約 8%的燃盡率、可降低約40%氮氧化物生成量的一種環(huán)保減排技術成果。

美國曾采用Reburn技術對20%的煤發(fā)電裝備進行了環(huán)保改造。但是，到了20世紀末期，科技界發(fā)現Reburn 技術實際上是一種“不完全燃燒”技術；問題還在于低溫“不完全燃燒”所產生的二英類污染物質（Dioxins or PCDD/PCDFs）對人類健康的直接危害要比NOx大得多。二英類物質是持久性污染物（POPs），污染治理的難度更大；而氮氧化物95%以上可溶于水，并且可用堿性物質中和。于是，西方能源產業(yè)界技術改造方向和環(huán)?？萍冀绲难芯恐攸c轉向了對二英的治理（如高溫或等離子摧毀、活性炭吸附、灰渣熔融固化等），發(fā)達國家也不再提倡采用Reburn技術，對于發(fā)電鍋爐進行低氮氧化物生成量改造。

據考察，“二次燃燒”、“三次燃燒”的基本技術手段，就是二次、三次向不完全燃燒的煙氣中噴油“助燃”。那么，一次不完全燃燒的煙氣流中雖然殘留有部分可燃氣體，但是它處在大量燃燒過后的廢氣（其主要成分CO2、H2O就是滅火劑）裹挾之中，這種“火上澆油”單純提高煙氣溫度的辦法，實現不了高分子廢棄物的完全燃燒。實踐證明不完全燃燒的多次重復，并不等于完全燃燒?，F在又有人提出 “四次燃燒”，恰好說明“Reburn”是不完全燃燒技術。理智地放棄所謂“二次燃燒”不僅符合科學規(guī)律，在經濟上也更合理。

3 高分子廢棄物具有的熱能資源價值法則將引發(fā)高端市場結構的深層次變革

（1）高端市場現狀

僅以我國峰江廢五金拆解產業(yè)園每天產生100噸高分子廢物為例。該產業(yè)園內所產高分子廢棄物的平均熱值以8000kcal/kg估算，至少等于8百萬kcal/t垃圾，略與噸重油的熱量相當。當前日產100噸再生鋁錠的熔煉爐，平均日耗重油為9.5噸。所以，峰江產業(yè)園日產100噸高分子垃圾的熱量，至少可以替代10.5臺100噸熔煉爐的日耗重油的熱量。園區(qū)里既做廢五金拆解，又做再生鋁、銅熔煉的企業(yè)，首選的熱能利用方案，無疑是用自己產生的高分子廢棄物資源替代外購的重油來煉鋁、銅。

因此，高分子垃圾熱能資源/有機污染物的擁有者，又是鋁、銅再生熔煉生產的企業(yè)，可以自籌資金進行自產高分子垃圾熱能利用/滅害減量的技術改造，政府只需要修定一下技術規(guī)范，制定一個合理的政策對其進行支持和產業(yè)化引導。事實上，地方政府過分的商業(yè)干預（想建一個處理中心），反而導致2007年峰江產業(yè)園所在地黃瑯填埋場200噸/日高分子垃圾資源處理項目擱淺至今，以致海邊填埋場爆滿，峰江產業(yè)園100噸/日高分子垃圾資源處理反而成了地方政府的一個難題。

（2）需要適當提高焚燒爐高端市場的進入門檻

我國垃圾焚燒爐廠家眾多，大都為掛環(huán)保招牌（很少直接掛焚燒爐招牌）的私營企業(yè)。經營較好的環(huán)保企業(yè)多是從事污水、廢氣、固廢、噪聲、生態(tài)環(huán)境治理的企業(yè)。當前一些地方上中小型焚燒爐都要經過招投標程序，因此有能力做固廢項目BOT/BOO的環(huán)保投資企業(yè)，其商業(yè)操作也十分艱苦。

能夠看得準高分子廢物高端市場需求規(guī)模的企業(yè)家，首先要解決“怎么才能尋找到能夠把高分子廢物完全燃燒，真正不冒黑煙的技術”這個問題；繼而在知識產權的保護、高端產品的集約化生產、項目經營方式改革等重大對策問題上，進行深層次的研究，才能與時俱進。

4 高分子廢棄物完全燃燒爐應當具備的基本結構與基本功能特征

高分子廢物完全燃燒的基本爐型，由氣化室和燃燒室兩個部分構成。燃燒室的基本功能特征有：

（1）類似重油的完全燃燒的火焰極短，呈火炬狀（2m 左右）。燃燒室直接噴出的火炬必須大于1000℃，而且火焰尾部沒有黑煙。只有這種火焰才能直接與蒸汽鍋爐、燃氣輪機、或者熔煉爐相對接。

（2）由于高熱值的高分子廢物的完全燃燒，根本不需要噴油助燃，作為原理展示的爐型可以不安裝燃油機。

（3）完全燃燒室作為全氣相的燃燒裝備，必須具備安全防爆功能，無論是原理爐展示，還是正式產品，都必須經受以下功能的測試：

1）在相當寬的著火臨界溫度區(qū)間，具有任意濃度（尤其是較淡的或特濃的）原生態(tài)可燃氣體（Raw Gas）無聲自燃的點火功能，徹底消除氣化燃燒設備爆燃的危害。

2）完全燃燒的氣化室與燃燒室之間的溫度差正好跨越了多環(huán)芳烴穩(wěn)定反應的溫度區(qū)間，因此氣化室與燃燒室之間的托火界面，必須穩(wěn)定可靠、不回火。

3）能夠用手動或者其他簡易的操作方法，在數秒時間內可糾正由于誤操作造成不完全燃燒的黑煙。

（4）氣化室必須具備“低溫、低氧、低壓”氣化的基本功能，以降低原生態(tài)可燃氣中的粉塵量；氣化室同時應具有對有害元素進行惰化的功能，以及可有效回收金屬的二級功能。

（5）必須具有分別針對或者混雜地進行：各種塑料、橡膠、油漆油墨、瀝青質、動物尸體等高熱值的高分子廢棄物完全燃燒普適性功能的試燒演示和檢測。

5 幾點說明

（1）由于高分子廢物氣化生成的燃料氣體不宜大容量存儲和遠程管道配送，因而目前只能以氣化室/燃燒室一體的高分子廢物焚燒爐為主爐型。

（2）關于熱能轉換燃燒器的連續(xù)運行功能—由于“固、液態(tài)高分子廢物”向高溫區(qū)“連續(xù)投料”，因此設備的絕熱、密封、防積炭等，是另一個技術難題，當前國內外尚無成熟的產品和可靠的配套。

（3）組分復雜的高分子廢物復分解反應過程差別很大，氣化/著火臨界差別也很大，燃燒過程的模糊控制難度就大。隨著完全燃燒機理的成功解析，假以時日，搜集整理到足夠的運行數據，是可以進行模擬程序控制的。

（4）目前，我國相關技術標準中用以鑒別“完全燃燒/不完全燃燒”的是：黑煙，林格曼煙度法（GB/T 5468-91）；惡臭，三點比較式臭袋法（GB/T 14675-93）；一氧化碳，非分散紅外吸收法（HJ/T 44-1999）；二英，色譜-光譜聯(lián)用法（HJ /T 43-1999）。

尾氣檢測標準中應解決：“炭黑析出的黑度” 與“S、N、Cl、F生成物的煙色”之間區(qū)別的方法、“殘留有機分子的惡臭”與“S、N、Cl、F生成物各自的刺鼻性、窒息性異味”的區(qū)別方法。

（5）二英的完全分解溫度在超高溫區(qū)，完全燃燒機理（或者借助高能束）能否達到完全燃燒溫度，尚有待科學進一步實證。

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