生物質燃料耦合紡織固廢發電的探索和分析

馮宏

摘 要：在部分紡織固廢聚集的地區，利用現有的生物質發電（熱電）機組設施，將紡織固廢和生物質燃料進行耦合焚燒熱電聯產或發電，從燃料特性、技術工藝流程、環保方面進行分析探討，旨在有效解決區域性類似生物質燃料的紡織固廢處理問題和資源能源回用問題。

關鍵詞：耦合；生物質；紡織固廢；二噁英

中圖分類號：TM619 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）35-0055-02

Abstract： In some areas where textile solid waste is concentrated， the existing biomass power generation （thermoelectric） unit facilities can be used for coupling the incineration of textile solid waste and biomass fuel for cogeneration or power generation. Based on the analysis of fuel characteristics， technological process and environmental protection， this paper aims to effectively solve the problems of textile solid waste treatment and resource and energy reuse similar to biomass fuel in the region.

Keywords： coupling； biomass； textile solid waste； dioxin

前言

中國是紡織品生產和出口的大國，根據統計，每年中國紡織服裝的廢棄物已超過100萬噸，且呈遞增趨勢[1]。然而在廢舊紡織品的循環利用和處理上，目前還沒有成熟的回收體系和處置規范，配套的技術手段和措施還比較薄弱，還處于初級探索階段，廢舊紡織品的售出量和回收再利用率仍然很低。如何對紡織固廢實施再回收利用，以節約資源和能源，減少二次污染是我們值得研究的課題。

1 紡織固廢回收利用現狀

目前廢舊紡織品的回收再利用方法主要有物理回收、能量回收和化學回收三種。

物理回收是指對廢舊紡織品進行篩選、消毒和簡單的機械加工后，就可以被重新利用，或是得到一些初級原材料重新制作成為另外功能產品的回收再利用方法。能量回收是將紡織固廢通過焚燒轉化為熱量，用于火力發電或余熱利用的回收再利用方法[2]。化學回收是將廢舊紡織品收集、處理，采用化學方法將原材料中的高分子聚合物解聚，得到單體，然后再利用這些單體制造新的化學纖維的回收再利用方法。

化學回收法所需的工藝技術較高，成本相對較高適用于大規模批量生產，對于所回收的廢舊紡織品所含原料要求較為嚴格，目前應用很少。物理回收是最有效的回收再利用方法，但是總有部分紡織品或者原料不能采用這種辦法有效回收變成為固廢，對于不能物理回收的廢舊紡織品適合采用能量回收方法。

目前，紡織固廢比較規范的技術線路是采用專門的紡織業垃圾焚燒爐進行焚燒處理。其中一部分企業進行了能量回收利用，但規模較小，一般不是連續運行。煙氣處理系統采用急冷塔+活性炭噴射系統+消石灰投加裝置+袋式除塵器+活性炭吸附的組合工藝進行煙氣凈化，凈化后的煙氣排放限值要求滿足GB18484-2014《危險廢物焚燒污染控制標準》標準。對紡織企業來說專門建設紡織業垃圾焚燒，從經濟投資上比較昂貴，從能源利用效率上比較低，從環保達標排放角度講由于分散和不連續運行很難監管。所以實際上很多紡織廢品沒有真正回用和處置，造成二次污染。

2 生物質燃料耦合紡織固廢可能性

紡織固廢主要分布在我國蘇南浙北這個紡織業發達的區域，也是目前世界上最集中的紡織品集散地。近年來這個區域陸陸續續建設了區域性的生物質發電（熱電）項目，主要焚燒處理當地的農林廢棄物，對資源綜合利用和環境保護有很大作用，但是由于南方秸稈季節性較強，水分大，收集難度大，導致燃料成本較高，大多數生物質項目經濟性較差。如果將紡織固廢作為燃料耦合生物質燃料進行焚燒發電（供熱），既解決了紡織企業廢品無法解決處理的問題，也在一定程度上產生一定的經濟效益，發揮資源綜合利用、節能、環保多方面綜合效益。

生物質燃料和紡織固廢在性狀和熱值方面具有一定的相似性。在江浙一帶，生物質主要是農作物秸稈、農林廢棄物、木材加工廢棄物為主。生物質燃料水分較大，一般30-55%，熱值一般在9196-13794kJ/kg左右。見表1：

紡織固廢主要是無法再利用的布條、棉麻邊角料、車間清掃紡織品和灰塵混合物。熱值一般在9196-17720kJ/kg左右（見表1）。

而將紡織固廢耦合現有的生物質機組則有很大優勢，包括燃料輸送、焚燒、煙氣處理及在線監測、熱量利用、灰渣處理等所有的設備設施系統基本上都可以充分利用。從經濟角度分析，目前生物質燃料收集到廠價500元/噸（熱值10868-13794kJ/kg）左右，而同樣熱值的紡織固廢可以向紡織企業收取處理費100-150元/噸。對紡織企業和生物質發電（熱電）企業都會產生一定的經濟效益。

3 生物質耦合紡織固廢焚燒發電技術的主要工藝流程

在焚燒過程中，生物質燃料耦合紡織固廢燃料即以一定空氣量在爐內進行氧化燃燒反應，燃料中的有毒有害物質在高溫下氧化、熱解而被破壞，所以高溫焚燒是一種可同時實現廢物無害化、減量化、資源化的處理技術[3]。

生物質耦合紡織固廢發電技術的主要工藝流程和生物質直燃發電流程相同，如圖1所示。

兩種燃料在粉碎設備系統有一定的不同，生物質主要是打包的秸桿和廢棄的木材邊角料，采用切碎粉碎設備；紡織固廢主要是棉麻廢棄的布料和絲狀固廢，采用撕碎設備為主，考慮到入爐堵塞問題，尺寸要求平均5cm最長不超過10cm。因此，因地制宜采用不同的粉碎系統，然后在輸送系統逐漸以一定比例摻混耦合，盡量均勻以保證爐內穩定燃燒和煙氣處理系統穩定運行。

根據實際經驗，生物質燃燒和紡織固廢減容比一般可以達到≥93%，故生物質耦合紡織固廢燃燒后減容比一般也可以達到≥93%。

4 生物質燃料耦合紡織固廢焚燒煙氣處理

生物質耦合紡織固廢焚燒煙氣治理流程為：爐膛→SNCR→旋風分離器→SNCR→高溫過熱器→低溫過熱器→省煤器→空氣預熱器→旋風除塵器→活性炭粉末噴射吸附系統→布袋除塵器→引風機→濕法脫硫裝置→煙囪，如圖2所示。考慮到固廢焚燒可能會產生一些有毒有害氣體和二噁英等，在布袋除塵器前增加活性炭粉末噴射吸附系統。可以除去煙氣中的大部分有Cl2、HCl、H2S等有毒有害氣體、二噁英以及部分重金屬。

在焚燒過程中，采用成熟的“3T”技術對影響二噁英生成的多個因素進行了有效控制。另外，二噁英再次合成的最佳溫度介于200-400攝氏度之間。因此，活性炭系統和布袋除塵器的工作溫度應該在200攝氏度以下，有效避免了二噁英的生成和排放[4]。

煙氣排放標準采用兩個更嚴格的標準執行，生物質焚燒煙氣執行GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標準》標準，紡織品垃圾焚燒執行GB18484-2014《危險廢物焚燒污染控制標準》標準。生物質燃料耦合紡織固廢焚燒煙氣排放標準則應該兩者排放標準都執行，相同污染因子比如顆粒物、二氧化硫、氮氧化物的排放濃度選擇從嚴執行。

5 問題與前景

紡織品固廢目前沒有明確列入國家工業固體廢物資源綜合利用產品目錄，仍然缺乏一定的政策和規范指導實際工藝路線的實施。

隨著公民環保意識垃圾分類工作進一步深入開展，新材料可能會逐步替代一部分紡織品，或者將來紡織產業的逐漸轉移，紡織固廢可能逐漸會減少，但目前因地制宜將生物質燃料耦合紡織固廢， 是有益于環境和資源綜合利用的，是符合產業生態環保、低碳綠色可持續發展的。

參考文獻：

[1]國內外紡織品廢料回收利用現狀[Z].變寶網，2016.

[2]劉路遠.廢舊紡織品循環利用成為未來方向[Z].2016.

[3]艾雪竹，汪婷婷，李強，等.生物質發電及其灰渣處理綜述[J].安徽化工，2017（2）.

[4]許智博.生物質發電是秸稈綜合利用的有效途徑[J].科技創新與應用，2016（04）.