利用热解-重整技术从城市垃圾中制造富含氢气合成气

为了解决我国城市垃圾排放量日益增长和能源日趋短缺等突出问题，本课题将通过开展热解-重整实验研究的方法，开发出可以从城市垃圾的有机成分中高效制取富含氢气合成气体的工艺技术，进而为开发小型而高效的城市垃圾气化发电系统及制造燃料电池所需清洁燃料-氢气等工艺奠定必要的理论及实践基础，为促进我国发展城市垃圾减量化、资源化技术做出应有的贡献。课题研究将主要借助于一套热解-重整实验系统，以城市垃圾预制成的固体废弃物衍生燃料(RDF)为原料，开展城市垃圾的热解-重整正交实验，在掌握热解气体中氢气及微量环境负荷物质在各工艺过程中的发生特性及其影响要素的基础上，通过优化各操作参数和调整重整催化剂构成，以及设计合理的合成气净化系统等方法，在实现高效制氢的同时，有效地控制环境负荷物质的发生和排放，最终确立一套高效而且环境友好型废弃物制氢工艺技术。

为了拓展环境友好型高效的生活垃圾资源化利用技术发展，项目研究以生活垃圾衍生燃料(RDF)为研究对象、先后开展了垃圾的气化、气化—改质及催化气化—改质等实验研究，掌握了利用气化—改质技术从生活垃圾中制造富含氢气合成气过程中，操作条件、催化剂组成等要素对氢气生成的影响、解析了氢气生成的基本原理。在研制出具有良好催化性能的NiB催化剂基础上，通过NiB催化剂与CaO的有效组合利用，有效地分解了焦油、极大地促进氢气的产生。.研究表明，利用催化气化—改质技术可以有效地从城市垃圾中制造出清洁的富含氢气合成气。在诸多影响要素中，温度和催化剂类型对氢气的发生起到决定性的影响，同时，适量的水蒸气及氧气供应，对进一步提高产氢效率具有重要的辅助作用。在1123K的温度条件下、通过在气化—改质工艺中同时使用自主调制的改质催化剂NiB与CaO的方法，成功地从垃圾衍生燃料中制造出具有最高氢气浓度为51.4%，最大氢气发生量达到52.0mole/kg(RDF) 的合成气。实现了项目初期设定目标。.项目对产氢过程的伴生微量环境负荷物质的发生特性及抑制方法进行了详细研究、并通过采用多种催化剂组合运用的方式，在确保氢气生产效率不受影响情况下，有效地将合成气中的Cd、Pb、Cu、Cr等重金属、多换芳香烃（PAHs）、卤代芳香烃、HCl、H2S等环境负荷物质控制在大气排放标准范围以内、焦油浓度控制在200mg/Nm3以下,确立了具有良好环保特性的垃圾催化剂气化—改质、高效制造富氢合成气燃料的方法。研究成果不但弥补了关于垃圾制氢过程中环境负荷物质发生特性不明的空白，还将为促进垃圾制造清洁富氢燃料技术的深入发展，奠定了必要的理论基础和重要的科学依据。