厨余垃圾烘焙-气化制氢工艺的模拟研究与(火用)和技术经济分析

作者：赵常希; 谢迪; 黄经春^*; 乔瑜; **厚

来源：洁净煤技术, 2023, 1-11.

• 厨余垃圾
• 高值化利用
• 烘焙预处理
• 气化
• 过程模拟
• 技术经济分析

烘焙是一种极具前景的厨余提质预处理手段，能显著提升后续气化合成气品质，但其技术经济可行性尚待评估。基于此，本研究提出一种厨余烘焙-气化制氢工艺，并对厨余直接气化和烘焙-气化两种工艺进行了全面的技术经济评估。利用Aspen Plus，研究了气化温度和水碳比(S/C)对厨余直接气化和烘焙-气化两种工艺制氢能力的影响。研究发现，温度和S/C提高了两种工艺的制氢能力，温度为950 ℃，S/C为1.5～2.0是厨余直接气化和烘焙-气化工艺较理想的操作参数。通过分析(火用)效率和经济效益，对5.5万吨/年含水率55%的厨余烘焙-气化制氢工艺进行了综合评价，以探究该工艺的可行性。结果表明：烘焙预处理的引入，导致系统(火用)损增加813.2 kW，占整个工艺的8.5%。直接气化系统的(火用)效率为50.9%，烘焙-气化系统效率较直接气化提升4.9%。从经济角度看，烘焙-气化设备总投资成本为512万美元，年运行成本为297万美元，最低H2销售价格为2.94美元/千克，直接气化工艺的最低H2销售价格则要高8.4%。因此，厨余的烘焙-气化工艺制氢无论在热效率还是经济成本上相比直接气化更具优势。

• 单位
  煤燃烧国家重点实验室; 华中科技大学