城市垃圾
市政固体废物可通过热或生化技术转化为能量。商业热技术是燃烧为工业生产蒸汽,为地区供热提供热水,或为电网提供电力。在收到都市固体废物后,可在专门设计的炉膛上(一般为25-50公吨/天/单位)或斜炉上(一般为250-1000公吨/天/单位)燃烧。此外,固体燃料可以机械生产。这种垃圾衍生燃料(RDF)可以在专门设计的锅炉上的移动炉排上燃烧(通常为400-1000公吨/天)。RDF也被用作煤的替代品,最好是在炉栅锅炉中,但通常是在悬浮燃烧锅炉中。有限的研究正在开发生产燃料、气体或液体的新技术运输燃料或新形式的RDF,如致密RDF和粉末状RDF。前者可以储存较长时间,并向多个用户销售;后者可作为重油锅炉的燃油替代品。现时商业燃烧设施的蒸汽生产效率为65-75% (化石燃料设备效率为88-90%)主要是由于水分和无机含量。相比之下,低水分和低灰分的废物,如纸张或干木材,计算效率为89%。
生化转化技术利用生物生产特定的燃料。例如,在自然界中发现的一个复杂的生物联盟将纤维素和其他碳水化合物减少为单糖、有机酸,最后是沼气。目前,商业生物化学转化仅限于从垃圾填埋场和污水处理中回收沼气。未来的研究可以完成从城市垃圾或选定的成分中生产沼气或乙醇的技术开发。
最近对所接收都市固体废物能量含量的测量表明,每磅都市固体废物所含能量约为11.6兆焦耳/公斤(5000英热单位/磅)[近年来为10.4兆焦耳/公斤(4500英热单位/磅)]。
城市固体废物管理可以通过将特定成分重新制造成新材料来节约能源。某些无机成分(钢、铝和玻璃)可以通过机械、磁、密度、尺寸、形状、静电等来源分离,并回收成新材料。某些有机成分(特定等级的干净纸张和特定塑料)可以回收和再制造。由于高纯度是回收材料所必需的,源分离是首选的回收技术。需要研究如何从混合废料中经济地回收除钢铁以外的其他部件。不同的商品所节约的能量是不同的。例如,回收一磅铝可以节约242兆焦耳/公斤(10万英热单位/磅),而回收一磅玻璃可以节约3.8兆焦耳/公斤(1500英热单位/磅)。此外,一种商品的能源节约可能有所不同。例如,将旧新闻纸回收为新新闻纸可节省约4.6 mJ/kg (2000 Btu/lb),而将纸板回收为新纸板可节省约2.3 mJ/kg (1000 Btu/lb)。
目前,美国大约有150个废物转化能源的设施。它们各不相同,从收到垃圾就焚烧的大规模燃烧设施,到为现有锅炉准备燃料的设施,再到回收可回收物的设施。这些设施产生的90%以上的能量来自于燃烧废物。有大量的回收项目和50多个材料回收设施(MRF)。根据GAA、EPA和DOE的数据库,目前燃烧产生约0.29 X 1018焦耳(0.28 X 1015 Btu)的一次能量,回收约0.16 X 1018焦耳(0.15 X 1015 Btu) 0.15四分之一的一次能量,从垃圾填埋气体(LFG)从大约100个垃圾填埋场回收。燃烧产生的能量大约80%是电力,其余的是工业或区域供暖的蒸汽或热水。回收主要是为了节省铝生产中的电力。大约80%的液化天然气被用于发电,而其余的则被用作锅炉燃料或者清洗到纯甲烷作为替代品使用天然气.
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