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新中国70周年科技贡献人物余式正

2019-08-19 15:56:44  来源: 中国金融商报网
为人类生存营造可持续发展的环境

无二噁英、无废气排放的立式负压垃圾干馏焚烧炉技术开创垃圾处理的新时代

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今年是新中国成立70周年,70年风雨征程,中华大地面貌焕然一新,新中国

取得了举世瞩目的成就。伴随着经济发展壮大,中国科技实力实现了从难以望其项背到跟跑、并跑乃至领跑的历史性跨越。中国科技创新事业走过不平凡的发展之路,是一代又一代科技工作者艰苦奋斗、不懈努力。习近平总书记强调我国科技发展的方向就是:创新、创新、再创新。他说:“历史的机遇往往稍纵即逝,我们正面对着推进科技创新的重要历史机遇,机不可失,失不再来,必须紧紧抓住”。又说:“我国广大科技工作者要敢于担当、勇于超越、找准方向、扭住不放,牢固树立敢为天下先的志向和信心,敢于走别人没有走过的路,在攻坚克难中追求卓越,勇于创造引领世界潮流的科技成果”。

中国科协中国未来研究会会员、中国未来研究会科技未来分会理事、九三学社冶金自动化支社社员、北京正仁科技有限公司董事长余式正技术创新潜心研究 发明专利无二噁英、无废气排放的立式负压垃圾干馏焚烧炉(专利号ZL 201410393458.8)开创垃圾处理的新时代。

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一、垃圾处理的现状与存在的世界难题

哪里有人居住,哪里就有垃圾。垃圾污染环境需要处理,处理的目的就是实现无害化、减量化和资源化,简称“三化”。当前垃圾处理的方法有填埋、焚烧和综合利用三种。垃圾填埋占用土地、污染环境,不宜推广已经达成共识,无需赘述;垃圾焚烧不可避免会产生二噁英。二噁英号称天下第一毒,它的毒性比氰化钾还严重300倍,并且,二噁英一旦生成以后并没有远去,最后返回地面,构成对人们身体健康的巨大威胁,受到群众的强烈反对;

垃圾综合利用设想垃圾从垃圾桶收集回来以后,通过垃圾分选系统,把垃圾分成:饲料、堆肥、塑料、纸类、金属、玻璃和其他垃圾等七类。其出发点首先是垃圾不用焚烧,可以避免二噁英的产生;其次是垃圾能够“物尽其用”。但是在实际应用中碰到垃圾如何分选和如何利用的难题:过去采用风选或者水选,要选出七类垃圾实属不易。还有,因为分选不彻底,利用也成问题,而且成功的案例不多,后来就逐渐淡出市场,垃圾焚烧就占据了主流的地位。

一方面当前垃圾处理技术落后,跟不上垃圾产生和处理的需要;另一方面垃圾不断积累,造成垃圾围城,酿成垃圾危机。早在1998年美国世界观察研究所在一项调查报告中宣称:“垃圾回收和再生利用,称得上是21世纪人类最主要的效率革命”。这是人类为了生存而寻找持续发展道路所必须采取的步骤。

我国相关部门做了许多工作,例如:2011年国务院批转16部委《关于进一步加强城市生活垃圾处理工作的意见》(以下简称《意见》)要求:“提高创新能力。加大对生活垃圾处理技术研发的支持力度,加快国家级和区域性生活垃圾处理技术研究中心建设,加强生活垃圾处理基础性技术研究,重点突破清洁焚烧、二噁英控制、飞灰无害化处置、填埋气收集利用、渗沥液处理、臭气控制、非正规生活垃圾堆放点治理等关键性技术,鼓励地方采用低碳技术处理生活垃圾。重点支持生活垃圾生物质燃气利用成套技术装备和大型生活垃圾焚烧设备研发,努力实现生活垃圾处理装备自化”。开展城市生活垃圾处理技术应用示范工程和资源化利用产业基地建设,带动市场需求,促进先进适用技术推广应用和装备自主化。”

2014年国家发展改革委气候司把生活垃圾焚烧发电作为“燃料及原材料替代类技术”列入《国家重点推广的低碳技术目录》,支持垃圾焚烧。虽然受到反烧者的质疑,发改委欢迎提供更好的解决办法,但真正提出更好的处理办法并不多。

2015年中国人民大学发布《我国城市生活垃圾管理状况评估》(以下简称《评估报告》)报告。声称:“源头分类是垃圾减量的核心手段,以及到目前为止唯一正确的手段。并且源头分类没有不可克服的技术、资金和居民的素质问题”。

习近平总书记在中国科学院第十七次院士大会、中国工程院第十二次院士大会开幕会上强调:坚定不移创新创新再创新,加快创新型国家建设步伐。他说:

“历史的机遇往往稍纵即逝,我们正面对着推进科技创新的重要历史机遇,机不可失,失不再来,必须紧紧抓住”。又说:“我国广大科技工作者要敢于担当、勇于超越、找准方向、扭住不放,牢固树立敢为天下先的志向和信心,敢于走别

人没有走过的路,在攻坚克难中追求卓越,勇于创造引领世界潮流的科技成果”。

人民大众热切盼望垃圾处理技术有所突破。为此北京正仁科技有限公司自成立以来,把垃圾干馏焚烧技术用于垃圾处理,公司董事长余式正先生十几年如一日,不断探索,寻求破解垃圾危机的办法,为人类寻找可持续发展的环境。

研究发现:垃圾焚烧技术的难题、也是垃圾焚烧技术的主攻方向,是垃圾焚烧如何能够不产生二噁英(比16部委的《意见》要求更高);垃圾综合利用的技术难题、也是垃圾分类的主攻方向是垃圾如何分类,如何自动分选和如何利用垃圾中的资源。下面简略介绍我们对于对垃圾焚烧和垃圾综合利用(或者垃圾源头分类)存在问题和解决办法。

二、消灭二噁英推动垃圾焚烧技术发展

1、第一代垃圾焚烧炉和它的缺陷

垃圾焚烧始于十九世纪末。首台垃圾焚烧炉于1870年在英国Paddington市问世。经过不断的改进和革新,最后以马丁炉为代表的炉排炉技术臻于成熟,在世界上大力推广。第一代垃圾焚烧炉的特征是垃圾放在炉排上直接焚烧。它的缺陷是不可避免会产生二噁英;其次,在炉子的设计方面也存在不少缺陷,例如在炉排炉的干燥段缺少加热热源(图1),垃圾没有充分干燥就进入燃烧段,当然不能充分燃烧,垃圾在炉内停留的时间大约1小时,马上就到达燃尽段。我国的垃圾含水量大,初期引进的炉排炉不能正常运行,业界大呼引进技术水土不服。后来经过长时间的调试,炉排炉后面增加了后拱,形成燃气猛烈燃烧的二燃室,通过辐射加热,才解决了垃圾的干燥和燃烧问题。还有其他的问题,这里就不赘述。

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2、有效抑制二噁英产生的第二代垃圾焚烧炉

上世纪中页,以流化床垃圾焚烧炉为代表的第二代垃圾焚烧炉受到业界和专家们的好评,被认为是今后的垃圾处理的发展方向。它的特征是采用热解气化的燃烧方式,即把垃圾经过破碎以后,进入流化床垃圾焚烧炉,炉内高压空气克服物料的重力,使垃圾和均热剂一起流动起来,加热分解成可燃气体以后,可燃气体在二燃室燃烧,而是均热剂则返回到炉内。因为大部分垃圾热解-气化,并不直接焚烧,所以有效抑制二噁英的生成,它的机理我们后面再加以说明。

但是第二代垃圾焚烧炉并不能完全消灭二噁英的产生。为此,一般第二代垃圾焚烧炉需要进行严格的废气处理以后,例如:废气要求实现3T+E,布袋除尘、活性炭吸附等处理措施以后才能排放。当前在我国信用缺失的大环境下,群众很难相信企业会保证这些措施完全能够实施,不会弄虚作假,所以就不放心。

3、第三代垃圾焚烧技术的特征是不产生二噁英

第二代垃圾焚烧炉除了还不能避免二噁英的产生以外,其实还有不少缺陷。例如每吨垃圾焚烧产生4000-7000立方米的废气飘洒空中,其中的温室气体影响全球气候,其它有害气体形成酸雨,每年造成千亿的经济损失。最令居民不能容忍的是储存垃圾的垃圾坑,垃圾腐烂产生渗滤液和臭气。

于是大家期望能够有不产生二噁英、不排放废气、没有渗滤液和臭气的垃圾垃圾焚烧技术的诞生,我公司就是在这种大背景下发明了“无二噁英、无废气排放的立式负压垃圾干馏焚烧炉”,作为对社会的回报。发明专利不仅不产生二噁英,还不排放废气、没有渗滤液和臭气,从而开创了第三代垃圾焚烧炉的新时代。

从垃圾焚烧技术的发展历程看。为了克服二噁英的毒害,推动一代又一代垃圾焚烧炉不断更新,垃圾焚烧的发展史也可以说是人类战胜二噁英的历史。

三、不产生二噁英走没人走过的新路

1、垃圾焚烧会产生二噁英为何成为普遍共识

研究表明,二噁英的生成有三个阶段:初始生成阶段、生成后高温分解和尾

部复合阶段。二噁英生成以后又会复合,所以就难以消灭;要在初始阶段消灭二噁英似乎是不可能的;为此,国外推出3T+E、布袋除尘、活性炭吸附以及急冷的办法防止复合,甚至采用纯氧熔融燃烧等措施,让二噁英生成以后进行高温分解。“二噁英不可战胜”成为国内、外专家的普遍共识,并为此付出巨大的代价。

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我们看二噁英的分子式(图2):它是由一个或两个氧原子结合两个被氯取代的苯环组成的。可见二噁英的生成必须同时满足两必要个条件:有氯、苯环存在和发生氧化反应。混合垃圾不能没有氯和苯环存在;焚烧是氧化反应,据此断言:垃圾直接焚烧不可避免会产生二噁英。于是,垃圾焚烧成为群众避不及避的妖魔。

2、垃圾焚烧不产生二噁英走没人走过的新路

我们从另一个角度看。既然我们不能控制二噁英全部的生成条件,但只要控制垃圾的焚烧过程,不具备产生二噁英的任一必要条件就不会产生二噁英。

为此,我们把垃圾焚烧过程分为两个阶段:原生垃圾有氯和苯环存在,我们

就让垃圾干馏、分解。所谓“干馏”,就是固体有机物在隔绝空气条件下加热分解的化学反应过程,例如木材干馏生成木炭。干馏生成可燃气体(干馏煤气),焦油和碳化物固体残渣。在隔绝空气状态下垃圾干馏、分解,没有氧的存在、不发生氧化反应就不产生二噁英。然后再烧干馏产生的干馏煤气或碳化物残渣,苯环已经分解、氯也随着燃气跑了,燃烧碳化物当然不会产生二噁英!

于是,我们就把二噁英消灭在初始产生阶段,既无需高温分解也不存在尾部复合。实现了垃圾焚烧不产生二噁英的理想!这就是不产生二噁英的理论根据。

在我们中试的第二代垃圾干馏气化炉中,把产生的燃气用于烧砖,烧砖后废气排放的二噁英实测值如图3所示。平均值为0.028ng/m3,远低于日本和欧盟的排放标准,第三代垃圾干馏焚烧炉又有改进,排放还会更低。至此,通过中试的实际检验,证实:垃圾干馏焚烧能够不产生二噁英和不产生二噁英理论的正确性,从而开创了垃圾焚烧不产生二噁英的新时代━━━━第三代垃圾焚烧技术。

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图3 第二代垃圾干馏焚烧炉排放二噁英的实测结果

3、敢为人先消灭废气排放

过去每吨垃圾焚烧产生4000-7000立方米的废气,似乎天经地义!废气包含温室气体和NOX、SOX等有害气体,污染环境并影响全球气候,造成酸雨,导致每年上千亿的经济损失。我们说垃圾处理的目的是无害化、减量化和资源化。什么是垃圾处理的减量化?我们认为,真正的减量化是把被丢弃的垃圾变成有用的物质,即“变废为宝”、而且不产生二次污染。消灭废气排放就是消灭二次污染。

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图4是没有废气排放的第三代垃圾干馏焚烧炉的结构。垃圾焚烧炉自上而下分成干燥段、干馏段、还原段、燃烧段和灰渣段。垃圾从进料喉入炉以后,先经过干燥,下降到干馏段,垃圾干馏以后残留碳化物残渣,在下降到燃烧段接触空气燃烧以前,被下面碳化物燃烧产生的高温加热到高温状态,成为还原剂。当燃烧段碳化物燃烧产生的CO2经过高温碳化物时就被还原生成CO,通过周围及中心的燃气室上升,收集利用,因此没有废气排放;同时,实现真正的减量化。

4、再接再厉消灭渗滤液和恶臭

过去的垃圾焚烧炉为防止垃圾供不上产生灭火事故,需要储存7-30天的垃圾,垃圾储存期间因腐烂而产生大量渗滤液,散发难闻的臭气。影响周围居民生活。

垃圾干馏焚烧炉采用立式结构(图4),炉内积存大量的垃圾,可以封炉。封炉以后就几天不灭,无所谓灭火问题,因此垃圾无需储存,可以日产日清,就没有渗滤液产生,也就没有垃圾腐烂产生的恶臭,就无需渗滤液和臭气处理。

5、利润丰厚使垃圾成为名副其实的城市矿藏

垃圾处理是政府的责任,需要高额的投资和巨额的补贴,成为各级政府的包

袱。第三代垃圾焚烧炉一方面因为不产生二噁英,就无需把废气加热到85℃以上节约大量热源;无需废气处理、无需飞灰处理;无需布袋除尘、无需活性炭吸附;无需余热锅炉;可以封炉,无需渗滤液处理、无需臭气处理,因此大大节省投资和运行成本,据估算投资节省80%,运行成本节省70%,占地节省90%以上;

另一方面采用燃气轮机发电,发电效率达35%,加上余热利用的IGCC发电,效率可达45%,而过去垃圾焚烧发电只能采用蒸汽轮机,发电效率一般不超过20%,发电效率提高一倍,每吨垃圾应该发电500度以上,经济效益显著。

据测算,每吨垃圾的处理费用大约60元,可发电500度,按发改委的价格,每处理1吨垃圾仅卖电收入为375元,毛利315元,利润相当丰厚。

同时还带来良好的社会效益:首先是不产生二噁英,没有对人体的毒害,群众可以放心,支持垃圾干馏焚烧;其次是没有废气排放,不污染空气,不影响全球气候,完全是绿色环保;第三是没有渗滤液、没有恶臭,不影响群众生活,能够得到群众的支持;第四是体积小、占地面积节省90%,可以单元组合,规模随意,可实现大型化,也可小型化,建设中小区或者中转站,用地不受限制。

6、我们设备的参考报价

设备定价的原则是根据同类产品的价格和性能价格比确定的。表1是我们的公开报价,表2是国内的部分垃圾处理项目的概况。

表1第三代干馏焚烧炉投资的报价(包括发电整套设备)

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表2 最近国内部分纯烧垃圾处理项目概况

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四、垃圾综合利用的经验教训值得记取

我国早就试点过垃圾分类和垃圾综合利用,但是没有成功。至今难以找到一个成功的案例,更没有定形产品,根据中国人民大学的《评估报告》透露,没有制定出相关标准,而且我国过去“8个城市从2000年开始试点垃圾分类,历经14年,效果并不好”,实际上已被淘汰,但经验教训值得记取。

1、厨余垃圾饲养的牲口你敢吃吗?

厨余垃圾而言,在收运过程中发霉、变质,甚至孳生细菌、病毒还能够用作饲料吗?如果发生重金属污染,通过施肥返回到人们的餐桌,岂不给人们身体健康构成巨大的威胁,和地沟油何异?图5是北京通州吃垃圾长大的“垃圾羊”,村民不吃当地的羊肉

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2、厨余垃圾堆肥的尴尬

垃圾堆肥同样出现问题。徐海云先生认为,所谓垃圾堆肥是个好出路是生活垃圾处理存在的误区。他说:正是基于这种简单认识,国内上马了一批生活垃圾堆肥处理项目。几年后,这些项目大多成为一堆废铁或成为摆设。教训是深刻的,许多城市已经认识到混合垃圾堆肥处理的局限性。

因为垃圾堆肥首先是肥效不足,农民并不欢迎;其次是只能作底肥,需要使用底肥是有时间性的,而垃圾天天产生,天天都出产品,产品卖不出去就很尴尬。前建设部城建司司长张悦指出:堆肥可以使垃圾以肥料的形式回到土壤,但是很多国债项目相继失败。许多垃圾堆肥项目成了“垃圾工程”。还说:“利用生活垃圾堆肥在我国有较长时期,但效果不好。突出问题是,垃圾分选效率低、肥料质量差、没有市场销路”。参看附件1日本垃圾分类就没有厨余垃圾这一项。

3、塑料利用的风险

废塑料的再生利用似乎十分诱人,其实也并不那么理想。能够留在垃圾中的塑料瓶早已被捡拾干净,留下来的是那些不能应用的破塑料袋,处理它们首先需要消耗水资源。我国许多城市在闹水荒,水资源十分宝贵,实际上又陷入宝贵资源的浪费;其次是再生塑料管理不严就会流入日常生活用品,损害消费者的身体健康,有的甚至作成餐盒,在网上这种报道已是屡见不鲜;第三是成本不低,效益有限。据说,每吨再生塑料大约有200元的利润,却牺牲了水资源的代价。

4、燃料棒找不到出路烧也不是不烧也不是

纸质的包装箱和木质的可燃物制作燃料棒(RDF),但垃圾在挑选出塑料和有机物以后可燃的物质所剩无几,制成燃料棒(RDF)时就添加煤矸石和其它添加剂来增加热值,实际上并不能改善燃料棒的燃烧性能,并且其中的塑料也没有挑选干净,还不能直接燃烧(有产生二恶英的风险),烧也不是、不烧也不是。

5、金属、玻璃早被检走,留下的也没有接受市场

垃圾中的金属和可以应用的玻璃,只要有接受市场的早被垃圾的捡拾大军检走,留下来的是没人要的破烂,并没有利用的价值。有人说:“有环保意识的人把垃圾投放到可回收垃圾箱中,环卫部门又把它们混在一起了!”

6、成功的案例不多

我们曾经看过两个案例(图9、图10)。一个是河南永城豫东垃圾处理厂,另一个是浙江安吉的垃圾处理厂,前者投资了4000万元,垃圾还没有分清楚,换要求再投资6000万元,结果只好关门大吉;后者是湖州的一家垃圾综合利用处理厂,最后变成废铁一堆,都进行不下去了,后来只好改为垃圾焚烧厂。

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五、垃圾分类的技术创新

1、垃圾分类的技术难题有待技术创新

人民大学的《评估报告》声称:“没有不可克服的技术问题”。可以理解为:不是没有技术问题,而只是存在的问题并非不可克服而已。不过什么时候能够克服?由谁来克服?肯定不是人民大学的专家,因为多年未见成果!从垃圾综合利用的经验教训看,垃圾分类确实存在着垃圾如何分类,如何分选和如何利用的技术难题有待技术创新来克服。我们完全理解,人民大学在科学管理方面有优势,试图采用所谓垃圾管理“关口前移”,不靠创新而用源头分类来解决技术问题,那就没有“找准方向”、背离了习近平总书记强调的“创新创新再创新”的方向。

众所周知,垃圾处理的目的是垃圾的无害化、减量化和资源化。垃圾分类仅仅是垃圾处理的一个中间环节,它就必需承上启下,上游它与居民垃圾投放对接,垃圾分类必需便于居民的垃圾投放,让居民省时、省力、省成本才是技术的进步,如何分类是关键;其次,下游它与垃圾分选或者再生利用对接,垃圾分类又必需便于垃圾分选或者再生利用,处理不当就自讨苦吃;第三,要求具备一定的经济效益,才是实现资源化。如果垃圾回收利用的结果没有经济效益那就得不偿失,没有实际意义。所以垃圾如何分类、如何分选和如何利用需要有一套完整的创新设计,不能为分类而分类,垃圾综合利用就是分选不适应分类的需要而导致失败。

2、解决技术难题需要转变思想

⑴、转变垃圾分类是先进技术的观点

首先,在已经进入自动化、信息化的今天,倒退回到全民人工垃圾分类,无论如何也不能说是先进技术;其次,现代化生产要求规模化,垃圾分类实际上是垃圾处理人工化、个体化,不符合现代化生产的发展方向;第三、垃圾分类需要分类收集、分类运输分类处理,必然要增加处理成本,特别是动员全民参加垃圾分类,所产生的人力物力是天价的费用,上海吧把垃圾分成14类,实际上把分选工作转移给居民去完成,表面上避开垃圾分选的难题,但增加了分类收集、分类运输和分类处理的成本,叠加居民的分选投入,资源化利用的效益并不能不冲抵处理成本,就没有实际意义;第四、何谓垃圾?垃圾就是不能再用而被丢弃的废弃物。把所有垃圾都回收再生利用恐怕脱离实际。据此,垃圾分类决非先进技术。

⑵、转变“分类越多越好”的观点

《评估报告》主张垃圾从源头分成三类:可回收垃圾、不可回收垃圾和其他垃圾,然后再分成饲料、堆肥、塑料、纸类、金属、玻璃和其他垃圾等七类。与垃圾综合利用的没有什么不同,并且没能避免垃圾分选的难题。过去的垃圾分选方法有风选和水选法没有成功,证明垃圾分类越多。垃圾分选就越困难,实际上是自讨苦吃。所以,需要转变思想,垃圾分类应该越简单就越好。

现在许多人想尽办法如何分类,例如上海把垃圾分成14类,就是给居民找事干,还要分类收集、分类运输,分类处理,也给自己找麻烦,实际上是陷入为分类而分类的陷阱。日本不惜工本搞垃圾分类,却从不放弃垃圾焚烧,就是因为垃圾分类之后只面对可燃垃圾,只需一种焚烧工艺,处理最简单、成本最低。

⑶、转变“物尽其用”的观点

所谓垃圾就是不能再用而被丢弃的废弃物;能用有何必丢弃?实际上,垃圾经过分类以后,绝大多数是可燃垃圾,除去可燃垃圾以后,有利用价值的只是少量的玻璃和金属垃圾,它们可以直接交给废品回收公司去利用,厨余垃圾作堆肥和作饲料,存在着垃圾返回人们餐桌的风险,它的安全性超过其利用价值,并且人们发现厨余垃圾并不适合做饲料,也不适合作堆肥,最終还是焚烧最好;上海分出湿垃圾和干垃圾,如何利用湿垃圾现在也没有好办法。最后就是有害垃圾和沙土等,不仅没有利用价值,还需花钱处理。要求垃圾都回收利用是不可能的。

⑷、理解日本垃圾分类转变排斥垃圾焚烧的观点

为什么垃圾要从源头分类?《评估报告》说是垃圾焚烧处理的社会成本太高,因为垃圾焚烧不可避免会产生二噁英。但是,日本不惜工本搞垃圾分类(见图8)

不仅没有放弃垃圾焚烧,而是为垃圾更好焚烧。例如:首先、把非可燃垃圾挑出来,只让可燃垃圾入炉焚烧;其次、特别是把焚烧能够产生二噁英的塑料挑出来,避免产生二噁英。在垃圾焚烧不产生二噁英的技术没有突破之前,这是避免产生二噁英产生唯一的可行办法。也可以说是无奈之举。

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图8 日本的垃圾分类广告(把塑料和非可燃垃圾挑出来有利焚烧)

⑷、转变垃圾焚烧社会成本高昂的观点

《评估报告》认为,垃圾焚烧会产生二噁英,推高垃圾焚烧的社会成本。我们认为这并不是不可克服的。垃圾焚烧会产生二噁英有三种做法:一是完全否定垃圾焚烧,是《评估报告》的做法;二是宁可不惜工本搞垃圾分类,也不放弃垃圾焚烧。是日本的做法;三是我们的做法:通过技术创新,使垃圾焚烧不产生二噁英,既实现彻底的无害化,又实现充分的资源化。才是遵照习近平总书记的指示。

垃圾焚烧不产生二噁英,颠覆《评估报告》的基础依据!技术创新是垃圾焚烧的经济效益相当丰厚,完全出乎《评估报告》的意料。所以在新的垃圾焚烧技术问世以后就应该转变垃圾焚烧社会成本高昂的观点。

3、垃圾分选方法的创新——热分选法

尽管垃圾的成分虽然十分复杂,但离不开有机物和无机物两大类。应用垃圾干馏焚烧炉处理垃圾并不会产生二噁英,所以我们可以采用垃圾干馏焚烧炉来处理可燃垃圾。垃圾入炉,有机物就变成燃气,无机物经过高温消毒,可以作建材或者铺路。于是,垃圾入炉,就实现了垃圾的自动分选;同时,垃圾入炉,既是垃圾处理的开始,也是垃圾处理的结束,垃圾分选完全、彻底。

利用干馏来对垃圾进行分选的方法,我们称之为“热分选法”,垃圾只分两类:有机物和无机物或者可燃物和非可燃物。何必大动干戈,人工分选。

六、技术创新后的垃圾分类

1、垃圾从源头分成三类:大件垃圾、可燃垃圾和非可燃垃圾

垃圾分类需要承上启下,它先要便于居民垃圾的投放,不让居民增加额外的负担;下游要有利于后续工序。我们后续工序是采用垃圾干馏炉进行垃圾的自动分选,如果能够从源头分类,把非可燃垃圾挑选出去,就可以避免非可燃垃圾入炉,就将大大提高垃圾的热值,减少炉渣,节省能量,是很有益处和值得的。而对居民而言,则是举手之劳,并不增加额外的负担。

大件垃圾限定时间或电话预约,集中收运,然后集中破碎,也方便环卫清运,垃圾焚烧厂则可节省大件垃圾挑选工序,对居民、环卫、焚烧厂三方都有利。

非可燃垃圾又可划分为四类:有害垃圾、玻璃、金属和其他垃圾(主要是泥沙等)。玻璃、金属可以直接交给废品回收公司,其他垃圾和有害垃圾单独处理。这样分类,既照顾居民的投放,又便于环保部门清运并为垃圾焚烧厂节省工序。

2、垃圾分类与垃圾干馏焚烧组成最简单的垃圾处理系统

垃圾分类以后,需要处理的就只是可燃垃圾。可燃垃圾运到垃圾处理厂以后,先堆放在堆料场,一边进料一边入炉干馏焚烧,当天垃圾当天烧完,垃圾供不上

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可以不抽风、进行封炉。因为垃圾从源头分类,没有非可燃垃圾,没有大件垃圾,不仅节省大件垃圾挑选和破碎,垃圾焚烧后的灰渣也大大减少。干馏焚烧炉产生的燃气,通过燃气轮机发电机组发电,组成最简单的可燃垃圾处理系统(图12)。

3、垃圾分类和垃圾焚烧合二而一

其实,垃圾焚烧和垃圾分类处理的目的都是“三化”,过去垃圾分类或者综合利用追求避免产生二噁英,侧重于无害化和资源化;垃圾焚烧侧重于减量化。垃圾烧掉了、看不见就是减量化,特别是早期并不太关注资源利用,第一代焚烧炉只求把垃圾烧掉,第二代焚烧炉只能是余热利用,到第三代垃圾焚烧炉,不仅实现彻底的无害化,而且充分利用垃圾的热力资源。从充分利用垃圾中的热力资源来看,也可说是垃圾的资源综合利用;垃圾分类利用垃圾干馏焚烧炉解决分选问题、也是利用垃圾的热力资源,于是,垃圾焚烧和垃圾分类或者综合利用就合二而一了,特别是第三代垃圾焚烧炉把有机物变成燃气,我们不仅可以用来发电,燃气中含有大量的氮气,还可以用来人工合成碳酸氢氨。

日本没有解决垃圾焚烧不产生二噁英的问题,所以需要把塑料挑选出来,还需把废气烧到850℃以上,以及布袋除尘,活性炭吸附,余热锅炉发电,需要垃圾坑,产生渗滤液和臭气,所以花了许多钱,我们都不需要,同时发电量倍增,利润丰厚。这就是习近平总书记要求我们的:“要敢于担当、勇于超越、找准方向、扭住不放,牢固树立敢为天下先的志向和信心,敢于走别人没有走过的路,在攻坚克难中追求卓越,勇于创造引领世界潮流的科技成果”。

我们今天的创新,必将成为今后垃圾处理的主流,造福全人类。

七、梅花香自苦寒来发明人简介

余式正先生毕业于华中科技大学。从1959年参加学校电力系革新大队开始,从事科研工作已经六十年了,60年来主要作出了以下的成果:

1、把不变性原理应用于热工程序控制受关注

1961年毕业分配到钢铁研究院工作第一年,开始承担一项温度程序控制的任务,写成的技术总结报告,以冶金部的名义与朝鲜科学院代表团作技术交流,引起朝鲜科学院代表团的关注,并前来请教、取经。

1964年,该项技术成功用于我国第一台“GY-1型膨胀议”的温度程序控制,1965年参加全国仪器仪表展览会后,“GY-1型膨胀议”的全套技术无偿转让给抚顺红旗仪器厂生产。并获得全国科学大会的嘉奖。在钢铁研究总院就有两位同志经余式正先生证明参加该课题工作,就获得晋升高级工程师职称,可见共同研究总院对该项目的认可。

2、用余式正第一公式实现人工智能调节器

热工控制可分为恒温控制和程序控制。过去一般都采用闭环控制,即调节器根据对象的温度与给定的温度之差进行控制。当一个调节系统出现外界扰动或者对象的特性发生变化时,调节器并不知道,需要等到对象的温度偏离给定温度以后才进行调节。这样对于惯性很大的热工对象来说,过渡过程很长,温度波动很大。余式正积累了五十年的时间,创造了余式正第一计算公式,能在调节器正常工作状态下,计算出外界扰动或者对象特性的变化,及时采取措施进行控制。

3、研制X射线测厚仪超越日本东芝

1974年开始为上钢一厂研制我国第一台热轧X射线测厚仪。基本上采用日本东芝Tosgage306测厚仪的技术方案。1979年获冶金部重大科研成果二等奖。1982年应太钢五轧厂的聘请验收日本东芝公司的Tosgage306测厚仪。发现东芝测厚仪测量精度不合格。因为不是设备的缺陷、而是调试的问题,余式正先生认为做两次试验就调好了,所以没追究东芝的责任。事后东芝公司的专家泽田胜先生对开始他的傲慢态度表示道歉,对余先生的指导表示感谢,并透露,在日本三天三夜都测量精度都没有调好。证明我们的技术已经超越日本东芝公司。

相关技术报告发表在《冶金自动化》上,稿费40元还被人扣留一半,直到《北京科技报》来电询问后,自觉得无理、荒唐,才退了回来。

4、自筹资金完成冶金部科研课题被评为劳模

X射线测厚仪研制成功,1980年鞍钢要求研制两台冷轧测厚仪。计划上报冶金部。冶金部拨研究经费10万元,后来经费被挪用,课题组人员被拆散,有人公开声称,就是要余先生干不成。1983年课题组三个人决心自筹资金,苦战三年,改变面貌。他们利用外厂设备改造的资金加工两台测厚仪,一方面完成外协任务,一方面跑遍全国找用户、让用户试用,回收资金再投入。84年又加工4台,1985年加工20台,这是他们艰苦创业的辉煌时期。三年后1986年完成冶金部鉴定,实现了他们当初的誓言。根据用户财务部门提供证明,每年可增加经济效益200万元,超过冶金部一等奖150万元的标准。因被参加评奖的本单位人员篡改为20万元,故只获得冶金部三等奖。因自筹资金完成冶金部的科研课题,成绩突出加一级工资并被评为劳模,上报冶金部。

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5、自掏腰包完成国家科研任务的“编余”国家级功臣

1988年正当我们X射线测厚仪打开销路,准备形成系列,取代进口的时候,灾难突然降临。时任院长的于常友(已被判有期徒刑10年),在深圳注册了一家“通达”公司兼任董事长,因倒卖批文被查获,一方面让当事人刘巍出走九江;另一方面寻找“替罪羊”,因为当时实行承包制,他们课题组2个人1987年上交利润6万元“影响大”,遂借“治理整顿”之名非法查封他们的实验室,实验室里用他们的收入购买四把椅子都成了余先生的罪名,并把余先生编入“编余人员”!后因查无实据,又不认错,又借89年《两院通告》之机,推给丰台检察院,据党委书记霍云海在冶金部透露,在检察院坐了2小时的冷板凳,捏造余先生拿3万元到丰台检察院“自首”的事实,在北京人民广播电台广播。1995年丰台检察院因捏造“自首”和广播等受到严厉批评,与北京市检察院一起登门赔礼道歉,余先生按规定退休。

余先生在“编余’期间除了为仪表车间开发温度调节仪以外,还自掏腰包开发成功YZ-88智能测温仪,无偿移交仪表车间生产并与冶金部鎢铼热电偶配套获冶金部科研成果一等奖,奖金150元,还获1990年国家级新产品称号。余先生成了空前绝后、独一无二的“编余”自掏腰包我国家研制新产品的“国家级科技成果研制功臣”!对此余先生并不介意,因为事业比什么都重要!

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6、参加并指导电子部、冶金部军工课题达到世界水平

珍宝岛事件以后,发现有线载波通信不被窃听最可靠,为此要求发展载波通信。载波通信的重要器件是滤波器,要求开发温度系数达到1×10-7的低膨胀合金,于是研制高精度的合金的测试设备━━静电型特性测试仪的任务,就由冶金部军工办和电子部下达给了相关的单位:钢铁研究总院、上海刚研所、北京冶金所、陕西刚研所和南京有线电厂,余式正应邀参加并指导该项工作,利用业余时间为课题拟定技术方案,解决技术问题的讨论,最后的调试和撰写整装置的研究报告,采用电场力激发试样作纵向振荡,装置能够可靠测量到13纳米的震动信号,在鉴定会上被认为达到国际先进水平。

7、完成一项国家科委的星火计划任务

1992年应广西玉林市科技局邀请,完成一项国家科委下达的任务:分时计费电度表的任务。项目是余式正独自完成的。

8、开发我国第一套液压缸行程测量装置叫板国际名牌力士乐

1998年长江三峡工程需要测量液压缸的行程。当时国际上只有德国力士乐公司有此产品,被誉为“液压缸同步技术的革新”。我国没有产品,国外趁机大敲竹杠,人家要和液压缸的活塞杆一起卖,每吨30万元。为此首钢液压机械厂提供1000元研究经费要求合作研制。我们经过五次试验就成功了,参加在宜昌展出。这是 我国的第一套液压缸行程测量装置,在技术报告会上听讲的人爆满。

现在我们又有新的改进:采用电容式传感器,全部数字电路智能运算,可以自动纠错,可以内插细分。

9、找到卫星失联的隐患避免卫星失联的重大损失

2000年我们承接一项人造卫星相关的任务时,发现卫星通信的标准频率有导致卫星失联的隐患。卫星通信所有信号全部来自标准频率,可见标准频率的重要性。为确保卫星通信万无一失,标准频率准备了两套:一套使用,称为“主频”,一套备用,称为“备频”,当主频发生故障的时候,备频自动投入。问题就出在这套切换装置产生自激振荡,使得输出的标准频率变成自激振荡的频率,导致卫星特性频率全部混乱,卫星失联。此前已经发生过卫星失联的故障,并没有找到真正的原因,如果不是及时发现,后来的卫星可能接二连三失联,后果不堪设想。

10、电容式智能传感器

静电型弹性测试仪研制成功以后,我们发现电容作为传感器具有许多应用。过去,电容式传感器需要交流电源,一般都接成桥式电路,电桥的平衡还受损耗角变化的影响,因此电容式传感器的应用不多。

我们把电容式传感器做成差动电容器的形式,并把差动电容器接成振荡器,于是,把传感器变成可用数字和智能处理的模式,根据余式正第二公式进行运算,可以派生出各种位移,长度、角度变形等等新产品。

11、供暖设施节能的最佳选择

2002年北京市为了迎接奥运会的召开,开始进行自采暖的煤改电试点。为此,我们发明了“空气对流型的节能电暖器”。采用金属薄带作发热体,被业内专家认为是电暖器加热方式的革命。在将来的煤改电中将是最好的选择。

12、开发许多定型智能仪器、仪表

⑴、X射线测厚仪用电离室,获核工业总公司科技进步三等奖;

⑵、高炉用的料位料速仪,产品销售宝钢,邯钢,莱钢,津西钢厂、营口中板厂三明钢厂和伊朗等

⑶、重油流量计,是在日本北辰公司的改进产品,可以用于控制;

⑷、XF-1型酸度计,带对数转换和我的自动补偿;

13、独创”拨叉机构”实现不同心轴的同步连接

余式正先生在开发高炉用的料位料速仪的时候,发现大多数情况下,传感器与设备连接存在着连接轴不同心的问题。不仅宝钢、首钢无法解决,连钢铁设计总院也没有解决。当时在津西钢铁厂,有钢铁设计总院设计的高炉的α、β、γ的出轴与测量的传感器不同心,无法正常使用。厂里发李厂长要求余先生帮忙,余先生按拨叉机构设计图纸交给加工,传感器就正常工作。现在拨叉机构作为不同心轴的同步连接已经得到普遍应用,以后应该进入机械设计课本。

14、无二噁英、无废气排放的立式负压垃圾干馏焚烧炉

本文的介绍仅仅是应用的一方面,同时它还可以应用于生物质气化发电,用于燃煤的清洁、高效利用等等。

附表:

附表:日本和其它国家垃圾焚烧设施二噁英排放标准

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附件:余式正先生的发明专利证书

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