生物干燥技术优化高湿RDF3的能源回收潜力:从水分调控到热值提升

【字体: 时间:2025年06月03日 来源:Bioresource Technology Reports CS7.2

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  针对高湿RDF3(湿垃圾衍生燃料)因水分含量(MC)过高导致热值(LHV)不足的问题,泰国研究人员首次采用负压通风生物干燥技术,通过三种不同通风速率(AR: 0.2-0.6?m3/kg·day)处理,使AR0.6组水分降低54%,LHV从4017提升至5672?kcal/kg,为垃圾能源化提供了关键技术支撑。

  

随着全球垃圾年产量预计在2050年达到34亿吨,高有机质含量的城市固体废物(MSW)处理成为环境治理难题。在发展中国家,湿垃圾衍生燃料(RDF3)因富含厨余垃圾而水分含量(MC)超标,其低热值(LHV)仅1500-2400?kcal/kg,远低于燃料标准4500?kcal/kg。传统处理方法难以平衡能耗与效率,而生物干燥技术通过微生物有氧代谢产热蒸发水分,成为破解这一瓶颈的新思路。

来自泰国国王科技大学能源与环境联合研究生院的研究团队,首次针对湿-RDF3开展生物干燥系统研究。通过三组负压通风反应器(AR0.2/0.4/0.6?m3/kg·day)的两周实验,发现AR0.6组实现54%的MC降幅,LHV提升41%至5672?kcal/kg。温度演化显示,高通风量能维持50-65?°C的嗜热阶段,促进有机质降解与水分蒸发。该成果发表于《Bioresource Technology Reports》,为垃圾能源化提供了可规模化的预处理方案。

关键技术包括:1)基于有机质含量估算设定AR梯度;2)负压通风反应器连续监测温度/CO2;3)LHV与MC的ASTM标准检测。

【温度演化】AR0.6组保持最长嗜热期,验证通风速率与微生物活性的正相关性。
【水分调控】最高AR组水分蒸发量达初始质量的35.7%,证实通风对水分子迁移的驱动作用。
【热值提升】LHV增幅与MC降幅呈指数关系,AR0.6组达到泰国RDF3燃料标准。

结论表明,生物干燥可将高MC(>40%)湿-RDF3转化为合格燃料,其关键在于:①通风速率决定代谢热积累效率;②负压系统优化气相水分交换。该技术为发展中国家高湿垃圾处理提供经济方案,尤其适合水泥厂等工业场景的煤炭替代应用。研究同时指出,未来需考察原料密度变化对规模放大的影响,以进一步完善技术链条。

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