垃圾填埋气作为外源氢强化挖掘废弃物制甲醇：化学链与自热干重整耦合吸附增强水气变换的路径选择

本文创新性地提出利用垃圾填埋气（LFG）作为补充氢源，结合挖掘废弃物（EW）气化合成气生产甲醇（MeOH）的系统方案。研究对比了自热干重整耦合吸附增强水气变换（ATDR-SEWGS）与化学链（CL）两种LFG制氢路径，通过（3E）能效-环境-经济综合分析表明：ATDR-SEWGS方案（A1/B1）具有更优的?效率（ηex达63.10%/63.21%）和全球变暖潜势（GW为866.81/512.39 kgCO2eq/tonMeOH），而CL方案（A2/B2）在经济性（NPV达79.27/75.96 M$）方面更具优势。

　　

Highlight亮点

• 首次系统研究LFG作为原位氢源对EW制甲醇系统的3E性能影响

• 创新性比较ATDR-SEWGS与CL两种技术路线的综合效益

Exergy Analysis?分析

?效率（η_ex）计算表明，采用ATDR-SEWGS的A1/B1方案（63.10%/63.21%）显著高于CL路线的A2/B2方案（59.69%/60.79%）。这主要由于CL路线中燃料反应器（FR）与蒸汽反应器（SR）的分步操作导致氢产率降低，进而影响合成气化学计量比β=(n_H2-n_CO2)/(n_CO2+n_CO)。

Life Cycle Assessment生命周期评估

以单位甲醇产量为功能单元的分析显示，ATDR-SEWGS方案具有更优的环境效益。A1/B1方案的全球变暖影响（GW）分别为866.81/512.39 kg_CO2eq/ton_MeOH，较CL方案降低3-5%。值得注意的是，甲醇产率的下降对GW的影响远超能耗降低带来的减排效益。

Process Simulation工艺模拟结果

表2数据揭示，ATDR-SEWGS路线的甲醇产率比CL路线高12-15%，但CL技术凭借其自热特性使系统能耗降低18%。在CL路线中，每吨氧载体（OC）可产生4.2吨高纯度氢，但H₂/CO比值调节难度导致最终甲醇产量受限。

Conclusion结论

本研究证实：当优先考虑环境效益时，应选择ATDR-SEWGS路线（A1/B1）；若以经济性为主要考量，则CL方案（A2/B2）更佳。该发现为垃圾填埋场资源化提供了重要的技术选择依据，特别适用于中国等面临城市固废处理与清洁能源生产双重挑战的发展中国家。