有机固废垃圾制氢——极具潜力的绿氢新赛道
垃圾制氢是一种较为新颖“绿氢”生产路线。垃圾制氢的逻辑与煤制氢相似，相比煤炭，垃圾的发热量更低，制氢效率仅有40%，但由于垃圾来源广阔且免费，还有一定的垃圾处理补贴，因此垃圾制氢成本略低于电解水制氢，是目前比较理想的绿氢制取方式。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/H1sTmSE66vwZTUYNn4d1ObXmmzOpszticfv6UKIw1wnVvqecOicQLe75mS17dgORhHWCUnR3YxMXTVgBONBwj3ZQ/640?wx_fmt=jpeg&tp=wxpic&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1目前阶段，全球制氢业以灰氢为主，由于灰氢生产过程的碳排放问题，长期来看并不可取。所以各国的氢能战略均以蓝氢过渡，将绿氢作为远期发展的目标。根据德勤公司预测，从2040年起，全球灰氢、蓝氢的产量将逐渐让位于绿氢，到2050年，全球绿氢占氢能产量的比重将达到85%。 垃圾制氢兼顾经济性和减碳性，有望成为今后绿氢制取的主流形式无废城市政策背景“无废城市”是一种将固体废物环境影响降至最低的城市发展目标。2019 年 4 月，环境部研究制定了《“无废城市”建设试点实施方案编制指南》与《“无废城市”建设指标体系》确定了 11 个试点城市。分别为：浙江绍兴市、广东深圳市、江苏徐州市、青海西宁市、安徽铜陵市、辽宁盘锦市、山东威海市、重庆市、海南三亚市、河南许昌市、内蒙古包头市。与此同时，福建光泽县、河北雄安新区、中新天津生态城、江西瑞金市、北京技术开发区等辖区也参照“无废城市”建设试点一同推进。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/H1sTmSE66vwZTUYNn4d1ObXmmzOpszticZnicBrJqkJttU4DMAeBUribOEW0gVmMFlAibpD0CTFGeyAxtA77DSJ61Q/640?wx_fmt=jpeg&tp=wxpic&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1图片来源于网络，如有侵权，请联系删除2022年我国固废处置处理总量达到52.3亿吨，处理方式以填埋和焚烧为主。其中焚烧占比逐年提高，已取代填埋，成为目前垃圾无害化处理的主流方式。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/H1sTmSE66vwZTUYNn4d1ObXmmzOpszticKfBfjKkoRGFws0D8vcQmggU3Z8L7vtP4l8VccxSZaKuxqv3txBhv1w/640?wx_fmt=jpeg&tp=wxpic&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1图片来源于网络，如有侵权，请联系删除相比传统的垃圾处理形式，以热分解、沼气为代表的垃圾处理方式，能量回收率更高，也不会产生二噁英等有毒气体，是未来垃圾处理的理想方式。随着无废城市建设的加速，11+5试点城市有望出台垃圾制氢扶持政策，位于试点城市的固废垃圾处理企业有望转型垃圾制氢垃圾制氢市场分析垃圾制氢市场的供给侧为固废垃圾处理企业，需求侧主要为交通领域（乘用车、商用车、船舶等）和化工领域（合成氨、合成甲醇、石油精炼等）。目前化工领域用氢多采用就近的蓝氢和灰氢，垃圾制氢由于成本和距离因素，很难介入，所以主要需求端为交通领域用氢，垃圾制氢企业一般通过管道或车运方式将氢气输送到就近加氢站。2023年上半年，我国已建成加氢站351座，是全球最大的加氢站保有量国家，预计到2025年，加氢站的保有量将高达1000座。需求侧的规模扩张，为垃圾制氢提供了广阔的市场空间。根据中国氢能联盟的预测，到2060年，我国可再生能源制氢产量将达到1亿吨，在我国制氢业的占比超70%。垃圾制氢下游需求旺盛，市场发展潜力较大，预计未来应用案例将快速增加垃圾制氢主流工艺1、沼气制氢https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/H1sTmSE66vwZTUYNn4d1ObXmmzOpsztic7UOAjqkehAebWYyzRmlbFiapUJ4TBFaaIlpV3TyHkYapL2iaCUBuozEQ/640?wx_fmt=jpeg&tp=wxpic&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1图片来源于网络，如有侵权，请联系删除https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/H1sTmSE66vwZTUYNn4d1ObXmmzOpszticPZOV2SgA7loorRaJ0OzcGsevLkZBnu0BZwe9rbU11PM3EAnbz8tdkw/640?wx_fmt=jpeg&tp=wxpic&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1图片来源于网络，如有侵权，请联系删除 沼气制氢基于生物化学过程的垃圾制氢技术，原理是利用微生物分解垃圾中的有机物以产生甲烷/天然气，然后按照变压吸附等方式，提取氢气。沼气制氢的发酵方式主要为包括暗发酵法和光发酵法。其中，暗发酵法是指在常压、缺氧、黑暗条件下，通过厌氧菌分解垃圾中的有机物产生氢气，其他产物通常为有机酸、醇、丙酮以及CO2。光发酵法是指在常压、厌氧、光照条件下，通过光合细菌分解垃圾中的有机物产生氢气。2、热解气化制氢https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/H1sTmSE66vwZTUYNn4d1ObXmmzOpszticmGKBjphNREBeCVWGGcbSzdqwB9dhN0qPvIuETVYKNFbCF7HWYXnx5Q/640?wx_fmt=jpeg&tp=wxpic&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1图片来源于网络，如有侵权，请联系删除热解法制氢热是基于热化学过程的制氢技术，原理是有机物在缺氧、高温条件下被分解，产生以氢气、一氧化碳、甲烷为主的合成气。在这一过程中，无机物将被熔化成金属和玻璃体渣，可用于路基、建材等的原材料。气化法的效率受气化剂、气化温度以及催化剂的影响。根据气化介质的不同分为O2气化、空气气化、H2O气化等方式。气化反应温度越高，气化速率越快，H2产出率越高。气化法常见催化剂如下:https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/H1sTmSE66vwZTUYNn4d1ObXmmzOpsztic3Jp8TpwAibOOibCSJmeIiaBEibUsPHB1PwX9zrHticHnCwDPsdOf991cZBA/640?wx_fmt=jpeg&tp=wxpic&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1图片来源于网络，如有侵权，请联系删除垃圾的热化学过程会出现减量化现象，垃圾质量可以减少70%~80%，体积可以减小约80%~90%，因此能够最大程度减少垃圾填埋场的空间。目前垃圾制氢主流的技术路线已相对成熟，由于工艺相对简单，行业进出门槛较小国内垃圾制氢应用案例https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/H1sTmSE66vwZTUYNn4d1ObXmmzOpszticbMnlFRFYUdyqmm2XXYAuldrmCOYU2UGYHo9lEWibnvKSicC8Mn23wnVw/640?wx_fmt=jpeg&tp=wxpic&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1瀚蓝环境2023年9月，全国首个大规模沼气制氢加氢一体化项目——瀚蓝可再生能源（沼气）制氢项目在佛山市南海区正式投产。项目主要建设内容包括：建设一套3000Nm3/h沼气重整制氢装置，项目设计年产2160吨氢气。项目投资金额为9200万元，预计建成投产后年经营收入可达5000多万元。占地17000平方米，设计氢气产量3000Nm3/h，年规模产出中高纯氢约2200吨。项目利用南海固废处理环保产业园内餐厨垃圾、渗滤液产生的沼气以及绿色工业服务中心铝灰处理项目中的富氢气体作为原料气，项目选址在瀚蓝南海狮山LNG储配站所属地块内，毗邻南海固废处理环保产业园及桃园加氢站，可进一步降低制氢和运输成本。点评：瀚蓝环境是一家国有控股上市公司，主要业务为固废处理、能源、供水、排水等，具有多年垃圾焚烧发电厂的建设运营经验。瀚蓝环境是国内最早探索氢能环卫车使用场景的企业，目前瀚蓝在佛山市南海区共运营5座加氢站，54台氢能环卫车，其中桃园加氢站是国内最大的35MPa级别商用加氢站。2022年，瀚蓝加氢站累计加氢车次与加氢量位列同类企业全国第二。瀚蓝可再生能源（沼气）制氢项目的投产标志着瀚蓝成功将餐厨处理、沼气制氢、加氢服务、环卫及收运车氢能化运营等产业和环节打通，实现垃圾制氢氢气“制、加、输、用”一体化模式。东方锅炉2021年,东方锅炉与重庆市潼南区签订了垃圾发电耦合制氢及氢能示范项目合作意向书。项目采用生活垃圾等离子气化制氢技术，氢气回收率大于75％，未来主要应用在城镇垃圾的属地化处理。据东方锅炉工程师程虎介绍，每一吨生活垃圾（熟料）可以制取20-40公斤的绿氢，按照当地氢气的40元/公斤售价来说，能产生的经济效益1600元。点评：东方锅炉是央企东方电气下属核心企业，主要产品为气化炉、戴维甲醇合成塔、高端废热锅炉、过热器、大型氨合成塔、大型高端换热器等化工容器。在氢能领域，东方锅炉聚焦制氢产业链技术集成，正在向成为国内氢能应用领域一体化解决方案的领跑者奋进。东方锅炉自主研发了兆瓦级质子交换膜水电解制氢电解槽、270千瓦燃料电池系统、兆瓦级“氢-储-电-热-冷”五联系统，并在四川省建设了氢燃料电池客车示范应用项目——凉山州西昌加氢站，及德阳氢能试验基地项目。三环集团2019年9月，湖北氢阳新能源控股有限公司、三环集团有限公司、中国五环工程有限公司达成“高环保超高温城市垃圾转化制氢油项目”合作协议。三方将推进固废超高温转化制备氢油及氢能综合利用项目建设，打造氢能全产业链。项目采用纯氧燃烧、超高温气化的方式处理城市垃圾，其超高温垃圾转化技术借鉴了现代高温煤气化的生产工艺，焚烧炉采用纯氧燃烧，温度可达1600℃，可将垃圾直接气化，彻底消灭二噁英等有机化合物。之后，经过洗涤、常压脱硫、压缩、变压吸附等过程，可将收集的氢气存储于“氢油”（一种特殊有机溶剂，不可燃、不挥发）之中，可在常温常压下安全和运输，用于氢燃料电池汽车、分布式发电、数据中心备用电源等工业领域，预计项目的氢气产量可供1000辆氢燃料电池大巴日常使用。点评：三环集团是省属大型国企，主要从事专用汽车、汽车零部件、机械电子产品的生产经营。在氢能领域，三环集团拥有50余项关键基础材料、单电池、电堆、系统的核心专利。其核心产品陶瓷燃料电池（SOFC）技术，具备发电过程简单高效、燃料来源广、可热电联供、绿色低排放、用途广泛、发电供电稳定性高等诸多优点，发展前景广阔。城康氢碳2022年，城康氢碳新材料科技有限首个“垃圾制氢+碳资源化”绿氢绿炭工厂落地襄阳，该项目是全球首个采用“城市垃圾资源化制沼气－沼气资源化制氢固碳－加氢站”工艺建设的绿氢绿炭工厂示范项目。总投资近12亿元，建成后可形成日处理市政污泥500t/d、餐厨垃圾300t/d、制备氢气1500kg/d的产能。一座1500kg/d的加氢站可满足80-120辆氢燃料电池汽车日常运营所需的能源。项目采用城康氢碳的自主研发的甲烷催化裂解制氢（CMD）技术，可将餐厨垃圾、城市污水污泥等城市固废转化为“绿氢”，并完成脱碳固碳工艺，其副产物可用于制备类炭黑、石墨、碳纳米管、石墨烯等新型材料，碳产率为 5-10g C/g 催化剂。点评：城康氢碳新材料科技有限公司是2022年2月成立的民营科创企业，在短短一年半的时间中，已在制氢领域，污泥处理领域及城市垃圾处理领域自主研发了多项新型技术及设备，所获得专利已有10余项。除襄阳垃圾制氢项目外，城康氢碳还在合肥市包河区建设了城康合肥负碳工厂，利用高温热水解+厌氧消化+深度脱水处理生活污泥、蓝藻，日处理污泥能力达到600吨。中国化学2021年12月，北京房山高温垃圾气化制氢油及氢能产业示范项目正式投料示范运行。该项目采用固废高温气化技术，可以将城市日常生活垃圾和工业垃圾等固废进行高温气化后，产生清洁能源氢气，以固废高温气化 400吨装置项目为例，一天生产约 12.5吨氢气，可替代约 1000辆燃油大巴车使用，同时，每天可减少约 143吨二氧化碳排放。2022年12月， 中国化学全资子公司赛鼎工程有限公司承建的滕州生活垃圾清洁高效气化技术中试项目的装置基本建成，预计可日日处理30吨生活垃圾。点评：中国化学是大型央企，是我国化工垃圾制氢行业的龙头企业，也是最早将垃圾制氢实际投产的企业。中国化学在氢能领域拥有丰富的技术储备，布局范围全面，业务线从制氢到氢能装备、氢燃料电池、整车/专用车均有涉及。化学开创了垃圾制氢加氢一体站的先河，采用“垃圾制氢-氢油储氢-氢气加注”的工艺为垃圾制氢开辟了新赛道。目前国内可查询到的垃圾制氢项目仅有6个，其中已确认投产的项目只有2个，相比其它制氢企业，制氢规模较小结论目前，我国垃圾处理行业仍处于发展阶段，垃圾处理设施仍无法满足快速增长的垃圾产量。我国现有的垃圾处理方式以焚烧为主，垃圾制氢作为一种新颖的技术，可以作为垃圾焚烧发电的补充和升级。目前制约垃圾制氢发展的关键在于经济效益，今后随着垃圾制氢形成规模效应后，制氢成本有望下降到1.78元/Nm3，接近工业副产品的制氢成本。随着首批垃圾制氢试点企业的投产，垃圾制氢将逐步走入地方政府视线，后续有望在政策的支持下实现快速发展。来源：氢能聚焦关于会议 2023中国国际有机固废处理与资源化利用高峰论坛将于2023年12月29-30日在南京召开，会议将汇集来自有机废弃物处理工程运营单位，地方住房城乡建设行业主管部门、市容环卫部门、废弃物处理的相关设备，技术企业、科研院所、相关院校专家、学者、技术人员参加会议。本届研讨会的议题围绕“政策标准趋势、餐厨、厨余垃圾、农业有机废弃物处理新技术，新设备，有机固废处理与工程示范、沼气提纯、沼气工程运行效能分析等多个方面的内容展开谈论。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/KaBAb7ibWoN51Ujw0ot3SLSCJibFwP4bsiaI8MicibPON1y00fsQ03uicguYkLyeFJ8XDN1Kdbbprv7GOicGo634NHwXw/640?wx_fmt=jpeg&wx_co=1&wxfrom=5&wx_lazy=1
会议时间：2023年12月29-30日会议地点：江苏·南京组织机构中国国际有机固废处理与资源化利用高峰论坛组委会低碳环保圈上海同巨文化传播有限公司上海环联生态科技有限公司联合协办机构国家城市环境污染控制技术研究中心中国绿色工业创新联盟承办单位安徽同巨文化传媒有限公司
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