波裂解 | 用化学方法将有机垃圾吃干榨净

地球上有人类生存和活动的地方就必然会有垃圾产生，全世界每年产生的各种垃圾约450亿吨以上，现有的处理方式包括填埋、焚烧、堆肥等，都要耗费大量的人力和物力，同时对环境造成严重的破坏和潜在的危机。

波裂解技术是国家863重大项目支持的自主研发拥有知识产权的国际首创技术，是以处理固体废弃物实现固废能源化、全回收、零排放的创新技术，该技术可以有效缓解垃圾造成的环境污染，被国家政协副主席、科技部部长万钢评价为“不仅为中国科技做出了贡献，而且为人类环保事业做出了贡献”。

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技术原理

波裂解技术基本原理是以固体废弃物中有机物为原料，利用固定频率的物理波，依靠共振作用将C-C化学键打断，使有机大分子裂解为有机小分子，通过形成蒸汽与固体分离，有机蒸汽经过冷凝得到可燃气和燃料油，剩余固体就变成不含有机物的无机矿产。

思路形成过程

波裂解炉项目装备研发过程

经过三年设备工业化研发和二十多种装备的改良与完善，最终确定了占地面积小、处理量大、可连续不间断生产、能并联扩展裂解炉、能耗低的工业化裂解炉。

▲波裂解炉项目装备图（2013年-2015年工业化裂解炉建设过程，利用旧水煤气发生炉改建）

▲山东寿光市侯镇工业园波裂解生产线示意图（2015年-2017年）

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工艺流程

侯镇工业园波裂解生产线主要原料是废旧轮胎胶块和硬塑料废弃物（山东莱州路旺塑料集散地垃圾填埋场）。将固废通过高位输送推进波裂解反应炉内，在固定频率物理波的照射下，有机物碳碳键发生断裂，使大分子变成小分子，小分子有机物形成蒸汽与无机物分离，有机蒸汽经过四级冷凝塔后，可以得到重质燃烧油、柴油组分、汽油组分、石脑油组分，不可冷凝的有机蒸汽经过压缩机压缩，将得到液化气产品，不可压缩的气体就形成天然气。废旧轮胎从波裂解反应炉底部排出的固体是粗炭黑，能直接销售。

废塑料排出的固体含碳80%，具有较高的热值，可用于提供热源或者经热处理作为建筑材料，实现垃圾吃干榨净，零排放循环利用。

▲基于波裂解技术的生活垃圾资源化综合利用的工艺示意图

▲灵宝市生活垃圾筛上物波裂解示范生产线实例

河南灵宝市生活垃圾波裂解工业化示范生产线（2020年8月-2021年12月）：共处理生活垃圾筛上物8230多吨。总耗电量498.78万度，生活垃圾处理量3.5吨/小时。总计得到燃料油（重油、柴油组分、汽油组分）3950.4吨，可燃气1810.6吨，黑色固体无机物2478.4吨。设备连续运行时间3740.5小时，生产工作时间16个月。

▲工业化实验数据

山东寿光侯镇工业园波裂解生产线（2016年3月-2017年11月）：处理轮胎胶块和胶粉5886吨。总耗电量225.54万度，生产线稳定生产耗电量201度/吨，处理量2.5吨/小时。总计得到燃料油（重油、柴油组分、汽油组分）2376.5吨，可燃气1012.45吨，粗炭黑2355.6吨。设备连续运行时间2702.45小时，生产工作时间4个半月。处理废塑料560吨。总耗电量28.87万度，连续生产耗电量386度/吨（不包括开机、关机时间），处理量1.8吨/ 小时。总计得到燃料油383.5吨、可燃气81.5吨、固体碳112吨。连续生产时间322.5小时，工作时间三周。

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成果

创新性评价

应用领域

将波裂解技术应用于不同含有C-C键的有机固体废弃物领域：

工业废弃物——可处理玻璃钢、造纸黑液、印刷线路板、电木、废化纤、城市污泥、皮革废料、废塑料、废橡胶、废树脂、工业油泥、精馏残渣等；

农业废弃物——可处理农作物秸秆、果壳、菜秆和豆秧、病死畜禽、畜禽粪便、过期食品、农业加工废料等；

其他废弃物——生活垃圾、餐厨垃圾、公路沥青、废弃塑胶跑道和场地、塑料集散地垃圾等。

知识产权

波裂解项目累计申请“波裂解大分子有机物的方法”、“波裂解含碳-碳单键有机物的方法”等发明和实用新型专利91项（其中发明专利47项），已授权21项（其中发明专利1项，实用新型专利20项）。

▲部分核心专利

首席科学家简介：

波裂解技术的首席科学家建方方教授，博士生导师，国家二级教授。南京大学博士，郑州大学硕士、学士。已发表国际论文360多篇。建方方教授三次荣获青岛市自然科学类奖。荣获山东省科技进步二等奖和山东省自然科学三等奖各一次，两次荣获山东省高校优秀科研成果自然科学奖，获得教育部科技成果完成奖一次，获得河南省科技成果一等奖一次，是国务院政府特殊津贴专家，山东省首届优秀研究生指导教师，青岛市专业技术拔尖人才，山东省千名知名技术专家，曾任第三届中国科学家论坛副理事长。2012年荣获国家863重大项目1.8亿元资金支持，2017年获得中央财政支持地方高校建设341.5万元资金支持，2018年荣获“洛阳市河洛英才计划”1100万元资金支持，2018年同时获得三门峡市首届高层次创新创业人才计划243万元资金支持，2021年获得三门峡高层次创新创业人才计划230万元资金支持。在应用领域，先后创建青岛东方循环能源有限公司（先更名为郑州东方循环能源有限公司），洛阳河科大再生循环能源有限公司，河南宝君兰能源科技有限公司，三门峡旭方再生资源科技有限公司和河南鑫德固废处理有限公司等实体运营公司。