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随着世界经济的发展和人们生活水平的提高,化石能源日渐枯竭,环境污染愈加严重,与此同时城市生活垃圾产量逐年递增,造成我国668座城市中至少有200座正在遭遇“垃圾围城”之痛。城市生活垃圾中含有大量的碳氢化合物,被认为是“放错位置的资源”,如何有效实现垃圾的“减量化、资源化、无害化”处理是全世界普遍面临的难题。目前我国垃圾处理方法主要为卫生填埋和焚烧,而发达国家已经开始逐渐使用气化法取代焚烧法和填埋法。基于我国城市生活垃圾组分复杂、含水量高、热值较低的特点,将垃圾中高热值有机物有效分离和集中是提高利用效率的关键。在此背景下,本文基于“湿法分类”对城市生活垃圾进行分类,高效集中城市生活垃圾中有机不溶物和可溶有机物,主要对城市生活垃圾中有机不溶物进行了气化特性实验研究。以城市生活垃圾中有机不溶物为原料,在固定床管式炉上分别采用水蒸气、CO2、水蒸气与CO2混合气体为气化剂进行了气化特性研究,主要考察了气化剂流量、CO2/水蒸气质量比以及气化温度对气化气组分的影响。结果表明,水蒸气的加入有助于H2和CO的产生;水蒸气流量从0.1g/min增加到0.5g/min,H2和CO体积分数逐渐增加;最佳实验条件为水蒸气流量0.5g/min,气化温度850℃,得到H2和CO体积分数分别为47.56%和11.48%,气化气低位热值为9.27 MJ/Nm3。CO2的引入促进了 CO的产生,抑制了 H2的产生;CO2流量从0.25g/min增加到1.25g/min,CO体积分数逐渐增加,H2体积分数逐渐减少;最佳CO2流量为1.25g/min,气化温度为850℃,得到CO和H2体积分数分别为27.90%和5.69%,气化气低位热值为7.88 MJ/Nm3。水蒸气与CO2混合气化剂可以改善气化气组分,提高气化气品质;CO2/水蒸气质量比从0增加到2.5,H2和CO总体积分数明显增加;H2和CO体积分数在750～850℃区间内快速增长,在850～950℃区间内增加较为缓慢,干气产率的变化趋势同样如此;气化气低位热值在9～11.5MJ/Nm3范围内变化,明显高于水蒸气气化和CO2气化所得气化气低位热值;最佳气化温度为850℃,CO2/水蒸气质量比为2.0,得到H2和CO体积分数分别为45.06%和19.31%,干气产率为1.58L/g。针对H2产量较低的问题,分别添加CaO和K2CO3对原料进行气化研究,结果表明,CaO质量分数为40%时,H2体积分数最高为59.07%;K2CO3质量分数为6%时,H2体积分数最高为56.67%;CaO和K2CO3对城市生活垃圾中有机不溶物气化的促进作用与气化温度有关,在CO2/水蒸气质量比为2.0时,40%CaO和6%K2CO3最佳气化温度分别为750℃和850℃。对城市生活垃圾湿法分类,有机不溶物气化产生气化气,可溶有机物厌氧发酵产生沼气,气化气和沼气燃烧发电这一处理方法进行了能量转换分析。结果表明,1000kg城市生活垃圾使用本方法处理发电量可达到531.61kWh,与垃圾直接焚烧发电相比发电量增加了 39.90%。