Co-processing of Poultry Biowaste in MSW-to-Energy Kilns: Technical and Financial Feasibility of Wet Flue-Gas Desulfurization Sorbent Isolation in Varanasi, India
本研究证明了在瓦拉纳西的废物发电厂中，使用经热预处理的禽蛋壳废弃物替代传统石灰石在技术和财务上的可行性，建立了一种既能同时中和二氧化硫排放、产生具有市场价值的石膏，又能实现3.27年回收期，且盈利的循环经济模式。
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发电厂和废物转能源设施面临着一个持续性的、双重的挑战：它们必须在燃烧燃料发电的同时，还要在废气进入大气层之前，将有毒的二氧化硫气体进行脱除。为了净化这种气体，这些设施传统上依赖于湿式脱硫塔，即通过巨大的塔体喷洒水和粉碎石灰石组成的浆液来吸收酸性物质。然而，石灰石本身也是一个问题。它必须从地球中开采出来，通过破坏性的露天矿场进行，这一过程会破坏景观、摧毁栖息地，并在运输过程中释放大量的碳排放。与此同时，印度快速增长的城市产生了堆积如山的有机废物，其中包括数以吨计的鸡蛋壳，这些蛋壳通常被丢弃在填埋场中，在那里腐烂、发臭并污染土壤。研究人员提出的问题是，这两个截然不同的问题是否可以通过一个简单的方案来解决：能否用废弃蛋壳取代开采的石灰石？
由 NTPC 有限公司 V S Narasimha Sai Sangapu 领导的一位研究人员调查了这一针对性可能性，特别是在印度的瓦拉纳西地区。他们将重点放在了 NTPC 废物转能源设施和附近的 Vindhyachal 脱硫厂。他们的研究证实，蛋壳在化学成分上与高品位石灰石几乎完全相同，其成分约为百分之九十五的碳酸钙。然而，直接使用它们是不可能的，因为原始蛋壳表面覆盖着一层坚韧且疏水的膜。如果直接投入到基于水的洗涤系统中，这层膜会阻止蛋壳充分混合，从而产生一种厚重、粘稠的污泥，导致管道堵塞并损坏泵机。研究人员发现，简单的热处理可以解决这个问题。通过将蛋壳加热到五百摄氏度，有机膜会完全烧掉，留下一种脆性的、亲水的粉末，其表现与标准石灰石完全一致。
该研究绘制了一个完整的闭环系统，以使其在现实环境中发挥作用。首先，研究人员估计，由于当地庞大的人口和数百万计的年度游客，瓦拉纳西地区每天产生约 3.3 至 5.1 公吨的原始蛋壳废物。这些废物从商业厨房和街头摊贩处收集。这些蛋壳不再被送往填埋场，而是与市政固体废物一起在工厂的反应器中进行共焙烧。这种加热过程不仅去除了有问题的膜，还将有机物碳化，转化为一种被称为“绿色木炭”的燃料来源。
研究人员随后设计了一套机械系统来分离这两种产生的材料。当热混合物离开反应器时，它会通过一系列滚筒和振动筛。由于焙烧后的蛋壳变得脆弱，而木炭保持着致密和坚韧的特性，机械可以轻松地将蛋壳压碎成细粉，同时保持木炭块的完整。最后，一套气流系统将轻质蛋壳粉末吹入收集室供洗涤器使用，而较重的木炭则被引导至工厂的燃料仓。这种分离至关重要；它确保了用于驱动工厂的燃料是洁净的，同时也确保了用于化学洗涤剂的粉尘是纯净的。
当这种焙烧后的蛋壳粉末进入湿式洗涤器时，它会与废气中的二氧化硫发生反应。这种化学反应中和了酸，并产生一种名为石膏的固体副产品，这是一种高纯度的材料，可以销售用于建筑和农业领域。研究计算出，该系统每天可以捕获 1.86 至 2.88 公吨的二氧化硫排放量，并产生超过 6 公吨的可销售石膏。
财务分析表明，这不仅仅是一个环保构想，更是一个盈利的商业模式。研究人员计算出，使用加工后的蛋壳成本显著低于购买和运输开采的石灰石，特别是考虑到从填埋场分流废物所获得的补贴以及销售石膏带来的收入。在十五年的周期内，该项目预计在短短三年多一点的时间内即可收回初始设备成本。研究表明，该项目具有很强的投资回报率，即使在蛋壳收集效率低于预期的情况下，该项目仍能保持盈利。该模型显示，只要收集到至少一半的可用蛋壳废物，该系统就能抵御燃料价格波动和供应问题的影响。
除了数字之外，该研究还强调了更广泛的环境影响。通过使用蛋壳，该工厂避免了每年开采高达 1350 吨天然石灰石的需求，从而保护了当地生态系统，并减少了与采矿和运输相关的碳足迹。它还消除了填埋场中蛋壳腐烂带来的环境危害，例如释放难闻的气体和污染土壤。研究结论指出，这种方法为将常见的废物产品转化为关键工业资源提供了一条可行且在财务上稳健的路径，创造了一个城市废物助力工业清洁发展的循环经济。
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