固体废物热解气化是指在缺氧、高温的条件下，固体废物中的有机组分与气化剂作用发生一系列脱附、裂解、氧化和还原等反应，将有机组分转化为混合可燃气、焦油和焦炭的过程^[8]。热解气化是一个复杂的物理化学变化过程，在高温条件下发生一系列多相连续吸热和放热反应，涉及化学反应众多且不固定。

固体废物热解气化主要的反应阶段，见图1，在高温条件下，物料在反应器内进行的反应过程包括废弃物的干燥及热解与挥发物的燃烧气化、固体颗粒（半焦）与气化剂（氧气、水蒸气）间的反应、生成的气体（CO₂、H₂）与固体颗粒（半焦）间的反应、反应生成气体（CO₂、H₂、H₂O和CH₄）彼此间的反应、碳和氧的氧化反应等，生成可燃气体主要含CO、H₂、CO₂和CH₄等，焦炭、部分可燃挥发分气体和氧的燃烧氧化反应产生的热量为上述的干燥、热解和气化提供了热源^[9-10]，其主要化学反应见表1。

热解气化技术按照气化剂的不同，可分为空气气化、富氧气化、纯氧气化、水蒸气气化和空气（氧气）/水蒸气气化等，主要产物为CO、CO₂、H₂、CH₄和焦油。空气气化最为经济、简单，但燃气产物热值较低，品质较差；氧气气化（富氧气化和纯氧气化）可提升燃气品质，加快反应速率，但气化成本较高；水蒸气气化难以提供足够的热源，一般不单独使用，而是与氧气（或空气）气化联合采用，可产生较高组分的氢气和烷烃含量，燃气热值较高^[11]。根据反应器的不同，热解气化反应器可分为固定床、流化床和回转窑等^[12-13]。固定床气化炉最大优点是设备结构简单、造价低、运动部件少和操作简单，但同时存在炉内垃圾混合及传热效果差、单机处理较低等缺点；流化床气化炉具有优良的物料混合和温度均匀性，气固接触混合良好，具有物料适应性广、转化效率高和气化强度高等优点，但其热量利用率相对较低，且垃圾破碎前处理要求较高，对物料颗粒直径要求严格，工艺控制较为复杂；回转窑气化炉具有广泛物料适应性、控制方便及操作简单等优点，但其缺点是占地面积较大、热效率较低和处理能力低等^[9,12]。

目前，国内生活垃圾热解气化工程应用项目主要采用立式固定床气化炉^[14]，见图2，该炉型具有设备结构简单、造价低和操作简单等优势，备受国内中小规模垃圾处置技术装备制造企业推崇。常见的炉型为上吸式固定床气化炉^[9]，炉内从顶部到炉膛底部依次为干燥层、热解层、还原层、氧化层和灰室，垃圾依靠重力下行，在热解气化炉内裂解、氧化和还原等反应产生大量可燃气，并从炉体排出进入二燃室高温燃烧。大多数热解气化工艺采用空气作为气化介质，减少运行成本，但空气气化工艺产生的燃气由于含有大量N₂导致燃气质量品位较低。

热解气化技术作为21世纪兴起的新型垃圾处理技术，在“十二五”“十三五”期间，国内垃圾热解气化工程应用案例逐年增多。随着技术的成熟，为了规范垃圾热解气化设备的设计、制造、安装、调试和验收等，国内近年来制定了一些标准规范文件，实现零的突破，如《垃圾裂化焚烧装置：GB/T 35251—2017》^[15]、《固体废物处理处置工程技术导则：HJ2035—2013》^[16]、《生活垃圾小型热解气化处理工程技术规范：DB63/T 1773—2020》^[17]、团标《有机固体废物热解气化处理装备技术规范：T/CAMIE 15—2020》^[18]和《有机固体废物热解处理工艺评价导则：T/CAEE 004—2021》^[19]。为了切实发挥标准规范引领作用，生活垃圾热解气化技术标准规范体系亟须建立完善。

GB/T 35251—2017适用于20～250 t/d范围的垃圾裂化焚烧装置，要求垃圾低位热值大>4.18 MJ/kg；DB63/T 1773—2020适用于日处理量≤50 t、单条生产线日处理量≤25 t的生活垃圾小型热解气化处理工程；T/CAMIE 15—2020适用于单台处理能力1～150 t/d（生活垃圾、农业固废和工业有机固废）的热解气化装备，有机固体废物要求低位热值宜＞4.18 MJ/kg，灰分含量宜≤25%，水分含量宜≤50%；HJ2035—2013对有机固体废物热解处理的接收鉴别贮存系统、预处理和进料系统、热解系统、热解气体产物净化系统及冷凝分离系统等工艺环节进行了指导。2021年，为规范农村生活垃圾处理设施建设，云南省住房和城乡建设厅、生态环境厅结合云南省实际情况及实地调研，制定了《云南省农村生活垃圾处理技术指南（试行）》，规定了热解处理技术的适用性，热解处理工艺厂址选择、总体设计、处理环节设计要求、主要设备与材料、检测、过程控制与报警，污染控制及运行维护等方面内容提出了明确要求^[20]。

经过10多年的探索与实践，热解气化技术在国内垃圾处理应用得到快速发展，形成了一批具有核心技术装备的环保企业，并在我国县级、乡镇和农村生活垃圾处理中开展了大量的工程应用。列出了国内部分热解气化技术在垃圾处理工程的应用案例，见表2。

按设备处理能力分类，单线处理能力>50 t/d的热解气化处理设备大多应用于县级或较大人口规模乡镇的生活垃圾处理，如龙游县生活垃圾热解气化处理项目、湖南麻阳苗族自治县岩门镇垃圾热解净化项目等；单线处理能力为10～30 t/d的热解气化处理设备主要应用于乡镇规模的垃圾处理，如北京市房山区张坊镇人民政府生活垃圾热解气化处理项目、浙江舟山市嵊泗县嵊山镇生活垃圾处理项目、甘肃省甘沟镇生活垃圾处理项目、广西龙脊镇生活垃圾片区处理中心项目和云南东川垃圾无害化处理站项目等；单线处理能力<10 t/d的热解气化处理设备主要应用于村级生活垃圾处理，在广西、云南、贵州、四川、甘肃、陕西、青海、内蒙古、辽宁、湖北、江西、湖南、浙江、广东和海南等省（自治区）当地农村地区皆有大量应用案例，其中广西、云南省（自治区）应用最多。炉型方面，主要有固定床、立式旋转炉和卧式回转炉等。

本研究通过中国及各省政府采购网、政府网站和企业对“热解”“气化”等关键词对垃圾热解气化设施进行检索，统计了自2010年1月—2021年12月底垃圾热解气化处理工程项目已建设或拟建设的情况。据不完全统计，期间全国共23个省（自治区、直辖市）1 004个项目（1个项目指1个点位）采取热解气化工艺处理生活垃圾（其中2020年、2021年有部分项目正处于前期阶段），共约1 037条垃圾处理生产线（1套热解气化处理装备代表1条生产线）。其中，已知规模的热解气化处理生产线约841条，累计处理规模达10 868 t/d；未知规模热解气化处理生产线约163条，大多处理规模低于10 t/d。总的来说，热解气化技术在我国村镇垃圾处理工程应用达到了较大数量与规模。

不同省（自治区、直辖市）生活垃圾热解气化技术应用点位数量的统计结果，见图3。当前我国生活垃圾热解气化工程项目主要集中在华南、西南和西北地区，分别占总统计数的38.9%、34.3%和11.6%。其中，广西、云南和甘肃3省（自治区）项目应用点位数量最多，分别为341个、310个和72个，占总数的34.0%、30.9%和7.2%。这些地区具有经济能力较弱、地形地貌多为山地和丘陵、镇域范围广和居民分布散等共性特点，造成垃圾集中收运处理难度大、经济成本高，导致农村生活垃圾收运处理面临巨大挑战。热解气化处理技术可实现垃圾就地就近无害化处理，是对偏远、分散和收运体系不能覆盖的农村垃圾处理处置的重要补充，备受政府青睐。

处理规模方面，根据不完全统计数据，垃圾热解气化单线处理能力（T）>30 t/d、10～30 t/d和<10 t/d的点位数量分别为33个、326个和482个，有163个项目未明晰具体处理规模（皆<30 t/d），主要应用于乡镇和村级垃圾处理。

历年生活垃圾热解气化技术应用点位数量的统计结果，见图4和图5。2011年国内开始有生活垃圾热解气化示范工程建立，“十二五”期间的农村垃圾无害化处理小型热解气化工程示范主要在广西自治区建立，并于“十三五”期间得到快速发展，国内新增垃圾热解气化项目点位数量于2017年达到最大，约272个；2018—2021年期间，每年都有超100个热解气化项目在国内不同乡镇及农村建立或准备建立（2020年、2021年有部分项目正处于前期阶段）。其中，热解气化技术应用工程在广西、云南2省（自治区）剧增最为明显，广西自治区生活垃圾热解气化项目数量于2017年达到最大，总共213例，2018年以后，每年应用案例增加数急剧减少；云南省垃圾热解气化案例新增数于2016年达到最大，约96个，之后每年新增点位数量均超30个。

“十三五”期间，生活垃圾热解气化项目新增总数约874个，占总数的87.1%。这与国家对农村生垃圾治理工作的重视与大力推进有关，2014年年底，国家启动了农村生活垃圾治理专项行动；2015年11月3日，住房和城乡建设部等10个部委联合发布了《住房城乡建设部等部门关于全面推进农村垃圾治理的指导意见》；“十三五”期间，国家密集出台了《全国农村环境综合整治“十三五”规划》《“十三五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》《农村人居环境整治三年行动方案》等政策，极大推进了农村生活垃圾的治理，促进了热解气化等小型化垃圾处理技术的发展，并建立大量的工程示范。

已有的工程案例中，绝大部分垃圾热解气化处理成套装备为中小吨位设计，处理能力多为2～10 t/d，主要服务于村级、乡镇垃圾处理，垃圾运输距离短，可实现垃圾就地或就近无害化减量处理，同时可协同处置部分渗滤液，免去转运站建设运营，大大降低了垃圾无害化处理的前端费用。处理工艺以“热解气化炉-二燃室”工艺为主，其产品再利用和能量回收的较少，以实现垃圾无害化处理为主要目的。

与集中焚烧、填埋等传统垃圾处理方式相比，垃圾热解气化技术在占地、选址、成本和工期等多方面皆有显著优势，选址简单，占地小，易布置，工程建设周期短，设备从生产到现场安装调试时间短；建设规模小，规格多样，单线处理规模范围为1～150 t/d，可根据实际情况建设相对集中式或分布式的垃圾处理站；设备投资小，维护成本较低。

热解气化技术作为当前村镇垃圾处理模式的重要补充，尤其适用于人口稀疏、位置偏远和交通不便等特殊地区，如山区、高原地区和海岛等地的垃圾就地处理，有效解决了这些地区生活垃圾运输成本高、填埋难和易污染的难题。

生活垃圾热解气化技术在“十三五”期间得到快速发展，目前仍存在一些问题亟待完善，如：（1）生活垃圾热解气化技术缺乏明确的政策指引和标准规范，相关标准规范主要参照生活垃圾焚烧处理执行；（2）热解气化项目的建设运行模式多为政府设备采购后自行运行，早期部分项目存在环评手续缺失、未开展验收、设备运行不稳定和运行成本高等问题，部分建设热解气化设施已停运、拆除；（3）目前国内热解气化技术设备厂家多达几十家，技术设备参差不齐，缺少全面的评价评估标准。

工艺设备运维方面，工艺设计合理、装备成熟可靠、反应条件适宜、物流连续稳定和物料均质，是保证整个热解气化系统安全稳定运行的关键。但由于农村垃圾规模小、组分复杂，每日垃圾成分变化、产生量波动大，易造成热解气化系统运行稳定性差，早期小规模热解气化炉易存在建设水平偏低、技术工艺不成熟、系统难稳定运行、设备易腐蚀、故障率偏高和烟气难以持续稳定达标等问题。热解气化技术较复杂，小型化设施调控难度较大，同时大多项目缺少专业运维技术人员，尚未形成规范运行操作流程，对热解气化项目稳定运行及污染物达标排放带来巨大的挑战，有必要加强现有工程项目的规范管理、运行跟踪及评估，加强大中规模热解气化设备研发，并完善标准体系建设。

热解气化技术是对当前我国村镇生活垃圾处理模式的重要补充，随着国家对农村生活垃圾治理工作的重视，该技术在“十三五”期间得到快速发展，在华南、西南和西北等地区村镇就地就近建立了1 004余例垃圾热解气化处理项目，单套装备处理能力以<30 t/d为主，有效解决了人口稀疏、位置偏远和交通不便等地区生活垃圾无害化处理问题，助推了我国生活垃圾处理技术的创新和探索。“十四五”期间，村镇生活垃圾处理模式的选择要求遵循技术适用、经济可承受和效果达标原则，科学合理选择处理技术路线、处置方式和实施路径，各地鼓励因地制宜探索农村生活垃圾就地就近小型化、分散化和无害化处理模式。热解气化处理技术是农村生活垃圾处置模式主要选择之一，发展态势良好，但在政策制定、标准完善、工程实施和规范运维等方面存在明显短板，“十四五”期间，亟待建立较为完善的热解气化技术应用政策和技术标准体系，强化项目规范运维管理、运行跟踪及评估，加强关键技术装备和系统解决方案的创新突破，规范日常监测，从而推动热解气化产业快速化、规模化高质量发展。