城市固体废弃物生物质气化发电的环境与辐射安全研究

本研究针对埃及城市固体废弃物(MSW)处理难题，创新性提出采用下吸式固定床生物质气化技术(downdraft fixed bed gasification)将木本有机废弃物转化为5800 kW绿色能源，同时系统评估了塑料>木材>纸张>食物废弃物的放射性剂量率(均低于ICRP规定的1 mSv/yr限值)，为传统燃煤电厂提供可持续燃料替代方案。

　　

随着埃及向绿色经济转型，城市固体废弃物(MSW)处理成为关键挑战。传统填埋方式不仅占用土地，更对废弃物处理人员造成健康威胁。与此同时，埃及Abu Rawash等地区计划建设的30 MW生物质发电项目亟需寻找可持续的燃料来源。在此背景下，Mohamed Safwat Mohamed Tawfik等研究人员开展了一项创新研究，探索将农业废弃物通过生物质气化技术转化为清洁能源的可行性，同时评估该过程中的辐射安全风险。这项发表于《Biomass and Bioenergy》的研究为发展中国家废弃物能源化利用提供了重要范本。

研究团队采用多学科交叉方法，首先在埃及高密度人口区Abu-Qir进行废弃物采样调查，随后通过热重分析、元素分析等技术对样本进行表征。核心实验采用下吸式固定床气化器(downdraft fixed bed gasifier)模拟能量转化过程，并利用辐射剂量仪测量各废弃物类别的放射性水平。

Survey study
在Abu-Qir地区五个不同人口密度位点采集MSW样本，发现位点5日均废弃物量达60吨，木本废弃物占比最高(32.5%)，其高位发热量(HHV)达19.5 MJ/kg，显著优于其他废弃物类型。

Characterization of the collected MSW samples
元素分析显示木本废弃物碳含量达47.8%，而塑料废弃物虽具高发热量(32 MJ/kg)，但气化过程会产生161.9 g/kg_fuel的焦油，远高于木本的13.4 g/kg_fuel。碳转化效率(CCE)测试表明木本材料达0.93，而含煤混合物仅0.70。

Conclusion
研究证实木本废弃物在下吸式气化器中表现最优，在高密度人口区可实现5800 kW能量输出，对应合成气(syngas)产量达17300 m³/h。辐射安全评估显示塑料废弃物剂量率最高(0.85 μSv/h)，但所有样本均低于ICRP限值。

该研究的创新性在于首次将废弃物能源化与辐射安全监测相结合，提出在传统燃煤电厂旁路系统中集成生物质气化单元的方案。特别是发现木本废弃物兼具高能量产出(8700 kg/h进料量对应8700 kW)与低环境风险的特性，为埃及Abu Rawash等生物质发电项目提供了关键技术参数。研究结果不仅验证了下吸式固定床气化技术在处理异质性MSW方面的优势，更为制定《综合固体废弃物管理计划》(ISWMP)提供了科学依据，对推动发展中国家绿色能源转型具有重要实践意义。