RDF技術在城市固廢處理中的應用

郝粼波，郭 旭，唐書娟

（中國城市建設研究院有限公司，北京 100120）

城市產生的一般工業廢物、大件垃圾、園林垃圾、水域清漂垃圾等均可作為RDF制備原料，其產生量較大，而國內城市少有上述垃圾資源化的正規處理設施，經濟利用性極低，RDF技術的應用可適時填補這個處理缺口。

1 國內外RDF技術應用現狀

1.1 國外

RDF的概念最早是由英國于1980年提出并用于實踐。后來美國、德國等西方發達國家迅速投資進行研發并將成果應用于實踐。美國是世界上利用RDF發電最早的國家，已有發電站37座，占垃圾發電站的21.6%。日本政府于20世紀90年代開始支持該技術的引進和研發工作。目前日本興起了建設RDF的熱潮，近幾年已有十幾家大公司對RDF工藝投入大量資金進行RDF資源化研究和開發。如日本川崎重工業公司、三菱重工業公司、日立造船公司等，已取得很好的業績。日本政府極其重視RDF利用技術，把它作為國家推廣的垃圾處理方式、方向。美國檢查及材料協會（ASTM） 按城市生活垃圾衍生燃料的加工程度、形狀、用途等將RDF分成7類，見表1。

表1 RDF分類

1.2 國內

國內對有關RDF技術研究起步較晚，但取得了一些進展，如中國科學院廣州能源研究所固體廢棄物利用實驗室和太原理工大學煤科學與技術山西省重點實驗室，1996年在國內率先開展一系列RDF成型、熱解、氣化、污染物控制等方面的研究，并聯合培養了RDF技術領域方面的博士生。

中國礦業大學張憲生等以經預處理后的生活垃圾和少量煤為主要原料，在室溫、無粘結劑條件下，采用不同的煤型壓力等工藝參數，利用對輥成型機制備出了RDF，在實驗條件下，得到的較優工藝參數為煤配比30%、成型壓力15 MPa。

國內城市固廢成分的特點是：有機可燃成分含量低、無機不可燃成分含量高、垃圾成分波動大；水分含量高、熱值較低。基于經濟原因，RDF技術在國內廣泛的應用還有一定難度。盡管在理論實驗領域已取得一定進展，但是真正做到利用城市固廢進行RDF規模化生產還鮮有案例。目前國內僅將各種城市廢物制成RDF-3，從而應用于垃圾焚燒及發電技術，產品質量較低、應用范圍較窄。

2 RDF生產線介紹

本RDF生產線日處理規模可達150 t/d，一班工作制，單班8 h。其工藝流程見圖1。

圖1 RDF生產線工藝流程

圖1中原料垃圾指RDF處理生產線接收對象的統稱，包括一般工業廢物、大件垃圾（廢棄家具、汽車拆解廢物等）、園林垃圾、水域清漂垃圾等；常規尺寸垃圾指不需經過初步破碎處理的粒徑在200 mm以下的原料垃圾；大尺寸垃圾指粒徑在200 mm以上的需要經過初步破碎處理的原料垃圾，如園林樹枝、座椅等；細尺寸垃圾指無需經過各級破碎處理，粒徑在30 mm以下、可直接進入儲坑的原料垃圾，如廢活性炭、茶渣等一般工業廢物。

2.1 計量系統

裝滿原料垃圾的收集車駛進處理廠區后，需要經過地磅計量后方能進入卸料區域。

計量系統由計算機管理，檢測內容為每輛收集車的總質量。自動輸入車號、車型。顯示器上顯示檢測時間、車號、車型、總質量、載質量及日累計值。

2.2 原料垃圾卸料

原料垃圾經收集車運送到處理廠，尺寸較大的園林垃圾和大件垃圾卸料到儲料間，園林垃圾可經過人工初剪后堆放（將過大尺寸樹枝修剪至1 m以下以便進入初步破碎機上料口），增加比表面積，使其含水率有效降低；水域清漂垃圾與一般工廢垃圾卸料至另一儲料間，水域清漂垃圾堆放點設有下水導通溝，使其水分可以自由脫離或蒸發，含水率有效下降，一般工廢垃圾堆放時與水域清漂應分開堆放；細尺寸垃圾（＜30 mm）可直接向儲坑指定位置卸料。

2.3 破碎及篩選系統

含水率較低的經過初剪后的大尺寸垃圾及園林垃圾用裝載機上料進入初級破碎機，經初級破碎后，粒徑可控制在200 mm以下。經初步破碎后的大件垃圾，其上粘結的沙土會與垃圾分離，與被破碎的垃圾一起進入復合型滾筒篩進行篩選，其中粒徑小于15 mm的為沙土等雜質，被篩分機篩出，經皮帶機輸送至移動雜物箱。徑粒大于15 mm而小于30 mm的物料通過磁選機回收金屬物質后，可直接輸送至指定儲坑，徑粒大于30 mm物料首先經過磁選回收金屬物質，之后進入二次破碎機進行再破碎，破碎機具備自清理功能并自帶篩網，網孔直徑為30 mm，破碎后的物料粒徑可控制在30 mm以下，通過磁選回收金屬物質后同樣用皮帶輸送進入同一個儲坑。

常規尺寸垃圾（一般工業廢物、晾干后的水域清漂垃圾）用裝載機上料至板式給料機后，首先通過篩選，將沙土等徑粒小于15 mm的雜質用篩分機分離送至移動雜物箱，篩上物經磁選回收金屬物質，之后進入二次剪切式破碎機進行破碎，破碎機自帶篩網，網孔直徑為30 mm，破碎后的物料粒徑控制在30 mm以下，再次通過磁選回收金屬物質后按種類輸送至指定儲坑。破碎機實景見圖2。

圖2 破碎機實景

2.4 混料系統

經破碎滿足生產要求的垃圾按照類別不同，儲存于不同儲坑中，通過行車抓斗向混料系統的板式給料機上料。

根據產品類型不同，生產線可設置打包生產線和混料成型生產線。打包生產線包含鏈板式給料系統、皮帶輸送系統和打包機，對無成型要求的產品進行打包處置；混料成型生產線根據材料種類不同，設4臺鏈板式給料機上料給皮帶機，每臺皮帶機上都配置皮帶秤，可對物料流量進行同步監測，從而可根據流量調整鏈板式給料機的出料量，經電腦控制系統調控加入生石灰，進而達到控制混合物料的熱值和含水率，保障產品的質量。雙軸攪拌機實景見圖3。

圖3 雙軸攪拌機實景

2.5 成型系統

混合輸送的物料進入攪拌機攪拌后，含水率控制在25%以下，經上料系統送入RDF成型機加熱擠壓成型。生產出的最終產品RDF燃料塊溫度較高，一般為60℃以上，必須進行適當靜置，待冷卻除濕后，運往庫區或就地包裝。

本生產線選用的RDF成型機主要由電機、大小皮帶輪、減速機、聯軸器、螺旋刀盤、成型腔體及成型模具構成，成型模具可根據要求更換。

本設備應用于RDF的成型工作，成型機的上部配備接料倉與進料機構，混合均勻的物料經進料機構推入其下部的成型腔體用螺旋刀盤推進，經過成型模具擠壓成型。成型直徑可按要求快速更換模具。由于采用螺旋推進的形式，所以成型過程無粉塵，低噪音，無震動，而且通過量大，成型效率高。成型機實景圖見圖4。

圖4 成型機實景

3 結論

1） 本生產線處理原料垃圾150 t/d，產出RDF-5產品約125 t/d。

2）生產線生產的RDF產品的主要特性為大小均一，熱值比原始的生活垃圾提升超過2倍（典型值為14 630 kJ/kg，而原生垃圾的典型值為3 760～5 850 kJ/kg）。其燃燒穩定、低污染、不產生臭味、體積縮小1/10，且易于運輸及儲藏，在常溫下可儲存6～12個月而不會腐敗，可直接應用于機械床式鍋爐、流態床鍋爐及發電鍋爐等作為主要燃料或與燃煤混燒。

3）可變成本包括外購原材料費（石灰、車間除臭植物液藥劑） 約92萬元/a、燃料及動力費（水費和電費） 約186萬元/a，考慮污水處理費等其他制造費用，共計約290萬元/a，加上維修費、人工費、其他管理費用，運營期內年均經營成本約為691.49萬元/a。運營期內年均單位經營成本138.44元/t。

4）RDF產品主要銷往水泥窯、發電廠。售價視其熱值及當地的煤炭資源而定，一般為200～350元/t。

5）RDF生產線通過資源化途徑，實現來料垃圾無害化處理，從而可構建一個環境友好的綜合性處理基地，長久地提供原料垃圾的處理服務，這樣可以從根本上解決一般工業廢物、大件垃圾、園林垃圾、水域清漂垃圾等城市固廢的無序管理和二次污染問題。

6） 生產線采用破碎+分選+混料+成型的RDF制備工藝，不僅可解決原料垃圾占用土地資源、污染環境等問題，還可解決我國新燃料資源短缺的問題，是大力發展循環經濟、實現可持續發展和節能減排增效的重要途徑，具有一定的前瞻性。