垃圾衍生燃料(RDF) “干化”技術(shù)初步探索
——以遵義市生活垃圾“干化”試驗(yàn)為例

熊 筱 蹇 含(.貴州省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，貴陽(yáng) 55008； .遵義市欣環(huán)垃圾處理有限責(zé)任公司，遵義 563003)

垃圾衍生燃料(RDF) “干化”技術(shù)初步探索
——以遵義市生活垃圾“干化”試驗(yàn)為例

熊 筱1蹇 含2
(1.貴州省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，貴陽(yáng) 550081； 2.遵義市欣環(huán)垃圾處理有限責(zé)任公司，遵義 563003)

國(guó)際上將垃圾衍生燃料(Refuse Derived Fuel，以下簡(jiǎn)稱“RDF”)作為垃圾無(wú)害化、資源化、減量化的嶄新途徑，在水泥、發(fā)電等行業(yè)已有廣泛應(yīng)用。RDF熱值受原料(熱值、灰分、水份)、添加劑、成型壓力等影響， 其中又以水份對(duì)原料低位熱值影響最大。本文通過(guò)對(duì)遵義市欣環(huán)垃圾處理有限責(zé)任公司開(kāi)展的RDF制備過(guò)程中“干化”試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)RDF “干化”整體狀況、特點(diǎn)及工藝難點(diǎn)，提出主要問(wèn)題及對(duì)策建議。

RDF干化；試驗(yàn)；狀況；工藝；問(wèn)題；對(duì)策建議

日益增長(zhǎng)的城市生活垃圾已成為現(xiàn)代城市生活的 “硬傷”，生活垃圾“無(wú)害化、減量化、資源化”具有重大的社會(huì)效益，意義深遠(yuǎn)。國(guó)外城市生活垃圾資源已進(jìn)入綜合利用階段，其資源化利用率已在60%以上，而我國(guó)尚不足5%。據(jù)估計(jì)，目前全國(guó)垃圾填埋場(chǎng)和堆放場(chǎng)中甲烷氣體一年的排放量相當(dāng)于700×104噸左右的煤炭能源潛力。中等發(fā)達(dá)城市的垃圾資源的物料和能量回收價(jià)值分別可達(dá)到16.3元/噸和28.3元/噸，已超過(guò)了目前垃圾填埋處理的成本(12～20元/噸)。由此可見(jiàn)城市生活垃圾資源化利用的廣闊前景和巨大潛力。

2015年全國(guó)產(chǎn)生1.8564億噸生活垃圾[1]，垃圾增長(zhǎng)率達(dá)到10.4%(全世界垃圾年均增長(zhǎng)速度為8.42%)；國(guó)民人均年產(chǎn)垃圾135多千克。我國(guó)城市生活垃圾堆存量已超過(guò)80億噸，占地80多萬(wàn)畝，垃圾產(chǎn)生量以5%～6%的速度增長(zhǎng)，占地量以平均每年4.8%的速度持續(xù)增長(zhǎng)[2]。目前我國(guó)生活垃圾處理方式中，衛(wèi)生填埋占主導(dǎo)地位，焚燒增長(zhǎng)較快，堆肥負(fù)增長(zhǎng)。面對(duì)快速增長(zhǎng)的垃圾產(chǎn)生量和日益龐雜的垃圾成分，如何提高生活垃圾資源化率，降低對(duì)生態(tài)環(huán)境的持續(xù)性污染已是迫在眉睫。

原生垃圾焚燒技術(shù)是較為成熟的能源化處理措施[3]，是解決可燃垃圾減量化的有效途徑之一，但焚燒設(shè)備投資大、運(yùn)行費(fèi)用高、資源化低、二次污染物處理成本高。近年來(lái)，垃圾衍生燃料RDF技術(shù)的出現(xiàn)，使得原生垃圾焚燒二次污染得到控制，可以最終實(shí)現(xiàn)生活垃圾能源化等綜合利用目標(biāo)。因此在生活垃圾低位熱值達(dá)到一定水平的條件下，這一技術(shù)無(wú)疑成為目前最佳的城市生活垃圾處理方案。

1 RDF利用概況

RDF具有較高的發(fā)熱量，可以在低于其他燃料單位費(fèi)用的情況下提供熱能，將燃燒效率提高8%～10%。RDF技術(shù)主要是利用機(jī)械將生活垃圾中的可燃物(如塑料、橡膠、紙張、竹木、編織物、食物廢料等)選出，經(jīng)過(guò)破碎、干化，加入添加劑后壓縮成所需形狀的固體燃料，制成RDF，將其作為熱能提供給水泥廠，水泥窯爐直接利用RDF的熱能進(jìn)行生產(chǎn)，燃燒后的灰渣作為制造水泥的有效成分，從而達(dá)到減少煤炭使用的目的。

美國(guó)、日本、英國(guó)和瑞典等國(guó)家已大量利用可燃性垃圾作為水泥行業(yè)和燃煤電廠替代衍生燃料[4]。截止2005年初，美國(guó)已有垃圾焚燒產(chǎn)能設(shè)施82座，其中采用RDF技術(shù)發(fā)電站(廠)37座，年處理垃圾約600萬(wàn)噸。到2009年，日本全國(guó)共投入資金1988億日元，建設(shè)了RDF制造、貯存及利用設(shè)施60余座，每天RDF生產(chǎn)能力約4000噸。

貴州省遵義市于2012年開(kāi)始實(shí)施生活垃圾資源化工作，2012年遵義市欣環(huán)垃圾處理有限責(zé)任公司與貴州省三岔拉法基水泥有限公司展開(kāi)RDF合作，累計(jì)生產(chǎn)120 102噸RDF，五年來(lái)共減少72 061噸標(biāo)準(zhǔn)煤消耗，節(jié)約了約3603.05萬(wàn)元能源投入。

2 RDF“干化”試驗(yàn)

RDF熱值受原料(熱值、灰分、水份)、添加劑、成型壓力等影響， 其中又以有機(jī)質(zhì)、水份對(duì)原料低位熱值影響最大。由于遵義市雨量充沛、濕度較大且生活垃圾未分類，垃圾組分復(fù)雜，垃圾水分較高。原生生活垃圾水分一直保持在55%左右，直接影響了垃圾衍生燃料(RDF)的低位熱值利用。因此，為了測(cè)試有機(jī)質(zhì)、水分對(duì)RDF的影響，保證垃圾資源穩(wěn)定轉(zhuǎn)化，特選定于遵義欣環(huán)開(kāi)展RDF干化試驗(yàn)。遵義欣環(huán)RDF項(xiàng)目生產(chǎn)流程主要以原料的配送、投料為主，處置設(shè)施由原料貯存混合、分選、破碎、成品貯存等組成。

(1)試驗(yàn)?zāi)康?/p>

原生生活垃圾在分選、破碎后，大部分有機(jī)質(zhì)的物料被移除，可燃物水分可從55%左右下降至48%左右，本次試驗(yàn)旨在探索通過(guò)“干化”程序?qū)DF水分從48%左右降到25%左右的技術(shù)方法，提高RDF品質(zhì)及低位熱值，保證企業(yè)獲得足夠的燃料動(dòng)力。

(2)試驗(yàn)原理

原生生活垃圾通過(guò)分選后，利用RDF中有機(jī)質(zhì)在好氧菌、厭氧菌作用下發(fā)酵升溫烘干(發(fā)酵的過(guò)程中有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生的大量細(xì)菌，在消化生物質(zhì)的過(guò)程中能釋放能量)，后經(jīng)機(jī)械通風(fēng)吹脫水分(通過(guò)機(jī)械鼓風(fēng)提供氧氣，加速發(fā)酵進(jìn)程，通風(fēng)設(shè)備加速水分蒸發(fā))，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)RDF低位熱值及品質(zhì)的提高。

(3)試驗(yàn)設(shè)計(jì)

測(cè)試在垃圾總量、垃圾密度、“干化”前低位熱值相同的前提下，機(jī)械鼓風(fēng)(好氧脫水)與無(wú)鼓風(fēng)(厭氧脫水)條件對(duì)RDF“干化”效果的影響。

試驗(yàn)于2016年3月10日開(kāi)始，每組試驗(yàn)全程18天。試驗(yàn)場(chǎng)地為遵義欣環(huán)干化倉(cāng)(以遵義欣環(huán)生產(chǎn)線中“發(fā)酵倉(cāng)”替代)。鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量3130～3685m3/h，經(jīng)測(cè)量，鼓風(fēng)機(jī)實(shí)際工作風(fēng)量3327m3/h。

為準(zhǔn)確獲取垃圾密度，確定試驗(yàn)物料堆高，本次實(shí)驗(yàn)定制一個(gè) “1m×1m×1m”(容積1m3)的木質(zhì)箱體盛裝垃圾(圖1)，得到試驗(yàn)物料密度0.404t/m3，見(jiàn)表1。

圖1 垃圾密度試驗(yàn)箱

表1 垃圾密度試驗(yàn)

經(jīng)地磅稱取試驗(yàn)物料(原生垃圾)117.73噸、110.09噸分別投放至干化倉(cāng)。試驗(yàn)物料參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 試驗(yàn)物料(原生垃圾)可燃物水分及熱值

(4)試驗(yàn)主要過(guò)程

根據(jù)試驗(yàn)物料密度，結(jié)合干化倉(cāng)實(shí)際體積，本次試驗(yàn)確定試驗(yàn)物料堆高2.5m。

機(jī)械鼓風(fēng)條件下：稱重RDF 117.73噸投放6號(hào)倉(cāng)，堆高2.5m，取樣4個(gè)。檢測(cè)初始樣品水分，關(guān)倉(cāng)門。水分測(cè)定點(diǎn)位見(jiàn)圖2。清空溫度數(shù)據(jù)，插入熱電阻，設(shè)置每5min記錄一次溫度，鼓風(fēng)作業(yè)24h。

無(wú)鼓風(fēng)條件下：稱重RDF 110.09噸投放7號(hào)倉(cāng)，堆高2.5m，取樣4個(gè)。檢測(cè)初始樣品水分，無(wú)鼓風(fēng)作業(yè)，保持倉(cāng)門打開(kāi)狀態(tài)24h。

溫度測(cè)定：在RDF物料頂部(圖2中綠色區(qū)域)放置測(cè)溫器，取樣深度表面以下20cm處，取樣按每天每點(diǎn)500g，共4個(gè)點(diǎn)。

水分測(cè)定：每日取樣檢測(cè)水分(圖2中黃色區(qū)域，取樣深度約70cm)。將每倉(cāng)每天4個(gè)樣品混合，分三次翻攪至均勻，各取約200～300g，稱重后放進(jìn)105℃的烘箱內(nèi)，恒重。

圖2 水分測(cè)定點(diǎn)位布設(shè)示意圖

(5)試驗(yàn)結(jié)果

在連續(xù)進(jìn)行14天的發(fā)酵通風(fēng)后，6號(hào)倉(cāng)(機(jī)械鼓風(fēng)條件)RDF水分從48.77%降至22.30%，低位熱值從2367.5 Cal/g提升至3744.5Cal/g，達(dá)到試驗(yàn)?zāi)康?表3)。7號(hào)倉(cāng)(無(wú)鼓風(fēng)條件)RDF水分從46.98%降至42.35%，低位熱值從2104.2Cal/g提升至2386.8Cal/g，試驗(yàn)結(jié)果不甚理想(表4)。

表3 6號(hào)倉(cāng)RDF恒重及熱值統(tǒng)計(jì)

表4 7號(hào)倉(cāng)RDF恒重及熱值統(tǒng)計(jì)

本次試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示：RDF低位熱值與RDF發(fā)酵程度、水分含量相關(guān)性較大。在外部條件相同時(shí)，是否鼓風(fēng)通風(fēng)導(dǎo)致低位熱值差異較大，采取鼓風(fēng)作業(yè)時(shí)低位熱值隨通風(fēng)時(shí)間增長(zhǎng)持續(xù)升高，未采取鼓風(fēng)作業(yè)的試驗(yàn)過(guò)程由于水分未被吹脫，因此低位熱值在升高至一定范圍后進(jìn)入平臺(tái)期,熱值不再隨干化時(shí)間的延長(zhǎng)而升高。

3 存在問(wèn)題及工藝難點(diǎn)

(1)垃圾組分復(fù)雜

參與試驗(yàn)的原生垃圾中水果垃圾和廚余垃圾等有機(jī)物較多，占45%左右；塑料、橡膠、紙張、纖維、食品廢物等有機(jī)物約占24.5%；地灰、煤灰等無(wú)機(jī)物約占25%；玻璃、金屬、陶瓷等其他垃圾約占5.5%。由于其他組分垃圾的混入，在分選過(guò)程中選出含水率高的水果垃圾，保留能迅速發(fā)酵的廚余垃圾這一工序難度加大，增大了RDF“干化”的難度。

(2)水分含量高

參與試驗(yàn)的城市生活垃圾未經(jīng)分類，所有品類垃圾混裝，水分含量高，存在時(shí)空分布不均的特點(diǎn)。隨著經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，生活能源的逐步改善，城市垃圾組分構(gòu)成必將隨消費(fèi)習(xí)慣水平、氣候及季節(jié)變化等發(fā)生變化，城市垃圾中無(wú)機(jī)物的含量將會(huì)逐漸減少。

(3)垃圾分類收集不徹底

參與試驗(yàn)的城市生活垃圾分類收集不徹底，混裝現(xiàn)象突出。可回收物、不可回收物、有毒物分揀干預(yù)不全面，部分不可燃燒垃圾直接參與燃燒過(guò)程，這樣不僅降低了RDF低位熱值的應(yīng)用，也降低了RDF的應(yīng)用范圍，也存在較大的安全隱患，同時(shí)對(duì)RDF利用過(guò)程中 “二次污染控制”增加了不確定因素和影響因素。

(4)RDF物料堆料不均勻，導(dǎo)致堆體干化進(jìn)程不同

由于生活垃圾來(lái)源的不確定，垃圾成分變化較大致使分選后RDF堆料不均勻，導(dǎo)致各點(diǎn)位干化進(jìn)程不一致。

4 對(duì)策建議

(1)開(kāi)展垃圾分類收集，加強(qiáng)對(duì)廢舊品利用回收。目前我國(guó)城市垃圾主要回收方式仍為混合回收，造成了大量資源的浪費(fèi)和環(huán)境污染[5]。為促進(jìn)垃圾分類回收工作，我們應(yīng)積極借鑒德國(guó)、新加坡等國(guó)家的成功經(jīng)驗(yàn)和做法：一是由主管部門提出垃圾分類方案，逐步擴(kuò)大垃圾分類范圍；二是提倡居民于家中實(shí)施垃圾分類后再分類投放；三是在社區(qū)、街道、機(jī)關(guān)、學(xué)校、企業(yè)、車站等地設(shè)置分類收集垃圾的容器，將廢塑料、廢玻璃、廢金屬等分類收集；四是建立義務(wù)和強(qiáng)制回收制度，將國(guó)有回收公司和個(gè)體、商販等共同納入到市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制中，統(tǒng)一管理，增加廢品回收利用，減少進(jìn)入垃圾中的廢品總量。

(2)制定和實(shí)行城市生活垃圾處理收費(fèi)制度。目前我國(guó)城市現(xiàn)行的垃圾處理費(fèi)用大都由政府包干，采取非營(yíng)利性收費(fèi)[6]。在城市化進(jìn)程加速和公眾生活水平生活方式快速改變的形勢(shì)下，垃圾處理費(fèi)用連年攀高，政府管理部門已不堪重負(fù)，建立和實(shí)行垃圾收費(fèi)制度已迫在眉睫。根據(jù)城市居民家庭生活水平、人口數(shù)量、垃圾產(chǎn)生量、收入水平等不同情況，逐步制定和實(shí)施相應(yīng)的城市垃圾處理收費(fèi)制度，此舉將能從源頭上有效控制城市生活垃圾排放量。

(3)增加垃圾破碎、分選效率。輕組分垃圾(低有機(jī)物含量、高熱值的物質(zhì)，粒徑大于100mm)是RDF重要組成部分，體量越大熱值越高，資源化率越顯著。目前輕組分垃圾在利用過(guò)程中主要靠機(jī)器破碎和人工分揀完成，效率差強(qiáng)人意。建議垃圾處理場(chǎng)(廠)增加機(jī)器破碎和分選功率，加強(qiáng)從業(yè)人員技術(shù)培訓(xùn)和指導(dǎo)，減少重組分垃圾 (高有機(jī)物含量、低熱值的物質(zhì)，粒徑35～80mm)混入，影響RDF熱值水平。

(4)增加“垃圾靜態(tài)發(fā)酵腐熟”工藝環(huán)節(jié)。由于生活垃圾中可生物降解有機(jī)物含量高、水分大，十分有利于微生物生長(zhǎng)繁殖，在貯料坑堆放期間可以促使生活垃圾發(fā)生一系列復(fù)雜的生化作用，破壞含水物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，使其中的一部分游離水和結(jié)合水滲析出來(lái)，從而大幅度降低含水率，提高熱值。

(5)引進(jìn)或技改垃圾堆料裝置。改變垃圾堆料、混合、翻料不均，導(dǎo)致料倉(cāng)內(nèi)RDF“干化”進(jìn)程不一致現(xiàn)象。

[1] 環(huán)境保護(hù)部. 2016年全國(guó)大、中城市固體廢物污染環(huán)境防治年報(bào)[R]. 北京：環(huán)境保護(hù)部，2016.

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Preliminaryexplorationon"Drying"technologyofRefuseDerivedFuel(RDF)——Taking the Dry test of domestic waste in Zunyi City as an example

Xiong Xiao1, Jian Han2
(1.Environmental Monitoring Center of Guizhou Province, Guiyang 550081;2. Zunyi Xinhuan Solid Waste Disposal Co., Ltd, Zunyi 563003)

Internationally Refuse Derived Fuel (hereinafter referred to as "RDF") is taken as a new way of garbage harmless, resource recovery and reduction, and has been widely used in the cement, power generation and other industries. RDF calorific value is affected by raw materials (calorific value, ash, water), additives, molding pressure and so on, in which the water has the most effect on the low calorific value of raw materials. This paper analyzed the "dry" test data of RDF in ZunyiXinhuan Waste Disposal Co., Ltd., and put forward the main problems and suggestions based on the overall situation, characteristics and difficulties of RDF "drying".

RDF dry; test; condition; process; question; countermeasure and suggestion

X705

A

2017-06-29； 2017-08-21修回

熊筱(1978- )，女，貴州遵義人，工學(xué)學(xué)士，高級(jí)工程師，從事環(huán)境監(jiān)測(cè)工作。E-mail:453328215@qq.com