摘 要 垃圾處理是城市發(fā)展繞不開的重要課題。垃圾的無害化處理只是垃圾處理的第一步要求,如何徹底杜絕生活垃圾處理中的二次污染,在垃圾處理過程中變廢為寶,垃圾衍生燃料RDF技術無異是一個新的實踐方向。
關鍵詞 衍生燃料 垃圾處理 技術
垃圾是人類日常生活和生產(chǎn)中產(chǎn)生的固體廢棄物,一般分為生活垃圾以及醫(yī)療垃圾、危險廢棄物、電子廢棄物、工業(yè)垃圾、城市污泥等。其中,生活垃圾所占的比重最大,需要處理的壓力最大。由于生活垃圾排出量大,成分復雜多樣,給處理和利用帶來困難,如不能及時處理或處理不當,就會污染環(huán)境,影響環(huán)境衛(wèi)生。垃圾處理就是要把垃圾迅速清除,并進行無害化處理,最后加以合理的利用。即實現(xiàn)無害化、資源化和減量化的目標。生活垃圾的處理目前主要的方法有:填埋法、堆肥法、焚燒法。另外,還有資源返還、綜合利用等。
今年3月23日國務院召開常務會議,研究部署進一步加強城市生活垃圾處理工作。會議指出,到2015年,全國城市生活垃圾無害化處理率達到80%以上,50%的設區(qū)城市初步實現(xiàn)餐廚垃圾分類收運處理。要推廣廢舊商品回收利用、焚燒發(fā)電、生物處理等生活垃圾資源化利用方式。加快存量垃圾治理。此次會議傳遞出的核心信號是,作為生活垃圾資源化利用的主要方式,垃圾分選再利用以及垃圾焚燒發(fā)電、餐廚垃圾生物化處理將在“十二五”期間獲得國家層面的大力推廣。
一、垃圾衍生燃料的產(chǎn)生
城市生活垃圾如果不經(jīng)處理直接作為固體燃料,將存在許多問題。
(1)垃圾中有機物極易腐爛,導致運輸難和貯藏難。
(2)垃圾中常含有塑料、食鹽及其他含氯化合物,高溫受熱時產(chǎn)生具有腐蝕性的氯化氫氣體,氯化氫排放可形成酸雨,而且在爐內(nèi)腐蝕金屬設備。
(3)由于含氯化合物的存在,還可能產(chǎn)生劇毒有害物質(zhì)——二惡英,對人類健康形成很強的危害。
(4)垃圾焚燒后排出的灰渣通常含有汞、鉛等有害金屬,若處理不當,也會造成環(huán)境的二次污染。
因此要提高焚燒爐的運行質(zhì)量,加大熱能利用率,減少尾氣治理成本,首先應在垃圾進爐前進行更有效的預處理,為焚燒創(chuàng)造有利條件。
垃圾衍生燃料RDF(Refuse Derived Fuel),即先將生活垃圾在進爐前進行有效的預處理和成型加工,然后作為固體燃料被焚燒利用,從而為解決上述問題提供了新的思路。目前已應用于城市生活垃圾焚燒處理及資源化利用的工程實踐中。
垃圾衍生燃料RDF 制作系統(tǒng)是由破碎分選子系統(tǒng)和加工成型子系統(tǒng)組成的。垃圾衍生燃料RDF 加工生產(chǎn)技術是將生活垃圾首先進行破碎,分揀出可燃物,再加入添加劑干燥,最后將其擠壓成型,制成顆粒狀物質(zhì)RDF 燃料。RDF 燃料的特點是大小均勻,所含熱值均勻,成型工藝可使垃圾熱值提高4 倍左右,且易運輸及儲備,在常溫下可儲存6~10 個月不會腐壞。因此可以臨時將一部分垃圾儲存起來,以解決在鍋爐停運或垃圾產(chǎn)出高峰時期的處置能力問題;通過在成型過程中加入添加劑[5, 7]可以達到爐內(nèi)脫除SO2,HCl 和減少二惡英類物質(zhì)排放的目的。
國外對RDF 技術的研究起步較早,在美國、日本等國已得到廣泛應用,并開始商業(yè)化發(fā)展。美國是世界上最早利用RDF 發(fā)電的國家,已有發(fā)電站37 座,占垃圾發(fā)電站的21%。如美國維吉尼亞州的RDF 工廠,每天將約2 000 t 的生活垃圾制成RDF 用于電廠發(fā)電。日本政府于20 世紀90 年代開始支持該技術的引進和研發(fā)工作,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(fā)。2004 年投運的上海寶山神工生活廢物綜合處理廠即安裝了RDF生產(chǎn)線。
垃圾衍生燃料RDF 技術與垃圾焚燒技術的比較
(1)垃圾衍生燃料RDF 的制備,不受場地和規(guī)模限制,適合中、小型垃圾處理廠分散制造后,再收集起來進行高效發(fā)電,有利于提高垃圾發(fā)電的規(guī)模和效益,比用原生垃圾焚燒發(fā)電,效率提高25%~35%,使大規(guī)模的熱能循環(huán)利用成為可能;而垃圾焚燒受場地和規(guī)模限制,垃圾焚燒量在400 t 以下時,一般用于供熱水或蒸汽,但受地理條件、季節(jié)變化和周邊環(huán)境的限制,熱能常常得不到充分利用。
(2)垃圾衍生燃料RDF 經(jīng)分選、脫氯、脫硫處理,可大大減輕煙氣對設備的腐蝕,煙氣和灰渣比原生垃圾焚燒時減少2/3,減少了相關處理設備的投資。
(3)由于RDF 具有較好的防腐性,能在倉內(nèi)保管1 年以上,可作為儲備能源按需使用;垃圾直接焚燒,受垃圾成分波動的影響,產(chǎn)生熱能不穩(wěn)定,且由于垃圾需連續(xù)消納,熱能在無需求時也必須產(chǎn)生,造成能源浪費。
垃圾衍生燃料(RDF-5)具有熱值高、燃燒穩(wěn)定、易于運輸、易于儲存、二次污染低和二惡英類物質(zhì)排放量低等特點,廣泛應用于干燥工程、水泥制造、供熱工程和發(fā)電工程等領域。
二、垃圾衍生燃料的應用
在RDF 的生產(chǎn)中,最重要的是城市生活垃圾和制備工藝,什么成分的垃圾,決定采用什么樣的制備工藝。一般整套垃圾燃料處理制備工藝由垃圾接收破碎單元、垃圾含水率降低及熱值提高單元、造粒烘干單元及配套工程單元組成。
相同質(zhì)量的垃圾,應用RDF技術,可以增加一倍的發(fā)電量。衍生燃料(RDF-5),可在垃圾發(fā)電廠、一般熱電廠(燃煤)及普通燃煤機械鍋爐中使用,在大型鍋爐上使用效率會更高。由于中小城鎮(zhèn)垃圾產(chǎn)出量有限,地級以下城市采用垃圾分區(qū)處理加工RDF-5,再集中于中心城市發(fā)電,可實現(xiàn)最佳的綜合效益。
生活垃圾衍生燃料RDF 是一種新型再生能源物質(zhì)。在熱電行業(yè)是一種能夠部分代替煤炭的環(huán)保燃料,主要適用于各種以焚燒垃圾配套發(fā)電廠的原料預處理工序。同時適用于通過鍋爐改造,將現(xiàn)有的6 MW/h燃煤小火電發(fā)電機組,改造成同能量輸出的垃圾發(fā)電機組的燃料供應。
有專家估計今后每年垃圾發(fā)電對垃圾衍生燃料的需求量達1 000 萬t 以上,并每年按5%~8%的速度增長。
基金項目: 貴州省教育廳基地項目《貴州城市競爭力與城市生態(tài)環(huán)境研究》部分研究內(nèi)容。