生活垃圾衍生燃料（RDF）的發(fā)展是一種全新的生活垃圾處理方式，本文就北京市阿蘇衛(wèi)綜合處理廠制備RDF試驗示范生產(chǎn)線進行設計，確定了生產(chǎn)工藝及具體參數(shù)，并根據(jù)生產(chǎn)RDF工藝要求與設備相關特點設計示范生產(chǎn)線的關鍵設備，包括破碎機、成型機及其他輔助設備，并結(jié)合生產(chǎn)工藝與設備參數(shù)進行生產(chǎn)線的工藝布置，最后分別對該生產(chǎn)線的生產(chǎn)產(chǎn)能、運行效果及成本進行分析，論證了本示范生產(chǎn)線設計的合理性與可行性。

一、工程概況

北京阿蘇衛(wèi)生活垃圾綜合處理廠位于北京小湯山阿蘇衛(wèi)衛(wèi)生填埋場內(nèi)，處理廠占地面積為100畝。主要服務于東城區(qū)、西城區(qū)產(chǎn)生的城市生活垃圾。該項目處理規(guī)模為1600噸/天，滿負荷運行可達到2000噸/天的處理量。該廠由北京桑德環(huán)保集團投資3.8億以BOT模式建設，由其項目子公司北京國中生物科技有限公司負責運營。阿蘇衛(wèi)綜合處理廠采用前分選系統(tǒng)加堆肥工藝為主的綜合處理工藝，每天有堆肥后殘渣近600噸需填埋處理，這部分殘渣經(jīng)生物降解處理后水分低、熱值高，是制備垃圾衍生燃料（RDF）很好的原料[1， 2]。

2010年，鑒于我國垃圾焚燒受到很大制約，對二噁英等有毒有害污染物的控制十分困難，對環(huán)境造成嚴重二次污染等現(xiàn)狀，桑德集團在北京阿蘇衛(wèi)生活垃圾綜合處理廠項目中，引進RDF燃料生產(chǎn)線，對垃圾篩分出的可燃物進行“全自動機械化-負壓通風生物動態(tài)好氧發(fā)酵”降水除臭，再添加部分添加劑通過粉碎擠壓成型，生產(chǎn)RDF燃料。制成RDF回收利用后，不僅可以大幅度減少北京市燃煤需求量，也可以為生活垃圾資源化提供一種全新的方式[3]，該制備垃圾衍生燃料（RDF）試驗示范生產(chǎn)線就是在這個背景條件下孕育而成的。

二、工程設計

（一）工藝參數(shù)

根據(jù)課題組前期進行的燃煤鍋爐摻混RDF試燒檢測結(jié)果，同時對示范生產(chǎn)線塑料分選進行調(diào)整，確定了本生產(chǎn)線最終RDF生產(chǎn)工藝參數(shù)如下：

熱值不低于2200kcal/kg；含水率低于30%；塑料含量低于3%；密度：1.4-1.6kg/L之間；原料粒度：破碎機孔徑15mm；RDF規(guī)格：Φ20mm、長度2-3cm；碳酸鈣添加比例：3%。

（二）生產(chǎn)工藝設計

1.工藝比選

結(jié)合對阿蘇衛(wèi)垃圾綜合處理廠現(xiàn)有生產(chǎn)工藝及三個工藝段物料組分、水分、熱值的分析，認為次級篩上物和后處理篩上物由于發(fā)酵降水和餐廚、廚余有機物的生物降解去除，更適合用于RDF生產(chǎn)。次級篩上物較大（40-80mm），需多級破碎，且需專門彈跳去除磚石和玻璃的設備，工藝較為繁瑣，生產(chǎn)成本相對會偏高[4， 5]。

因此，選定后處理篩上物RDF生產(chǎn)工藝，直接利用后處理肥料精制產(chǎn)生的篩上物經(jīng)過兩次密度分選去除玻璃沙石和塑料，經(jīng)過一次破碎擠壓制成RDF燃料棒。

2.工藝流程

后處理篩上物RDF生產(chǎn)工藝流程見圖1（見上頁）。

原生垃圾經(jīng)過前處理分選后，可堆肥物料先后經(jīng)過初級、次級兩級發(fā)酵后，有機物充分降解，現(xiàn)行工藝下物料水分可降至30%-35%。發(fā)酵后物料經(jīng)過Φ40篩孔的滾筒篩篩分后，篩下物作為粗堆肥進入后熟化階段。20-30天熟化后的物料經(jīng)過Φ19滾筒篩分、密度分選生產(chǎn)精制肥料，其篩上物（19-40mm）即作為RDF的生產(chǎn)原料。篩上物再利用肥料精制的密度分選機去除其中的沙石、玻璃等無機物，通過風選去除其中絕大部分高氯、中氯組分的塑料后，送至15mm的對輥式破碎機進行破碎，破碎后的物料按比例添加添加劑，利用風力輸送管道進入擠壓成型機，擠壓成Φ20mm、長度2-3cm的RDF燃料棒。

（三）生產(chǎn)RDF關鍵設備及特點

根據(jù)課題組前期對工藝和設備的調(diào)研，結(jié)合適用于燃煤鍋爐RDF的生產(chǎn)工藝可知，分選設備必須滿足去除塑料、磚石玻璃的需求，與后處理肥料篩分設備結(jié)合共用，RDF專用設備破碎機和成型機根據(jù)RDF對物理特性、熱穩(wěn)定等的需求[6]，選定了滿足物料需求的剪切破碎機和成型擠壓機。

1.破碎設備

一級破碎與二級細破碎均選用江陰廣福機械有限公司的產(chǎn)品。它的原理是利用有速差的兩個轉(zhuǎn)子，產(chǎn)生剪切作用而將塑料撕裂。更換刀片的厚度，可以改變破碎后物料的粒度[7]。由于細破碎要求將物料破碎到30-40mm，因此選用一個刀具有6-8個刀齒的破碎機。同時為了節(jié)省動力消耗，選用一臺電機帶動兩根破碎輥的傳動形式。剪切破碎機技術參數(shù)見表1。

2.成型設備

為了減少維修維護費用、提高成型率，本工藝選用平模制粒機作RDF成型機。選用山東章丘宇龍機械有限公司的產(chǎn)品，其技術參數(shù)見表2。

該設備的特點是：①通過液壓控制系統(tǒng)可以方便的調(diào)節(jié)和保持碾輥對物料的壓力；②碾輥為錐形，兩端的線速一致，避免了碾輥與模具的錯位摩擦，減小了阻力，節(jié)省了動力消耗；③成型多樣化。只要更換模具，可以得到圓棒形、方形和大小不同的產(chǎn)品。

3.輔助設備

（1）關風器。采用瑞安市天藍環(huán)保設備有限公司的產(chǎn)品。轉(zhuǎn)子為四分隔結(jié)構葉輪，聚氨脂板密封，能適應大片狀塑料的卸料。設備轉(zhuǎn)速為18rpm/min，容積為180L/rpm。

（2）風機。設備型號為9-19NO12.5左0A，轉(zhuǎn)速為1450rpm/min，風量

18447m3/h，風壓9110Pa，功率為75kW。

（3）旋風卸料器。采用下旋55型旋風除塵器改進而成，進口氣流速度14m/s，直徑1400mm。加料部分的卸料器直徑為1200mm。出口直徑設計為400mm，能保證片狀塑料在出口不堵塞。

（4）加料裝置。采用雙振動電機驅(qū)動的振動給料斗與無軸螺旋結(jié)合的運行模式。振動給料斗能使物料在料斗內(nèi)不結(jié)拱，無軸螺旋采用變頻驅(qū)動，能任意改變喂料量。

三、生產(chǎn)產(chǎn)能及成本分析

RDF生產(chǎn)示范線的產(chǎn)能及成本分析見表3-5（見下頁）。

從表3-5可以看出：①示范生產(chǎn)線分選設備日產(chǎn)能為110噸（22小時），擠壓成型產(chǎn)能為50噸（22-23小時），各項成本均為實際量；②擠壓成型工藝成本占70.5%，分選工藝占29.5%，而且主要影響產(chǎn)能和耗能的設備是擠壓成型機。因此設備改進是增產(chǎn)降耗的關鍵。

四、運行效果分析

示范生產(chǎn)線分兩次進行連續(xù)生產(chǎn)運行，第一次運行500小時，生產(chǎn)RDF產(chǎn)品近1000噸；第二次又運行500小時，生產(chǎn)RDF產(chǎn)品近1000噸。通過對各項工藝指標測試分析，得出生產(chǎn)成本為104.83元/噸。其中分選成本30.93元/噸，破碎成型成本在73.9元/噸。擠壓成型工藝成本占70%，分選工藝占30%，而且主要影響產(chǎn)能和耗能的設備是擠壓成型機。該生產(chǎn)設備的研發(fā)及專利是提高RDF產(chǎn)能和降低能耗的關鍵。

五、結(jié)語

北京阿蘇衛(wèi)生活垃圾衍生燃料（RDF）示范生產(chǎn)線采用后處理篩上物RDF生產(chǎn)工藝，直接利用后處理肥料精制產(chǎn)生的篩上物經(jīng)過兩次密度分選去除玻璃沙石和塑料，經(jīng)過一次破碎擠壓制成RDF燃料棒。該示范生產(chǎn)線的建設可拓展生活垃圾資源化途徑，RDF應用于燃煤鍋爐不僅解決垃圾資源化問題，同時也減少能源消耗，減少碳排放，具有較好的社會經(jīng)濟和環(huán)境效益。示范工程的實施及示范技術的推廣對提高北京市生活垃圾無害化處理率具有重要意義。

參考文獻：

[1]田文棟，魏小林，黎軍等.北京市城市生活垃圾特性分析[J].環(huán)境科學學報，2000，20（4）：435-438.

[2]Xi B D， Liu H L， Zeng G M， et al. Composting municipal solid waste and sewage sludge with effective microorganism complex[J]. Joumal of Environmental Sciences， 2002， 14（2）： 264-268

[3]王敦球，龍騰銳.城市固體廢棄物堆肥工藝條件試驗研究[J]. 環(huán)境工程，2003，21（1）：50-52.

[4]徐昕.城市生活垃圾制備衍生燃料（RDF）工藝實驗研究[D].浙江：浙江工業(yè)大學碩士論文，2010.

[5]秦磊.城市生活垃圾制備衍生燃料（RDF）的相關研究[D].天津：南開大學碩士論文，2006.

[6]郭小汾，楊雪蓮，陳勇等.垃圾衍生燃料（RDF）的成型工藝及物理特性[J].太陽能學報，2001，22（1）：84-86.

[7]王澤生，葉會華，劉志軍等.垃圾衍生燃料的制備工藝及關鍵技術.天津建設城市學院學報，2008，14（4）：290-294.

（責任編輯：李利）

本文由北京市科技計劃資助：Z111100056811036

收稿日期：2014-03-01

作者簡介：武繼旭（1970—）男，山東陽谷人，碩士，總經(jīng)理，高級工程師。