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(chǎng)制備RDF試驗(yàn)示范生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，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(shè)備相關(guān)特點(diǎn)設(shè)計(jì)示范生產(chǎn)線(xiàn)的關(guān)鍵設(shè)備，包括破碎機(jī)、成型機(jī)及其他輔助設(shè)備，并結(jié)合生產(chǎn)工藝與設(shè)備參數(shù)進(jìn)行生產(chǎn)線(xiàn)的工藝布置，最后分別對(duì)該生產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)產(chǎn)能、運(yùn)行效果及成本進(jìn)行分析，論證了本示范生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)計(jì)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(chǎng)位于北京小湯山阿蘇衛(wèi)衛(wèi)生填埋場(chǎng)內(nèi)，處理廠(chǎng)占地面積為100畝。主要服務(wù)于東城區(qū)、西城區(qū)產(chǎn)生的城市生活垃圾。該項(xiàng)目處理規(guī)模為1600噸/天，滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行可達(dá)到2000噸/天的處理量。該廠(chǎng)由北京桑德環(huán)保集團(tuán)投資3.8億以BOT模式建設(shè)，由其項(xiàng)目子公司北京國(guó)中生物科技有限公司負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)。阿蘇衛(wèi)綜合處理廠(chǎng)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?jiān)?00噸需填埋處理，這部分殘?jiān)?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(guó)垃圾焚燒受到很大制約，對(duì)二噁英等有毒有害污染物的控制十分困難，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重二次污染等現(xiàn)狀，桑德集團(tuán)在北京阿蘇衛(wèi)生活垃圾綜合處理廠(chǎng)項(xiàng)目中，引進(jìn)RDF燃料生產(chǎn)線(xiàn)，對(duì)垃圾篩分出的可燃物進(jìn)行“全自動(dòng)機(jī)械化-負(fù)壓通風(fēng)生物動(dòng)態(tài)好氧發(fā)酵”降水除臭，再添加部分添加劑通過(guò)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(yàn)示范生產(chǎn)線(xiàn)就是在這個(gè)背景條件下孕育而成的。

二、工程設(shè)計(jì)

（一）工藝參數(shù)

根據(jù)課題組前期進(jìn)行的燃煤鍋爐摻混RDF試燒檢測(cè)結(jié)果，同時(shí)對(duì)示范生產(chǎn)線(xiàn)塑料分選進(jìn)行調(diào)整，確定了本生產(chǎn)線(xiàn)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(jī)孔徑15mm；RDF規(guī)格：Φ20mm、長(zhǎng)度2-3cm；碳酸鈣添加比例：3%。

（二）生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)

1.工藝比選

結(jié)合對(duì)阿蘇衛(wèi)垃圾綜合處理廠(chǎng)現(xiàn)有生產(chǎn)工藝及三個(gè)工藝段物料組分、水分、熱值的分析，認(rèn)為次級(jí)篩上物和后處理篩上物由于發(fā)酵降水和餐廚、廚余有機(jī)物的生物降解去除，更適合用于RDF生產(chǎn)。次級(jí)篩上物較大（40-80mm），需多級(jí)破碎，且需專(zhuān)門(mén)彈跳去除磚石和玻璃的設(shè)備，工藝較為繁瑣，生產(chǎn)成本相對(duì)會(huì)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(guò)兩次密度分選去除玻璃沙石和塑料，經(jīng)過(guò)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(jiàn)圖1（見(jiàn)上頁(yè)）。

原生垃圾經(jīng)過(guò)前處理分選后，可堆肥物料先后經(jīng)過(guò)初級(jí)、次級(jí)兩級(jí)發(fā)酵后，有機(jī)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(guò)Φ40篩孔的滾筒篩篩分后，篩下物作為粗堆肥進(jìn)入后熟化階段。20-30天熟化后的物料經(jīng)過(guò)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(jī)去除其中的沙石、玻璃等無(wú)機(jī)物，通過(guò)風(fēng)選去除其中絕大部分高氯、中氯組分的塑料后，送至15mm的對(duì)輥式破碎機(jī)進(jìn)行破碎，破碎后的物料按比例添加添加劑，利用風(fēng)力輸送管道進(jìn)入擠壓成型機(jī)，擠壓成Φ20mm、長(zhǎng)度2-3cm的RDF燃料棒。

（三）生產(chǎn)RDF關(guān)鍵設(shè)備及特點(diǎn)

根據(jù)課題組前期對(duì)工藝和設(shè)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(shè)備必須滿(mǎn)足去除塑料、磚石玻璃的需求，與后處理肥料篩分設(shè)備結(jié)合共用，RDF專(zhuān)用設(shè)備破碎機(jī)和成型機(jī)根據(jù)RDF對(duì)物理特性、熱穩(wěn)定等的需求[6]，選定了滿(mǎn)足物料需求的剪切破碎機(jī)和成型擠壓機(jī)。

1.破碎設(shè)備

一級(jí)破碎與二級(jí)細(xì)破碎均選用江陰廣福機(jī)械有限公司的產(chǎn)品。它的原理是利用有速差的兩個(gè)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(xì)破碎要求將物料破碎到30-40mm，因此選用一個(gè)刀具有6-8個(gè)刀齒的破碎機(jī)。同時(shí)為了節(jié)省動(dòng)力消耗，選用一臺(tái)電機(jī)帶動(dòng)兩根破碎輥的傳動(dòng)形式。剪切破碎機(jī)技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

2.成型設(shè)備

為了減少維修維護(hù)費(fèi)用、提高成型率，本工藝選用平模制粒機(jī)作RDF成型機(jī)。選用山東章丘宇龍機(jī)械有限公司的產(chǎn)品，其技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2。

該設(shè)備的特點(diǎn)是：①通過(guò)液壓控制系統(tǒng)可以方便的調(diào)節(jié)和保持碾輥對(duì)物料的壓力；②碾輥為錐形，兩端的線(xiàn)速一致，避免了碾輥與模具的錯(cuò)位摩擦，減小了阻力，節(jié)省了動(dòng)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(shè)備

（1）關(guān)風(fēng)器。采用瑞安市天藍(lán)環(huán)保設(shè)備有限公司的產(chǎn)品。轉(zhuǎn)子為四分隔結(jié)構(gòu)葉輪，聚氨脂板密封，能適應(yīng)大片狀塑料的卸料。設(shè)備轉(zhuǎn)速為18rpm/min，容積為180L/rpm。

（2）風(fēng)機(jī)。設(shè)備型號(hào)為9-19NO12.5左0A，轉(zhuǎn)速為1450rpm/min，風(fēng)量

18447m3/h，風(fēng)壓9110Pa，功率為75kW。

（3）旋風(fēng)卸料器。采用下旋55型旋風(fēng)除塵器改進(jìn)而成，進(jìn)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(shè)計(jì)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(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)給料斗與無(wú)軸螺旋結(jié)合的運(yùn)行模式。振動(dòng)給料斗能使物料在料斗內(nèi)不結(jié)拱，無(wú)軸螺旋采用變頻驅(qū)動(dòng)，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(xiàn)的產(chǎn)能及成本分析見(jiàn)表3-5（見(jiàn)下頁(yè)）。

從表3-5可以看出：①示范生產(chǎn)線(xiàn)分選設(shè)備日產(chǎn)能為110噸（22小時(shí)），擠壓成型產(chǎn)能為50噸（22-23小時(shí)），各項(xiàng)成本均為實(shí)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(shè)備是擠壓成型機(jī)。因此設(shè)備改進(jìn)是增產(chǎn)降耗的關(guān)鍵。

四、運(yùn)行效果分析

示范生產(chǎn)線(xiàn)分兩次進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)運(yùn)行，第一次運(yùn)行500小時(shí)，生產(chǎn)RDF產(chǎn)品近1000噸；第二次又運(yùn)行500小時(shí)，生產(chǎn)RDF產(chǎn)品近1000噸。通過(guò)對(duì)各項(xiàng)工藝指標(biāo)測(cè)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(shè)備是擠壓成型機(jī)。該生產(chǎn)設(shè)備的研發(fā)及專(zhuān)利是提高RDF產(chǎn)能和降低能耗的關(guān)鍵。

五、結(jié)語(yǔ)

北京阿蘇衛(wèi)生活垃圾衍生燃料（RDF）示范生產(chǎn)線(xiàn)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(guò)兩次密度分選去除玻璃沙石和塑料，經(jīng)過(guò)一次破碎擠壓制成RDF燃料棒。該示范生產(chǎn)線(xiàn)的建設(shè)可拓展生活垃圾資源化途徑，RDF應(yīng)用于燃煤鍋爐不僅解決垃圾資源化問(wèn)題，同時(shí)也減少能源消耗，減少碳排放，具有較好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。示范工程的實(shí)施及示范技術(shù)的推廣對(duì)提高北京市生活垃圾無(wú)害化處理率具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

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

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[7]王澤生，葉會(huì)華，劉志軍等.垃圾衍生燃料的制備工藝及關(guān)鍵技術(shù).天津建設(shè)城市學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，14（4）：290-294.

（責(zé)任編輯：李利）

本文由北京市科技計(jì)劃資助：Z111100056811036

收稿日期：2014-03-01

作者簡(jiǎn)介：武繼旭（1970—）男，山東陽(yáng)谷人，碩士，總經(jīng)理，高級(jí)工程師。