熊 筱 蹇 含(.貴州省環(huán)境監(jiān)測中心站，貴陽 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”試驗為例

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

國際上將垃圾衍生燃料(Refuse Derived Fuel，以下簡稱“RDF”)作為垃圾無害化、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， 其中又以水份對原料低位熱值影響最大。本文通過對遵義市欣環(huán)垃圾處理有限責(zé)任公司開展的RDF制備過程中“干化”試驗數(shù)據(jù)進行分析，對RDF “干化”整體狀況、特點及工藝難點，提出主要問題及對策建議。

RDF干化；試驗；狀況；工藝；問題；對策建議

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

2015年全國產(chǎn)生1.8564億噸生活垃圾[1]，垃圾增長率達到10.4%(全世界垃圾年均增長速度為8.42%)；國民人均年產(chǎn)垃圾135多千克。我國城市生活垃圾堆存量已超過80億噸，占地80多萬畝，垃圾產(chǎn)生量以5%～6%的速度增長，占地量以平均每年4.8%的速度持續(xù)增長[2]。目前我國生活垃圾處理方式中，衛(wèi)生填埋占主導(dǎo)地位，焚燒增長較快，堆肥負增長。面對快速增長的垃圾產(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、運行費用高、資源化低、二次污染物處理成本高。近年來，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，可以最終實現(xiàn)生活垃圾能源化等綜合利用目標。因此在生活垃圾低位熱值達到一定水平的條件下，這一技術(shù)無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的熱能進行生產(chǎn)，燃燒后的灰渣作為制造水泥的有效成分，從而達到減少煤炭使用的目的。

美國、日本、英國和瑞典等國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600萬噸。到2009年，日本全國共投入資金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年開始實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RDF合作，累計生產(chǎn)120 102噸RDF，五年來共減少72 061噸標準煤消耗，節(jié)約了約3603.05萬元能源投入。

2 RDF“干化”試驗

RDF熱值受原料(熱值、灰分、水份)、添加劑、成型壓力等影響， 其中又以有機質(zhì)、水份對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，為了測試有機質(zhì)、水分對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)開展RDF干化試驗。遵義欣環(huán)RDF項目生產(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?zāi)康?/p>

原生生活垃圾在分選、破碎后，大部分有機質(zhì)的物料被移除，可燃物水分可從55%左右下降至48%左右，本次試驗旨在探索通過“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)獲得足夠的燃料動力。

(2)試驗原理

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

(3)試驗設(shè)計

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

試驗于2016年3月10日開始，每組試驗全程18天。試驗場地為遵義欣環(huán)干化倉(以遵義欣環(huán)生產(chǎn)線中“發(fā)酵倉”替代)。鼓風(fēng)機風(fēng)量3130～3685m3/h，經(jīng)測量，鼓風(fēng)機實際工作風(fēng)量3327m3/h。

為準確獲取垃圾密度，確定試驗物料堆高，本次實驗定制一個 “1m×1m×1m”(容積1m3)的木質(zhì)箱體盛裝垃圾(圖1)，得到試驗物料密度0.404t/m3，見表1。

圖1 垃圾密度試驗箱

表1 垃圾密度試驗

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

表2 試驗物料(原生垃圾)可燃物水分及熱值

(4)試驗主要過程

根據(jù)試驗物料密度，結(jié)合干化倉實際體積，本次試驗確定試驗物料堆高2.5m。

機械鼓風(fēng)條件下：稱重RDF 117.73噸投放6號倉，堆高2.5m，取樣4個。檢測初始樣品水分，關(guān)倉門。水分測定點位見圖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。

無鼓風(fēng)條件下：稱重RDF 110.09噸投放7號倉，堆高2.5m，取樣4個。檢測初始樣品水分，無鼓風(fēng)作業(yè)，保持倉門打開狀態(tài)24h。

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

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

圖2 水分測定點位布設(shè)示意圖

(5)試驗結(jié)果

在連續(xù)進行14天的發(fā)酵通風(fēng)后，6號倉(機械鼓風(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，達到試驗?zāi)康?表3)。7號倉(無鼓風(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，試驗結(jié)果不甚理想(表4)。

表3 6號倉RDF恒重及熱值統(tǒng)計

表4 7號倉RDF恒重及熱值統(tǒng)計

本次試驗數(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，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)時低位熱值隨通風(fēng)時間增長持續(xù)升高，未采取鼓風(fēng)作業(yè)的試驗過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入平臺期,熱值不再隨干化時間的延長而升高。

3 存在問題及工藝難點

(1)垃圾組分復(fù)雜

參與試驗的原生垃圾中水果垃圾和廚余垃圾等有機物較多，占45%左右；塑料、橡膠、紙張、纖維、食品廢物等有機物約占24.5%；地灰、煤灰等無機物約占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，存在時空分布不均的特點。隨著經(jīng)濟持續(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，城市垃圾中無機物的含量將會逐漸減少。

(3)垃圾分類收集不徹底

參與試驗的城市生活垃圾分類收集不徹底，混裝現(xiàn)象突出?？苫厥瘴铩⒉豢苫厥瘴?、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，同時對RDF利用過程中 “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)致堆體干化進程不同

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

4 對策建議

(1)開展垃圾分類收集，加強對廢舊品利用回收。目前我國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和環(huán)境污染[5]。為促進垃圾分類回收工作，我們應(yīng)積極借鑒德國、新加坡等國家的成功經(jīng)驗和做法：一是由主管部門提出垃圾分類方案，逐步擴大垃圾分類范圍；二是提倡居民于家中實施垃圾分類后再分類投放；三是在社區(qū)、街道、機關(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)和強制回收制度，將國有回收公司和個體、商販等共同納入到市場競爭機制中，統(tǒng)一管理，增加廢品回收利用，減少進入垃圾中的廢品總量。

(2)制定和實行城市生活垃圾處理收費制度。目前我國城市現(xiàn)行的垃圾處理費用大都由政府包干，采取非營利性收費[6]。在城市化進程加速和公眾生活水平生活方式快速改變的形勢下，垃圾處理費用連年攀高，政府管理部門已不堪重負，建立和實行垃圾收費制度已迫在眉睫。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，逐步制定和實施相應(yīng)的城市垃圾處理收費制度，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程中主要靠機器破碎和人工分揀完成，效率差強人意。建議垃圾處理場(廠)增加機器破碎和分選功率，加強從業(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物含量高、水分大，十分有利于微生物生長繁殖，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，從而大幅度降低含水率，提高熱值。

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

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

[2] 夏燕，劉靜. 城市垃圾之困：中國成垃圾圍城最嚴重的的國家[J].觀察與思考，2009，11(17)：34-40.

[3] 王澤生，葉會華，張偉，等.垃圾衍生燃料的制備工藝及關(guān)鍵技術(shù)[J].天津城市建設(shè)學(xué)院學(xué)報，2008，14(4)：290-294.

[4] 李蕾，胡文清，潘俊. 垃圾衍生燃料(RDF)焚燒污染物排放研究[J].環(huán)境衛(wèi)生工程，2004，12(3)：164-168.

[5] 王艷，施維蓉.德國城市生活垃圾管理現(xiàn)狀及啟示[J].環(huán)球視野，2008(1)：37-40.

[6] 周恩毅，齊剛.我國城市生活垃圾資源化處理的現(xiàn)狀和對策探討[J].西安郵電學(xué)院學(xué)報，2001，15(4)：109-111.

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，高級工程師，從事環(huán)境監(jiān)測工作。E-mail:453328215@qq.com