賈婷，羅立群*

1.武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院

2.礦物資源加工與環(huán)境湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，我國城鎮(zhèn)化水平從2005年的42.99%提高至2021 年的64.72%，城市發(fā)展規(guī)?？焖贁U(kuò)大，如貴州省常住人口從2011 年3 469 萬人發(fā)展到2021 年3 852 萬人[1]，因而城市生活垃圾產(chǎn)生量日益增多、組分日趨復(fù)雜。垃圾在處理過程中一方面通過填埋、焚燒、堆肥等產(chǎn)生部分溫室氣體；另一方面在減量化處理過程中消耗了資源和能源，又造成額外溫室氣體排放[2]。我國二氧化碳排放總量約為100 億t，碳排放強(qiáng)度較高[3]。因此，城市生活垃圾的有效管理與處置以及實(shí)現(xiàn)碳減排成為當(dāng)前城市發(fā)展的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。固體替代燃料（SRF）是通過一系列預(yù)處理、破碎、分類、篩選等工藝，將來自生產(chǎn)、生活中的非危險(xiǎn)廢物制備成能夠?yàn)楦黝悊卧峁崮艿娜剂?。我國垃圾處理存在混合收集、處置粗淺、利用率低等問題，導(dǎo)致可回收利用資源浪費(fèi)，并存在混合部分危險(xiǎn)廢物造成環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)前，我國在推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)進(jìn)程中，城市生活垃圾減量化、無害化、資源化已成為發(fā)展主線[4]。在制備SRF 過程中，生活垃圾的干化和分選，能夠降低垃圾含水率，提高垃圾焚燒熱值，提升城市生活垃圾利用效率，降低焚燒投資成本。目前SRF 主要應(yīng)用于水泥煅燒和火力發(fā)電等領(lǐng)域，能減少化石燃料的燃燒，節(jié)約不可再生資源，有效減少碳排放，對實(shí)現(xiàn)碳中和具有重要的實(shí)踐意義[5]。因此，總結(jié)SRF 的制備與應(yīng)用技術(shù)有助于推動(dòng)城市生活垃圾減排，提升資源化利用水平，盡早實(shí)現(xiàn)碳中和與碳達(dá)峰目標(biāo)。

1 固體替代燃料來源與標(biāo)準(zhǔn)

1.1 城市生活垃圾的組成

城市生活垃圾種類多、組成復(fù)雜，經(jīng)過干化、分選等工藝制成的SRF 性質(zhì)差異較大，垃圾組成會(huì)影響SRF 的質(zhì)量。我國不同區(qū)域城市生活垃圾組成如表1 所示。從表1 可以看出，廚余垃圾占生活垃圾總量的比例最大，為50%～75%；其次是紙類、灰土類與橡塑類，平均占比為5%～25%；織物類、木竹類、金屬類、玻璃類、其他類垃圾占比較少，為5%以下。根據(jù)2012—2022 年《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》，我國的垃圾處理方式以填埋和焚燒為主，2021 年衛(wèi)生填埋處理量為0.52 億t，焚燒處理量達(dá)到了1.8 億t。2011—2021 年的生活垃圾清運(yùn)量及無害化處理量見圖1。從圖1 可以看出，生活垃圾無害化處理率持續(xù)增長，2021 年達(dá)到99.9%，全國垃圾清運(yùn)量達(dá)到2.49 億t[1]。

圖1 2011—2021 年我國生活垃圾清運(yùn)量及無害化處理量Fig.1 Domestic solid waste clearance volume and harmless treatment volume in China from 2011 to 2021

表1 我國不同城市生活垃圾物理組分占比Table 1 The proportion of physical components of different municipal solid wastes in China %

1.2 城市生活垃圾處理現(xiàn)狀

我國城鎮(zhèn)生活垃圾處理方式以填埋和焚燒為主，垃圾填埋需占用大量土地，釋放的甲烷占溫室氣體排放的比例逐漸增大[10]，且容易對土壤及地下水造成污染；垃圾焚燒具有處理量大、速度快、占地面積小的特點(diǎn)，對垃圾減量化、無害化、資源化有很好的處理效果，但會(huì)排放二噁英和重金屬[11]，造成大氣污染的風(fēng)險(xiǎn)。比如貴州省黔南州羅甸縣主要采用收運(yùn)+填埋的方式處理垃圾，日收集生活垃圾230 t、轉(zhuǎn)運(yùn)250 t。從羅甸縣城市生活垃圾組成（表2）可以看出，羅甸縣收集到的生活垃圾成分復(fù)雜、含水量較高，可燃組分占有相當(dāng)大的比例。該縣建立的生活垃圾焚燒廠處理量為700 t/d，能夠大量減少垃圾的填埋量，但目前縣城中垃圾收運(yùn)體系不完善、收運(yùn)方式落后、垃圾難分類等特點(diǎn)造成垃圾進(jìn)入焚燒廠的熱值不高（原生垃圾低位熱值在5 000 kJ/kg 左右）、燃燒熱值不足，還需要添加其他燃料進(jìn)行輔助燃燒。

表2 貴州省黔南州羅甸縣城市生活垃圾組成Table 2 Analysis of municipal waste composition in Luodian County,Qiannan Prefecture,Guizhou province %

1.3 國內(nèi)外固體替代燃料標(biāo)準(zhǔn)

歐盟在20 世紀(jì)90 年代開始對SRF 進(jìn)行研究，之后授權(quán)歐洲標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)（M/325 任務(wù)）來建立SRF 技術(shù)規(guī)范并將其轉(zhuǎn)化為歐洲標(biāo)準(zhǔn)，直到2012 年歐洲標(biāo)準(zhǔn)正式出版。目前歐盟仍采用BSEN 15357—2011Solid Recovered Fuels:Terminology,Definitions and Descriptions對SRF 進(jìn)行定義和分類。我國對SRF 的研究起步較晚，2021 年11 月16 日發(fā)布了T/CIC 046—2021《固體替代燃料定義與分類》，規(guī)定了SRF 的術(shù)語和定義、采樣和測定方法，羅列了制備SRF 常見的原料種類。將經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)低位熱值（QARB）、控制性指標(biāo)氯含量（ClADB）和排放性指標(biāo)汞含量（HgARB）作為特征性指標(biāo)，把固體替代燃料劃分為5 個(gè)等級，如表3 所示。

表3 SRF 的產(chǎn)品分級Table 3 Product classification of SRF

替代燃料的熱值與生活垃圾中的水分含量有關(guān)，低位熱值越低，能量替換比增加越快，對水泥窯等燃燒系統(tǒng)中的工作運(yùn)行就越不利。使用替代燃料全部代替常規(guī)燃料，其熱值不應(yīng)低于20 MJ/kg，若使用替代燃料的熱值較低，則只能采用部分替代，且最高替代率為15%。燃料中的氯含量達(dá)到0.3%～0.5%就有可能造成氯化物循環(huán)富集，歐盟標(biāo)準(zhǔn)要求氯含量更低，Q1 級產(chǎn)品氯含量要≤0.2%。因此在制備替代燃料過程中更要加強(qiáng)垃圾廢物的分選工作。

T/CIC 047—2021《固體替代燃料制備技術(shù)規(guī)范》規(guī)定了SRF 的制備原料、工藝、產(chǎn)品檢驗(yàn)、工廠要求等事項(xiàng)；考慮到SRF 主要應(yīng)用于水泥窯和火力發(fā)電，T/CIC 048—2021《火力發(fā)電用固體替代燃料》和T/CIC 049—2021《水泥窯用固體替代燃料》規(guī)定了相應(yīng)的技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)以及產(chǎn)品的貯存運(yùn)輸?shù)葍?nèi)容。4 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布標(biāo)志著我國SRF 標(biāo)準(zhǔn)體系基本建立，正走向標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的道路，SRF 從認(rèn)定、分類、制備到應(yīng)用要求都有據(jù)可依，促進(jìn)了我國資源再利用、垃圾分類的生態(tài)治理。

2 固體替代燃料制備技術(shù)

SRF 的制備方法主要是機(jī)械生物處理技術(shù)（MBT），它是一種獨(dú)特的固廢分類處理集成技術(shù)，包括干化和機(jī)械分選，其中干化分為熱干化和生物干化。我國垃圾含水率較高，干化能夠減少垃圾中的水分，使垃圾比較松散，為后續(xù)分選提供便利；機(jī)械分選是根據(jù)垃圾的物理屬性，通過破碎、篩分、風(fēng)選等一系列工藝進(jìn)行分類和分離。MBT 技術(shù)在德國和意大利被開發(fā)，第一批工廠在1995 年建立，德國的第一代MBT 工藝為煙道處理工藝，僅能處理20%～30%的有機(jī)垃圾；第二代處理工藝將物質(zhì)分揀系統(tǒng)帶入后能處理25%～50%的垃圾。經(jīng)過不斷發(fā)展歐洲已經(jīng)有較大規(guī)模的MBT 工廠且技術(shù)較成熟，如德國建成運(yùn)行46 家MBT 處理廠預(yù)處理生活垃圾，處理量為500 萬t/a[12]。Grosso 等[13]研究了MBT與垃圾填埋場相結(jié)合的流程（圖2），其特點(diǎn)是經(jīng)過MBT 工廠處理后，分選出的廢物被送入生物反應(yīng)器垃圾填埋場進(jìn)行處理，將獲得的SRF 重新運(yùn)用于水泥窯，作為替代燃料進(jìn)行燃燒。該MBT 工廠最大優(yōu)勢為MBT 殘?jiān)盥癞a(chǎn)生的沼氣發(fā)電能夠支持它的自我運(yùn)行，年沼氣發(fā)電量為3 377 MW·h，與MBT 工廠運(yùn)行的能耗3 446 MW·h 幾乎一致。當(dāng)MBT 作為填埋場預(yù)處理工序時(shí)，能夠固定滲濾液，減少廢物的體積和垃圾填埋產(chǎn)生的氣體。

圖2 MBT 與垃圾填埋場相結(jié)合流程Fig.2 Flow chart of the combination of MBT and landfill

任超峰等[14]研究的淄博某生活垃圾焚燒廠采用“生物干化+機(jī)械分選+循環(huán)流化床鍋爐”焚燒工藝，垃圾干化后通過破碎機(jī)減小粒徑，再經(jīng)過風(fēng)選機(jī)、磁選機(jī)和有色金屬分選機(jī)，將金屬、玻璃、石塊等不可燃物分選出來，其處理效果如表4 所示：1）生物干化后垃圾的含水率降到30%以下；2）經(jīng)過機(jī)械分選后的細(xì)物料為16 mm 以下的燃料，主要由沙土、碎玻璃等組成，熱值較低，分選后生活垃圾減量率為32.63%；3）生成SRF 產(chǎn)品的熱值與入廠垃圾相比提高了近3 倍，達(dá)到10 536 kJ/kg。該焚燒廠在垃圾焚燒之前采用MBT 技術(shù)對生活垃圾進(jìn)行分選，大大減少了垃圾的填埋量，緩解填埋場的壓力，同時(shí)生成的SRF 產(chǎn)品熱量高、含水率低，能夠解決垃圾焚燒爐給料不均的問題。

表4 MBT 工廠處理后SRF 的特征Table 4 Effect of SRF after MBT plant treatment

2.1 生物干化技術(shù)

生物干化可以對生活垃圾進(jìn)行預(yù)處理，是目前常用的干化途徑。生物干化過程示意如圖3[15]所示，其主要干化機(jī)制是對流蒸發(fā)，先從外輸入氣流，利用廢物中的好氧生物降解產(chǎn)生熱量，通過2 個(gè)主要步驟減少水分含量：1）水分子從廢水表面蒸發(fā)；2）蒸發(fā)的水由氣流通過廢物基質(zhì)輸送，與廢氣一起排除[16]。生物干化與堆肥過程控制目標(biāo)不同，堆肥工藝目的在于分解生物質(zhì)，通過好氧微生物的降解將有機(jī)物氧化成腐殖質(zhì)類物質(zhì)[17]；當(dāng)滿足高溫和通風(fēng)條件時(shí)，生物干化通過有機(jī)物降解產(chǎn)生熱量增強(qiáng)水的蒸發(fā)，能去除廢物中最初所含30%～80%的水[18]。生物干化與廢物的水分含量、自由空氣空間、膨脹劑的使用、曝氣速率、微生物活動(dòng)等因素有關(guān)。通常膨脹劑用于調(diào)節(jié)水分含量，促進(jìn)生物干化過程的好氧狀態(tài)，并有助于產(chǎn)生額外的熱量[19]。Bilgin 等[20]將生活垃圾進(jìn)行生物干化降解，廢物的體積減小約32%，質(zhì)量減少約50%，熱量提升至19 590 kJ/kg。生物干化的優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)U物的生物成分和二氧化碳替代能源轉(zhuǎn)化為燃料產(chǎn)品，去除廢物中的過量水分，有助于機(jī)械加工并提高廢物熱回收能力[21]。

圖3 生物干化過程示意[15]Fig.3 Schematic diagram of biological drying process

2.2 機(jī)械分選技術(shù)

2.2.1 機(jī)械粉碎技術(shù)

機(jī)械粉碎是通過外力作用破壞物體內(nèi)部和分子間作用力，從而使得物體尺寸變小的過程。粉碎通常是機(jī)械分選技術(shù)中的第一個(gè)操作，能夠改變固廢的性質(zhì)，消除孔隙，減少材料體積，讓顆粒符合粒徑和形狀方面的要求，便于后續(xù)處理和運(yùn)輸。粉碎設(shè)備一般有錘式粉碎機(jī)、旋轉(zhuǎn)剪切破碎機(jī)和球磨機(jī)。錘式粉碎機(jī)用途廣泛，其對原料含水率要求較高，當(dāng)原料含水率較高時(shí)會(huì)黏附壁板，從而堵死內(nèi)腔、磨損設(shè)備[22]；另外，該設(shè)備為沖擊式粉碎機(jī)，可能會(huì)造成SRF 質(zhì)量不高。剪切破碎機(jī)破碎產(chǎn)品比錘式粉碎機(jī)更加均勻，而且不容易污染SRF，但在輸入剪切破碎機(jī)的工序之前需要篩除其中的堅(jiān)硬物料，以免磨損機(jī)器。球磨機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單緊湊，可靠性高，主要有連續(xù)式和攪拌式，在MBT 工藝中被用作初級破碎，缺點(diǎn)是能耗高。

2.2.2 分類和分離過程

廢物的分類和分離是MBT 機(jī)械分選管理的核心，一般位于MBT 工藝流程的下游，在粉碎之后進(jìn)行。不同MBT 工藝具體分離操作工序不同，一般包括給料機(jī)、圓盤篩、主破碎機(jī)、磁選機(jī)、風(fēng)選機(jī)[23]，流程如圖4 所示。廢物經(jīng)過簡單開袋處理、生物干化之后進(jìn)入機(jī)械精煉部分，輸送到篩分機(jī)，按照粒徑20 mm 進(jìn)行分類，大于20 mm 的粒徑送入風(fēng)選機(jī)，風(fēng)選機(jī)會(huì)將垃圾分為輕組分和重組分，輕組分經(jīng)過磁選、破碎、渦流分離器分選出黑色金屬、有色金屬進(jìn)行金屬回收，近紅外（NIR）光譜下工作的光學(xué)傳感器分選出含氯塑料（PVC），最后進(jìn)入到SRF 庫中；重組分經(jīng)過磁選分選出金屬后進(jìn)行壓實(shí)送入垃圾填埋場進(jìn)行填埋。

圖4 SRF 制備流程Fig.4 Flow chart of SRF preparation

另外，還可利用一些傳感器檢測有害物質(zhì)，包括X 熒光、X 透射以及紅外和近紅外等設(shè)施。在MBT 工藝中使用近紅外理論上可用于去除含氯有機(jī)化合物（如聚氯乙烯）的塑料，但也存在一些局限性，比如深色塑料、難以用近紅外進(jìn)行高效處理的混合材料仍然會(huì)在材料中殘存；使用X 射線可以去除SRF 雜質(zhì)，如無機(jī)物和高度化學(xué)污染物質(zhì)[24]。

3 固體替代燃料的應(yīng)用

3.1 固體替代燃料的燃燒應(yīng)用

3.1.1 水泥行業(yè)應(yīng)用

水泥行業(yè)是主要的 CO2排放行業(yè)。研究表明，2020 年我國水泥行業(yè)碳排放量為13.7×108t，其中工業(yè)過程排放占60%，能源活動(dòng)排放占35%，間接排放占5%[25]，水泥行業(yè)的高碳排放量十分不利于我國碳達(dá)峰目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。SRF 含有大量的塑料、紙張等相關(guān)材料，高熱凈值達(dá)10～25 MJ/kg，可用作輔助燃料，并燃燒較低等級的燃料（如生物質(zhì)、泥炭等）[26]。SRF 在水泥窯中可減少傳統(tǒng)化石燃料的消耗，提高資源效率[27]，并進(jìn)行材料回收，有助于減少溫室氣體排放；同時(shí)，與化石燃料相比，SRF 的硫含量較低，能減少酸化現(xiàn)象[28]。Wojtacha-Rychter等[29]分析70 個(gè)替代燃料的樣品，采取高溫燃燒紅外檢測法測定含碳量，采用量熱法測定熱值和燃燒熱，結(jié)果表明每替代10%的煤，將會(huì)減少約6%的CO2排放，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益，能夠節(jié)省材料成本，降低CO2排放費(fèi)用。Fyffe 等[30]在水泥窯的分解爐中對118 t 的SRF進(jìn)行燃燒試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)SRF 的使用能替代7 700～8 700 t 煤炭用量，減少1.4%的CO2排放，并從垃圾填埋場轉(zhuǎn)移了7 950 t 的能源密集型材料。此外，SO2排放至少減少了19%，對節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)有著深遠(yuǎn)的意義。

當(dāng)SRF 在水泥窯中共處理時(shí)，SRF 的灰分能摻入到水泥熟料生產(chǎn)中取代一部分原材料。Viczek 等[31]對80 個(gè)SRF 樣品進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，SRF 灰分中76.8%由SiO2、CaO、Al2O3和Fe2O3組成，是水泥熟料制造的重要原材料。

3.1.2 電力行業(yè)應(yīng)用

焚燒處理在我國生活垃圾處理中逐步成為主流，但由于我國生活垃圾混合收集的原因，不可燃物含量較高，導(dǎo)致焚燒處理時(shí)可能出現(xiàn)爐排燃燒不徹底的問題。在流化床焚燒爐中，這可能引發(fā)給料不均勻、鍋爐燃燒不穩(wěn)定等問題，進(jìn)而導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)間縮短和污染物排放不均勻[32]。Garg等[33]模擬分析了排放到大氣中的CO2當(dāng)量對全球變暖潛能的影響，結(jié)果表明煤的碳含量很高，煤炭燃燒過程中產(chǎn)生的CO2會(huì)導(dǎo)致溫室氣體的排放，通過在燃煤電廠用SRF 替代10%的煤炭，凈CO2減排量約為1 500 g/kg。Wagland等[34]在流化床將煤分別與SRF 和垃圾衍生燃料（RDF）混合燃燒，比較SRF 和RDF 之間的差異，發(fā)現(xiàn)煤與RDF 的混合燃料燃燒溫度很少達(dá)到900 ℃，而煤和SRF 混合燃料的燃燒溫度可達(dá)到950 ℃，這是因?yàn)镾RF 中存在更容易揮發(fā)的物質(zhì)，而且比RDF 的水分含量更少。

3.2 SRF 共燃產(chǎn)生的潛在問題

SRF 的質(zhì)量對未來資源的有效利用至關(guān)重要，作為電力行業(yè)和水泥廠化石燃料的替代品，只有在質(zhì)量上對SRF 進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)范，才能讓SRF 在某些關(guān)鍵特性上與傳統(tǒng)燃料相似。SRF 的質(zhì)量主要是由熱值、Cl 和Hg 的濃度來確定，輸入廢料和廢物處理的方式會(huì)決定SRF 的質(zhì)量[35]，SRF 在共燃時(shí)潛在的質(zhì)量問題如表5 所示[36-38]。由表5 可知，可從降低氯含量和灰分含量、提高熱值等方面來提升SRF 的質(zhì)量，從而提高SRF 的適銷性。由于處理的固廢中含有紙張、軟塑料等成分，SRF 的粒徑達(dá)到100 mm，因此SRF 比煤炭更難研磨，在燃燒過程中需要更長的時(shí)間[37]。燃料的揮發(fā)性以及灰分含量和性質(zhì)將顯著影響燃燒特性，燃料中不同灰分組分的相互作用因熔點(diǎn)不同而異，其先變成氣體的成分率先被釋放，導(dǎo)致在焚燒爐的鍋爐壁上形成大量沉積物，影響SRF的質(zhì)量[39]。

表5 SRF 共燃中存在的潛在問題Table 5 Potential problems in SRF co-combustion

氯是影響SRF 質(zhì)量的決定因素，可分為有機(jī)氯和無機(jī)氯，SRF 中的有機(jī)氯主要來源于塑料，無機(jī)氯來自食品垃圾。在熟料中，氯常常以無機(jī)氯化物形式存在，最常見的為CaCl2，它導(dǎo)致氯循環(huán)的發(fā)生[28]。Nasrullah 等[40]在研究輸入廢料對SRF 質(zhì)量影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，城市固廢中的橡膠、塑料材質(zhì)含有高濃度的氯，尤其是橡膠中的氯濃度為7.6%～8.0%；在燃燒SRF 時(shí)會(huì)向熔爐中引入大量的Cl2，燃料中大量的氯也會(huì)導(dǎo)致HCl 排放。Vainio 等[41]在107 MW 鼓泡床上對SRF+樹皮+污泥共處置時(shí)發(fā)現(xiàn)，與單獨(dú)燃燒樹皮和污泥相比，當(dāng)SRF 作為燃料混合物時(shí)，可溶性氯濃度是最高的。當(dāng)煤與SRF 共燃時(shí)，由于煤和SRF 中的有機(jī)堿會(huì)與氣態(tài)氯發(fā)生反應(yīng)生成堿性氯化物，加劇鍋爐中的灰燼沉積和腐蝕[42]。

需要明確的是，SRF 共燃過程中氯的有關(guān)問題是可控的。Szyde?ko 等[43]研究發(fā)現(xiàn)，埃洛石、高嶺土具有很高的氯化物結(jié)合效果，在SRF 燃燒過程中，通過添加礦物添加劑，氯會(huì)與其中的礦物質(zhì)結(jié)合，減少氯化物的排放量。Liu 等[44]通過微波照射除去SRF 中的氯，得出280 ℃為最佳的微波改性溫度，9℃/min 為最佳加熱速率，選擇具有良好微波吸收特性的SiC 和石墨作為微波吸收劑，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過改性之后SRF 的低熱值達(dá)到20.56 MJ/kg，接近我國褐煤和煙煤的低熱值。

3.3 MBT 技術(shù)與常規(guī)垃圾處理效果對比

MBT 技術(shù)是不同工藝單元的有機(jī)組合，其中生物干化能夠有效降低垃圾的含水率，再通過機(jī)械分選產(chǎn)生的SRF 為高熱值成分，可以作為替代燃料進(jìn)行燃燒，整個(gè)MBT 工藝不僅能減少垃圾的容量，還能回收混合垃圾中的可回收物。

我國生活垃圾清運(yùn)和處理過程中出現(xiàn)的最大問題在于垃圾混合收集，從而導(dǎo)致垃圾含水率高、熱值過低，還會(huì)產(chǎn)生滲濾液污染環(huán)境。MBT 技術(shù)與常規(guī)垃圾處理技術(shù)的效果對比如圖5 所示。羅甸縣某生活垃圾焚燒廠入爐垃圾低位熱值為7 200 kJ/kg，原生垃圾熱值僅為5 600 kJ/kg 左右，貯存3～5 d 脫水處理后低位熱值能增加9%～11%，達(dá)到6 500 kJ/kg左右，達(dá)不到自主燃燒的程度，還需添加輔助燃料，焚燒垃圾發(fā)電過程中并沒有完全能夠利用垃圾熱能；利用MBT 工藝能夠有效提高垃圾的熱值。淄博某生活垃圾焚燒廠利用MBT 工藝產(chǎn)生的SRF 產(chǎn)品平均熱值高達(dá)10 536 kJ/kg，與入廠垃圾的2 762 kJ/kg 相比，提升了近300%，達(dá)到焚燒熱值，減少化石燃料的使用，降低碳排放，且只需對分選之后的不可燃物進(jìn)行填埋，減輕填埋場的壓力。采用MBT 工藝后生成的SRF 產(chǎn)品能夠替代化石燃料進(jìn)行燃燒，且更經(jīng)濟(jì)，耗電量更小，比混合垃圾對焚燒爐的傷害更小，降低企業(yè)維修成本；從羅建華[45]對MBT 技術(shù)與焚燒處理法的經(jīng)濟(jì)分析可知，焚燒處理法對垃圾的耗電量為530 kW·h/t，投資為300～500 歐元/t，而MBT 技術(shù)的耗電量為235 kW·h/t，投資為200～350歐元/t，可見MBT 技術(shù)在能源與資金方面更加節(jié)省。

圖5 MBT 技術(shù)與常規(guī)垃圾處理效果對比Fig.5 Comparison of MBT technology and conventional waste treatment effect

綜上，通過對比MBT 技術(shù)處理后的垃圾焚燒與常規(guī)的直接焚燒兩種技術(shù)發(fā)現(xiàn)，MBT 技術(shù)能夠最大程度地回收垃圾中的可利用資源，對分選出來的高熱值成分進(jìn)行焚燒，不僅能降低焚燒后底灰、飛灰的含量，減少污染物排放量，還能降低焚燒的耗電量，實(shí)現(xiàn)我國垃圾處理的可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)論

（1）城市生活垃圾產(chǎn)生量大、組分復(fù)雜，并有溫室氣體排放。SRF 能夠?qū)崿F(xiàn)生活垃圾的分選和減量，垃圾減量率達(dá)到32.63%；分選出高熱值燃料在水泥窯和發(fā)電廠等領(lǐng)域作為替代燃料，減少化石燃料的使用，縮減碳排放量，實(shí)現(xiàn)資源高效利用。

（2）SRF 多由MBT 技術(shù)制備，在制備過程中經(jīng)過生物干化和分選后垃圾含水率降至30%以下，排除不可燃物，可提高燃料焚燒效率，實(shí)現(xiàn)分類利用，減輕垃圾填埋場壓力。

（3）MBT 技術(shù)處理后的SRF 產(chǎn)品熱值為10 536 kJ/kg，達(dá)到原生垃圾熱量的3 倍，可減少輔助燃料添加；焚燒耗電量僅為235 kW·h/t，為常規(guī)垃圾焚燒耗電量的1/2，更具有經(jīng)濟(jì)適用性。隨著SRF 制備工藝研究的深入和SRF 燃燒質(zhì)量的提高，可解決其燃燒過程中出現(xiàn)的燃燒時(shí)間長、易腐蝕焚燒爐、產(chǎn)生沉積物等問題。