1.引言

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國的城市生活垃圾產(chǎn)量日益增加，垃圾處理與處置問題已經(jīng)成為我國大中城市發(fā)展中必須解決的問題目前全國人均生活垃圾產(chǎn)量 440Kg/年［8］，城市生活垃圾總量已達1.5億噸/年。據(jù)國家環(huán)?？偩诸A測，到2010年全國城市生活垃圾總產(chǎn)量達1.52億噸，2015年達到 1.79億噸。解決我國城市生活垃圾的目標是實現(xiàn)垃圾減容化、減量化、資源化、能源化以及無害化處理。目前國際和國內(nèi)采用的垃圾方法主要有：衛(wèi)生填埋、堆肥以及焚燒（后來發(fā)展為焚燒發(fā)電、供熱處理）3種方法。其中垃圾焚燒能更好的達到垃圾處理得減量化、資源化及無害化治理的目標 [10~12,16,17,19]。并且具有占地面積小、運行穩(wěn)定、對周圍環(huán)境影響小的特點，因而得到廣泛得采用。但是對于城市生活垃圾（MSW）直接焚燒、熱解、氣化等存在垃圾易腐敗、惡臭、運輸和儲存困難等問題，并且具有便于運輸?shù)膬?yōu)點。將MSW制成垃圾衍生燃料（Rfuse Derined fuel,RDF）是解決上述問題的有效方法并得到了廣泛的引用[6]。RDF生產(chǎn)技術以垃圾中得廢塑料為主，配合其他可燃垃圾形成固體燃料，可作為供熱鍋爐、發(fā)電鍋爐、水泥窖爐等的燃料。燃燒后得灰渣可以作為制造水泥的有效成分等。為垃圾資源化拓寬了道路，符合環(huán)保發(fā)展的趨勢。

2. RDF產(chǎn)品的分類

RDF技術已在美國、日本、歐洲一些發(fā)達國家引起很大得重視[7]。我國雖然垃圾焚燒技術起步較晚，有關RDF技術研究也還不深入，但我國一些經(jīng)濟發(fā)達城市深圳、上海、杭州等，垃圾排放量大，比較集中而且垃圾中有機物、熱值含量不斷上升，水分、無機物等含量逐漸減少，加之能源緊張，已經(jīng)具備發(fā)展RDF的條件。目前RDF的分類基本上按照美國ASTM（American Society for Testing and Materials）對RDF的分類進行的［1,2,8，14］。

RDF的產(chǎn)品分類（ASTM）：

RDF 1—分離去除粗大垃圾得一般城市垃圾，疏松狀RDF；

RDF 2—95%是方形的約15cm的細粒度疏松RDF,沒有分離金屬類的疏松狀RDF；

RDF 3—95%是約5cm四方形細粒度RDF，出去金屬類、玻璃和不燃物質(zhì)；

RDF 4—95%是通過10號篩言（2cm過濾網(wǎng)）的粉狀RDF，將金屬類和玻璃類進行分類，使其干燥得物質(zhì)；

RDF 5—顆粒狀，方形等形狀成型的RDF；

RDF 6—液狀RDF；

RDF 7—氣體裝RDF。

目前，美國研究的一般是RDF3以上的物質(zhì)，歐洲等國家一般以RDF5為主要研究對象，日本國內(nèi)說的RDF一般指的是RDF[15]。針對我國垃圾的高濕、無機物含量相對較高得特點，適合制備RDF3及以上的垃圾衍生燃料。

3. 常規(guī)RDF制作工藝介紹

所謂垃圾衍生燃料（RDF）是指從垃圾中去除金屬、玻璃、沙土等不燃物質(zhì)，將垃圾中可燃物質(zhì)（如塑料、纖維、橡膠、木頭、廢紙、食物等）破粹、干燥后加入添加劑，壓縮成所需形狀的固體燃料。

3.1工藝概述

垃圾進場經(jīng)預處理［7］，將可燃部分選出，由一次破粹機破粹為易干燥的顆粒，物料通過輸送機送入烘干機，在烘干機內(nèi)自動滾下。熱風在烘干機上通過，避免物料因與物料直接接觸而著火。通過控制熱風調(diào)整含水率，使物料水分降到8%以下。干燥后的煙氣經(jīng)除塵器排除：干燥后的物料送入風選機，將不燃物（灰土、破玻璃、金屬屑等）除去后，進入二次破粹機，將物料破粹為易于成型的小顆粒。添加一定比例的消石灰和防腐劑后進入成型機。成型機連續(xù)制出RDF，經(jīng)冷卻后通過振動篩篩分送入成品的漏斗，由自動稱量機裝袋，篩下物則返回重新成型。

工藝流程圖如下：

圖1RDF工藝流程簡圖

3.2 主要性能指標

3.2.1 RDF成分［7］：

水 分：10%以下；

灰 分：12%～25%；

揮發(fā)物質(zhì)：55%～75%；

固 態(tài) 碳：7%～13%；

3.2.2 RDF性能：

發(fā)熱量：12500～17500kJ/kg;

燃 點：210℃～230℃.

3.3關鍵設備及主要參數(shù)（以每小時處理能力為2.5t生產(chǎn)線為例）

3.3.1 一次破催機［7］：為了便于烘干機烘干和后續(xù)分選系統(tǒng)的要求，將物料破粹至3cm左右。

3.3.2 二次破粹機：為適應成型系統(tǒng)的要求將可燃物破粹至小于2cm。

3.3.3 干燥系統(tǒng)：根據(jù)垃圾中可燃物的性質(zhì)，對現(xiàn)有干燥設備進行改進，在防止廢塑料熔融和著火條件下，對可燃物進行干燥處理。烘干機轉速：100r/min,熱風進口溫度：480℃,出口溫度：109℃.

3.3.4 風力分選系統(tǒng)：實現(xiàn)對重質(zhì)、中重質(zhì)和輕質(zhì)物料分選，確保RDF有效熱值。

風選機：全壓954Pa,風量：24290m3/h。

3.3.5 成型系統(tǒng)：實現(xiàn)RDF形狀一致，以利于燃燒的穩(wěn)定性。

成型機產(chǎn)量：50kg/min.

4.日本RDF工藝

日本由于國內(nèi)資源缺乏，很早開始采取RDF工藝[11]，取得成熟的經(jīng)驗，處于國際領先水平。日本的垃圾衍生燃料的生產(chǎn)利用設備，自1990年以后迅速增長，至1996年底達到19處（運行中11處，建設中5處，計劃中3處）。以下是日本幾家企業(yè)RDF制作工藝。

4.1日本川崎重工業(yè)公司

日本川崎重工業(yè)公司的垃圾處理技術是以破粹、分選、燃燒和熱利用技術為基礎［1］。于1996年建設了20t/dRDF制造設備。該制造設備由破袋、干燥、分選破粹、成型等工序構成。個工序處理內(nèi)容如下：

4.1.1破袋工序：將收集到的袋裝垃圾破袋并破粹為適宜干燥的大小。

4.1.2干燥工序：利用干燥熱風進行干燥和除臭。

4.1.3分選破粹工序:將不適宜于燃料化的物質(zhì)（帖、鋁、石等）分選、除去破粹成適宜的大小。

4.1.4成型工序：為了防止腐敗，加添加劑。通過成型，成為具有優(yōu)秀運輸性、儲存性燃燒性的高密度、高強度RDF燃料。

4.2 田熊公司RDF生產(chǎn)設備

日本［1］生活垃圾包括含廚芥類，于歐美垃圾相比，水分值高50%左右，所以必須有干燥工序。生活垃圾平均熱量為6280kJ/kg左右，水分約占50%?，F(xiàn)在日本以生活垃圾為對象的RDF制造方式有兩種[5]:

① 供給——破粹——初分選——干燥——二次分選——成型；

② 供給——破粹——分選——成型——干燥。

該公司采用第一種方式。該方式在干燥后分選，除去異物效果較好，可制造優(yōu)質(zhì)的RDF這時采取將垃圾中的塑料和其他可燃物混合，提高發(fā)熱量，使塑料熔融，使用聯(lián)結劑使其固型化的方式?，F(xiàn)在，混入石灰發(fā)已經(jīng)成為主流，混合石頭能夠抑制有害氣體的產(chǎn)生，燃燒時可以去除氯。由于燃燒情況有差異，要出現(xiàn)HCl,所以要有除去HCl的設備。

生產(chǎn)過程如下：垃圾直接投入料斗，用供給傳遞機投入破粹機，破粹機使用低速雙軸遮斷式，刃厚3.5mm進行剪切。破粹機也兼做破袋機，破粹后用永磁傳送帶松帶式磁選機除去鐵成份，在干燥機使水根減少到50%以下，為優(yōu)質(zhì)得固體成型物，如果水分在10%以上，水蒸氣從成型機噴嘴吹出，成為不能成型的散亂狀態(tài)，所以在投入干燥機前和干燥后出口要安裝連續(xù)式分水計，掌握垃圾的水分狀態(tài)。

4.3 日立制作所的產(chǎn)業(yè)廢棄物衍生燃料制作

日立［1］制作所的產(chǎn)業(yè)廢棄物衍生燃料制作流程收集到的垃圾通過料斗、傳送器進入粗破粹機進行粗破催。粗破粹物通過傳送帶送到網(wǎng)狀分選機，將鐵屑等金屬分別去除后，送到兒次破粹機細破粹。通過二次破粹物輸送帶將紙屑、木屑、廢塑料等分別送到各自的定量供給機，再送到熱壓縮成型機，可防止廢棄物散落和臭味發(fā)散。同時也可用垂直配管，使裝置占地面積減小。從各定量供給機運送到熱壓縮成型機途中，用石灰供給機加入石灰，中和、控制燃燒時發(fā)生的氯氣，又可以減輕 RDF燃燒后的排氣對鍋爐配管的腐蝕問題。熱壓縮成型機用雙軸螺旋將式，加熱廢棄物，將廢塑料融化作為連接劑。設備的處理能力為4.8t/d，RDF成分為紙屑40%，廢塑料約20%，木屑約40%。

5.新型垃圾衍生燃料(RDF)的制備

目前，世界各國對RDF的進一步應用基本以焚燒并回收部分熱能為主［3］，存在嚴重的二惡英污染和高溫氯腐蝕問題。盡管部分發(fā)達國家采用在RDF中加入固氯劑、同時配合3T(temperrature,time,turbulence)技術及相應的尾氣處理技術有效的解決了上述問題，但是巨大的投資和驚人得運行成本，使包括中國在內(nèi)的發(fā)展中國家無力問津。張憲生，解強等[3,4]人研究了新的制RDF工藝，通過在室溫下進行，以經(jīng)過預處理的生活垃圾和少量煤為主要原料，在不同成型壓力下，利用對輥成型機冷壓制備了橢球形RDF產(chǎn)品。測定并分析RDF的機械強度、熱穩(wěn)定性、密度、反應活性等理化指標，尋求試驗條件下較優(yōu)工藝參數(shù)。

RDF制作工藝如下：

圖2 制備步驟

本實驗主要設備為SPC-240型破碎機、對輥成型機、TYE-20型抗折抗壓試驗機、測定熱解/氣化性質(zhì)的相關設備和儀器。試驗步驟如圖2。將自然風干的垃圾樣分類破碎，按其原有組成重新混合，分別配如10%、20%、30%的煤，攪拌均勻后，永5MPa壓力預壓，再分別用5、10、15、20MPa的壓力壓制成型，得到不同壓力下的RDF成品。分別測定RDF的機械強度、熱穩(wěn)定性及焦渣反應性等各項理化指標。

通過試驗測[9，13]得利用對輥成型機采用無粘結劑冷壓成型工藝可將MSW制成合格的氣化用垃圾衍生燃料，同時在成型過程中加入適量的煤能明顯提高 RDF產(chǎn)品的機械強度和熱穩(wěn)定性，對不同的煤配比，隨著成型壓力的增加，RDF存在最大下落強度Ic,max,在實驗條件下，得到的較優(yōu)工藝參數(shù)為煤配比 30%，成型壓力15MPa。

6.總結

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，城市生活垃圾成分也發(fā)生是著變化，由原來的無機成分居多到現(xiàn)在的有機成分大量增加，已經(jīng)具備了發(fā)展RDF工藝的條件。尤其是在北京、上海、杭州等大、中型城市，城市生活垃圾的有機物含量達到40%～70%。歐、美國家、日本等國家[18]已經(jīng)擁有成熟的RDF制備工藝，總結國外的經(jīng)驗教訓采用先進城市生活垃圾衍生燃料（RDF）制備工藝，采用適當?shù)拿号浔群统尚蛪毫?，能提高RDF燃料的熱值、燃燒穩(wěn)定性和機械強度。很好的實現(xiàn)城市生活垃圾的資源化、能源化、減量化和無害化。

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