RDF技术在城市固废处理中的应用

郝粼波，郭 旭，唐书娟

（中国城市建设研究院有限公司，北京 100120）

城市产生的一般工业废物、大件垃圾、园林垃圾、水域清漂垃圾等均可作为RDF制备原料，其产生量较大，而国内城市少有上述垃圾资源化的正规处理设施，经济利用性极低，RDF技术的应用可适时填补这个处理缺口。

1 国内外RDF技术应用现状

1.1 国外

RDF的概念最早是由英国于1980年提出并用于实践。后来美国、德国等西方发达国家迅速投资进行研发并将成果应用于实践。美国是世界上利用RDF发电最早的国家，已有发电站37座，占垃圾发电站的21.6%。日本政府于20世纪90年代开始支持该技术的引进和研发工作。目前日本兴起了建设RDF的热潮，近几年已有十几家大公司对RDF工艺投入大量资金进行RDF资源化研究和开发。如日本川崎重工业公司、三菱重工业公司、日立造船公司等，已取得很好的业绩。日本政府极其重视RDF利用技术，把它作为国家推广的垃圾处理方式、方向。美国检查及材料协会（ASTM） 按城市生活垃圾衍生燃料的加工程度、形状、用途等将RDF分成7类，见表1。

表1 RDF分类

1.2 国内

国内对有关RDF技术研究起步较晚，但取得了一些进展，如中国科学院广州能源研究所固体废弃物利用实验室和太原理工大学煤科学与技术山西省重点实验室，1996年在国内率先开展一系列RDF成型、热解、气化、污染物控制等方面的研究，并联合培养了RDF技术领域方面的博士生。

中国矿业大学张宪生等以经预处理后的生活垃圾和少量煤为主要原料，在室温、无粘结剂条件下，采用不同的煤型压力等工艺参数，利用对辊成型机制备出了RDF，在实验条件下，得到的较优工艺参数为煤配比30%、成型压力15 MPa。

国内城市固废成分的特点是：有机可燃成分含量低、无机不可燃成分含量高、垃圾成分波动大；水分含量高、热值较低。基于经济原因，RDF技术在国内广泛的应用还有一定难度。尽管在理论实验领域已取得一定进展，但是真正做到利用城市固废进行RDF规模化生产还鲜有案例。目前国内仅将各种城市废物制成RDF-3，从而应用于垃圾焚烧及发电技术，产品质量较低、应用范围较窄。

2 RDF生产线介绍

本RDF生产线日处理规模可达150 t/d，一班工作制，单班8 h。其工艺流程见图1。

图1 RDF生产线工艺流程

图1中原料垃圾指RDF处理生产线接收对象的统称，包括一般工业废物、大件垃圾（废弃家具、汽车拆解废物等）、园林垃圾、水域清漂垃圾等；常规尺寸垃圾指不需经过初步破碎处理的粒径在200 mm以下的原料垃圾；大尺寸垃圾指粒径在200 mm以上的需要经过初步破碎处理的原料垃圾，如园林树枝、座椅等；细尺寸垃圾指无需经过各级破碎处理，粒径在30 mm以下、可直接进入储坑的原料垃圾，如废活性炭、茶渣等一般工业废物。

2.1 计量系统

装满原料垃圾的收集车驶进处理厂区后，需要经过地磅计量后方能进入卸料区域。

计量系统由计算机管理，检测内容为每辆收集车的总质量。自动输入车号、车型。显示器上显示检测时间、车号、车型、总质量、载质量及日累计值。

2.2 原料垃圾卸料

原料垃圾经收集车运送到处理厂，尺寸较大的园林垃圾和大件垃圾卸料到储料间，园林垃圾可经过人工初剪后堆放（将过大尺寸树枝修剪至1 m以下以便进入初步破碎机上料口），增加比表面积，使其含水率有效降低；水域清漂垃圾与一般工废垃圾卸料至另一储料间，水域清漂垃圾堆放点设有下水导通沟，使其水分可以自由脱离或蒸发，含水率有效下降，一般工废垃圾堆放时与水域清漂应分开堆放；细尺寸垃圾（＜30 mm）可直接向储坑指定位置卸料。

2.3 破碎及筛选系统

含水率较低的经过初剪后的大尺寸垃圾及园林垃圾用装载机上料进入初级破碎机，经初级破碎后，粒径可控制在200 mm以下。经初步破碎后的大件垃圾，其上粘结的沙土会与垃圾分离，与被破碎的垃圾一起进入复合型滚筒筛进行筛选，其中粒径小于15 mm的为沙土等杂质，被筛分机筛出，经皮带机输送至移动杂物箱。径粒大于15 mm而小于30 mm的物料通过磁选机回收金属物质后，可直接输送至指定储坑，径粒大于30 mm物料首先经过磁选回收金属物质，之后进入二次破碎机进行再破碎，破碎机具备自清理功能并自带筛网，网孔直径为30 mm，破碎后的物料粒径可控制在30 mm以下，通过磁选回收金属物质后同样用皮带输送进入同一个储坑。

常规尺寸垃圾（一般工业废物、晾干后的水域清漂垃圾）用装载机上料至板式给料机后，首先通过筛选，将沙土等径粒小于15 mm的杂质用筛分机分离送至移动杂物箱，筛上物经磁选回收金属物质，之后进入二次剪切式破碎机进行破碎，破碎机自带筛网，网孔直径为30 mm，破碎后的物料粒径控制在30 mm以下，再次通过磁选回收金属物质后按种类输送至指定储坑。破碎机实景见图2。

图2 破碎机实景

2.4 混料系统

经破碎满足生产要求的垃圾按照类别不同，储存于不同储坑中，通过行车抓斗向混料系统的板式给料机上料。

根据产品类型不同，生产线可设置打包生产线和混料成型生产线。打包生产线包含链板式给料系统、皮带输送系统和打包机，对无成型要求的产品进行打包处置；混料成型生产线根据材料种类不同，设4台链板式给料机上料给皮带机，每台皮带机上都配置皮带秤，可对物料流量进行同步监测，从而可根据流量调整链板式给料机的出料量，经电脑控制系统调控加入生石灰，进而达到控制混合物料的热值和含水率，保障产品的质量。双轴搅拌机实景见图3。

图3 双轴搅拌机实景

2.5 成型系统

混合输送的物料进入搅拌机搅拌后，含水率控制在25%以下，经上料系统送入RDF成型机加热挤压成型。生产出的最终产品RDF燃料块温度较高，一般为60℃以上，必须进行适当静置，待冷却除湿后，运往库区或就地包装。

本生产线选用的RDF成型机主要由电机、大小皮带轮、减速机、联轴器、螺旋刀盘、成型腔体及成型模具构成，成型模具可根据要求更换。

本设备应用于RDF的成型工作，成型机的上部配备接料仓与进料机构，混合均匀的物料经进料机构推入其下部的成型腔体用螺旋刀盘推进，经过成型模具挤压成型。成型直径可按要求快速更换模具。由于采用螺旋推进的形式，所以成型过程无粉尘，低噪音，无震动，而且通过量大，成型效率高。成型机实景图见图4。

图4 成型机实景

3 结论

1） 本生产线处理原料垃圾150 t/d，产出RDF-5产品约125 t/d。

2）生产线生产的RDF产品的主要特性为大小均一，热值比原始的生活垃圾提升超过2倍（典型值为14 630 kJ/kg，而原生垃圾的典型值为3 760～5 850 kJ/kg）。其燃烧稳定、低污染、不产生臭味、体积缩小1/10，且易于运输及储藏，在常温下可储存6～12个月而不会腐败，可直接应用于机械床式锅炉、流态床锅炉及发电锅炉等作为主要燃料或与燃煤混烧。

3）可变成本包括外购原材料费（石灰、车间除臭植物液药剂） 约92万元/a、燃料及动力费（水费和电费） 约186万元/a，考虑污水处理费等其他制造费用，共计约290万元/a，加上维修费、人工费、其他管理费用，运营期内年均经营成本约为691.49万元/a。运营期内年均单位经营成本138.44元/t。

4）RDF产品主要销往水泥窑、发电厂。售价视其热值及当地的煤炭资源而定，一般为200～350元/t。

5）RDF生产线通过资源化途径，实现来料垃圾无害化处理，从而可构建一个环境友好的综合性处理基地，长久地提供原料垃圾的处理服务，这样可以从根本上解决一般工业废物、大件垃圾、园林垃圾、水域清漂垃圾等城市固废的无序管理和二次污染问题。

6） 生产线采用破碎+分选+混料+成型的RDF制备工艺，不仅可解决原料垃圾占用土地资源、污染环境等问题，还可解决我国新燃料资源短缺的问题，是大力发展循环经济、实现可持续发展和节能减排增效的重要途径，具有一定的前瞻性。