垃圾衍生燃料(RDF) “干化”技术初步探索——以遵义市生活垃圾“干化”试验为例

熊 筱 蹇 含(.贵州省环境监测中心站，贵阳 55008； .遵义市欣环垃圾处理有限责任公司，遵义 563003)

垃圾衍生燃料(RDF) “干化”技术初步探索
——以遵义市生活垃圾“干化”试验为例

熊 筱1蹇 含2
(1.贵州省环境监测中心站，贵阳 550081； 2.遵义市欣环垃圾处理有限责任公司，遵义 563003)

国际上将垃圾衍生燃料(Refuse Derived Fuel，以下简称“RDF”)作为垃圾无害化、资源化、减量化的崭新途径，在水泥、发电等行业已有广泛应用。RDF热值受原料(热值、灰分、水份)、添加剂、成型压力等影响， 其中又以水份对原料低位热值影响最大。本文通过对遵义市欣环垃圾处理有限责任公司开展的RDF制备过程中“干化”试验数据进行分析，对RDF “干化”整体状况、特点及工艺难点，提出主要问题及对策建议。

RDF干化；试验；状况；工艺；问题；对策建议

日益增长的城市生活垃圾已成为现代城市生活的 “硬伤”，生活垃圾“无害化、减量化、资源化”具有重大的社会效益，意义深远。国外城市生活垃圾资源已进入综合利用阶段，其资源化利用率已在60%以上，而我国尚不足5%。据估计，目前全国垃圾填埋场和堆放场中甲烷气体一年的排放量相当于700×104吨左右的煤炭能源潜力。中等发达城市的垃圾资源的物料和能量回收价值分别可达到16.3元/吨和28.3元/吨，已超过了目前垃圾填埋处理的成本(12～20元/吨)。由此可见城市生活垃圾资源化利用的广阔前景和巨大潜力。

2015年全国产生1.8564亿吨生活垃圾[1]，垃圾增长率达到10.4%(全世界垃圾年均增长速度为8.42%)；国民人均年产垃圾135多千克。我国城市生活垃圾堆存量已超过80亿吨，占地80多万亩，垃圾产生量以5%～6%的速度增长，占地量以平均每年4.8%的速度持续增长[2]。目前我国生活垃圾处理方式中，卫生填埋占主导地位，焚烧增长较快，堆肥负增长。面对快速增长的垃圾产生量和日益庞杂的垃圾成分，如何提高生活垃圾资源化率，降低对生态环境的持续性污染已是迫在眉睫。

原生垃圾焚烧技术是较为成熟的能源化处理措施[3]，是解决可燃垃圾减量化的有效途径之一，但焚烧设备投资大、运行费用高、资源化低、二次污染物处理成本高。近年来，垃圾衍生燃料RDF技术的出现，使得原生垃圾焚烧二次污染得到控制，可以最终实现生活垃圾能源化等综合利用目标。因此在生活垃圾低位热值达到一定水平的条件下，这一技术无疑成为目前最佳的城市生活垃圾处理方案。

1 RDF利用概况

RDF具有较高的发热量，可以在低于其他燃料单位费用的情况下提供热能，将燃烧效率提高8%～10%。RDF技术主要是利用机械将生活垃圾中的可燃物(如塑料、橡胶、纸张、竹木、编织物、食物废料等)选出，经过破碎、干化，加入添加剂后压缩成所需形状的固体燃料，制成RDF，将其作为热能提供给水泥厂，水泥窑炉直接利用RDF的热能进行生产，燃烧后的灰渣作为制造水泥的有效成分，从而达到减少煤炭使用的目的。

美国、日本、英国和瑞典等国家已大量利用可燃性垃圾作为水泥行业和燃煤电厂替代衍生燃料[4]。截止2005年初，美国已有垃圾焚烧产能设施82座，其中采用RDF技术发电站(厂)37座，年处理垃圾约600万吨。到2009年，日本全国共投入资金1988亿日元，建设了RDF制造、贮存及利用设施60余座，每天RDF生产能力约4000吨。

贵州省遵义市于2012年开始实施生活垃圾资源化工作，2012年遵义市欣环垃圾处理有限责任公司与贵州省三岔拉法基水泥有限公司展开RDF合作，累计生产120 102吨RDF，五年来共减少72 061吨标准煤消耗，节约了约3603.05万元能源投入。

2 RDF“干化”试验

RDF热值受原料(热值、灰分、水份)、添加剂、成型压力等影响， 其中又以有机质、水份对原料低位热值影响最大。由于遵义市雨量充沛、湿度较大且生活垃圾未分类，垃圾组分复杂，垃圾水分较高。原生生活垃圾水分一直保持在55%左右，直接影响了垃圾衍生燃料(RDF)的低位热值利用。因此，为了测试有机质、水分对RDF的影响，保证垃圾资源稳定转化，特选定于遵义欣环开展RDF干化试验。遵义欣环RDF项目生产流程主要以原料的配送、投料为主，处置设施由原料贮存混合、分选、破碎、成品贮存等组成。

(1)试验目的

原生生活垃圾在分选、破碎后，大部分有机质的物料被移除，可燃物水分可从55%左右下降至48%左右，本次试验旨在探索通过“干化”程序将RDF水分从48%左右降到25%左右的技术方法，提高RDF品质及低位热值，保证企业获得足够的燃料动力。

(2)试验原理

原生生活垃圾通过分选后，利用RDF中有机质在好氧菌、厌氧菌作用下发酵升温烘干(发酵的过程中有机质产生的大量细菌，在消化生物质的过程中能释放能量)，后经机械通风吹脱水分(通过机械鼓风提供氧气，加速发酵进程，通风设备加速水分蒸发)，进而实现RDF低位热值及品质的提高。

(3)试验设计

测试在垃圾总量、垃圾密度、“干化”前低位热值相同的前提下，机械鼓风(好氧脱水)与无鼓风(厌氧脱水)条件对RDF“干化”效果的影响。

试验于2016年3月10日开始，每组试验全程18天。试验场地为遵义欣环干化仓(以遵义欣环生产线中“发酵仓”替代)。鼓风机风量3130～3685m3/h，经测量，鼓风机实际工作风量3327m3/h。

为准确获取垃圾密度，确定试验物料堆高，本次实验定制一个 “1m×1m×1m”(容积1m3)的木质箱体盛装垃圾(图1)，得到试验物料密度0.404t/m3，见表1。

图1 垃圾密度试验箱

表1 垃圾密度试验

经地磅称取试验物料(原生垃圾)117.73吨、110.09吨分别投放至干化仓。试验物料参数见表2。

表2 试验物料(原生垃圾)可燃物水分及热值

(4)试验主要过程

根据试验物料密度，结合干化仓实际体积，本次试验确定试验物料堆高2.5m。

机械鼓风条件下：称重RDF 117.73吨投放6号仓，堆高2.5m，取样4个。检测初始样品水分，关仓门。水分测定点位见图2。清空温度数据，插入热电阻，设置每5min记录一次温度，鼓风作业24h。

无鼓风条件下：称重RDF 110.09吨投放7号仓，堆高2.5m，取样4个。检测初始样品水分，无鼓风作业，保持仓门打开状态24h。

温度测定：在RDF物料顶部(图2中绿色区域)放置测温器，取样深度表面以下20cm处，取样按每天每点500g，共4个点。

水分测定：每日取样检测水分(图2中黄色区域，取样深度约70cm)。将每仓每天4个样品混合，分三次翻搅至均匀，各取约200～300g，称重后放进105℃的烘箱内，恒重。

图2 水分测定点位布设示意图

(5)试验结果

在连续进行14天的发酵通风后，6号仓(机械鼓风条件)RDF水分从48.77%降至22.30%，低位热值从2367.5 Cal/g提升至3744.5Cal/g，达到试验目的(表3)。7号仓(无鼓风条件)RDF水分从46.98%降至42.35%，低位热值从2104.2Cal/g提升至2386.8Cal/g，试验结果不甚理想(表4)。

表3 6号仓RDF恒重及热值统计

表4 7号仓RDF恒重及热值统计

本次试验数据显示：RDF低位热值与RDF发酵程度、水分含量相关性较大。在外部条件相同时，是否鼓风通风导致低位热值差异较大，采取鼓风作业时低位热值随通风时间增长持续升高，未采取鼓风作业的试验过程由于水分未被吹脱，因此低位热值在升高至一定范围后进入平台期,热值不再随干化时间的延长而升高。

3 存在问题及工艺难点

(1)垃圾组分复杂

参与试验的原生垃圾中水果垃圾和厨余垃圾等有机物较多，占45%左右；塑料、橡胶、纸张、纤维、食品废物等有机物约占24.5%；地灰、煤灰等无机物约占25%；玻璃、金属、陶瓷等其他垃圾约占5.5%。由于其他组分垃圾的混入，在分选过程中选出含水率高的水果垃圾，保留能迅速发酵的厨余垃圾这一工序难度加大，增大了RDF“干化”的难度。

(2)水分含量高

参与试验的城市生活垃圾未经分类，所有品类垃圾混装，水分含量高，存在时空分布不均的特点。随着经济持续发展，生活能源的逐步改善，城市垃圾组分构成必将随消费习惯水平、气候及季节变化等发生变化，城市垃圾中无机物的含量将会逐渐减少。

(3)垃圾分类收集不彻底

参与试验的城市生活垃圾分类收集不彻底，混装现象突出。可回收物、不可回收物、有毒物分拣干预不全面，部分不可燃烧垃圾直接参与燃烧过程，这样不仅降低了RDF低位热值的应用，也降低了RDF的应用范围，也存在较大的安全隐患，同时对RDF利用过程中 “二次污染控制”增加了不确定因素和影响因素。

(4)RDF物料堆料不均匀，导致堆体干化进程不同

由于生活垃圾来源的不确定，垃圾成分变化较大致使分选后RDF堆料不均匀，导致各点位干化进程不一致。

4 对策建议

(1)开展垃圾分类收集，加强对废旧品利用回收。目前我国城市垃圾主要回收方式仍为混合回收，造成了大量资源的浪费和环境污染[5]。为促进垃圾分类回收工作，我们应积极借鉴德国、新加坡等国家的成功经验和做法：一是由主管部门提出垃圾分类方案，逐步扩大垃圾分类范围；二是提倡居民于家中实施垃圾分类后再分类投放；三是在社区、街道、机关、学校、企业、车站等地设置分类收集垃圾的容器，将废塑料、废玻璃、废金属等分类收集；四是建立义务和强制回收制度，将国有回收公司和个体、商贩等共同纳入到市场竞争机制中，统一管理，增加废品回收利用，减少进入垃圾中的废品总量。

(2)制定和实行城市生活垃圾处理收费制度。目前我国城市现行的垃圾处理费用大都由政府包干，采取非营利性收费[6]。在城市化进程加速和公众生活水平生活方式快速改变的形势下，垃圾处理费用连年攀高，政府管理部门已不堪重负，建立和实行垃圾收费制度已迫在眉睫。根据城市居民家庭生活水平、人口数量、垃圾产生量、收入水平等不同情况，逐步制定和实施相应的城市垃圾处理收费制度，此举将能从源头上有效控制城市生活垃圾排放量。

(3)增加垃圾破碎、分选效率。轻组分垃圾(低有机物含量、高热值的物质，粒径大于100mm)是RDF重要组成部分，体量越大热值越高，资源化率越显著。目前轻组分垃圾在利用过程中主要靠机器破碎和人工分拣完成，效率差强人意。建议垃圾处理场(厂)增加机器破碎和分选功率，加强从业人员技术培训和指导，减少重组分垃圾 (高有机物含量、低热值的物质，粒径35～80mm)混入，影响RDF热值水平。

(4)增加“垃圾静态发酵腐熟”工艺环节。由于生活垃圾中可生物降解有机物含量高、水分大，十分有利于微生物生长繁殖，在贮料坑堆放期间可以促使生活垃圾发生一系列复杂的生化作用，破坏含水物质的结构，使其中的一部分游离水和结合水渗析出来，从而大幅度降低含水率，提高热值。

(5)引进或技改垃圾堆料装置。改变垃圾堆料、混合、翻料不均，导致料仓内RDF“干化”进程不一致现象。

[1] 环境保护部. 2016年全国大、中城市固体废物污染环境防治年报[R]. 北京：环境保护部，2016.

[2] 夏燕，刘静. 城市垃圾之困：中国成垃圾围城最严重的的国家[J].观察与思考，2009，11(17)：34-40.

[3] 王泽生，叶会华，张伟，等.垃圾衍生燃料的制备工艺及关键技术[J].天津城市建设学院学报，2008，14(4)：290-294.

[4] 李蕾，胡文清，潘俊. 垃圾衍生燃料(RDF)焚烧污染物排放研究[J].环境卫生工程，2004，12(3)：164-168.

[5] 王艳，施维蓉.德国城市生活垃圾管理现状及启示[J].环球视野，2008(1)：37-40.

[6] 周恩毅，齐刚.我国城市生活垃圾资源化处理的现状和对策探讨[J].西安邮电学院学报，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，贵州遵义人，工学学士，高级工程师，从事环境监测工作。E-mail:453328215@qq.com