垃圾衍生燃料工艺的试验研究

来源 :城市管理与科技 | 被引量 : 0次 | 上传用户:HoshinoYuki
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  近年来,随着北京市经济持续高速发展和城市化进程逐步加快,北京市生活垃圾的产量急剧增加,生活垃圾处理与土地资源供应紧张的矛盾日益突出。目前,北京市采取的生活垃圾处理方法以填埋为主,堆肥和焚烧为辅,三种方式处理的垃圾量所占比例分别为80%、10%和10%。这种以土地占用率最高而资源化率最低的填埋方式为主导的垃圾处理模式极其不合理[1,2]。因此,北京市政府2009年4月发布《关于全面推进生活垃圾处理工作的意见》时,特别要求在“十一五”期间北京市将调整城市生活垃圾处理工艺,到2015年垃圾焚烧处理量从目前的10%增加到40%,使北京市生活垃圾焚烧、填埋和堆肥所占比例调整为4:3:3。
  RDF[3] (Refuse Derived Fuel,垃圾衍生燃料)是指将城市生活垃圾分选后以废塑料、纸屑等可燃物为主体的废弃物进一步粉碎、干燥和成型制成的固体燃料。相对于垃圾焚烧技术,RDF焚烧技术投资少,运行费用低,建设周期较短。更重要的是,RDF焚烧技术经过近30年的发展,焚烧技术成熟,造成的环境污染较小且易于控制[4]。因此加大RDF焚烧技术的推广,可以缓解北京市垃圾处理设施面临的选址难、建设难等问题,符合北京市调整生活垃圾处理模式的总体要求。特别是RDF燃料在大型锅炉中与燃煤混合后燃烧,可为北京市冬季锅炉供热提供清洁的辅助燃料,为RDF焚烧技术的推广创造条件,也可以为北京市生活垃圾资源化提供一种全新的方式。
  一、RDF工艺研究
  (一)研究对象
  本文主要针对北京某城市生活垃圾综合处理厂高温好氧堆肥工艺对进行有机物动态好氧发酵[5]过程中,分选出来的热值较高的物料进行了组合应用制备RDF产品的研究。
  (二)研究方法
  1.各段垃圾组分分析
  经过2009年到2010年两年对进入该垃圾综合处理厂的原生垃圾及处理过程中各工序的垃圾组分、含水率、热值进行了监测,最终得出了各工序垃圾组份的平均数据。见表1。
  2.制备RDF物料选择
  经过对表1数据对比分析,原垃圾分选后筛上物,发酵后筛上物,精制肥筛上物的热值与原垃圾相比都有制造垃圾衍生燃料的可行性。本文选择了分选后筛上物(RDF1)、发酵后筛上物(RDF2)、精制肥筛上物(RDF3)分别作为制备RDF的主要原料,并针对RDF应用选择了几种辅助添加物料(煤粉、生石灰、碳酸钙)进行配比生产不同的RDF产品[6]。选择煤粉的目的是为了提高热值和去除垃圾异味;选择生石灰和碳酸钙的目的是为了去除垃圾异味,降水和固硫[7]。
  (三)RDF的制备工艺及设备布置
  1.制备工艺
  结合该垃圾处理厂的实际生产工艺及研究目标,选择了以下试验生产工艺路线,见图1。
  被研究物料在风机正压气流作用下,轻的可燃物被吹起来,在重力的作用下落入接料器,
  通过负压气流的输送,进入第一台旋风卸料器,进行料气分离,通过关风器的作用,将可燃物卸至第一道破碎机;经过粗破碎的物料,通过负压气流的输送进入第二台旋风卸料器,进行料气分离,通过关风器的作用,进入第二台破碎机;同样的过程,经过第二道细破碎的物料进入立式挤压机,挤压成型后的产品经过带式输送机装车。添加物料用铲车送入振动料斗,通过变频无轴螺旋,经负压气流输送进入第一道破碎机。由旋风卸料器中心出口排出的气流汇合后进风机的进口。
  2. 制备工艺效果及设备布置
  (1)制备工艺达到以下效果:①可燃物的提取采用正压气流吹送与负压气流吸运相结合;②原料和中间产品采用气力输送,成品采用带式输送机输送;③采用2级剪切破碎,1次挤压成型;④物料添加装置,可以添加石灰、煤粉以及其它干物料;⑤通过调风闸门可以调节吹风口的速度,以确保进入制作系统的物料流量;⑥多余的气流由溢风口溢出。
  (2)生产设备的布置采用二层钢结构,三层布置。节省占地面积,比较紧凑。
  3. RDF产品分析
  (1)原垃圾分选后筛上物料(RDF1)。原垃圾经过分选回收后,选用打包机挤压后的塑料作为实验物料,物料含水率较高。为了保证成型,通过添加干物料和RDF2进行配比中和,RDF2中可燃物组份占50%。通过上线实验加工可成型,成型率较低,低于70%。
  (2)采用发酵后筛上物料(RDF2):实验结果表明,RDF2含水率在20%-25%时成型率较高。含水率高于此数值时,成型不稳定,需添加干物料进行中和水分。当含水率在40%以上时,需添加搭配干的25%的有机堆肥或草炭、生石灰、煤粉等,才能较好的成型,物料含水率不高于25%时,成型率为75%,热值为9852kJ/kg,产量可达2-2.6t/h。
  (3)精制肥筛上物料(RDF3):实验结果表明,RDF3含水率在35%时能较好的成型,成型率可达85%以上,物料水分过低过高,成型率都较低。成型产品在经过晾干去水后检测出含水率为25%,热值为2988kJ/kg。
  4. 成型情况总结
  (1)RDF1含水率较高,上线实验加工时成型率低于70%。
  (2)RDF2在没有添加干物料时,其成型表面光滑,但成型率不高,产生了10mm厚呈薄饼状的RDF,散状的RDF较多,成型后长度虽可达到40mm左右,但产品中间存在裂纹和夹杂,晾晒或转运时易断裂。成型率在75%。
  (3)RDF3挤压后的成型情况较好。本次试验采用的挤出孔直径为30mm。此种物料成型较好,表面光滑,长度约40mm以上,且在高含水率状态下也可以成型,成型物料试验检测到的含水率最高达到了37%。
  (四)试运行结果
  1.运行数据
  针对RDF2和RDF3进行配比,针对RDF3进行试验性生产加工了一段时间,运行较稳定。表2为试运营期较有代表性的11次运行数据。   2.热值检验
  通过对试验加工RDF产品的热值检测(见表3),可知由筛上物料的组份(生产物料)挤压成型成的RDF产品(产品组分)的低位热值15595kJ/kg,高位热值17250kJ/kg,已经接近了劣质煤产品的热值,完全可以作为新型替代能源使用。
  二、运行结果与分析
  (一)实验结果
  实验证明,生活垃圾生产制造RDF完全可以和高温好氧堆肥工艺进行有机组合,充分利用堆肥残渣高热值、低水分的特性,结合应用需求生产不同组分的RDF,克服了原垃圾制造RDF 通常需要添加20%左右的煤粉的缺点,有利于资源利用和节约。
  从调试的结果和试运行的情况来看,工艺和设备能够满足RDF生产制造物料分选、调配、成型要求,试验生产线是成功的。
  (二)问题分析
  1.物料控制:主要是水分控制,需要生物发酵阶段降水效率提高,有利于物料分选和挤压成型。
  2.生产能耗控制:此是生产设备主要能耗是挤压成型机,根据调研借鉴和调研,可以选择通用性煤机械,成型形状可根据市场不同需要而定,可以大幅度降耗。
  3.生产环境控制:此工艺生产过程中不再产生大量的恶臭污染物和废水,通常厂房通风即可满足生产环境需求,物料含水率偏低时会造成扬尘,生产过程适度调整物料水分,避免扬尘。
  4.生产设备:试生产设备还存在产能、能耗、效率等不足,再进一步的研发加以改进和选型。例如成型机、输送机。
  三、结论与展望
  本文以北京某城市生活垃圾综合处理厂实际生产工艺为研究对象,深入研究了在对城市生活垃圾进行分选回收利用、有机质动态好氧发酵生产有机肥料等工艺过程中分选出来的热值较高的物料进行了组合,制备RDF工艺研究。RDF的制备和高温好氧堆肥工艺的有机组合具有突出的优势。一是实现了大量可燃物的资源化回收利用,二是极大提高了处理工艺的减量化程度,三是有机物和可燃物资源的分类利用,堆肥产品对于改良土壤有很好的作用。这种组合方式不需要单独的垃圾烘干、脱水等高能耗工艺。是否添加煤粉来提高产品热值视市场需求而定。通过研究证明了制备垃圾衍生燃料RDF生产工艺的可行性,该研究对垃圾处理与处置具有很高的实用价值及推广意义。
  参考文献
  [1]李定龙、王晋.城市生活垃圾处理处置工程及应用[M].北京:中国石化出版社,2008:16-24.
  [2]国家环保总局污染控制司.城市固体废弃物管理与处理处置技术[M].北京:中国石化出版社,2000:42-56.
  [3]Xi B D,Huang G H, Qin X S,et al.Two-stage kinetics of municipal soild waste inoculation in composting processes[J]. Joumal of Environmental Sciences, 2004, 16(3): 520-524.
  [4]赵由才,朱青山.城市生活垃圾卫生填埋场技术与管理手册[M].北京:化学工业出版社,1999:78-92.
  [5]文昊深,彭绪亚.重庆城市生活垃圾高温好氧堆肥试验研究[J].四川建筑,2004,5(2):45-47.
  [6]邓正强.混合城市生活垃圾工业化垃圾衍生燃料(RDF)制作工艺研究.2008(4):101~108.
  [7]纪涛.城市生活垃圾堆肥处理现状及应用前景[J].天津科技,2008,5:45-47.
  (责任编辑:李利)
  北京、重庆、太原等地出台规范建筑垃圾运输车辆管理新举措
  北京:专项部署 规范渣土运输管理
  根据本市渣土车地方标准《建筑垃圾标识、监控和密闭技术要求》的规定,7月1日前购置新型渣土车,或按照标准改造旧车的,可获财政统一补助。市市政市容委统计显示,截至7月31日,全市运输单位及个人申请更新改造的新型渣土车数量已达6496台,已有2279台达标车辆交付实际运行。改造升级后的建筑垃圾车具有以下功能特点:车身及车箱颜色统一为苹果绿色,驾驶室上方安装“建筑垃圾运输”顶灯,驾驶室两侧车门喷涂运输企业名称,车辆后箱版喷涂大幅反光号牌;车厢顶部加装纵向开启的柔性篷布;安装北斗车载兼容终端,综合管理信息平台可对车辆运行轨迹、装卸情况实时监控,对特定的违规运输行为强制限速。
  据了解,北京市建筑垃圾运输车辆更新改造自4月1日开始,由各区县动员辖区注册的运输企业主动申请。由于新型渣土车运输能力不及旧车型,自7月1日起,北京市市政市容委、住建、公安交管、城管等相关部门,每天夜间在城六区联合进行执法检查,打击不达标渣土车及违规出土工地,以保证新标准车顺利投入使用。
  自7月1日以来,北京市各区县、各部门对建筑垃圾运输管理执法专项工作分别进行了部署,30个昼夜不间断开展建筑垃圾专项执法行动,截至目前,共查处违规出土工地67个,给予停工整改30个,约谈了13家建设施工单位,并移交住建、城管部门立案查处。此外,在工地、道路查获未达标建筑垃圾运输车辆613台次,处罚47.12万元。通过渣土运输管理逐渐规范化,新标准车使用率提高,渣土遗撒扬尘问题或从根本上得到改变。从北京市政府办公厅转发的《进一步加强建筑垃圾土方砂石运输管理的工作意见》不难看出,对建筑垃圾车的管理各部门各负其责,管理趋于长效化、严格化、立体化,违规车将难逃法眼。(来源:新华网)
  重庆:7月出台建筑垃圾密闭运输工作实施方案
  7月10日,重庆市市长黄奇帆主持召开市政府第52次常务会,审议通过《规范整治都市功能核心区及拓展区建筑垃圾密闭运输工作实施方案》。
  方案规定,都市功能核心区及拓展区新购入使用的建筑垃圾运输车辆,必须是国家工信部《道路机动车辆生产企业及产品公告》中发布的自卸式垃圾运输车辆,且具有货箱密闭、举升定位、限速限载等功能,符合《机动车运输安全技术条件》要求。原有不能满足全密闭运输要求的车辆,必须在2014年10月31日前,按照《重庆市加盖密闭运输车辆通用技术条件》标准进行重新改装,合格后方可承运建筑垃圾。为减轻车主负担,改装车辆将按软质密闭改造和硬质密闭改造,分别获得每台3000元和4000元的一次性奖励性补贴。
  方案还明确,市公安局牵头,抽调交巡警、治安警、市政执法人员、路政执法人员、环保执法人员共同组成联合执法队伍,专门负责查处建筑垃圾密闭运输中的违法行为。同时,市区相关职能部门要向社会公布监督举报电话,主动接受社会及舆论监督,对违规违法行为要进行跟踪曝光。该方案也适用于易洒漏建筑材料运输。(来源:《重庆日报》)
  太原:加快配套建设建筑垃圾循环利用生产线
  据了解,目前,太原市已起草完成了《太原市建筑垃圾管理办法》(以下简称《办法》),建筑垃圾资源利用成为其中重要内容之一。《办法》明确规定,对建筑垃圾建设项目的土地供应、税收减免、财政补贴、产品的推广使用等都做出相应的规定。
  在建筑垃圾资源化处置方面,目前太原市仅有一家企业在阳曲县投资建设了一条生产线,年处理建筑垃圾100万吨,主要生产环保砖块。有关专家建议,太原市应在建设建筑垃圾专用处置场的同时,进一步加快配套建设建筑垃圾循环利用生产线。这样既可节省运输成本、土地占用等问题,又可使建筑垃圾最终实现“减量化、无害化、资源化”目标。“而政府如何引导民间资本进入建筑垃圾回收利用是关键。”(来源:新华网)
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