垃圾衍生燃料RDF技术浅析

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  摘 要 垃圾处理是城市发展绕不开的重要课题。垃圾的无害化处理只是垃圾处理的第一步要求,如何彻底杜绝生活垃圾处理中的二次污染,在垃圾处理过程中变废为宝,垃圾衍生燃料RDF技术无异是一个新的实践方向。
  关键词 衍生燃料 垃圾处理 技术
  垃圾是人类日常生活和生产中产生的固体废弃物,一般分为生活垃圾以及医疗垃圾、危险废弃物、电子废弃物、工业垃圾、城市污泥等。其中,生活垃圾所占的比重最大,需要处理的压力最大。由于生活垃圾排出量大,成分复杂多样,给处理和利用带来困难,如不能及时处理或处理不当,就会污染环境,影响环境卫生。垃圾处理就是要把垃圾迅速清除,并进行无害化处理,最后加以合理的利用。即实现无害化、资源化和减量化的目标。生活垃圾的处理目前主要的方法有:填埋法、堆肥法、焚烧法。另外,还有资源返还、综合利用等。
  今年3月23日国务院召开常务会议,研究部署进一步加强城市生活垃圾处理工作。会议指出,到2015年,全国城市生活垃圾无害化处理率达到80%以上,50%的设区城市初步实现餐厨垃圾分类收运处理。要推广废旧商品回收利用、焚烧发电、生物处理等生活垃圾资源化利用方式。加快存量垃圾治理。此次会议传递出的核心信号是,作为生活垃圾资源化利用的主要方式,垃圾分选再利用以及垃圾焚烧发电、餐厨垃圾生物化处理将在“十二五”期间获得国家层面的大力推广。
  一、垃圾衍生燃料的产生
  城市生活垃圾如果不经处理直接作为固体燃料,将存在许多问题。
  (1)垃圾中有机物极易腐烂,导致运输难和贮藏难。
  (2)垃圾中常含有塑料、食盐及其他含氯化合物,高温受热时产生具有腐蚀性的氯化氢气体,氯化氢排放可形成酸雨,而且在炉内腐蚀金属设备。
  (3)由于含氯化合物的存在,还可能产生剧毒有害物质——二恶英,对人类健康形成很强的危害。
  (4)垃圾焚烧后排出的灰渣通常含有汞、铅等有害金属,若处理不当,也会造成环境的二次污染。
  因此要提高焚烧炉的运行质量,加大热能利用率,减少尾气治理成本,首先应在垃圾进炉前进行更有效的预处理,为焚烧创造有利条件。
  垃圾衍生燃料RDF(Refuse Derived Fuel),即先将生活垃圾在进炉前进行有效的预处理和成型加工,然后作为固体燃料被焚烧利用,从而为解决上述问题提供了新的思路。目前已应用于城市生活垃圾焚烧处理及资源化利用的工程实践中。
  垃圾衍生燃料RDF 制作系统是由破碎分选子系统和加工成型子系统组成的。垃圾衍生燃料RDF 加工生产技术是将生活垃圾首先进行破碎,分拣出可燃物,再加入添加剂干燥,最后将其挤压成型,制成颗粒状物质RDF 燃料。RDF 燃料的特点是大小均匀,所含热值均匀,成型工艺可使垃圾热值提高4 倍左右,且易运输及储备,在常温下可储存6~10 个月不会腐坏。因此可以临时将一部分垃圾储存起来,以解决在锅炉停运或垃圾产出高峰时期的处置能力问题;通过在成型过程中加入添加剂[5, 7]可以达到炉内脱除SO2,HCl 和减少二恶英类物质排放的目的。
  国外对RDF 技术的研究起步较早,在美国、日本等国已得到广泛应用,并开始商业化发展。美国是世界上最早利用RDF 发电的国家,已有发电站37 座,占垃圾发电站的21%。如美国维吉尼亚州的RDF 工厂,每天将约2 000 t 的生活垃圾制成RDF 用于电厂发电。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,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。2004 年投运的上海宝山神工生活废物综合处理厂即安装了RDF生产线。
  垃圾衍生燃料RDF 技术与垃圾焚烧技术的比较
  (1)垃圾衍生燃料RDF 的制备,不受场地和规模限制,适合中、小型垃圾处理厂分散制造后,再收集起来进行高效发电,有利于提高垃圾发电的规模和效益,比用原生垃圾焚烧发电,效率提高25%~35%,使大规模的热能循环利用成为可能;而垃圾焚烧受场地和规模限制,垃圾焚烧量在400 t 以下时,一般用于供热水或蒸汽,但受地理条件、季节变化和周边环境的限制,热能常常得不到充分利用。
  (2)垃圾衍生燃料RDF 经分选、脱氯、脱硫处理,可大大减轻烟气对设备的腐蚀,烟气和灰渣比原生垃圾焚烧时减少2/3,减少了相关处理设备的投资。
  (3)由于RDF 具有较好的防腐性,能在仓内保管1 年以上,可作为储备能源按需使用;垃圾直接焚烧,受垃圾成分波动的影响,产生热能不稳定,且由于垃圾需连续消纳,热能在无需求时也必须产生,造成能源浪费。
  垃圾衍生燃料(RDF-5)具有热值高、燃烧稳定、易于运输、易于储存、二次污染低和二恶英类物质排放量低等特点,广泛应用于干燥工程、水泥制造、供热工程和发电工程等领域。
  二、垃圾衍生燃料的应用
  在RDF 的生产中,最重要的是城市生活垃圾和制备工艺,什么成分的垃圾,决定采用什么样的制备工艺。一般整套垃圾燃料处理制备工艺由垃圾接收破碎单元、垃圾含水率降低及热值提高单元、造粒烘干单元及配套工程单元组成。
  相同质量的垃圾,应用RDF技术,可以增加一倍的发电量。衍生燃料(RDF-5),可在垃圾发电厂、一般热电厂(燃煤)及普通燃煤机械锅炉中使用,在大型锅炉上使用效率会更高。由于中小城镇垃圾产出量有限,地级以下城市采用垃圾分区处理加工RDF-5,再集中于中心城市发电,可实现最佳的综合效益。
  生活垃圾衍生燃料RDF 是一种新型再生能源物质。在热电行业是一种能够部分代替煤炭的环保燃料,主要适用于各种以焚烧垃圾配套发电厂的原料预处理工序。同时适用于通过锅炉改造,将现有的6 MW/h燃煤小火电发电机组,改造成同能量输出的垃圾发电机组的燃料供应。
  有专家估计今后每年垃圾发电对垃圾衍生燃料的需求量达1 000 万t 以上,并每年按5%~8%的速度增长。
  基金项目: 贵州省教育厅基地项目《贵州城市竞争力与城市生态环境研究》部分研究内容。
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