垃圾衍生燃料(RDF) “干化”技術初步探索
——以遵義市生活垃圾“干化”試驗為例

熊 筱 蹇 含(.貴州省環境監測中心站，貴陽 55008； .遵義市欣環垃圾處理有限責任公司，遵義 563003)

垃圾衍生燃料(RDF) “干化”技術初步探索
——以遵義市生活垃圾“干化”試驗為例

熊 筱1蹇 含2
(1.貴州省環境監測中心站，貴陽 550081； 2.遵義市欣環垃圾處理有限責任公司，遵義 563003)

國際上將垃圾衍生燃料(Refuse Derived Fuel，以下簡稱“RDF”)作為垃圾無害化、資源化、減量化的嶄新途徑，在水泥、發電等行業已有廣泛應用。RDF熱值受原料(熱值、灰分、水份)、添加劑、成型壓力等影響， 其中又以水份對原料低位熱值影響最大。本文通過對遵義市欣環垃圾處理有限責任公司開展的RDF制備過程中“干化”試驗數據進行分析，對RDF “干化”整體狀況、特點及工藝難點，提出主要問題及對策建議。

RDF干化；試驗；狀況；工藝；問題；對策建議

日益增長的城市生活垃圾已成為現代城市生活的 “硬傷”，生活垃圾“無害化、減量化、資源化”具有重大的社會效益，意義深遠。國外城市生活垃圾資源已進入綜合利用階段，其資源化利用率已在60%以上，而我國尚不足5%。據估計，目前全國垃圾填埋場和堆放場中甲烷氣體一年的排放量相當于700×104噸左右的煤炭能源潛力。中等發達城市的垃圾資源的物料和能量回收價值分別可達到16.3元/噸和28.3元/噸，已超過了目前垃圾填埋處理的成本(12～20元/噸)。由此可見城市生活垃圾資源化利用的廣闊前景和巨大潛力。

2015年全國產生1.8564億噸生活垃圾[1]，垃圾增長率達到10.4%(全世界垃圾年均增長速度為8.42%)；國民人均年產垃圾135多千克。我國城市生活垃圾堆存量已超過80億噸，占地80多萬畝，垃圾產生量以5%～6%的速度增長，占地量以平均每年4.8%的速度持續增長[2]。目前我國生活垃圾處理方式中，衛生填埋占主導地位，焚燒增長較快，堆肥負增長。面對快速增長的垃圾產生量和日益龐雜的垃圾成分，如何提高生活垃圾資源化率，降低對生態環境的持續性污染已是迫在眉睫。

原生垃圾焚燒技術是較為成熟的能源化處理措施[3]，是解決可燃垃圾減量化的有效途徑之一，但焚燒設備投資大、運行費用高、資源化低、二次污染物處理成本高。近年來，垃圾衍生燃料RDF技術的出現，使得原生垃圾焚燒二次污染得到控制，可以最終實現生活垃圾能源化等綜合利用目標。因此在生活垃圾低位熱值達到一定水平的條件下，這一技術無疑成為目前最佳的城市生活垃圾處理方案。

1 RDF利用概況

RDF具有較高的發熱量，可以在低于其他燃料單位費用的情況下提供熱能，將燃燒效率提高8%～10%。RDF技術主要是利用機械將生活垃圾中的可燃物(如塑料、橡膠、紙張、竹木、編織物、食物廢料等)選出，經過破碎、干化，加入添加劑后壓縮成所需形狀的固體燃料，制成RDF，將其作為熱能提供給水泥廠，水泥窯爐直接利用RDF的熱能進行生產，燃燒后的灰渣作為制造水泥的有效成分，從而達到減少煤炭使用的目的。

美國、日本、英國和瑞典等國家已大量利用可燃性垃圾作為水泥行業和燃煤電廠替代衍生燃料[4]。截止2005年初，美國已有垃圾焚燒產能設施82座，其中采用RDF技術發電站(廠)37座，年處理垃圾約600萬噸。到2009年，日本全國共投入資金1988億日元，建設了RDF制造、貯存及利用設施60余座，每天RDF生產能力約4000噸。

貴州省遵義市于2012年開始實施生活垃圾資源化工作，2012年遵義市欣環垃圾處理有限責任公司與貴州省三岔拉法基水泥有限公司展開RDF合作，累計生產120 102噸RDF，五年來共減少72 061噸標準煤消耗，節約了約3603.05萬元能源投入。

2 RDF“干化”試驗

RDF熱值受原料(熱值、灰分、水份)、添加劑、成型壓力等影響， 其中又以有機質、水份對原料低位熱值影響最大。由于遵義市雨量充沛、濕度較大且生活垃圾未分類，垃圾組分復雜，垃圾水分較高。原生生活垃圾水分一直保持在55%左右，直接影響了垃圾衍生燃料(RDF)的低位熱值利用。因此，為了測試有機質、水分對RDF的影響，保證垃圾資源穩定轉化，特選定于遵義欣環開展RDF干化試驗。遵義欣環RDF項目生產流程主要以原料的配送、投料為主，處置設施由原料貯存混合、分選、破碎、成品貯存等組成。

(1)試驗目的

原生生活垃圾在分選、破碎后，大部分有機質的物料被移除，可燃物水分可從55%左右下降至48%左右，本次試驗旨在探索通過“干化”程序將RDF水分從48%左右降到25%左右的技術方法，提高RDF品質及低位熱值，保證企業獲得足夠的燃料動力。

(2)試驗原理

原生生活垃圾通過分選后，利用RDF中有機質在好氧菌、厭氧菌作用下發酵升溫烘干(發酵的過程中有機質產生的大量細菌，在消化生物質的過程中能釋放能量)，后經機械通風吹脫水分(通過機械鼓風提供氧氣，加速發酵進程，通風設備加速水分蒸發)，進而實現RDF低位熱值及品質的提高。

(3)試驗設計

測試在垃圾總量、垃圾密度、“干化”前低位熱值相同的前提下，機械鼓風(好氧脫水)與無鼓風(厭氧脫水)條件對RDF“干化”效果的影響。

試驗于2016年3月10日開始，每組試驗全程18天。試驗場地為遵義欣環干化倉(以遵義欣環生產線中“發酵倉”替代)。鼓風機風量3130～3685m3/h，經測量，鼓風機實際工作風量3327m3/h。

為準確獲取垃圾密度，確定試驗物料堆高，本次實驗定制一個 “1m×1m×1m”(容積1m3)的木質箱體盛裝垃圾(圖1)，得到試驗物料密度0.404t/m3，見表1。

圖1 垃圾密度試驗箱

表1 垃圾密度試驗

經地磅稱取試驗物料(原生垃圾)117.73噸、110.09噸分別投放至干化倉。試驗物料參數見表2。

表2 試驗物料(原生垃圾)可燃物水分及熱值

(4)試驗主要過程

根據試驗物料密度，結合干化倉實際體積，本次試驗確定試驗物料堆高2.5m。

機械鼓風條件下：稱重RDF 117.73噸投放6號倉，堆高2.5m，取樣4個。檢測初始樣品水分，關倉門。水分測定點位見圖2。清空溫度數據，插入熱電阻，設置每5min記錄一次溫度，鼓風作業24h。

無鼓風條件下：稱重RDF 110.09噸投放7號倉，堆高2.5m，取樣4個。檢測初始樣品水分，無鼓風作業，保持倉門打開狀態24h。

溫度測定：在RDF物料頂部(圖2中綠色區域)放置測溫器，取樣深度表面以下20cm處，取樣按每天每點500g，共4個點。

水分測定：每日取樣檢測水分(圖2中黃色區域，取樣深度約70cm)。將每倉每天4個樣品混合，分三次翻攪至均勻，各取約200～300g，稱重后放進105℃的烘箱內，恒重。

圖2 水分測定點位布設示意圖

(5)試驗結果

在連續進行14天的發酵通風后，6號倉(機械鼓風條件)RDF水分從48.77%降至22.30%，低位熱值從2367.5 Cal/g提升至3744.5Cal/g，達到試驗目的(表3)。7號倉(無鼓風條件)RDF水分從46.98%降至42.35%，低位熱值從2104.2Cal/g提升至2386.8Cal/g，試驗結果不甚理想(表4)。

表3 6號倉RDF恒重及熱值統計

表4 7號倉RDF恒重及熱值統計

本次試驗數據顯示：RDF低位熱值與RDF發酵程度、水分含量相關性較大。在外部條件相同時，是否鼓風通風導致低位熱值差異較大，采取鼓風作業時低位熱值隨通風時間增長持續升高，未采取鼓風作業的試驗過程由于水分未被吹脫，因此低位熱值在升高至一定范圍后進入平臺期,熱值不再隨干化時間的延長而升高。

3 存在問題及工藝難點

(1)垃圾組分復雜

參與試驗的原生垃圾中水果垃圾和廚余垃圾等有機物較多，占45%左右；塑料、橡膠、紙張、纖維、食品廢物等有機物約占24.5%；地灰、煤灰等無機物約占25%；玻璃、金屬、陶瓷等其他垃圾約占5.5%。由于其他組分垃圾的混入，在分選過程中選出含水率高的水果垃圾，保留能迅速發酵的廚余垃圾這一工序難度加大，增大了RDF“干化”的難度。

(2)水分含量高

參與試驗的城市生活垃圾未經分類，所有品類垃圾混裝，水分含量高，存在時空分布不均的特點。隨著經濟持續發展，生活能源的逐步改善，城市垃圾組分構成必將隨消費習慣水平、氣候及季節變化等發生變化，城市垃圾中無機物的含量將會逐漸減少。

(3)垃圾分類收集不徹底

參與試驗的城市生活垃圾分類收集不徹底，混裝現象突出。可回收物、不可回收物、有毒物分揀干預不全面，部分不可燃燒垃圾直接參與燃燒過程，這樣不僅降低了RDF低位熱值的應用，也降低了RDF的應用范圍，也存在較大的安全隱患，同時對RDF利用過程中 “二次污染控制”增加了不確定因素和影響因素。

(4)RDF物料堆料不均勻，導致堆體干化進程不同

由于生活垃圾來源的不確定，垃圾成分變化較大致使分選后RDF堆料不均勻，導致各點位干化進程不一致。

4 對策建議

(1)開展垃圾分類收集，加強對廢舊品利用回收。目前我國城市垃圾主要回收方式仍為混合回收，造成了大量資源的浪費和環境污染[5]。為促進垃圾分類回收工作，我們應積極借鑒德國、新加坡等國家的成功經驗和做法：一是由主管部門提出垃圾分類方案，逐步擴大垃圾分類范圍；二是提倡居民于家中實施垃圾分類后再分類投放；三是在社區、街道、機關、學校、企業、車站等地設置分類收集垃圾的容器，將廢塑料、廢玻璃、廢金屬等分類收集；四是建立義務和強制回收制度，將國有回收公司和個體、商販等共同納入到市場競爭機制中，統一管理，增加廢品回收利用，減少進入垃圾中的廢品總量。

(2)制定和實行城市生活垃圾處理收費制度。目前我國城市現行的垃圾處理費用大都由政府包干，采取非營利性收費[6]。在城市化進程加速和公眾生活水平生活方式快速改變的形勢下，垃圾處理費用連年攀高，政府管理部門已不堪重負，建立和實行垃圾收費制度已迫在眉睫。根據城市居民家庭生活水平、人口數量、垃圾產生量、收入水平等不同情況，逐步制定和實施相應的城市垃圾處理收費制度，此舉將能從源頭上有效控制城市生活垃圾排放量。

(3)增加垃圾破碎、分選效率。輕組分垃圾(低有機物含量、高熱值的物質，粒徑大于100mm)是RDF重要組成部分，體量越大熱值越高，資源化率越顯著。目前輕組分垃圾在利用過程中主要靠機器破碎和人工分揀完成，效率差強人意。建議垃圾處理場(廠)增加機器破碎和分選功率，加強從業人員技術培訓和指導，減少重組分垃圾 (高有機物含量、低熱值的物質，粒徑35～80mm)混入，影響RDF熱值水平。

(4)增加“垃圾靜態發酵腐熟”工藝環節。由于生活垃圾中可生物降解有機物含量高、水分大，十分有利于微生物生長繁殖，在貯料坑堆放期間可以促使生活垃圾發生一系列復雜的生化作用，破壞含水物質的結構，使其中的一部分游離水和結合水滲析出來，從而大幅度降低含水率，提高熱值。

(5)引進或技改垃圾堆料裝置。改變垃圾堆料、混合、翻料不均，導致料倉內RDF“干化”進程不一致現象。

[1] 環境保護部. 2016年全國大、中城市固體廢物污染環境防治年報[R]. 北京：環境保護部，2016.

[2] 夏燕，劉靜. 城市垃圾之困：中國成垃圾圍城最嚴重的的國家[J].觀察與思考，2009，11(17)：34-40.

[3] 王澤生，葉會華，張偉，等.垃圾衍生燃料的制備工藝及關鍵技術[J].天津城市建設學院學報，2008，14(4)：290-294.

[4] 李蕾，胡文清，潘俊. 垃圾衍生燃料(RDF)焚燒污染物排放研究[J].環境衛生工程，2004，12(3)：164-168.

[5] 王艷，施維蓉.德國城市生活垃圾管理現狀及啟示[J].環球視野，2008(1)：37-40.

[6] 周恩毅，齊剛.我國城市生活垃圾資源化處理的現狀和對策探討[J].西安郵電學院學報，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，貴州遵義人，工學學士，高級工程師，從事環境監測工作。E-mail:453328215@qq.com