垃圾焚烧技术与发展前景
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垃圾衍生燃料制备技术与发展前景
摘要
数量巨大的城市生活垃圾对环境管理和污染控制形成了严重挑战。
世界各国都投入大量的人力、物力进行垃圾处理技术的研究及垃圾处理项目的建设，并取得了一定的成功经验。
基于对国内外城市生活垃圾焚烧处理技术及存在问题的分析，针对符合中国国情的高湿混合垃圾衍生燃料制备工艺系统生产线的研发，对垃圾衍生燃料再生能源化市场需求进行分析探讨。
1.现状
目前世界垃圾量正以快于经济平均增长速度的2.5～3倍的速度增加，年平均增长速度为8.24%。
有的发展中国家，增速甚至达10%以上。
我国城市垃圾年产量已占全世界垃圾年产量的四分之一以上，目前我国历年垃圾堆存量已高达60 亿吨，占用耕地5 亿平方米，直接经济损失达80 亿元。
全国城市中约200 个城市陷入垃圾包围之中 [1]。
中国已成为世界上垃圾包袱最重的国家，城市垃圾的无害化、减量化和资源化处理已迫在眉睫。
2.垃圾焚烧处理技术及存在的问题
2.1我国垃圾焚烧处理技术及特点
目前我国垃圾焚烧处理技术主要分两大类，引进的炉排式焚烧技术（如深圳、上海、宁波垃圾焚烧厂）和国内开发研制的流化床焚烧技术（如乔司、义乌、绍兴、枣庄垃圾焚烧厂）。
由于我国的垃圾与国外相比基本没有进行分类收集，组分复杂，水分高和热值偏低，为稳定和保证燃烧的充分，炉排式以重油为辅助燃料，而流化床以煤为辅助燃料。
2.2国外垃圾焚烧处理技术应用现状
世界上垃圾焚烧技术主要有三大类：层状燃烧技术，旋转燃烧技术，流化床燃烧技术。
在德国、美国、日本等发达国家，城市垃圾一般是采用层燃式垃圾焚烧炉来进行处理。
2.3我国垃圾焚烧处理过程中存在的问题
在垃圾焚烧处理过程中暴露出一些问题: 垃圾的成分和热值波动大，水分和灰分含量高等特点容易造成燃烧不稳定。
焚烧产生的二恶英类、氯化氢、二氧化硫和重金属等有害成分
重新进入环境，造成二次污染。
受燃料性质影响，焚烧炉工作效率低下，运行费用、尾气治理成本较高，影响电能输出和经济效益发挥，制约了整项技术的推广应用。
突出表现在以下几方面：
（1）我国垃圾发热值较低，一般只有4 000～6 000kJ/kg，水分含量较高，达40％～60％，灰分高达20％～50％，因而燃烧温度常达不到垃圾焚烧炉标准规定的850 ℃[2]，需添加大量助燃物质和热能补充物质。
（2）受垃圾粒度及各组分燃烧特性影响，焚烧过程停留时间不易控制，不完全燃烧情况突出，既加大排渣量，又影响尾气排放质量，热能利用率低。
（3）受垃圾不稳定成分影响，炉内温度分布不均匀，焚烧质量差。
3．垃圾衍生燃料
3.1垃圾衍生燃料的产生
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[3]可以达到炉内脱除SO2、HCl 和减少二恶英类物质排放的目的。
3.2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[4]。
混合垃圾焚烧炉颗粒燃料RDF 生产线工艺系统设计的内容如下。
（1）对垃圾进行有效的机械化分拣和破碎，保证破袋率≥99%，出料块度≤100～200 mm；（2）对分拣破碎后的高含水混合垃圾进行有效分离，分为低含水的可燃物部分和高含水的发酵料部分。
（3）对高含水垃圾进行有效的生物预处理进行水分蒸发，在好氧条件下进行；
（4）对可燃物部分垃圾含水30～40%左右时，进行二次半湿粉碎至块度≤50 mm；
（5）对块度≤50 mm 的垃圾进行均质混合和添加CaO 等助剂后进行干燥，挤压造粒成覬20 mm、粒径长度40～100 mm，水分降至15%～25%；
（6）必要时对含水10%～20%的颗粒燃料在150 ℃进气温度下进行二次烘干，至含水≤10%～15%，送往焚烧炉；
（7）中间过程配有污水处理、除臭、充氧等操作，优化操作环境。
通过上述过程制备的垃圾衍生燃料RDF 具备如下特点。
（1）燃料的安全性、商品性极好。
由于去除垃圾中
的厨余等物质，燃料具有良好的保存和使用性能。
常温下储存期可 1 年左右，不粉化和二次发酵。
同时由于含氯物质的最大减量化，燃烧生成二恶英类物质的量极小，着火点低，燃烧充分，排渣量低于15%，排渣热灼减率低于3%，可以直接作为建材原料，尾汽指标优于普通无烟煤的燃烧尾汽排放，适合于任何燃烧过程中空气过剩系数大于1.5 的工业锅炉。
（2）有效提高发热值。
试验证明，低位发热值4 609 kJ/kg 的垃圾，经上述过程加工后热值可达12 570kJ/kg。
（3）热值稳定。
经上述加工后的生物质燃料，热值基本一致，确保了锅炉的运行稳定性。
（4）由于燃烧条件改善，输出有效利用热能利用率高于70%，既体现环保效益，又最大限度实现回收效益。
3.4 垃圾衍生燃料RDF 的经济效益
相同质量的垃圾，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。
4．生活垃圾衍生燃料RDF 的市场需求
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。
对浙江宁波市近50 个乡镇的调查发现，如果把50 个乡镇的垃圾加工成RDF-5 衍生燃料，每年可向宁波市提供相当于80 万吨的发电煤，实现工业增加值6.4 亿元。
随着国民经济及城市建设的发展，城市生活垃圾的排放量逐渐增大，城市生活垃圾成分不断变化，以填埋方式为主处置垃圾的传统管理模式将发生变革。
从保护自然环境与生态平衡的角度来看，在保证垃圾处理无害化前提下，最大限度地实现垃圾处理资源化已是发展方向。
焚烧技术成为近年来许多城市解决垃圾出路的新趋势及新热点。
垃圾焚烧技术在我国处于起步阶段，在垃圾焚烧及综合利用发电过程中，由于受原生垃圾燃料性质的影响，焚烧炉工作效率低下，运行费用、尾气治理成本较高，电能输出和经济效益难以发挥，制约了整项技术的推广应用。
应当根据我国的实际情况，吸收国外成功经验，研究开发适合我国国情的高效、低污染的垃圾焚烧处理技术。
RDF 作为垃圾处理新技术已逐渐得到世界各国的重视及应用，但由于我国城市垃圾成分的特点，RDF技术在我国广泛应用具有一定难度。
垃圾衍生燃料RDF 作为一种新型再生
能源物质，在我国节能减排领域有着广阔的发展前景和巨大的市场需求，是实现垃圾再生能源化，取得最佳综合效益的适用技术。
参考文献
[1] 王冰.垃圾衍生燃料的应用[J].上海建材，2008，(1)：9- 12。
[2] 史震天，李润东，刘耀鑫.生活垃圾源头分类制取RDF 技术分析[J].环境保护与循环经济，2008(3):27- 30。
[3] 中国环境保护产业协会城市生活垃圾处理委员会.我国城市生活垃圾处理行业2004 年发展报告[J].中国环保产业，2005(10):40- 42。
[4] 张显辉，任卉.垃圾衍生燃料(RDF)的制备及其燃烧技术研究[J].环境科学与管理，2008，33(12):14- 16。
