城市生活垃圾環(huán)保再生煤的研發(fā)與應(yīng)用

玉 涵

（中堪冶金勘察設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，保定 071000）

新時(shí)期，我國(guó)城市化步伐不斷加快，城市污染卻依然十分嚴(yán)重，大量城市生活垃圾的堆積對(duì)人們的生活環(huán)境造成較大影響。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)城市生活垃圾每年的增長(zhǎng)量保持在1.6 億t，而垃圾處理規(guī)模相對(duì)有限，這就使得“垃圾圍城”現(xiàn)象尤為嚴(yán)峻?，F(xiàn)階段，衛(wèi)生填埋是城市生活垃圾的主要處理方式，其不僅占用大量土地資源，而且會(huì)對(duì)于填埋區(qū)的土壤環(huán)境、水文環(huán)境和大氣環(huán)境造成一定污染。基于此，生活垃圾環(huán)保再生煤得以研發(fā)和應(yīng)用，這種新型再生燃料可以實(shí)現(xiàn)對(duì)城市垃圾的減量化、無(wú)害化和資源化處理。本文就生活垃圾環(huán)保再生煤的研發(fā)、應(yīng)用展開(kāi)分析。

1 環(huán)保再生煤研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)

分類管理缺失是我國(guó)城市生活垃圾處理的主要問(wèn)題。一般情況下，城市生活垃圾的成分較為復(fù)雜，其具有較高的水分含量，可燃性組分較少，這就使得其循環(huán)再用的限制較多。

作為當(dāng)前垃圾處理最有效的途徑，垃圾焚燒工藝的應(yīng)用不斷成熟。從應(yīng)用角度來(lái)看，環(huán)保再生煤基于節(jié)能環(huán)保理念而產(chǎn)生，它是一種現(xiàn)代化的垃圾處理手段。環(huán)保再生煤在脫水、磁選、破碎、烘干、除臭殺菌和添加劑加入等技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了城市生活垃圾的減量化、無(wú)害化和資源化處理[1]。相比傳統(tǒng)垃圾處理方式，環(huán)保再生煤在處理垃圾的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了高熱值、環(huán)?？稍偕剂系挠行a(chǎn)，具有較高的效率性、經(jīng)濟(jì)性和生態(tài)性。

現(xiàn)階段，環(huán)保再生煤研發(fā)應(yīng)用已成為城市生活垃圾環(huán)保處理的重要趨勢(shì)。垃圾處理期間，為確保環(huán)保再生煤研發(fā)應(yīng)用的規(guī)范化、質(zhì)量化，人們應(yīng)注重以下關(guān)鍵技術(shù)的系統(tǒng)把控。其一，垃圾環(huán)保再生煤是一個(gè)循環(huán)化的生態(tài)處理過(guò)程，為確保減量化、資源化目標(biāo)的達(dá)成，整個(gè)處理環(huán)節(jié)不需進(jìn)行人工分揀，所有垃圾都是焚燒應(yīng)用的原料。其二，無(wú)害化原則要求垃圾必須進(jìn)行充分燃燒，即燃燒再生煤應(yīng)用應(yīng)注重垃圾熱值的有效提升。其三，成分復(fù)雜性是城市生活垃圾的主要特征，尤其是有機(jī)塑料、鐵銅金屬等物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生較多的二噁英等有毒氣體，污染空氣環(huán)境，危害人體健康，故需從燃燒源頭上進(jìn)行有毒氣體的有效控制。其四，實(shí)現(xiàn)生活垃圾含水量的控制，盡可能減少惡臭氣體的產(chǎn)生量。

2 環(huán)保再生煤的研發(fā)應(yīng)用

焚燒熱值低、設(shè)備不穩(wěn)定、二次污染嚴(yán)重是傳統(tǒng)垃圾焚燒的主要問(wèn)題，使得垃圾低成本、高效化應(yīng)用存在較多阻礙[2]。環(huán)保再生煤是基于傳統(tǒng)垃圾焚燒而產(chǎn)生的新技術(shù)，要確保其應(yīng)用規(guī)范化，就必須在把控城市生活垃圾和環(huán)保再生煤成分的基礎(chǔ)上，進(jìn)行焚燒工藝的技術(shù)創(chuàng)新，然后規(guī)范地按流程進(jìn)行生產(chǎn)。

2.1 分析城市垃圾及環(huán)保再生煤的成分

城市垃圾和環(huán)保再生煤的成分分析能夠?yàn)樯罾母咝幚硖峁﹨?shù)依據(jù)，確保垃圾處理和環(huán)保再生煤生產(chǎn)的規(guī)范化進(jìn)行。

廚余垃圾、塑料、廢紙、織物、樹(shù)葉、蜂窩煤灰、建筑垃圾等是城市生活垃圾的主要組分，如表1所示。這些污染物成分不同，彼此的含水量和綜合熱值也存在較大差異，就整體而言，城市生活垃圾的含水量保持在55%～60%，其綜合熱值為3.344 ～6.688 MJ/kg。 另外，其他城市生活垃圾有電線、皮革、橡膠和玻璃等。

表1 城市生活垃圾主要成分

高位發(fā)熱是環(huán)保再生煤的主要應(yīng)用特征。當(dāng)環(huán)保再生煤干燥基高位熱發(fā)值為16.37 MJ/kg 時(shí)，其收到基的低位熱發(fā)值為15.68 MJ/kg。燃燒期間，環(huán)保再生煤不僅具有較低的硫、磷、氯、鉛排量，而且固定碳含量低，灰分、揮發(fā)酚適中，是一種低碳、無(wú)硫、無(wú)結(jié)焦氣化的清潔燃料，具有良好的生態(tài)效益。

2.2 環(huán)保再生煤研制工藝創(chuàng)新

生產(chǎn)工藝創(chuàng)新是環(huán)保再生煤高效應(yīng)用的關(guān)鍵，就生產(chǎn)過(guò)程而言，其包含熱值提升和二噁英污染控制兩個(gè)層面。目前，為實(shí)現(xiàn)環(huán)保再生煤的高效化、生態(tài)化應(yīng)用，人們積極開(kāi)展助燃劑的高效研制與應(yīng)用。在靜態(tài)氣相法的支撐下，人們研發(fā)了一種含納米化工材料的高分子強(qiáng)氧化亞裂變催化材料。該材料能夠在引燃生物垃圾的同時(shí)，提升燃燒熱值，并確保硫化物、二噁英等物質(zhì)的脫離。具體而言，在其作用下，氧、氫、烷等可燃?xì)怏w得以有效誘導(dǎo)，這些氣體對(duì)垃圾具有較強(qiáng)的催化助燃效果，在帶動(dòng)其他物質(zhì)燃燒放熱的同時(shí)，確保整體燃燒溫度處于1 000℃以上，避免低溫環(huán)境下有毒有害氣體的產(chǎn)生，提升污染物熱值和生態(tài)效益。

2.3 環(huán)保再生煤的生產(chǎn)流程

作為環(huán)保再生煤研發(fā)生產(chǎn)的核心環(huán)節(jié)，生產(chǎn)流程控制對(duì)于再生煤的高效應(yīng)用極為關(guān)鍵。具體而言，破袋分散、磁選和篩選、脫水、剪切破碎、烘干、配料攪拌和成型是環(huán)保再生煤生產(chǎn)的主要工藝，其流程控制如圖1所示。

圖1 垃圾環(huán)保再生煤生產(chǎn)工藝流程

破袋是垃圾環(huán)保再生煤生產(chǎn)的前端環(huán)節(jié)。其以塑料袋包裝的生活垃圾和擠壓脫水的緊密垃圾集合體為對(duì)象，進(jìn)行了抓破和分散處理，然后在磁分、篩分工法的應(yīng)用下，實(shí)現(xiàn)了垃圾混合物中金屬、玻璃和磚塊等物質(zhì)的剔除。垃圾擠壓、脫水環(huán)節(jié)，液壓擠壓機(jī)是其設(shè)備應(yīng)用的主要形態(tài)，通過(guò)擠壓脫水工藝的應(yīng)用，垃圾中的含水量由60%下降到35%左右。就垃圾剪切破碎而言，在多功能剪切破碎機(jī)的支撐下，生活垃圾被充分地扯、抓、撕、剪，實(shí)現(xiàn)了破碎層級(jí)的不斷深入。目前，經(jīng)過(guò)初步破碎、中破碎、細(xì)破碎和精破碎，原始生活垃圾被剪切為不同粗細(xì)、形狀的混合物，此時(shí)，通過(guò)高效節(jié)能熱風(fēng)式烘干機(jī)的應(yīng)用，垃圾物料可被有效烘干。最后，加入助燃添加劑，進(jìn)行充分的攪拌、混合和擠壓，實(shí)現(xiàn)垃圾環(huán)保再生煤的有效生產(chǎn)和應(yīng)用。需要注意的是，高分子強(qiáng)氧化亞裂變催化材料的添加是垃圾環(huán)保再生煤生產(chǎn)的核心所在。該助燃材料添加期間，必須進(jìn)行充分的攪拌混合，確保垃圾與添加劑物化反應(yīng)的充分，并在螺桿擠壓成型機(jī)的支撐下，確保再生煤的耐燃性和穩(wěn)定性。

3 環(huán)保再生煤的應(yīng)用效果

環(huán)保再生煤應(yīng)用是城市生活垃圾處理工藝的一大變革。目前，作為可再生能源燃料，環(huán)保再生煤在鍋爐、磚廠和火力發(fā)電廠得到廣泛應(yīng)用，其表現(xiàn)出無(wú)害化、資源化和效益化的應(yīng)用特征。

3.1 環(huán)保再生煤與原煤應(yīng)用

原煤的熱值為17 984 kJ/kg。含碳量較高是燃煤主要的化學(xué)特征，當(dāng)煤炭不完全燃燒時(shí)，極易產(chǎn)生CO、CO2等氣體，造成一定的環(huán)境污染。而生活垃圾是環(huán)保再生煤的主要成分，因此其含碳量較低，環(huán)境污染小。當(dāng)環(huán)保再生煤燃燒時(shí)，其彈筒發(fā)熱量可達(dá)到20 016 kJ/kg，爐膛火焰的最高溫度可達(dá)1 150℃，燃燒效果較為充分。此外，在助燃劑的應(yīng)用下，再生煤起火升溫較快，燃燒迅速。由此可見(jiàn)，環(huán)保再生煤具有易燃燒、升溫快、熱值大、排污少的特征，其可充分滿足當(dāng)前節(jié)能環(huán)保的應(yīng)用需求，實(shí)現(xiàn)城市生活垃圾處理的減量化、資源化、生態(tài)化。

3.2 環(huán)保再生煤的工業(yè)應(yīng)用

要實(shí)現(xiàn)環(huán)保再生煤在工業(yè)生產(chǎn)中的大范圍應(yīng)用，必須就其燃燒過(guò)程中排放的廢水、廢棄和廢渣進(jìn)行檢測(cè)，確保其檢測(cè)指標(biāo)滿足或優(yōu)于國(guó)家應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)?；诖?，有環(huán)境工作者曾對(duì)啤酒廠、食品廠和洗滌公司環(huán)保再生煤燃燒的產(chǎn)物進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果顯示，環(huán)保再生煤燃燒后，其排放的廢氣、廢水和廢渣普遍滿足國(guó)家環(huán)境控制指標(biāo)。

3.3 環(huán)保再生煤的煤電試用

現(xiàn)階段，基于環(huán)保再生煤的高熱值特征，其在發(fā)電工程中的應(yīng)用不斷深入。具體而言，垃圾環(huán)保再生煤的彈筒發(fā)熱量較大，此時(shí)爐膛火焰溫度較高，這為電力生產(chǎn)提供了較為理想的能源基礎(chǔ)。據(jù)分析，每噸生活垃圾的環(huán)保再生煤產(chǎn)量為0.56 t，若以膛內(nèi)溫度1 000℃計(jì)算，每小時(shí)的發(fā)電量為900 ～1 100 kW，此單位發(fā)電量為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)電指標(biāo)的3 ～4 倍。由此可見(jiàn)，環(huán)保再生煤具有良好的工程應(yīng)用效益，有助于實(shí)現(xiàn)環(huán)境污染的高效治理，有效緩解資源短缺，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

4 結(jié)論

環(huán)保再生煤是當(dāng)前城市生活垃圾處理的重要途徑，也是其未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。從應(yīng)用過(guò)程來(lái)看，環(huán)保再生煤的熱值指數(shù)為15.42 ～16.29 MJ/kg，當(dāng)其充分燃燒后，燃燒溫度可達(dá)到1 000℃，煙氣中有毒有害物質(zhì)較少，故而具有較好的工程效益和生態(tài)效益。人們要充分認(rèn)識(shí)到環(huán)保再生煤的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，在積極探索其研發(fā)工藝的同時(shí)，進(jìn)行規(guī)范的生產(chǎn)和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)環(huán)保再生煤應(yīng)用效果的有效提升，確保城市生活垃圾的減量化、無(wú)害化和資源化。