國內(nèi)阻礙垃圾衍生燃料推廣應用的原因分析

吳浩 譚玲君 沈竑

摘 ? 要：RDF在發(fā)達國家得到廣泛應用，通過分析國內(nèi)RDF技術(shù)推廣應用的標準體系、制備技術(shù)以及商業(yè)應用，可以得知國內(nèi)與國外存在較大差異，存在RDF的標準欠缺導致產(chǎn)品無法標準化，RDF的制備成本和運營成本高、成形技術(shù)工藝不成熟，以及商業(yè)應用定價機制不完善等諸多問題。國內(nèi)RDF制備技術(shù)、標準體系、定價機制以及應用機制需要進一步的完善方能得到廣泛推廣應用。

關(guān)鍵詞：垃圾衍生燃料（RDF） ?標準 ?成形技術(shù)

中圖分類號：TK6;X799 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）08（a）-0123-04

Abstract： RDF is widely used in developed countries. By analyzing the standard system， preparation technology and commercial application of domestic RDF technology promotion， it can be known that there are big differences between domestic and foreign countries. The lack of RDF standards leads to the inability to standardize products， and the preparation cost of RDF. And high operating costs， immature forming technology， and imperfect pricing mechanisms for commercial applications. Domestic RDF preparation technology， standard system， pricing mechanism and application mechanism need further improvement before they can be widely applied.

Key Words： Refuse-derived fuel （RDF）; Standards; Forming technology

RDF，即“垃圾衍生燃料”，是原生垃圾經(jīng)一系列復雜工序制成的一種固體成形燃料。RDF可直接燃燒，也可與煤粉、燃油和木屑等混燒，廣泛應用于發(fā)電工程、供熱工程等工業(yè)領(lǐng)域。RDF具有燃燒穩(wěn)定、易于運輸及儲藏等特點。RDF燃料化技術(shù)已作為固體廢棄物處理的新技術(shù)逐漸得到世界各國重視，但由于多方面的原因，國內(nèi)RDF在商業(yè)方面還未得到廣泛應用。

1 ?國內(nèi)外RDF應用情況簡述

美國是最早使用RDF發(fā)電的國家，據(jù)不完全統(tǒng)計目前有5座發(fā)電廠利用外購的RDF-5燃料燃燒發(fā)電;還有10座發(fā)電廠，實現(xiàn)RDF-5的生產(chǎn)、發(fā)電一體化。目前美國電廠年處理RDF能力達到570萬t以上，占垃圾發(fā)電站的1/5。

歐盟各國利用市政生活垃圾（MSW）生產(chǎn)的RDF-5，70%以上用于燃燒發(fā)電或供熱。英國于1973年在全世界首次提出垃圾衍生燃料（RDF）技術(shù)的概念，英國位于柴郡的因斯RDF電廠（CHP），年消耗RDF-5燃料達到60萬t，制作RDF燃料的來源為填埋場中的固體廢棄物，該電廠的RDF制造、使用環(huán)節(jié)屬于獨立環(huán)節(jié)。德國位于赫希斯特的電廠，年消耗RDF燃料為67萬t，發(fā)電容量為70MW。荷蘭RDF-5產(chǎn)品形成標準化，如ROFIRE產(chǎn)品，為發(fā)展再生能源替代化石燃料的政策，荷蘭還推行生物質(zhì)、固廢廢物取能計劃（EWAB計劃）。比利時、意大利等國，為加大垃圾衍生燃料的利用量，除用于直燃發(fā)電、供熱外，還將部分RDF通過氣化、熱解等方式，制作衍生燃料或產(chǎn)品。

亞洲方面，日本于1988年建成啟用第一座RDF工廠，地點位于北海道富良野市。目前日本有超過60座RDF-5的制造工廠和5座利用RDF的發(fā)電廠。日本為推廣RDF的應用，同時為削減二噁英產(chǎn)生及回收固廢能源，鼓勵設(shè)置RDF制造、利用工廠，同時停止補助小于100t/d的小型焚燒廠及無能源回收設(shè)施的中大型焚燒廠。韓國RDF利用相對較晚，2009年新建3座RDF制造廠，年處理RDF規(guī)模約20萬t。國內(nèi)目前直接利用RDF的項目還較少，鮮有報道。

2 ?標準體系分析

2.1 RDF分類標準國內(nèi)欠缺

發(fā)達國家對垃圾衍生燃料目前已經(jīng)制定了相應標準[1]。

以美國為例，美國材料測試學會（ASTM）按RDF的不同制備特點將RDF分成7類[2]，如表1所示。

對于美國所講的RDF，一般指RDF-2和RDF-3，瑞士、日本等國家通常所講的RDF，一般是RDF-5。我國垃圾的物理特性決定也偏重于RDF-5。但由于我國對RDF技術(shù)的研究起步較晚，盡管國內(nèi)已經(jīng)有多家成功生產(chǎn)出RDF燃料，且試燒成功，但由于多種原因還沒有大面積投放市場，目前國內(nèi)還未有標準規(guī)范對國內(nèi)的RDF分級進行規(guī)范。

2.2 RDF鑒別檢測標準國內(nèi)欠缺

美國材料測試學會（ASTM）還于1983年制定第1部RDF標準，目前已制定了RDF元素含量、灰分、粒度、燃燒值、水分等在內(nèi)的標準體系，對RDF的測定、評價、分級提供了參考依據(jù)，如表2所示。

除美國以外，為促進RDF的應用及發(fā)展，日本工業(yè)標準調(diào)查會（JISC）1999年開始出臺了RDF測定的系列標準，如表3所示。

歐盟國家也制定了RDF相應的標準，如意大利、芬蘭、西班牙、瑞士等國。意大利和芬蘭的RDF技術(shù)標準是依據(jù)RDF的熱值、水分、灰分及元素含量制定的通用性標準;西班牙、歐盟協(xié)會、瑞士等依據(jù)的是RDF使用環(huán)境條件制定的專用標準[3]。

2.3 國內(nèi)標準缺失導致產(chǎn)品無法標準化

我國沒有制定明確的RDF標準，影響了RDF的順利發(fā)展。為實現(xiàn)RDF運轉(zhuǎn)效率和強化使用管理，亟待解決缺乏RDF標準的問題。國內(nèi)目前缺乏RDF粒度、熱值、水分、灰分、金屬、總氯、元素分析檢測方法，還需針對中國垃圾特性，規(guī)定RDF標準的術(shù)語、規(guī)范、實驗環(huán)境、設(shè)備參數(shù)和應用規(guī)范等。

垃圾衍生燃料RDF具有燃燒穩(wěn)定的特點，但沒有檢測鑒別標準的建立，就無法形成市場化的統(tǒng)一產(chǎn)品定價標準和產(chǎn)品應用環(huán)境，因而給RDF商業(yè)化應用帶來了諸多制約。

常規(guī)燃料如燃煤就可基于熱值、產(chǎn)地，給出市場相對公允的定價，通常5000～6000大卡的噴吹煤市場定價為600～700元/t，動力煤Q5000的價格在200～250元/t。由于垃圾衍生燃料RDF屬于非標燃料，市場無統(tǒng)一標準，就無法按照熱值進行市場定價，容易出現(xiàn)低質(zhì)高價，市場混亂的現(xiàn)象，正規(guī)的RDF制造商也缺乏推廣應用的動力。

3 ?制備技術(shù)分析

3.1 RDF制備生產(chǎn)投資、成本高

國內(nèi)RDF燃料成形技術(shù)不能得到市場化運作的最主要原因是RDF生產(chǎn)線投資較大，且運營成本過高，更有甚者，RDF的運營成本將政府給予的垃圾處理補貼全部消耗，這直接影響了項目的經(jīng)濟性。

圖1為制備RDF的工藝流程圖。目前來說，國內(nèi)制備1t RDF燃料通常需要3t原生生活垃圾或者農(nóng)林廢棄物。國內(nèi)成套100t/d處理規(guī)模的RDF制備設(shè)備約2800萬元，不含土建、廠房投資。而RDF的生產(chǎn)成本（包括運行電費、人工費、成形添加劑費用、設(shè)備折舊等費用）大約為200元/t左右。100t/d處理規(guī)模的RDF制備生產(chǎn)線，年運行成本超過600萬元。

3.2 RDF制備技術(shù)不成熟

由于我國城市生活垃圾水分含量高，使國外引進的RDF制備技術(shù)受到局限。另外，受限于國內(nèi)生活垃圾未普遍實施分類處理，居民習慣使用塑料類制品，原生垃圾中含塑料的比例高[4]，導致RDF燃燒時的廢氣中氯化氫HCl含量高，易造成燃燒二噁英超標和鍋爐腐蝕問題。

RDF制備工藝流程中，由于國內(nèi)垃圾的特性，無機物渣土、金屬類物質(zhì)的存在，導致制備工藝中的粉碎設(shè)備（圖1環(huán)節(jié)3、6、18）磨損較快，塑料、金屬物纏繞導致設(shè)備的問題也經(jīng)常存在，連續(xù)、自動化生產(chǎn)率低;其次，成形工藝（圖1環(huán)節(jié)9）的一次成形率低，成形設(shè)備易損件更換頻繁，經(jīng)濟性差。此外，風干定型（圖1環(huán)節(jié)10）的產(chǎn)品成形效果差、碎料較多，成形產(chǎn)品的性質(zhì)受前端垃圾性質(zhì)的影響，熱值成分等變化較大，無法形成穩(wěn)定的產(chǎn)品，產(chǎn)品質(zhì)量可控度低。

國內(nèi)目前對RDF成形的技術(shù)包括：環(huán)模壓輥、平模壓輥、機械活塞成形、液壓活塞成形、螺旋擠壓成形等技術(shù)，還存在設(shè)備易磨損、維修成本高，對原料要求高、設(shè)備穩(wěn)定性差等問題需要解決。

3.3 RDF成形臭氣粉塵問題

圖1所示的RDF整個生產(chǎn)工藝過程缺乏環(huán)保配置，塵排放超標，噪音超標，臭氣易超標，該因素是RDF制備成形過程對環(huán)境的主要影響。除此之外，中國原生生活垃圾水分含量通常在40%～60%，而RDF成形通常要求水分含量在15%以下甚至5%以下，因此制備RDF需要物理壓縮、干燥過程（圖1環(huán)節(jié)7、8、9、10和環(huán)節(jié)22）。制備RDF的干燥溫度在100℃～120℃之間，臭味主要通過設(shè)備密封、加入添加劑等手段予以消除，但通常效果不佳或者制作成本過高，無單獨的臭氣處理工藝。

4 ?商業(yè)應用分析

4.1 國內(nèi)未建立RDF定價補償機制

基于中國地方政府的財政支付能力，通常希望以低廉的價格實現(xiàn)垃圾最終減量，例如國內(nèi)某市生活垃圾焚燒處理價格低至18元/t，就可實現(xiàn)原生生活垃圾的80%～90%的減量化處理。而RDF燃料成形后，尚處于中間產(chǎn)品形態(tài)，沒有進行最終處置。RDF生產(chǎn)制備價格高于其他最終減量化處理技術(shù)，對于政府方來說較難有吸引力。此外，RDF生產(chǎn)者通產(chǎn)不是RDF的需要者，生產(chǎn)者和需要者之間收費機制尚無確立。RDF測定評價標準的缺失導致市場無法用公允的價格對RDF成形物進行定價。而在歐美發(fā)達國家，RDF可作為標準產(chǎn)品向市場售賣，并且很多設(shè)施都是RDF制備、利用一體，減少了RDF的轉(zhuǎn)運、儲存成本，可以為原生垃圾、廢棄農(nóng)林廢棄物制備RDF創(chuàng)造了有利條件。

4.2 直燃焚燒技術(shù)成熟

國內(nèi)經(jīng)過多年的引進技術(shù)和設(shè)備國產(chǎn)化，垃圾在無需分揀、不添加任何輔助燃料的情況下，就可實現(xiàn)高溫自燃，并使經(jīng)過處理的煙氣滿足國家環(huán)保排放標準要求，運營成本大大降低，鑒于此，RDF應用的必要性就大打折扣。RDF若實現(xiàn)市場化，需重新改變焚燒爐的工作條件，對于已建成的焚燒廠需要設(shè)備改造以適應高熱值的RDF摻燒。

4.3 ?RDF直燃鍋爐環(huán)保排放問題

對RDF燃料基礎(chǔ)研究不夠，成形前一般要求尺寸破碎到15cm以下尺寸，對于RDF利用者來說，RDF過小尺寸容易在沒有直接燃燒情況下就被直接吹入煙道，鍋爐結(jié)焦結(jié)渣，腐蝕嚴重，利用廢棄農(nóng)林生物質(zhì)制作的RDF燃料直燃鍋爐常常存在環(huán)保排放設(shè)施不到位、排放不達標的問題。國能新能[2014]295號指出：生物質(zhì)成型燃料鍋爐供熱示范項目煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放都有嚴格的排放標準要求，同時要求安裝環(huán)保部門認可的污染物排放自動監(jiān)測設(shè)備。實際很多利用RDF供熱的生物質(zhì)鍋爐環(huán)保配置不全，排放不達標。其次，整個處理工藝中容易出現(xiàn)除塵不當，煙塵超標的問題。此外，小型鍋爐爐膛溫度控制技術(shù)、高氮農(nóng)業(yè)廢棄物處理技術(shù)未過關(guān)，氮氧化物等二次污染物容易出現(xiàn)超標的問題。

4.4 與垃圾分類需求的匹配問題

目前無論國內(nèi)還是國外都在大力推進垃圾分類制度，垃圾分類不僅僅是單純的垃圾分選，還有垃圾的分類處理利用。RDF成形技術(shù)可以實現(xiàn)生活垃圾分選處理的自動化，但還屬于一項耗能技術(shù)。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活環(huán)保意識的加強，國內(nèi)RDF技術(shù)需要進一步升級減少處理成本、提高處理的穩(wěn)定性和性價比，才能適應國內(nèi)垃圾分類處理的需要。

5 ?結(jié)語

從以上分析可以得出，目前國內(nèi)RDF的利用還處于摸索、試錯階段，還有很多問題亟待解決，主要問題包括RDF的標準體系問題、制備成形問題以及商業(yè)應用的機制問題。建議RDF生產(chǎn)者以及利用廠商能夠?qū)ο嚓P(guān)問題進行進一步的優(yōu)化，從經(jīng)濟適用角度以及環(huán)境友好角度得以提升，同時RDF的生產(chǎn)制備與RDF的利用盡量實現(xiàn)一體化，國內(nèi)地方政府及有關(guān)部門能夠盡早建立產(chǎn)品檢測標準和產(chǎn)品應用的標準體系，為RDF產(chǎn)業(yè)商業(yè)應用建立服務(wù)機制，方能使得RDF的利用得以推廣。

參考文獻

[1] 王小宏，陳灝，趙玉柱.關(guān)于垃圾衍生燃料標準的研究[J].現(xiàn)代化工，2016，36（4）：1-3.

[2] 郝粼波，郭旭，唐書娟. RDF技術(shù)在城市固廢中的應用[J].環(huán)境衛(wèi)生工程，2014，22（5） ：60-62.

[3] Antonio Gallardo， Mar Carlos， Bovea MD， et al. Analysis of refuse derived fuel from the municipal solid waste reject fraction and its compliance with quality standards[J].Journal of Cleaner Production，2014（83） ：118-125.

[4] 吳浩，王艷宜，吳燕琦，等.深圳市生活垃圾分類對垃圾焚燒影響的研究[J].環(huán)境衛(wèi)生工程，2016，24（1）：40-44.