垃圾衍生燃料技術(shù)發(fā)展概況

王慶余

【摘要】城市生活垃圾有一種新的處理技術(shù)——垃圾衍生燃料技術(shù)。通過對(duì)垃圾衍生燃料的理論分析,特別是對(duì)國內(nèi)外的實(shí)際應(yīng)用的分析,了解這種處理方式在垃圾處理方面的應(yīng)用前景。

【關(guān)鍵詞】垃圾衍生燃料 城市生活垃圾

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,城市生活垃圾產(chǎn)量日益增加,垃圾處理已成為許多國家及大城市發(fā)展中必須解決的問題。目前全國城市人均生活垃圾產(chǎn)量為440 kg/年,城市生活垃圾總量已達(dá)1.5億t/年以上。據(jù)國家環(huán)境保護(hù)總局預(yù)測(cè),到2010 年全國城市垃圾產(chǎn)量達(dá)1.52 億t,2015 年為1.79 億t。因此,對(duì)垃圾的處理就極為重要。

一、我國城市生活垃圾處置現(xiàn)狀

城市生活垃圾中可燃組分主要為塑料、紙張、草木、布、橡膠、皮革和廚余等7類。解決城市生活垃圾處理問題的目標(biāo)是將垃圾減容化、減量化、資源化、能源化及無害化處理。目前主要有三種方法:一是衛(wèi)生填埋。二是堆肥。三是焚燒處理(后發(fā)展為焚燒發(fā)電、供熱)。

對(duì)垃圾進(jìn)行焚燒處理,能更好地達(dá)到垃圾處理資源化及無害化的治理目標(biāo),并具有占地面積小、運(yùn)行穩(wěn)定、對(duì)周圍環(huán)境影響較小等特點(diǎn)。但是,垃圾成分十分的復(fù)雜,且具有綜合利用價(jià)值,直接焚燒和簡(jiǎn)單破碎不僅不利于設(shè)備的安全運(yùn)行,還增加了垃圾處理的難度,而且浪費(fèi)了一些可回收利用資源。我國在垃圾處理領(lǐng)域起步較晚,目前已建成或在建的垃圾焚燒廠,基本上為國外引進(jìn)技術(shù),部分采用國產(chǎn)設(shè)備,城市垃圾一般未經(jīng)處理或僅僅是簡(jiǎn)單分揀即入爐焚燒,無論從資源再利用角度還是從設(shè)備運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性來講,都存在不足之處。發(fā)展新的垃圾處理技術(shù)優(yōu)為重要。城市生活垃圾的焚燒處理在垃圾綜合處理中的比重逐年增加,垃圾衍生燃料(RDF)有燃燒穩(wěn)定,二次污染低,便于運(yùn)輸和儲(chǔ)藏等特點(diǎn)而日益受到關(guān)注,但熱值相對(duì)較低,不易成型,而在煤中混燒已被證實(shí)是可行有效的為提高衍生燃料熱值,減少和二惡英的排放。

二、垃圾衍生燃料技術(shù)(RDF)簡(jiǎn)介

“垃圾衍生燃料”一詞來自英文Refuse Derived Flue,直譯為:源于垃圾的燃料。垃圾衍生燃料垃圾經(jīng)分揀、破碎、渦電流除鋁、磁選除鐵,再破碎、風(fēng)選、壓縮和干燥等工序制成的一種固體燃料,簡(jiǎn)稱為RDF。垃圾衍生燃料技術(shù)RDF是一種將垃圾經(jīng)不同處理程序制成燃料的技術(shù)。生活垃圾經(jīng)破碎、分揀、干燥、添加助劑、擠壓成型等處理過程,制成固體形態(tài)(圓柱條狀)燃料,其特點(diǎn):大小均勻、所含熱值均勻,易運(yùn)輸及儲(chǔ)備,在常溫下可儲(chǔ)存幾個(gè)月,且不會(huì)腐敗?？梢耘R時(shí)將一部分垃圾存貯起來,以解決鍋爐技術(shù)停運(yùn)或因旺季而導(dǎo)致垃圾產(chǎn)出高峰時(shí)期的處置能力問題。這種燃料可以單獨(dú)燃燒,也可根據(jù)鍋爐工藝要求情況,與煤燃油混燒。

三、中國RDF技術(shù)的發(fā)展

各國的技術(shù)必須針對(duì)各國的具體特點(diǎn),從中國的垃圾成分分析看,中國垃圾中的可燃成分普遍比發(fā)達(dá)國家少,中國垃圾無機(jī)不可燃成分,特別是灰土磚石比較多。鑒于垃圾成分的這個(gè)特點(diǎn),中國垃圾應(yīng)該走綜合治理這條路:把垃圾中的灰土磚石部分分開后進(jìn)行填埋處理,提高熱值之后的垃圾可以用于直接熱處理。垃圾成分受季節(jié)波動(dòng)較大,水分含量高,有時(shí)高達(dá)80%,直接焚燒可能出現(xiàn)各種問題。

四、國外應(yīng)用RDF技術(shù)的動(dòng)向

衍生燃料RDF—5技術(shù)的應(yīng)用,在歐洲、澳洲皆逐施行,日本最為積極。日本電源開發(fā)公司在上世紀(jì)九十年代就著手開發(fā)RDF—5燃料試驗(yàn),得到日本政府通產(chǎn)省的資助,從1997年進(jìn)行設(shè)備設(shè)計(jì)、制造和安裝等,1998年實(shí)施燃燒試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果:發(fā)電效率達(dá)到35%,比焚燒原生垃圾提高了130%,并大幅度降低二次污染程度,在能源、資源回收及生態(tài)效益上具有絕對(duì)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。此舉引起政府高度重視,并從國庫資助,以推動(dòng)RDF技術(shù)的應(yīng)用,鼓勵(lì)中小型焚化爐改建為聯(lián)合處理方式的廢棄衍生燃料的制造中心。

五、垃圾衍生燃料技術(shù)環(huán)境影響分析

垃圾衍生燃料技術(shù)對(duì)環(huán)境的影響主要涉及RDF 的制備過程中產(chǎn)生的噪音、粉塵, 燃燒過程中產(chǎn)生的有害氣體和溫室氣體,以及灰渣中殘留的重金屬等有害物質(zhì)。

1.RDF制備過程的環(huán)境影響

RDF的制備工藝主要是物理過程,干燥溫度在100~120℃之間,一般不會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)。秦成、田文棟等對(duì)國內(nèi)第一條RDF生產(chǎn)線生產(chǎn)過程氣體分析,未發(fā)現(xiàn)Hcl 和SO₂等有害氣體。RDF制備過程中對(duì)環(huán)境的主要影響是噪音、粉塵以及垃圾腐爛產(chǎn)生的惡臭。通過密封、加入添加劑等手段予以消除。

2.RDF 燃燒產(chǎn)生的有害氣體

RDF的燃燒方式一般包括兩種,一是RDF單獨(dú)燃燒,另一種方式是與其它物質(zhì)(如煤)混合燃燒。美國環(huán)保署在一份對(duì)于燃燒城市廢棄物草案指南中指出,持久有機(jī)污染物的形成主要包括三個(gè)方面,一是通過廢棄物帶入焚燒爐系統(tǒng),是在燃燒過程中形成,三是在燃燒區(qū)后重新合成。魏小林等對(duì)硫化床RDF燒、與煤混合燃燒進(jìn)行了研究, 其中No隨RDF的增加而增加,但增加量不大?；旌先紵鼵O、N₂O、SO₂、Hcl 濃度比單獨(dú)燃燒低, 而均比煤高。

3.灰渣處置

垃圾焚燒產(chǎn)生的底灰中重金屬含量較少,尤其是易浸出重金屬Hg、Pb、Cd、Zn 含量較少,主要是一些親巖性元素如Si、Al、Ca 等,飛灰中重金屬含量Pb、Cd等含量較高,目前對(duì)于灰渣的資源化處理主要用于生產(chǎn)建筑材料、路基材料等。

4.可吸入顆粒物

大氣可吸入顆粒物(PM)的污染已成為中國城市大氣環(huán)境污染的突出問題,由于可吸入顆粒物十分細(xì)小,比表面積較大,通常富集各種有毒有機(jī)物、重金屬元素、酸性氧化物和細(xì)菌等,對(duì)人體健康危害極大。王小剛、李海濱等用高密度聚乙烯(30%)、丙烯腈- 丁二烯- 苯乙烯(10%)、聚氨酯發(fā)泡沫塑料(35%)以及紙張(15%)、木屑(10%)作為原料,制備了RDF,與紙屑、甘蔗渣、木粉、谷殼分別燃燒, 比較了煙氣中PM10 的濃度。研究表明,由于RDF比較致密,內(nèi)部孔隙少,接觸空氣少,產(chǎn)生的可吸入顆粒物最多。

六、結(jié)語

從世界各國城市垃圾處理的歷史來看,隨著城市化的發(fā)展,土地日益緊張,征地費(fèi)用和運(yùn)輸費(fèi)用逐年增加,傳統(tǒng)填埋技術(shù)的成本逐漸加大,向焚燒處理成本靠近,因而焚燒處理的比例逐年增加,選擇的處理方法會(huì)因地理環(huán)境、垃圾成分、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等因素的不同而有很大的差異。將垃圾制成垃圾衍生燃料(RDF)后,是一種適合于目前中國大多數(shù)城市垃圾的處理方法,該方法投資省、污染低、還可盤活已關(guān)閉或即將關(guān)閉的中小電站,對(duì)中國的環(huán)境衛(wèi)生建設(shè)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)有著重要的意義。

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