RDF技術(shù)在城市固廢處理中的應(yīng)用

郝粼波，郭 旭，唐書娟

（中國城市建設(shè)研究院有限公司，北京 100120）

城市產(chǎn)生的一般工業(yè)廢物、大件垃圾、園林垃圾、水域清漂垃圾等均可作為RDF制備原料，其產(chǎn)生量較大，而國內(nèi)城市少有上述垃圾資源化的正規(guī)處理設(shè)施，經(jīng)濟(jì)利用性極低，RDF技術(shù)的應(yīng)用可適時填補(bǔ)這個處理缺口。

1 國內(nèi)外RDF技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 國外

RDF的概念最早是由英國于1980年提出并用于實踐。后來美國、德國等西方發(fā)達(dá)國家迅速投資進(jìn)行研發(fā)并將成果應(yīng)用于實踐。美國是世界上利用RDF發(fā)電最早的國家，已有發(fā)電站37座，占垃圾發(fā)電站的21.6%。日本政府于20世紀(jì)90年代開始支持該技術(shù)的引進(jìn)和研發(fā)工作。目前日本興起了建設(shè)RDF的熱潮，近幾年已有十幾家大公司對RDF工藝投入大量資金進(jìn)行RDF資源化研究和開發(fā)。如日本川崎重工業(yè)公司、三菱重工業(yè)公司、日立造船公司等，已取得很好的業(yè)績。日本政府極其重視RDF利用技術(shù)，把它作為國家推廣的垃圾處理方式、方向。美國檢查及材料協(xié)會（ASTM） 按城市生活垃圾衍生燃料的加工程度、形狀、用途等將RDF分成7類，見表1。

表1 RDF分類

1.2 國內(nèi)

國內(nèi)對有關(guān)RDF技術(shù)研究起步較晚，但取得了一些進(jìn)展，如中國科學(xué)院廣州能源研究所固體廢棄物利用實驗室和太原理工大學(xué)煤科學(xué)與技術(shù)山西省重點(diǎn)實驗室，1996年在國內(nèi)率先開展一系列RDF成型、熱解、氣化、污染物控制等方面的研究，并聯(lián)合培養(yǎng)了RDF技術(shù)領(lǐng)域方面的博士生。

中國礦業(yè)大學(xué)張憲生等以經(jīng)預(yù)處理后的生活垃圾和少量煤為主要原料，在室溫、無粘結(jié)劑條件下，采用不同的煤型壓力等工藝參數(shù)，利用對輥成型機(jī)制備出了RDF，在實驗條件下，得到的較優(yōu)工藝參數(shù)為煤配比30%、成型壓力15 MPa。

國內(nèi)城市固廢成分的特點(diǎn)是：有機(jī)可燃成分含量低、無機(jī)不可燃成分含量高、垃圾成分波動大；水分含量高、熱值較低。基于經(jīng)濟(jì)原因，RDF技術(shù)在國內(nèi)廣泛的應(yīng)用還有一定難度。盡管在理論實驗領(lǐng)域已取得一定進(jìn)展，但是真正做到利用城市固廢進(jìn)行RDF規(guī)?；a(chǎn)還鮮有案例。目前國內(nèi)僅將各種城市廢物制成RDF-3，從而應(yīng)用于垃圾焚燒及發(fā)電技術(shù)，產(chǎn)品質(zhì)量較低、應(yīng)用范圍較窄。

2 RDF生產(chǎn)線介紹

本RDF生產(chǎn)線日處理規(guī)?？蛇_(dá)150 t/d，一班工作制，單班8 h。其工藝流程見圖1。

圖1 RDF生產(chǎn)線工藝流程

圖1中原料垃圾指RDF處理生產(chǎn)線接收對象的統(tǒng)稱，包括一般工業(yè)廢物、大件垃圾（廢棄家具、汽車拆解廢物等）、園林垃圾、水域清漂垃圾等；常規(guī)尺寸垃圾指不需經(jīng)過初步破碎處理的粒徑在200 mm以下的原料垃圾；大尺寸垃圾指粒徑在200 mm以上的需要經(jīng)過初步破碎處理的原料垃圾，如園林樹枝、座椅等；細(xì)尺寸垃圾指無需經(jīng)過各級破碎處理，粒徑在30 mm以下、可直接進(jìn)入儲坑的原料垃圾，如廢活性炭、茶渣等一般工業(yè)廢物。

2.1 計量系統(tǒng)

裝滿原料垃圾的收集車駛進(jìn)處理廠區(qū)后，需要經(jīng)過地磅計量后方能進(jìn)入卸料區(qū)域。

計量系統(tǒng)由計算機(jī)管理，檢測內(nèi)容為每輛收集車的總質(zhì)量。自動輸入車號、車型。顯示器上顯示檢測時間、車號、車型、總質(zhì)量、載質(zhì)量及日累計值。

2.2 原料垃圾卸料

原料垃圾經(jīng)收集車運(yùn)送到處理廠，尺寸較大的園林垃圾和大件垃圾卸料到儲料間，園林垃圾可經(jīng)過人工初剪后堆放（將過大尺寸樹枝修剪至1 m以下以便進(jìn)入初步破碎機(jī)上料口），增加比表面積，使其含水率有效降低；水域清漂垃圾與一般工廢垃圾卸料至另一儲料間，水域清漂垃圾堆放點(diǎn)設(shè)有下水導(dǎo)通溝，使其水分可以自由脫離或蒸發(fā)，含水率有效下降，一般工廢垃圾堆放時與水域清漂應(yīng)分開堆放；細(xì)尺寸垃圾（＜30 mm）可直接向儲坑指定位置卸料。

2.3 破碎及篩選系統(tǒng)

含水率較低的經(jīng)過初剪后的大尺寸垃圾及園林垃圾用裝載機(jī)上料進(jìn)入初級破碎機(jī)，經(jīng)初級破碎后，粒徑可控制在200 mm以下。經(jīng)初步破碎后的大件垃圾，其上粘結(jié)的沙土?xí)c垃圾分離，與被破碎的垃圾一起進(jìn)入復(fù)合型滾筒篩進(jìn)行篩選，其中粒徑小于15 mm的為沙土等雜質(zhì)，被篩分機(jī)篩出，經(jīng)皮帶機(jī)輸送至移動雜物箱。徑粒大于15 mm而小于30 mm的物料通過磁選機(jī)回收金屬物質(zhì)后，可直接輸送至指定儲坑，徑粒大于30 mm物料首先經(jīng)過磁選回收金屬物質(zhì)，之后進(jìn)入二次破碎機(jī)進(jìn)行再破碎，破碎機(jī)具備自清理功能并自帶篩網(wǎng)，網(wǎng)孔直徑為30 mm，破碎后的物料粒徑可控制在30 mm以下，通過磁選回收金屬物質(zhì)后同樣用皮帶輸送進(jìn)入同一個儲坑。

常規(guī)尺寸垃圾（一般工業(yè)廢物、晾干后的水域清漂垃圾）用裝載機(jī)上料至板式給料機(jī)后，首先通過篩選，將沙土等徑粒小于15 mm的雜質(zhì)用篩分機(jī)分離送至移動雜物箱，篩上物經(jīng)磁選回收金屬物質(zhì)，之后進(jìn)入二次剪切式破碎機(jī)進(jìn)行破碎，破碎機(jī)自帶篩網(wǎng)，網(wǎng)孔直徑為30 mm，破碎后的物料粒徑控制在30 mm以下，再次通過磁選回收金屬物質(zhì)后按種類輸送至指定儲坑。破碎機(jī)實景見圖2。

圖2 破碎機(jī)實景

2.4 混料系統(tǒng)

經(jīng)破碎滿足生產(chǎn)要求的垃圾按照類別不同，儲存于不同儲坑中，通過行車抓斗向混料系統(tǒng)的板式給料機(jī)上料。

根據(jù)產(chǎn)品類型不同，生產(chǎn)線可設(shè)置打包生產(chǎn)線和混料成型生產(chǎn)線。打包生產(chǎn)線包含鏈板式給料系統(tǒng)、皮帶輸送系統(tǒng)和打包機(jī)，對無成型要求的產(chǎn)品進(jìn)行打包處置；混料成型生產(chǎn)線根據(jù)材料種類不同，設(shè)4臺鏈板式給料機(jī)上料給皮帶機(jī)，每臺皮帶機(jī)上都配置皮帶秤，可對物料流量進(jìn)行同步監(jiān)測，從而可根據(jù)流量調(diào)整鏈板式給料機(jī)的出料量，經(jīng)電腦控制系統(tǒng)調(diào)控加入生石灰，進(jìn)而達(dá)到控制混合物料的熱值和含水率，保障產(chǎn)品的質(zhì)量。雙軸攪拌機(jī)實景見圖3。

圖3 雙軸攪拌機(jī)實景

2.5 成型系統(tǒng)

混合輸送的物料進(jìn)入攪拌機(jī)攪拌后，含水率控制在25%以下，經(jīng)上料系統(tǒng)送入RDF成型機(jī)加熱擠壓成型。生產(chǎn)出的最終產(chǎn)品RDF燃料塊溫度較高，一般為60℃以上，必須進(jìn)行適當(dāng)靜置，待冷卻除濕后，運(yùn)往庫區(qū)或就地包裝。

本生產(chǎn)線選用的RDF成型機(jī)主要由電機(jī)、大小皮帶輪、減速機(jī)、聯(lián)軸器、螺旋刀盤、成型腔體及成型模具構(gòu)成，成型模具可根據(jù)要求更換。

本設(shè)備應(yīng)用于RDF的成型工作，成型機(jī)的上部配備接料倉與進(jìn)料機(jī)構(gòu)，混合均勻的物料經(jīng)進(jìn)料機(jī)構(gòu)推入其下部的成型腔體用螺旋刀盤推進(jìn)，經(jīng)過成型模具擠壓成型。成型直徑可按要求快速更換模具。由于采用螺旋推進(jìn)的形式，所以成型過程無粉塵，低噪音，無震動，而且通過量大，成型效率高。成型機(jī)實景圖見圖4。

圖4 成型機(jī)實景

3 結(jié)論

1） 本生產(chǎn)線處理原料垃圾150 t/d，產(chǎn)出RDF-5產(chǎn)品約125 t/d。

2）生產(chǎn)線生產(chǎn)的RDF產(chǎn)品的主要特性為大小均一，熱值比原始的生活垃圾提升超過2倍（典型值為14 630 kJ/kg，而原生垃圾的典型值為3 760～5 850 kJ/kg）。其燃燒穩(wěn)定、低污染、不產(chǎn)生臭味、體積縮小1/10，且易于運(yùn)輸及儲藏，在常溫下可儲存6～12個月而不會腐敗，可直接應(yīng)用于機(jī)械床式鍋爐、流態(tài)床鍋爐及發(fā)電鍋爐等作為主要燃料或與燃煤混燒。

3）可變成本包括外購原材料費(fèi)（石灰、車間除臭植物液藥劑） 約92萬元/a、燃料及動力費(fèi)（水費(fèi)和電費(fèi)） 約186萬元/a，考慮污水處理費(fèi)等其他制造費(fèi)用，共計約290萬元/a，加上維修費(fèi)、人工費(fèi)、其他管理費(fèi)用，運(yùn)營期內(nèi)年均經(jīng)營成本約為691.49萬元/a。運(yùn)營期內(nèi)年均單位經(jīng)營成本138.44元/t。

4）RDF產(chǎn)品主要銷往水泥窯、發(fā)電廠。售價視其熱值及當(dāng)?shù)氐拿禾抠Y源而定，一般為200～350元/t。

5）RDF生產(chǎn)線通過資源化途徑，實現(xiàn)來料垃圾無害化處理，從而可構(gòu)建一個環(huán)境友好的綜合性處理基地，長久地提供原料垃圾的處理服務(wù)，這樣可以從根本上解決一般工業(yè)廢物、大件垃圾、園林垃圾、水域清漂垃圾等城市固廢的無序管理和二次污染問題。

6） 生產(chǎn)線采用破碎+分選+混料+成型的RDF制備工藝，不僅可解決原料垃圾占用土地資源、污染環(huán)境等問題，還可解決我國新燃料資源短缺的問題，是大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和節(jié)能減排增效的重要途徑，具有一定的前瞻性。