垃圾衍生燃料(RDF)技术的工业化应用的探讨

1、垃圾衍生燃料（RDF）工业化应用的探讨苗华，吴殿武（大唐山东垃圾发电项目筹建处，山东 青岛 266061）摘要：垃圾衍生燃料（RDF）是原生垃圾经分拣、破碎、分选、再破碎、加添加剂、干燥和成型等复杂工序制成的一种固体燃料，由于热值均一、燃烧稳定等特点，国内外很多学者开展了关于RDF的研究，且成果丰硕。但是RDF技术在实际工业化的应用却受到了很大的阻碍，本文将从多方面分析RDF工业化应用不顺利的原因及探讨RDF如何得到有效的工业化应用。关键字：垃圾衍生燃料；工业化；垃圾发电0 引子随着社会经济的发展，城市生活垃圾产量日益增加,垃圾处理已成为许多国家及大城市发展中必须解决的问题。目前全国城市人均生

2、活垃圾产量为440kg/年,城市生活垃圾总量已达1.5亿吨/年以上。据各大证券研究员的调研数据预测，我国2015年的垃圾产量将达到2.6亿吨，2020年的垃圾产量将达到3.23亿吨，日益增多的城乡生活垃圾对市容市貌及人民生活环境构成了极大的威胁。加上当代愈演愈烈的能源危机，生活垃圾的无害化处理及资源化利用就显得尤为重要。1 我国城市生活垃圾处理现状目前我国的城市生活垃圾的处理方法有卫生填埋、堆肥和焚烧发电三种方式，在之前的很长一段时间里，卫生填埋处理方式都占据我国垃圾处理的绝对统治地位。随着国家对城乡环境保护的重视，垃圾填埋场运营费用越来越大，且渗滤液处理、重金属污染、恶臭和占用大量土地等缺点

3、暴露出来，填埋比例正在逐渐降低，但是填埋作为生活垃圾的最终处理方式将会长期存在。截止到2009年底，全国有78%的城市生活垃圾为填埋方式处理，填埋方式仍然占据我国垃圾处理方式的主导地位1。堆肥工艺对生活垃圾中有机质含量要求较高，且肥料中重金属含量不好控制，可能污染农田土壤，由于民众的思维意识使得堆肥肥料的销售存在很大的问题。堆肥处理方式正慢慢萎缩。然而由于资源化利用和减量化水平高，生活垃圾焚烧技术近年来得到了迅猛的发展。目前焚烧处理在我国正处于发展起步阶段，截止到2009年底，全国共有93座垃圾焚烧发电厂，60座在建垃圾焚烧发电厂，占全国垃圾处理能力的20%，5年内共上升10个百分点。2011

4、年4月19日国务院转发住建部、环保部、发改委、科技部、财政部等部门关于进一步加强城市生活垃圾处理工作意见的通知（国发【2011】9号），鼓励采用焚烧处理方式，各大证券公司都预测“十二五”期间将是垃圾发电的黄金发展时期。专家预测“十二五”期间是垃圾焚烧发电行业发展的黄金时期。2生活垃圾直燃处理面临的问题中国垃圾总体上呈现出湿度偏高（40%-60%），热值偏低（800 kcal/ kg-1200 kcal / kg）。由于中国地域广阔，生活习惯不同，经济展不平衡，再加上生活垃圾分类制度没有完善，中国生活垃圾的成分非常复杂。城市生活垃圾如果不经处理直接作为固体燃料焚烧处理，会存在许许多多的问题：（1

5、）生活垃圾中有机物极易腐烂变质，导致生活垃在运输中会引起二次污染，且生活垃圾贮藏难；（2）生活垃圾中常含有塑料类白色垃圾、 食盐以及其它含氯的化合物，生活垃圾在高温受热时产生具有腐蚀性的氯化氢气体，氯化氢排放可形成酸雨，并腐蚀金属设备，大大降低了焚烧炉的寿命；（3）由于存在含氯的化合物，还可能产生剧毒强烈致癌类有害物质二噁英， 对人类健康形成很强的危害；（4）垃圾焚烧后排出的灰渣通常含有有害金属,如汞、 铅等，若处理不善，也会造成环境的二次污染。3 RDF燃料技术概况垃圾的焚烧处理已经成为城市垃圾的主要处理方式之一，具有回收热能和减量最彻底的特点，焚烧后的垃圾，体积可比原来减少85到95。但是

6、垃圾直接燃烧中由于热利用低，燃烧不稳定，并且燃烧过程中形成二次污染严重。世界各国正在发展垃圾衍生燃料技术。3.1 RDF燃料简介RDF一词来自英文Refuse Derived Flue，意思是“垃圾衍生燃料”。垃圾衍生燃料是原生垃圾经分拣、破碎、涡电流除铝、磁选除铁、再破碎、风选、加添加剂、压缩、干燥和成型等复杂工序制成的一种固体燃料,简称为RDF2。RDF燃料可以单独燃烧,也可根据锅炉工艺要求情况，与煤、燃油和木屑等混烧。RDF燃料广泛应用于发电工程、供热工程、干燥工程、水泥制造等领域。RDF垃圾衍生燃料的诞生,无疑为垃圾能源化带来了生机，成为垃圾利用领域新的生长点。3.2 RDF制作原理目

7、前世界上的RDF制作技术大致思想一致，国内深圳兖能环保科技有限公司的RDF燃料制作原理（如图1）是废弃物中不可燃物质如金属、玻璃等先行去除，在将剩余之可燃物质如废纸、塑料等，经过分选、破碎、干燥或压榨去水、混合添加剂、及成型等程序，制成锭状固态废弃物衍生燃料。原始生活垃圾含臭味气体大件排除可燃部分大件破碎建筑类无机物建材原料拣出有机物垃圾自动分选破碎机超硬无机物补水金属类回收高强磁选电池处理植物纤维布类热解原料2尾气水浴除臭滚筒气流分选纸塑类物料热解原料1淤泥厨余残渣泥沙高水物料滚筒式好氧发酵轻型砖及陶粒原料高含水尾气滚筒筛选热 水RDF燃料蒸汽式高效搅拌烘干高含水尾气热 源图1 垃圾燃料化处

8、理过程实施的基本技术路线3.3 RDF特性简介RDF之主要特性为大小均一、热值高而均匀(30006000kcal/kg，因废弃物料来源不同而异，约为煤的三分之二)、燃烧稳定、低污染、不产生臭味、体积缩小十分之一，且易于运输及储藏，在常温之下并可储存达612个月而不会腐败，因此在利用上非常方便，可直接应用于机械炉排炉、流化床锅炉及发电锅炉等作为主要燃料或与燃煤混烧。美国材料测试学会(ASTM)按城市生活垃圾衍生燃料的加工程度、形状、用途等将RDF分成7类，如表1所示。对于美国所讲的RDF，一般指RDF-2和RDF-3，瑞士、日本等国家通常所讲的RDF，一般是RDF-5。表1 RDF的产品分类类别

9、性质备注RDF-1分离除去粗大垃圾的一般城市垃圾。疏松RDFRDF-295%是方形约15cm的细粒度疏松RDF，也用没有分离金属类的情况。RDF-395%是约5cm四方形细粒度RDF，除去金属类、玻璃或不燃物质。RDF-495%是通过10号筛眼（2mm过滤网）的粉状RDF，将金属类或玻璃类进行分类，使其干燥的物质。粉状RDFRDF-5颗粒状，方型等形状成型的RDF。成型RDFRDF-6液状RDFRDF-7气体状RDFRDF 具有如下特征。运输性：由于是固体，提取容易，可用一般的运输车两运输；贮存性：由于是干燥物（在制作过程中加入固化除臭剂CaO等），不会发生垃圾的特异臭味，可长期贮存；燃烧性：

10、由于形状和性状均一，可保持一定的燃烧性能，低位发热量稳定，可提高热效率；排气对策：发生的气体稳定，容易定出排气处理对策。由于进行稳定的燃烧，有减少二恶英类有害物质的产生；改善居住环境：由于实施可燃垃圾的再循环，可有效利用垃圾所持有的能量，推进再循环及有效进行垃圾处理。RDF具有如下缺点：与石油或城市煤气相比，有提取难的问题(必须要有搬运装置，载重卡车等)；燃烧时发生残留物质问题(由于使用的炉不同，残渣发生量也不同，有必要进行残渣的处理)；必须有专烧锅炉。固态废弃物衍生燃料技术（RDF） 实际应用不错，特别是到RDF-5之后的。 3.4 RDF在国外的应用RDF技术在国外已应用多年，目前欧美等国

11、家主要偏重于发展RDF-2 及RDF-3为主。在欧洲已有RDF-5之商品，如荷兰已有ROFIRE商标之RDF-5，荷兰政府为发展再生能源替代化石燃料的政策，推展EWAB(Energy Production from Waste and Biomass)计划，对生质能相关计划提供财务支持；挪威农业大学的能源中心应用木浆(wood pulp)及废木材，经过处理及造粒制成biopellets作为燃烧炉之燃料；瑞典则有兼可生产biopellets、供热及电之多功能电厂，产出量分别为29ton/hr、63MW及35MW(3) 。而日本则是着重在RDF-5的应用上，为削减戴奥辛（多种有毒物资的合成物）及回

12、收废弃物能源，日本国库鼓励设置RDF厂，同时停止补助处理量100吨/日以下之中小型焚化厂及无能源回收设施之大型焚化厂，至2003年7月为止，已完工运转的 RDF制造中心有56座，以处理都市废弃物为主，通过审议建造中的约有6 座。制造完成的RDF燃料则运送至已完工运转之4座专烧衍生燃料的发电厂集中应用，预计2004年将完成第5座RDF发电厂。以日本福冈县大牟田电厂为例，由7座RDF厂供应燃料，每天可处理RDF量达315吨，服务区域涵盖28个乡镇市，服务人口数60万人，其发电容量可达20600KW，发电效率30(4)(5) 。RDF除可用于发电外，尚可供作为融雪、温水游泳池、水泥窑辅助燃料、蒸气锅

13、炉、污泥焚化辅助燃料、汽电厂混烧燃料等。 3.5 RDF在国内的发展我国对RDF技术的研究起步较晚，有中科院广州能源所、四川雷鸣生物科技有限公司和深圳市兖能环保科技有限公司等数家单位在从事这方面的研究。目前已有多家成功生产出RDF燃料，且试烧成功，但由于多种原因还没有大面积投放市场。3.6 RDF燃料的优势（1）通过分拣、破碎、脱水、干燥等复杂程序，使RDF燃料热值均一，燃烧稳定；（2）垃圾减容率高，进行85%以上燃料化回收利用；（3）资源利用率高，大大减少了煤耗指标，节能减排效果明显；（4）RDF燃料呈中性、无味，方便运输和存储。利用RDF技术可以消除生活垃圾转运过程中的二次污染，同时对于生

14、活垃圾异地转运处理提供了可能性，打破了垃圾燃料的地域界限；（5）通过添加CaO固定原始垃圾中的氯，减少焚烧过程剧毒物质二噁英的生成，使二噁英含量维持在正常水平，解决了阻碍垃圾焚烧的最大难题，消除了民众对二噁英的恐惧；（6）RDF焚烧后的烟气中污染物含量明显低于国家乃至欧盟排放标准，一方面减轻了环境污染，另一方面项目选址更加灵活（法国、瑞士和日本等国垃圾发电厂直接建在城市中心）。4 RDF主要应用4.1 小型公共场所主要是指温水游泳池，公共浴池，融化积雪等。4.2 水泥工程日本将RDF燃烧灰作为水泥制备的原料来使用，从而减少RDF灰处理过程，大大降低了运行费用，且此循环经济模式已在日本得到工业化

15、应用。4.3发电工程RDF燃料研究的初衷即是焚烧发电，RDF燃料焚烧发电技术可以解决垃圾热值不均匀，发热量不高的难题，而且可以大大降低垃圾焚烧过程中二噁英类物质的含量，在技术层面上相对于垃圾直燃有着较大的优势。4.4 碳回收将生活垃圾处理后的RDF燃料，利用外部能量将其分解为气态、液态和固态的可利用物质，气态物质为甲烷、一氧化碳等可燃烧的气体，液态物质经分馏后为有机液体可做工业燃油或化工原料，固态物质为纯度不同的碳化物和硅酸盐材料，经提纯后可做活性炭等进行利用，整个过程安全可靠，环境友好。如四川理工学院研究开发的微波裂解及资源化利用技术即是利用RDF技术将生活垃圾分类处理，然后裂解为不同品质不

16、同附加值的可利用物质。5 阻碍RDF应用的原因5.1 RDF生产线投资及RDF制作成本高昂早在80年代，RDF已在美国、日本等地实施并工业化应用，但是近年来，RDF逐渐淡出垃圾处理主流技术，其最主要的原因是RDF生产线的投资过高，RDF燃料制作成本太大。5.2 投资利益驱动作为投资方，利益始终是第一位，即使是公共事业和环保工程的投资也不例外。国家发改委发布的可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法规定垃圾发电电价标准为各省脱硫燃煤机组标杆上网电价加0.25元的补贴电价。这一政策的出台，对于垃圾发电的实施起了极大的推动作用，但是却大大阻碍了RDF的应用。RDF可以作为干燥、供热、发电等多种途径使

17、用，但作为投资方，在垃圾发电电价鼓舞之下，使得RDF应用仅限于焚烧发电。5.3 垃圾处理补偿机制尚未成熟目前，国内的垃圾处理属县级及以上环卫政府部门管辖，自BOT、BOO等模式进入垃圾处理行业以来，各地政府给予生活垃圾的处理补贴也不尽相同，差别很大。例如上海浦东御桥垃圾焚烧厂垃圾处理补贴为247元/吨，而山东菏泽垃圾焚烧厂的垃圾处理补贴仅为10元/吨。垃圾处理补贴费用不仅与当地政府财政有关，还与许多社会环节有关。5.4 直燃式焚烧技术的发展和成熟近年来，国内一直未间断过对垃圾焚烧新技术、新工艺、先进焚烧设备的开发和引起。国内浙大异种循环流化床焚烧工艺、中科院循环流化床工艺都已达到了国际的先进水

18、平。重庆三峰卡万塔集团引进的三菱马丁炉排炉和烟气净化全套技术，使垃圾在无需分拣、不添加任何辅助燃料的情况下，高温自燃，并使经过处理的烟气、粉尘和水都符合严格的环保排放标准。其技术指标已成为生活垃圾焚烧炉及余热锅炉的国家标准。另外，华光集团和上海康恒集团引起日立造船Von Roll的L型炉排等，而且大部分引进技术的设备都已实现了国产化，生产和运行成本大大降低，鉴于此，RDF应用的必要性就大打折扣。5.5 垃圾分类制度的不断完善目前无论国内还是国外都在大力推进垃圾分类制度，日本、美国等发达国家的垃圾分类制度已建立多年，也显示了很大的成效。垃圾分类不仅仅是单纯的垃圾分选，还有垃圾的分类处理利用。RD

19、F的最大特点是，实现生活垃圾分选处理的自动化，相对于垃圾分类制度而言，是一项耗能技术。随着经济的发展和人民生活环保意识的加强，垃圾分类制度会逐渐普及并被民众认可，生活垃圾会被分为5类甚至更为详细的8类，将会建立单独的废旧电池处理系统，废金属回收系统，餐厨垃圾处理系统，生活垃圾焚烧系统等等。若发展到如此程度，RDF势必会被垃圾分类制度所取代。6 如何推进RDF的产业化6.1 简化RDF生产线，降低其运行成本众所周知，RDF燃料技术不能得到市场化运作的最主要原因是运营成本过高，更有甚者，RDF的运营成本将政府给予的垃圾处理补贴全部消耗，而总体的垃圾热值及发电量没有得到提高，这直接影响了项目的经济性

20、。若RDF燃料的生产线投资及运营成本得到控制，RDF的工业化应用将有很大的发展前景。RDF工业化应用的下一课题将是针对目前国内各地的垃圾成分状况，研制出一种适合中国国情的、投资和运营成本低廉的RDF燃料生产线。6.2 建立完善的垃圾处理补偿机制目前世界上的垃圾处理方式多种多样，各垃圾处理投资商选择的处理技术也多种多样，国家在垃圾处理方式上也没有指出明确的垃圾处理方式。然而每种处理方式的投资及运营成本各不相同，政府在选择垃圾处理方式时陷入困境，尤其是目前BOT投资方式盛行，政府对垃圾处理进行BOT项目招标时，不同的处理方式给予政府的垃圾处理补贴报价不同，而垃圾处理补贴往往是关系是否中标的最重要标

21、准，这样很容易引起垃圾焚烧发电领域内的恶性竞争，不利于行业健康有序的发展，对于城市建设的稳定也是极为不利。所以，问题的解决有待于政府建立完善的垃圾处理补偿机制，如：针对不同的焚烧处理技术分别采取不同的补贴标准，对烟气处理指标严格控制并采取相应的奖罚措施，对采用不同的灰、渣处理方式应采取相应补贴办法等等。6.3 创新利用模式，发展以垃圾为燃料的分布式能源项目自国家发改委发布可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法后，垃圾焚烧发电投资商受到了极大的鼓舞。由于上网电价补贴得到落实，而垃圾焚烧的余热供热等补偿机制没有建立，使得国内的垃圾焚烧余热利用方式单一，仅以发电上网方式存在，而垃圾焚烧发电单一方式

22、没有能够使得垃圾资源得到资源化利用最大化，只会造成国内“垃圾小火电”的兴起。分布式能源是建立在用户端的高能效能源利用模式，能源利用率可达60%以上，具有节能、环保、对电网依赖性小等优点。生活垃圾焚烧若应用到分布式能源领域，实现垃圾焚烧余热的冷热电三联供，并生产的冷热电能源在规划区域内消耗，发电多余部分上网销售，那么垃圾焚烧的社会效益和经济效益必将得到有效的提高。7 结论RDF燃料化技术作为生活垃圾处理的新技术逐渐得到世界各国的重视，与发达国家相比，我国城市垃圾成分的有机可燃成分含量低、 无机不可燃成分含量高特点使得RDF技术的应用更具备必要性。应吸收借鉴国外先进的垃圾前端处理技术，并开发适合我国国情的RDF燃料制备技术，降低RDF生产线投资，降低运行费用，同时建立健全垃圾处理补贴机制，创新RDF燃料的应用模式，实现生活垃圾的资源化高效利用，将是RDF燃料工业化进程需要解决的问题。参考文献1 张益.我国生活垃圾处理现状分析及对对策.上海市环境工程设计科学研究院.2011.032 雷建国，周斌，陈君.垃圾衍生燃料RDF制备技术及市场需求分析.再生利用J.2009,2(12)Discussion for the Industrialization of Refused derived fuel (RDF)Miao Hua, Wu Dianwu(Datang Shandong garb