垃圾焚烧和垃圾衍生燃料技术浅析

【摘 要】垃圾处理是实现可持续发展的重要环节。本文通过对垃圾焚烧和专款专用衍生燃料技术的探讨，寻求有效的垃圾处理方式、过程和技术。

【关键词】垃圾焚烧；垃圾衍生燃料技术

垃圾是人类日常生活和生产中产生的固体废弃物，由于城市垃圾排出量大，成分复杂多样，给处理和利用带来困难，如不能及时处理或处理不当，就会污染环境，影响环境卫生。垃圾处理就是要把垃圾迅速清除，并进行无害化处理，最后加以合理的利用。即实现无害化、资源化和减量化的目标。

垃圾的处理目前主要的方法有：填埋法、堆肥法、焚烧法。另外，还有资源返还、综合利用等。

一、主要垃圾处理方法

填埋法：卫生填埋是清洁工人每天将收集垃圾压紧后，送往填埋场当晚填埋场用土将当天运来的垃圾覆盖上.再压紧，以免鼠、虫鸟等前来吃垃圾，传播病菌。

堆肥法：堆肥是把垃圾经过前处理后，将有机垃圾送入发酵反应器中，通过微生物的作用，变成有机肥。

焚烧法：焚烧法是将垃圾放在特殊设计的封闭炉内，在高温下烧成灰，然后把将灰填埋。此法可将垃圾体积缩小掉50%～95%，但烧掉了纸、塑料等可回收资源，垃圾在焚烧时会产生二恶英等有毒气体。

相比之下，垃圾焚烧处理的优点为：厂房占地少，有利于节约土地资源；垃圾的减容减量化程度高；减容90%，减量80%；垃圾处理彻底，二次污染危害小；设备运行全封闭全天候，文明程度高；焚烧炉的适用范围很广，能处理多种垃圾，且大多数焚烧技术不需对垃圾进行预处理；垃圾焚烧的余热可产生蒸汽用于发电、供热，节约能源。

另外，资源回收利用效益相当可观，按发热值比较，我国城市每年产生的1.5亿吨垃圾约相当于3000万吨标准煤，约为目前全国标煤年产量的2%。有分析认为，一座城市的垃圾，就像一座低品位的“露天煤矿“，可以进行无限期的开发，而开发使用最经济有效的办法，就是垃圾焚烧发电。

总之，垃圾焚烧发电是最贴近垃圾处置的三化要求。发达国家垃圾焚烧发电占垃圾无害化处理的比例已普遍超过80%，垃圾发电在这些国家已是成熟的产业并进入了产业化、市场化的成熟期。

二、垃圾焚烧技术

焚烧法是一种高温热解处理技术，即以一定量的过量空气与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧化燃烧反应，废物中的有害有毒物质在800-1200℃的高温下氧化、热解而被破坏，是一种可同时实现废物无害化、减量化、资源化的处理技术。

焚烧法不但可以处理固体废物，还可以处理液体废物；不但可以处理城市垃圾和一般工业废物，而且可以用于处理危险废物。在焚烧处理城市生活垃圾时，也常常将垃圾焚烧处理前暂时储存过程中产生的渗滤液和臭气引入焚烧炉焚烧处理。焚烧法事宜处理有机成分多、热值高的废物；当处理可燃有机物组分很少的废物时，需要补加燃料，这回使运行费用增高。但如果有条件辅以适当的废热回收装置，则可弥补上述缺点，降低废物焚烧成本，从而获得较好的经济效率。

三、垃圾衍生燃料RDF技术

垃圾衍生燃料RDF（Refuse Derived Fuel），即先将生活垃圾在进炉前进行有效的预处理和成型加工，然后作为固体燃料被焚烧利用，从而为解决上述问题提供了新的思路。目前已应用于城市生活垃圾焚烧处理及资源化利用的工程实践中。

垃圾衍生燃料RDF制作系统是由破碎分选子系统和加工成型子系统组成的。垃圾衍生燃料RDF加工生产技术是将生活垃圾首先进行破碎，分拣出可燃物，再加入添加剂干燥，最后将其挤压成型，制成颗粒状物质RDF燃料。RDF燃料的特点是大小均匀，所含热值均匀，成型工艺可使垃圾热值提高4倍左右，且易运输及储备，在常温下可储存6～10个月不会腐坏。因此可以临时将一部分垃圾储存起来，以解决在锅炉停运或垃圾产出高峰时期的处置能力问题；通过在成型过程中加入添加剂[5， 7]可以达到炉内脱除SO2，HCl和减少二恶英类物质排放的目的。

国外对RDF技术的研究起步较早，在美国、日本等国已得到广泛应用，并开始商业化发展。美国是世界上最早利用RDF发电的国家，已有发电站37座，占垃圾发电站的21%。如美国维吉尼亚州的RDF工厂，每天将约2000t的生活垃圾制成RDF用于电厂发电。日本政府于20世纪90年代开始支持该技术的引进和研发工作，近几年已有十几家大公司对RDF工艺投入大量资金进行RDF资源化研究和开发。2004年投运的上海宝山神工生活废物综合处理厂即安装了RDF生产线。

1、垃圾衍生燃料RDF技术与垃圾焚烧技术的比较

（1）垃圾衍生燃料RDF 的制备，不受场地和规模限制，适合中、小型垃圾处理厂分散制造后，再收集起来进行高效发电，有利于提高垃圾发电的规模和效益，比用原生垃圾焚烧发电，效率提高25%～35%，使大规模的热能循环利用成为可能；而垃圾焚烧受场地和规模限制，垃圾焚烧量在400t以下时，一般用于供热水或蒸汽，但受地理条件、季节变化和周边环境的限制，热能常常得不到充分利用。

（2）垃圾衍生燃料RDF经分选、脱氯、脱硫处理，可大大减轻烟气对设备的腐蚀，烟气和灰渣比原生垃圾焚烧时减少2/3，减少了相关处理设备的投资。

（3）由于RDF具有较好的防腐性，能在仓内保管1年以上，可作为储备能源按需使用；垃圾直接焚烧，受垃圾成分波动的影响，产生热能不稳定，且由于垃圾需连续消纳，热能在无需求时也必须产生，造成能源浪费。

垃圾衍生燃料（RDF-5）具有热值高、燃烧稳定、易于运输、易于储存、二次污染低和二恶英类物质排放量低等特点，广泛应用于干燥工程、水泥制造、供热工程和发电工程等领域。

2、垃圾衍生燃料的应用

在RDF的生产中，最重要的是城市生活垃圾和制备工艺，什么成分的垃圾，决定采用什么样的制备工艺。一般整套垃圾燃料处理制备工艺由垃圾接收破碎单元、垃圾含水率降低及热值提高单元、造粒烘干单元及配套工程单元组成。

相同质量的垃圾，应用RDF技术，可以增加一倍的发电量。衍生燃料（RDF-5），可在垃圾发电厂、一般热电厂（燃煤）及普通燃煤机械锅炉中使用，在大型锅炉上使用效率会更高。由于中小城镇垃圾产出量有限，地级以下城市采用垃圾分区处理加工RDF-5，再集中于中心城市发电，可实现最佳的综合效益。

生活垃圾衍生燃料RDF是一种新型再生能源物质。在热电行业是一种能够部分代替煤炭的环保燃料，主要适用于各种以焚烧垃圾配套发电厂的原料预处理工序。同时适用于通过锅炉改造，将现有的6 MW/h燃煤小火电发电机组，改造成同能量输出的垃圾发电机组的燃料供应。

有专家估计今后每年垃圾发电对垃圾衍生燃料的需求量达1 000 万t以上，并每年按5%～8%的速度增长。

四、结论

1、比较而言，垃圾焚烧发电是我国今后一段时间主要的垃圾处理方式。这方面，国外发达国家技术已经成熟，中国自主研发的技术和装备也已得到不少的应用，并且具有较强的适应性和明显的成本优势。

2、在垃圾焚烧发电过程中，由于受原生垃圾燃料性质的影响，焚烧炉工作效率低下，运行费用、尾气治理成本较高，电能输出和经济效益难以发挥，制约了整项技术的推广应用。需要根据我国的实际情况，吸收国外成功经验，研究开发适合我国国情的高效、低污染的垃圾焚烧处理技术。垃圾衍生燃料RDF 作为垃圾处理新技术已逐渐得到世界各国的重视及应用，作为一种新型再生能源物质，在我国节能减排领域有着广阔的发展前景和巨大的市场需求，是实现垃圾再生能源化，取得最佳综合效益的适用技术之一。

3、垃圾分类分选是今后垃圾处理的趋势，与之相关的矿物加工技术应用、餐厨垃圾生物处理技术、垃圾综合治理技术值得关注。