摘要:垃圾衍生燃料(RDF）是原生垃圾經(jīng)分揀、破碎、分選、再破碎、加添加劑、干燥和成型等復(fù)雜工序制成的一種固體燃料，由于熱值均—、燃燒穩(wěn)定等特點(diǎn)，國內(nèi)外很多學(xué)者開展了關(guān)于RDF的研究，且成果豐碩。但是RDF技術(shù)在實(shí)際工業(yè)化的應(yīng)用卻受到了很大的阻礙，本文將從多方面分析RDF工業(yè)化應(yīng)用不順利的原因及探討RDF如何得到有效的工業(yè)化應(yīng)用。
隨著社會經(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440kg/年,城市生活垃圾總量已達(dá)1.5億噸/年以上。據(jù)各大證券研究員的調(diào)研數(shù)據(jù)預(yù)測，我國2015年的垃圾產(chǎn)量將達(dá)到2.6億噸，2020年的垃圾產(chǎn)量將達(dá)到3.23億噸，日益增多的城鄉(xiāng)生活垃圾對市容市貌及人民生活環(huán)境構(gòu)成了極大的威脅。加上當(dāng)代愈演愈烈的能源危機(jī)，生活垃圾的無害化處理及資源化利用就顯得尤為重要。
1、我國城市生活垃圾處理現(xiàn)狀
目前我國的城市生活垃圾的處理方法有衛(wèi)生填埋、堆肥和焚燒發(fā)電三種方式，在之前的很長一段時(shí)間里，衛(wèi)生填埋處理方式都占據(jù)我國垃圾處理的絕對統(tǒng)治地位。隨著國家對城鄉(xiāng)環(huán)境保護(hù)的重視，垃圾填埋場運(yùn)營費(fèi)用越來越大，且滲濾液處理、重金屬污染、惡臭和占用大量土地等缺點(diǎn)暴露出來，填埋比例正在逐漸降低，但是填埋作為生活垃圾的最終處理方式將會長期存在。截止到2009年底，全國有78%的城市生活垃圾為填埋方式處理，填埋方式仍然占據(jù)我國垃圾處理方式的主導(dǎo)地位。堆肥工藝對生活垃圾中有機(jī)質(zhì)含量要求較高，且肥料中重金屬含量不好控制，可能污染農(nóng)田土壤，由于民眾的思維意識使得堆肥肥料的銷售存在很大的問題。堆肥處理方式正慢慢萎縮。然而由于資源化利用和減量化水平高，生活垃圾焚燒技術(shù)近年來得到了迅猛的發(fā)展。目前焚燒處理在我國正處于發(fā)展起步階段，截止到2009年底，全國共有93座垃圾焚燒發(fā)電廠，60座在建垃圾焚燒發(fā)電廠，占全國垃圾處理能力的20%，5年內(nèi)共上升10個(gè)百分點(diǎn)。2011年4月19日國務(wù)院轉(zhuǎn)發(fā)住建部、環(huán)保部、發(fā)改委、科技部、財(cái)政部等部門《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市生活垃圾處理工作意見的通知》，鼓勵(lì)采用焚燒處理方式，各大證券公司都預(yù)測"十二五"期間將是垃圾發(fā)電的黃金發(fā)展時(shí)期。專家預(yù)測"十二五"期間是垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)發(fā)展的黃金時(shí)期。
2、生活垃圾直燃處理面臨的問題
中國垃圾總體上呈現(xiàn)出濕度偏高(40%-60%),熱值偏低(800 kcal/ kg-1200 kcal / kg)。由于中國地域廣闊，生活習(xí)慣不同，經(jīng)濟(jì)展不平衡，再加上生活垃圾分類制度沒有完善，中國生活垃圾的成分非常復(fù)雜。城市生活垃圾如果不經(jīng)處理直接作為固體燃料焚燒處理，會存在許許多多的問題：
(1）生活垃圾中有機(jī)物極易腐爛變質(zhì)，導(dǎo)致生活垃在運(yùn)輸中會引起二次污染，且生活垃圾貯藏難；
(2）生活垃圾中常含有塑料類白色垃圾、食鹽以及其它含氯的化合物，生活垃圾在高溫受熱時(shí)產(chǎn)生具有腐蝕性的氯化氫氣體，氯化氫排放可形成酸雨，并腐蝕金屬設(shè)備，大大降低了焚燒爐的壽命；
(3)由于存在含氯的化合物，還可能產(chǎn)生劇毒強(qiáng)烈致癌類有害物質(zhì)二嗯英，對人類健康形成很強(qiáng)的危害；
(4)垃圾焚燒后排出的灰渣通常含有有害金屬如汞、鉛等，若處理不善，也會造成環(huán)境的二次污染。
3、RDF燃料技術(shù)概況
垃圾的焚燒處理已經(jīng)成為城市垃圾的主要處理方式之一，具有回收熱能和減量最徹底的特點(diǎn)，焚燒后的垃圾，體積可比原來減少85%到95%。但是垃圾直接燃燒中由于熱利用低，燃燒不穩(wěn)定，并且燃燒過程中形成二次污染嚴(yán)重。世界各國正在發(fā)展垃圾衍生燃料技術(shù)。
3.1RDF炸然料簡介
RDF一詞來自英文Refuse Derived Flue，意思是“垃圾衍生燃料”。垃圾衍生燃料是原生垃圾經(jīng)分揀、破碎、渦電流除鋁、磁選除鐵、再破碎、風(fēng)選、加添加劑、壓塊機(jī)壓縮成型、干燥和成型等復(fù)雜工序制成的一種固體燃料,簡稱為RDF。不同燃料加工后的垃圾燃燒如下所示。
不同的服裝廠衣服廠下腳料加工出來的RDF燃料塊如下所示：
RDF燃料可以單獨(dú)燃燒,也可根據(jù)鍋爐工藝要求情況，與煤、燃油和木屑等混燒。RDF°燃料廣泛應(yīng)用于發(fā)電工程、供熱工程、干燥工程、水泥制造等領(lǐng)域。RDF垃圾衍生燃料的誕生,無疑為垃圾能源化帶來了生機(jī)，成為垃圾利用領(lǐng)域新的生長點(diǎn)。
3.2 RDF制作原理
目前世界上的 RDF制作技術(shù)大致思想一致，國內(nèi)深圳兗能環(huán)�？萍加邢薰镜腞DF 燃料制作原理（如圖1）是廢棄物中不可燃物質(zhì)如金屬、玻璃等先行去除，在將剩余之可燃物質(zhì)如廢紙、塑料等，經(jīng)過分選、破碎、干燥或壓榨去水、混合添加劑、及成型等程序，制成錠狀固態(tài)廢棄物衍生燃料。
3.3 RDF特性簡介
RDF之主要特性為大小均一、熱值高而均勻(3000~6000kcal/kg，因廢棄物料來源不同而異，約為煤的三分之二)、燃燒穩(wěn)定、低污染、不產(chǎn)生臭味、體積縮小十分之一，且易于運(yùn)輸及儲藏，在常溫之下并可儲存達(dá)6~12個(gè)月而不會腐敗，因此在利用上非常方便，可直接應(yīng)用于機(jī)械爐排爐、流化床鍋爐及發(fā)電鍋爐等作為主要燃料或與燃煤混燒。
美國材料測試學(xué)會(ASTMl)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，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。
RDF具有如下特征。運(yùn)輸性:由于是固體，提取容易，可用一般的運(yùn)輸車兩運(yùn)輸;貯存性:由于是干燥物（在制作過程中加入固化除臭劑CaO等)，不會發(fā)生垃圾的特異臭味，可長期貯存;燃燒性:由于形狀和性狀均一，可保持一定的燃燒性能，低位發(fā)熱量穩(wěn)定，可提高熱效率;排氣對策:發(fā)生的氣體穩(wěn)定，容易定出排氣處理對策。由于進(jìn)行穩(wěn)定的燃燒，有減少二惡英類有害物質(zhì)的產(chǎn)生;改善居住環(huán)境:由于實(shí)施可燃垃圾的再循環(huán)，可有效利用垃圾所持有的能量，推進(jìn)再循環(huán)及有效進(jìn)行垃圾處理。
RDF具有如下缺點(diǎn):與石油或城市煤氣相比，有提取難的問題(必須要有搬運(yùn)裝置，載重卡車等);燃燒時(shí)發(fā)生殘留物質(zhì)問題(由于使用的爐不同，殘?jiān)l(fā)生量也不同，有必要進(jìn)行殘?jiān)奶幚?;必須有專燒鍋爐。固態(tài)廢棄物衍生燃料技術(shù)(RDF)實(shí)際應(yīng)用不錯(cuò)，特別是到RDF-5之后的。
3.4RDF在國外的應(yīng)用
RDF技術(shù)在國外已應(yīng)用多年，目前歐美等國家主要偏重于發(fā)展RDF-2及RDF-3為主。在歐洲已有RDF-5之商品，如荷蘭已有ROFIRE 商標(biāo)之RDF-5，荷蘭政府為發(fā)展再生能源替代化石燃料的政策，推展 EWAB(Energy Production from Waste and Biomass)計(jì)劃，對生質(zhì)能相關(guān)計(jì)劃提供財(cái)務(wù)支持;挪威農(nóng)業(yè)大學(xué)的能源中心應(yīng)用木漿(wood pulp)及廢木材，經(jīng)過處理及造粒制成biopellets作為燃燒爐之燃料;瑞典則有兼可生產(chǎn)biopellets、供熱及電之多功能電廠，產(chǎn)出量分別為29ton/hr、63MW 及35MW。
而日本則是著重在RDF-5的應(yīng)用上，為削減戴奧辛（多種有毒物資的合成物）及回收廢棄物能源，日本國庫鼓勵(lì)設(shè)置RDF 廠，同時(shí)停止補(bǔ)助處理量100噸/日以下之中小型焚化廠及無能源回收設(shè)施之大型焚化廠，至2003年7月為止，已完工運(yùn)轉(zhuǎn)的RDF制造中心有56座，以處理都市廢棄物為主，通過審議建造中的約有6座。制造完成的 RDF 燃料則運(yùn)送至已完工運(yùn)轉(zhuǎn)之4座專燒衍生燃料的發(fā)電廠集中應(yīng)用，預(yù)計(jì)2004年將完成第5座RDF 發(fā)電廠。以日本福岡縣大牟田電廠為例，由7座RDF廠供應(yīng)燃料，每天可處理RDF量達(dá)315噸，服務(wù)區(qū)域涵蓋28個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)市，服務(wù)人口數(shù)60萬人,其發(fā)電容量可達(dá)2060OKW，發(fā)電效率30 %(4)(5)。RDF 除可用于發(fā)電外，尚可供作為融雪、溫水游泳池、水泥窯輔助燃料、蒸氣鍋爐、污泥焚化輔助燃料、汽電廠混燒燃料等。
3.5 RDF在國內(nèi)的發(fā)展
我國對RDF技術(shù)的研究起步較晚，目前已有多家成功生產(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。
3.6 RDF 燃料的優(yōu)勢
(1）通過分揀、破碎、脫水、干燥等復(fù)雜程序，使RDF 燃料熱值均一，燃燒穩(wěn)定;
(2）垃圾減容率高，進(jìn)行85%以上燃料化回收利用;
(3）資源利用率高，大大減少了煤耗指標(biāo)，節(jié)能減排效果明顯;
(4）RDF 燃料呈中性、無味，方便運(yùn)輸和存儲。利用RDF技術(shù)可以消除生活垃圾
轉(zhuǎn)運(yùn)過程中的二次污染，同時(shí)對于生活垃圾異地轉(zhuǎn)運(yùn)處理提供了可能性，打破了垃圾燃料的地域界限;
(5）通過添加CaO固定原始垃圾中的氯，減少焚燒過程劇毒物質(zhì)二嗯英的生成，使二嗯英含量維持在正常水平，解決了阻礙垃圾焚燒的最大難題，消除了民眾對二嗯英的恐懼;
(6)RDF 焚燒后的煙氣中污染物含量明顯低于國家乃至歐盟排放標(biāo)準(zhǔn)，一方面減輕了環(huán)境污染，另一方面項(xiàng)目選址更加靈活（法國、瑞士和日本等國垃圾發(fā)電廠直接建在城市中心)。
4、RDF 主要應(yīng)用
4.1小型公共場所
主要是指溫水游泳池，公共浴池，融化積雪等。
4.2水泥工程
日本將RDF燃燒灰作為水泥制備的原料來使用，從而減少RDF灰處理過程，大大降低了運(yùn)行費(fèi)用，且此循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式已在日本得到工業(yè)化應(yīng)用。
4.3發(fā)電工程
RDF燃料研究的初衷即是焚燒發(fā)電，RDF燃料焚燒發(fā)電技術(shù)可以解決垃圾熱值不均勻，發(fā)熱量不高的難題，而且可以大大降低垃圾焚燒過程中二嗯英類物質(zhì)的含量,在技術(shù)層面上相對于垃圾直燃有著較大的優(yōu)勢。
4.4 碳回收
將生活垃圾處理后的 RDF 燃料，利用外部能量將其分解為氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)的可利用物質(zhì)，氣態(tài)物質(zhì)為甲烷、一氧化碳等可燃燒的氣體，液態(tài)物質(zhì)經(jīng)分餾后為有機(jī)液體可做工業(yè)燃油或化工原料，固態(tài)物質(zhì)為純度不同的碳化物和硅酸鹽材料，經(jīng)提純后可做活性炭等進(jìn)行利用，整個(gè)過程安全可靠，環(huán)境友好。如四川理工學(xué)院研究開發(fā)的微波裂解及資源化利用技術(shù)即是利用RDF技術(shù)將生活垃圾分類處理，然后裂解為不同品質(zhì)不同附加值的可利用物質(zhì)。
5、阻礙RDF應(yīng)用的原因
5.1 RDF生產(chǎn)線投資及RDF制作成本高昂
早在80年代，RDF已在美國、日本等地實(shí)施并工業(yè)化應(yīng)用，但是近年來，RDF逐漸淡出垃圾處理主流技術(shù)，其最主要的原因是 RDF生產(chǎn)線的投資過高，RDF燃料制作成本太大。
5.2投資利益驅(qū)動(dòng)
作為投資方，利益始終是第一位，即使是公共事業(yè)和環(huán)保工程的投資也不例外。國家發(fā)改委發(fā)布的《可再生能源發(fā)電價(jià)格和費(fèi)用分?jǐn)偣芾碓囆修k法》規(guī)定垃圾發(fā)電電價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為各省脫硫燃煤機(jī)組標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)加0.25元的補(bǔ)貼電價(jià)。這一政策的出臺，對于垃圾發(fā)電的實(shí)施起了極大的推動(dòng)作用，但是卻大大阻礙了RDF的應(yīng)用。RDF可以作為干燥、供熱、發(fā)電等多種途徑使用，但作為投資方，在垃圾發(fā)電電價(jià)鼓舞之下，使得RDF應(yīng)用僅限于焚燒發(fā)電。
5.3垃圾處理補(bǔ)償機(jī)制尚未成熟
目前，國內(nèi)的垃圾處理屬縣級及以上環(huán)衛(wèi)政府部門管轄，自BOT、BOO等模式進(jìn)入垃圾處理行業(yè)以來，各地政府給予生活垃圾的處理補(bǔ)貼也不盡相同，差別很大。例如上海浦東御橋垃圾焚燒廠垃圾處理補(bǔ)貼為247元/噸，而山東菏澤垃圾焚燒廠的垃圾處理補(bǔ)貼僅為10元/噸。垃圾處理補(bǔ)貼費(fèi)用不僅與當(dāng)?shù)卣?cái)政有關(guān)，還與許多社會環(huán)節(jié)有關(guān)。
5.4直燃式焚燒技術(shù)的發(fā)展和成熟
近年來，國內(nèi)一直未間斷過對垃圾焚燒新技術(shù)、新工藝、先進(jìn)焚燒設(shè)備的開發(fā)和引起。國內(nèi)浙大異種循環(huán)流化床焚燒工藝、中科院循環(huán)流化床工藝都已達(dá)到了國際的先進(jìn)水平。重慶三峰卡萬塔集團(tuán)引進(jìn)的三菱馬丁爐排爐和煙氣凈化全套技術(shù)，使垃圾在無需分揀、不添加任何輔助燃料的情況下，高溫自燃，并使經(jīng)過處理的煙氣、粉塵和水都符合嚴(yán)格的環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。其技術(shù)指標(biāo)已成為《生活垃圾焚燒爐及余熱鍋爐》的國家標(biāo)準(zhǔn)。另外，華光集團(tuán)和上�？岛慵瘓F(tuán)引起日立造船Von Roll的L型爐排等，而且大部分引進(jìn)技術(shù)的設(shè)備都已實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，生產(chǎn)和運(yùn)行成本大大降低，鑒于此，
RDF應(yīng)用的必要性就大打折扣。
5.5垃圾分類制度的不斷完善
目前無論國內(nèi)還是國外都在大力推進(jìn)垃圾分類制度，日本、美國等發(fā)達(dá)國家的垃圾分類制度已建立多年，也顯示了很大的成效。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的最大特點(diǎn)是，實(shí)現(xiàn)生活垃圾分選處理的自動(dòng)化，相對于垃圾分類制度而言，是一項(xiàng)耗能技術(shù)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活環(huán)保意識的加強(qiáng)，垃圾分類制度會逐漸普及并被民眾認(rèn)可，生活垃圾會被分為5類甚至更為詳細(xì)的8類，將會建立單獨(dú)的廢舊電池處理系統(tǒng)，廢金屬回收系統(tǒng)，餐廚垃圾處理系統(tǒng)，生活垃圾焚燒系統(tǒng)等等。若發(fā)展到如此程度，RDF勢必會被垃圾分類制度所取代。
6、如何推進(jìn) RDF的產(chǎn)業(yè)化
6.1簡化RDF生產(chǎn)線，降低其運(yùn)行成本
眾所周知，RDF燃料技術(shù)不能得到市場化運(yùn)作的最主要原因是運(yùn)營成本過高，更有甚者，RDF的運(yùn)營成本將政府給予的垃圾處理補(bǔ)貼全部消耗，而總體的垃圾熱值及發(fā)電量沒有得到提高，這直接影響了項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性。若RDF燃料的生產(chǎn)線投資及運(yùn)營成本得到控制，RDF的工業(yè)化應(yīng)用將有很大的發(fā)展前景。RDF 工業(yè)化應(yīng)用的下一課題將是針對目前國內(nèi)各地的垃圾成分狀況，研制出一種適合中國國情的、投資和運(yùn)營成本低廉的RDF燃料生產(chǎn)線。
6.2建立完善的垃圾處理補(bǔ)償機(jī)制
目前世界上的垃圾處理方式多種多樣，各垃圾處理投資商選擇的處理技術(shù)也多種多樣，國家在垃圾處理方式上也沒有指出明確的垃圾處理方式。然而每種處理方式的投資及運(yùn)營成本各不相同，政府在選擇垃圾處理方式時(shí)陷入困境，尤其是目前BOT投資方式盛行，政府對垃圾處理進(jìn)行BOT項(xiàng)目招標(biāo)時(shí)，不同的處理方式給予政府的垃圾處理補(bǔ)貼報(bào)價(jià)不同，而垃圾處理補(bǔ)貼往往是關(guān)系是否中標(biāo)的最重要標(biāo)準(zhǔn)，這樣很容易引起垃圾焚燒發(fā)電領(lǐng)域內(nèi)的惡性競爭，不利于行業(yè)健康有序的發(fā)展，對于城市建設(shè)的穩(wěn)定也是極為不利。所以，問題的解決有待于政府建立完善的垃圾處理補(bǔ)償機(jī)制，如:針對不同的焚燒處理技術(shù)分別采取不同的補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)，對煙氣處理指標(biāo)嚴(yán)格控制并采取相應(yīng)的獎(jiǎng)罰措施，對采用不同的灰、渣處理方式應(yīng)采取相應(yīng)補(bǔ)貼辦法等等。
6.3創(chuàng)新利用模式，發(fā)展以垃圾為燃料的分布式能源項(xiàng)目
自國家發(fā)改委發(fā)布《可再生能源發(fā)電價(jià)格和費(fèi)用分?jǐn)偣芾碓囆修k法》后，垃圾焚燒發(fā)電投資商受到了極大的鼓舞。由于上網(wǎng)電價(jià)補(bǔ)貼得到落實(shí)，而垃圾焚燒的余熱供
熱等補(bǔ)償機(jī)制沒有建立，使得國內(nèi)的垃圾焚燒余熱利用方式單一，僅以發(fā)電上網(wǎng)方式存在，而垃圾焚燒發(fā)電單一方式?jīng)]有能夠使得垃圾資源得到資源化利用最大化，只會造成國內(nèi)垃圾小火電”的興起。分布式能源是建立在用戶端的高能效能源利用模式,能源利用率可達(dá)60%以上，具有節(jié)能、環(huán)保、對電網(wǎng)依賴性小等優(yōu)點(diǎn)。生活垃圾焚燒若應(yīng)用到分布式能源領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒余熱的冷熱電三聯(lián)供，并生產(chǎn)的冷熱電能源在規(guī)劃區(qū)域內(nèi)消耗，發(fā)電多余部分上網(wǎng)銷售，那么垃圾焚燒的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益必將得到有效的提高。
7、結(jié)論
RDF 燃料化技術(shù)作為生活垃圾處理的新技術(shù)逐漸得到世界各國的重視，與發(fā)達(dá)國家相比，我國城市垃圾成分的有機(jī)可燃成分含量低、無機(jī)不可燃成分含量高特點(diǎn)使得RDF技術(shù)的應(yīng)用更具備必要性。應(yīng)吸收借鑒國外先進(jìn)的垃圾前端處理技術(shù)，并開發(fā)適合我國國情的RDF燃料制備技術(shù)，降低RDF生產(chǎn)線投資，降低運(yùn)行費(fèi)用，同時(shí)建立健全垃圾處理補(bǔ)貼機(jī)制，創(chuàng)新RDF燃料的應(yīng)用模式，實(shí)現(xiàn)生活垃圾的資源化高效利用，將是 RDF燃料工業(yè)化進(jìn)程需要解決的問題。
