垃圾衍生燃料技術(shù)發(fā)展概況
隨著社會經(jīng)濟的發(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1.5億t/年以上。據(jù)國家環(huán)境保護總局預(yù)測,到2010 年全國城市垃圾產(chǎn)量達1.52 億t,2015 年為1.79 億t。因此,對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)。
對垃圾進行焚燒處理,能更好地達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、運行穩(wěn)定、對周圍環(huán)境影響較小等特點。但是,垃圾成分十分的復(fù)雜,且具有綜合利用價值,直接焚燒和簡單破碎不僅不利于設(shè)備的安全運行,還增加了垃圾處理的難度,而且浪費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)備運行的經(jīng)濟性來講,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,便于運輸和儲藏等特點而日益受到關(guān)注,但熱值相對較低,不易成型,而在煤中混燒已被證實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:大小均勻、所含熱值均勻,易運輸及儲備,在常溫下可儲存幾個月,且不會腐敗？梢耘R時將一部分垃圾存貯起來,以解決鍋爐技術(shù)停運或因旺季而導(dǎo)致垃圾產(chǎn)出高峰時期的處置能力問題。這種燃料可以單獨燃燒,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)必須針對各國的具體特點,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)達國家少,中國垃圾無機不可燃成分,特別是灰土磚石比較多。鑒于垃圾成分的這個特點,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)波動較大,水分含量高,有時高達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,得到日本政府通產(chǎn)省的資助,從1997年進行設(shè)備設(shè)計、制造和安裝等,1998年實施燃燒試驗,試驗結(jié)果:發(fā)電效率達到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)效益上具有絕對競爭優(yōu)勢。此舉引起政府高度重視,并從國庫資助,以推動RDF技術(shù)的應(yīng)用,鼓勵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,一般不會產(chǎn)生有害物質(zhì)。秦成、田文棟等對國內(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)保署在一份對于燃燒城市廢棄物草案指南中指出,持久有機污染物的形成主要包括三個方面,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。魏小林等對硫化床RDF燒、與煤混合燃燒進行了研究, 其中No隨RDF的增加而增加,但增加量不大。混合燃燒CO、N2O、SO2、Hcl 濃度比單獨燃燒低, 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物、重金屬元素、酸性氧化物和細(xì)菌等,對人體健康危害極大。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,征地費用和運輸費用逐年增加,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,選擇的處理方法會因地理環(huán)境、垃圾成分、經(jīng)濟發(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,對中國的環(huán)境衛(wèi)生建設(shè)和經(jīng)濟建設(shè)有著重要的意義。
參考文獻:
[1]中華人民共和國國家統(tǒng)計局.中國統(tǒng)計年鑒— 2004[Z].北京:北京數(shù)通電子出版社,2004.
[2]秦成,田文棟,等.中國垃圾可燃組分RDF化的探索[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2004,24(1):36.
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