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垃圾衍生燃料RDF

垃圾衍生燃料(Refuse Derived Fuel ,简称RDF），具有热值高、燃烧稳定、易于运输、易于储存、二次污染低和二噁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。垃圾衍生燃料(RDF) 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。

由于近年来垃圾和污泥的资源化越来越受到重视,垃圾和污泥本身都带有一定热值,可以将其燃烧释放的热能进行回收利用.国内外研究重点为资源化利用,即成型一种固体燃料，实现固体废物的资源化处理。归根结底为垃圾和污泥的焚烧处理。

把垃圾进行固体燃料化，加工成热值更高、更稳定的燃料的垃圾处理法得到了一定的应用。垃圾作为燃料被工业化利用时，一般称为垃圾衍生燃料(Refuse Derived Fuel，RDF)。

一、RDF 的分类

美国检查及材料协会（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（见表1) 。在美国RDF 一般指RDF—2 和RDF—3 ，瑞士、日本等国家RDF 一般是RDF-5 ,其形状为Φ（10-20） ×（20—80) mm 圆柱状,其热值为14600—21000kJ / kg。

表1 美国ASTM 的RDF 分类

分类 内容 备注

RDF—1 仅仅是将普通城市生活垃圾中的大件垃圾除去而得到的可燃固体废弃物

RDF-2 将城市生活垃圾中去除金属和玻璃，粗碎通过152mm 的筛后得到的可燃固体废弃物

Coarse (粗) RDF C-RDF

RDF-3 将城市生活垃圾中去除金属和玻璃，粗碎通过50mm 的筛后得到的可燃固体废弃物Fluff (绒状） RDF F-RDF

Powder RDF-4 将城市生活垃圾中去除金属和玻璃，粗碎通过1. 83mm 的筛后得到的可燃固体废弃物（粉) RDF P-RDF

RDF-5 将城市生活垃圾分捡出金属和玻璃等不燃物、粉碎、干燥、加工成型后得到的可燃固体废弃物Densitied（细密) RDF D-RDF

RDF-6 将城市生活垃圾加工成液体燃料Liquid Fuel (液体燃料)

RDF-7 将城市生活垃圾加工成气体燃料Gaseous Fuel （气体燃料)

二、RDF 的组成

RDF 的性质随着地区、生活习惯、经济发展水平的不同而不同.RDF 的物质组成一般为:纸68。10 %、

塑料胶片15. 0 ％、硬塑料2。 0 %、非铁类金属0. 8 %、玻璃0. 1 ％、木材、橡胶4。 0 ％、其它物质1010 ％［7 ］ 。各种RDF 的元素分析和工业分析见表2。

表2 各种RDF 的元素分析和工业分析

种类 元素分析（wt ％) 工业分析（wt %）

C N H O S Cl 灰 M FC V A

RDF(a) 45。9 1.1 6。8 33。7 12。3 4。0 9.9 77。8 12. 3

RDF（b) 48。3 0。6 7.6 31。6 0.1 0。2 11.6 4.5 15。0 73.4 11。6

RDF(c) 40.8 0.9 6。7 38.9 0.6 0.7 11。4 15。5 20.5 68.1 11.4

RDF（d) 42.2 0。8 6.1 39.9 0.1 0.5 10。4 4.0 1 3。1 76.4 10.4

三、RDF 的特性

3。 1 防腐性

RDF 的水分10 ％ ，制造过程加入一些钙化合物添加剂,具有较好的防腐性,在室内保管1 年无问题,而且不会因吸湿而粉碎。

3。 2 燃烧性

热值高，发热量在14600 —21000kJ / kg ，且形状一致而均匀,有利于稳定燃烧和提高效率。可单独燃烧,也可和煤、木屑等混合燃烧.其燃烧和发电效率均高于垃圾发电站.

3。 3 环保特性

由于含氯塑料只占其中一部分,加上石灰，可在炉内进行脱氯,抑止氯化物气体的产生,烟气和二恶英等污染物的排放量少,而且在炉内脱氯后形成氯化钙,有益于排灰固化处理。

3。 4 运营性

RDF 可不受场地和规模的而生产,生产方便。一般按500kg 袋装，卡车运输即可，管理方便.适于小城市分散制造后集中于一定规模的发电站使用,有利于提高发电效率和进行二恶英等治理。

3. 5 利用性

作为燃料使用时虽不如油、气方便但和低质煤类似。另外据报道,在日本川野田水泥厂用RDF 作为水泥回转窑燃料时,其较多的灰分也变成有用原料,并开始在其它水泥厂推广。

3. 6 残渣特性

RDF 制造过程产生的不燃物约占1 — 8 ％ ,适当处理即可；燃后残渣约占8 — 25 % ,比焚烧炉灰少，且干净，含钙量高,易利用,对减少填埋场有利.

3. 7 维修管理特性

RDF 生产装置无高温部，寿命长，维修管理方便,开停方便，利于处理废塑料。而焚烧炉寿命为15 - 20 年，定检停工2 - 4 周,管理严格,处理废塑料不便,不宜作填埋处理.

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(Refuse Derived Fuel，简称RDF)技术.

RDF是由废弃物制造出的燃料.美国检查及材料协会(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,见表。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RDF的产品分类

RDF具有如下特征。运输性：由于是固体，提取容易，可用一般的运输车辆运输；贮存性：由于是干燥物，不会发生垃圾的特异臭味，可长期贮存；燃烧性：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，可望提高热效率;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.

目前国家和行业都没有相应的规范标准，但已经有制作RDF的技术，一般可按美国的标准进行分类，美国（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：

RDF—1 是将普通城市生活垃圾中的大件垃圾除去而得到的可燃固体废弃物

RDF—2 将生活垃圾中去除金属和玻璃、粗碎通过152mm 的筛后得到的可燃固体废弃物（粗） RDF-3 将生活垃圾中去除金属和玻璃、粗碎通过50mm 的筛后得到的可燃固体废弃物（绒）

RDF—4 将生活垃圾中去除金属和玻璃、粗碎通过1。 83mm 的筛后得到的可燃固体废弃物（粉）

RDF—5 将生活垃圾分捡出金属和玻璃等不燃物、粉碎、干燥、加工成型后得到的可燃固体废弃物（细密）

RDF—6 将生活垃圾加工成液体燃料

RDF-7 将生活垃圾加工成气体燃料

我国现有技术一般是将RDF制作成RDF-4或RDF—5比较多，有些还加入一定量的燃煤，以保持热值恒定使燃烧稳定。

新型垃圾衍生燃料制备工艺

雷建国1，周 斌2

摘要:介绍了一项新型垃圾衍生燃料RDF制备技术.该技术通过改变现有焚烧炉工作状况入手,利用专有技术对南方高湿混合生活垃圾进行预处理制成衍生燃料后再进行焚烧,降低了垃圾焚烧处理对原料、热值及水分的要求,提高了焚烧法处理垃圾的适用范围,减少了能耗及成本，提高了处理能力和热能输出，极大降低了焚烧尾气所造成的二次污染,实现了重要技术突破。

当前,我国城市生活垃圾年产量已达1.4亿吨以上，占世界年产生活垃圾总量的1/4以上，且仍以每年8％~10％的速度增长[1]。我国历年生活垃圾堆存量现已高达60亿吨，占用耕地5亿m2，直接经济损失达80亿元人民币。而实施了简易处理的城市生活垃圾仅占垃圾总量的2.3%,每年产生数量巨大的城市生活垃圾（MSW）对环境管理和污染控制形成了严重挑战。目前，国内660个城市中已有200个城市陷入垃圾的“包围”之中，城市生活垃圾的无害化、减量化和资源化处理已迫在眉睫。

垃圾处理方式主要有填埋法、堆肥法、焚烧法。填埋或露天堆积都不能实现垃圾处理的减量化，仍需占用大量土地。由于焚烧处理可以实现城市生活垃圾热能回收、减容、减重、高温灭菌等目的,在环境保护和资源利用方面具有明显的优势,因而得到较快的发展[2］。然而，垃圾焚烧会对大气造成二次污染，不能完全燃烧，部分仍然需要填埋.而垃圾衍生燃料（Refuse DerivedFuel,RDF）为垃圾能源化带来了生机，成为垃圾利用领域新的技术热点。在RDF的制备中，城市生活垃圾预处理和其RDF制备工艺尤为重要.本文介绍了一项新型垃圾衍生燃料制备工艺。

1 原生生活垃圾焚烧处理存在的问题

据统计，2003年我国城市生活垃圾的焚烧处理能力是2000年的6倍，达到15,000吨/日;2004年我国新投入运行的大型集中生活垃圾焚烧厂在5座以上,总规模约为3900吨/日；2005年投入运行的焚烧厂在9座以上，总规模在00吨/日以上[3］。2006年新投入运行的生活垃圾焚烧厂数量在9座以上，总规模约为4000吨/日[4］。预计未来10年，我国城市生活垃圾焚烧处理将得到更大的发展。据预测，到2010年，我国城市生活垃圾的产生量将达到2。9亿吨/年,按处理比率划分,卫生填埋占70%、焚烧占20％、堆肥占10％，年焚烧处理的垃圾量将在5600万吨以上。根据我国城市化发展趋势和城市用地相对紧张的局面预测，城市生活垃圾焚烧的比率还会更高.垃圾焚烧技术在我国处于起步阶段，目前已建和在建的垃圾焚烧厂，基本上是引进国外技术，部分采用国产设备,原生垃圾一般未经处理或仅是简单分拣即入炉焚烧，无论从资源再利用角度还是从设备运行的安全经济角度来讲,都存在不足之处.对待垃圾焚烧问题，我们必须注意吸取工业发达国家垃圾焚烧造成环境污染的教训，不能走“先发展、后污染、再治理”的老路,应当根据我国的实际情况，吸收国外成功的经验，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。

城市生活垃圾不经处理直接作为固体燃料进行焚烧,存在以下主要问题：

（1）垃圾中的有机物极易腐烂，运输和贮存都较困难；

（2)垃圾具有成分和热值波动大、水分和灰分含量高等特点，容易造成燃烧不稳定；

（3）垃圾中常含有塑料、食盐以及其它含氯化合物,高温受热时会产生具有腐蚀性的氯化氢气体,氯化氢排放可形成酸雨,且可在炉内腐蚀金属设备;由于含氯化合物的存在，还可能产生剧毒有害物质—二噁英，对人类健康形成更严重的危害；

(4）垃圾焚烧后排出的灰渣通常含有有害金属,如汞、铅等，若处理不当，也会造成环境的二次污染.

2 垃圾衍生燃料

要提高焚烧炉的运行质量，加大热能利用率，减少尾气治理成本，首先应在垃圾进炉前进行有效的预处理,为焚烧创造有利条件是至关重要的。一种先将城市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的垃圾衍生燃料的出现，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资源化利用的工程中。

垃圾衍生燃料制作系统由破碎分选子系统和加工成型子系统组成。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，最后将其挤压成型等处理，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，且易运输及贮存，在常温下可储存6～10个月不会腐烂[5]。因此可以临时将一部分垃圾贮存起来,以解决锅炉技术停运,或者因旺季而导致垃圾产出高峰时期的处置能力问题；通过在RDF成型过程中加入添加剂［6］[7]可以达到炉内脱除SO2、HCl和减少二噁英类物质排放的目的.这种燃料可以作为主要原料单独燃烧，亦可根据锅炉工艺要求,与煤、燃油混烧.垃圾衍生燃料具有热值高、燃烧稳定、易于运输、易于储存、二次污染低和二噁英类物质排放量低等特点，可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.

3 垃圾衍生燃料的制备及应用

3.1 RDF分类组成及特性

3。1.1 RDF分类

美国试验材料协会(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(见表1）。在美国RDF一般指RDF2和RDF3，在瑞士、日本等国家RDF一般是RDF5,其形状为Φ(10～20）×（20～80)mm圆柱状，其热值为14,600～21,000kJ/kg.

3。1。2 RDF的组成及特性

RDF的性质随着地区、生活习惯、经济发展水平的不同而不同。RDF的物质组成一般为：纸68。0%、塑料胶片15。0%、硬塑料2。0％、非铁类金属0。8％、玻璃0.1%、木材、橡胶4。0%、布类5.0%、其它物质5.0％.RDF的特性主要为：

（1）防腐性

RDF—5的含水率低于15%，制造过程中加入一些钙化合物添加剂，具有较好的防腐性，可在室内的条件下贮存1年,且不会因吸湿而粉碎。

（2）燃烧性

热值高，RDF-5的发热量在14,600~25,000kJ/kg，且形状一致而均匀,有利于稳定燃烧和提高效率。可单独燃烧,也可与煤、木屑等混合燃烧。其燃烧和发电效率均高于原生垃圾。

（3）环保特性

由于含氯塑料只占其中一部分，加上石灰可在炉内进行脱氯，抑制氯化物气体的产生，

烟气和二噁英等污染物的排放量少，而且在炉内脱氯后生成氯化钙,有益于排灰固化处理。

（4)运营性

RDF生产方便，不受场地和规模的,原料一般用袋装,卡车运输即可；管理方便，可长期储存，适用于小城市分散制造后集中给于一定规模的发电站使用,有利于提高发电效率和进行二噁英等的治理。

（5)利用性

作为燃料使用时虽不如油，但使用方便与低质煤类似，RDF—5的燃点较低，与含硫高、发热值低的煤混烧可以大大提高煤的燃烧效能。据报道，日本川野田水泥厂在用RDF作为水泥回转窑燃料时，其较多的灰分也变成了有用原料，并开始在其它水泥厂推广。

（6)残渣特性

RDF—5燃烧后的残渣占10％～20％（与成分有关）,比未经制造的垃圾焚烧灰少,且干净，含钙量高，有微孔，吸附率高，易利用，是用于污水过滤的好材料,亦可减少填埋量。

3.2 RDF的制备工艺

城市生活垃圾固型燃料的制备工艺一般有散装RDF制备工艺、干燥挤压成型RDF制备工艺和化学处理的RDF制备工艺。在RDF的生产中，要根据垃圾的成分，决定采用什么样的制备工艺.

3。2.1 RDF制备工艺系统设计的内容

(1）对垃圾进行有效的机械化分拣和破碎，保证破袋率≥99%，出料块度≤200mm;

(2)对分拣破碎后的高含水混合垃圾进行有效分离,分为低含水的可燃物和高含水的发酵料两部分；

（3)对高含水垃圾进行有效的生物预处理，在好氧条件下进行；

（4）当可燃物部分垃圾含水在30%～40%时，进行二次半湿粉碎至块度≤50mm;

（5）对块度≤50mm的垃圾进行均质混合和添加CaO等助剂后进行干燥、挤压造粒成φ20mm、长40～100mm，水分降至15％～25%;

(6）必要时对含水10%～20%的颗粒燃料在进气温度150℃下进行二次烘干,至含水率≤15%，送往焚烧炉；

（7）中间过程配有污水处理,除臭、充氧等操作,优化操作环境。

3.2。2 RDF制备工艺系统流程图

整套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、配套工程单元组成。工艺系统流程见图1.

图1中的流程可分为3个单元：

（1）垃圾接收预处理破碎单元

分别设计大件分选和一体化破袋、分选、破碎机械加工，及辅助人工分选过程相结合的方法。

（2)垃圾含水率降低及热值提高单元

我国垃圾含水率平均在35%～55％之间，为确保焚烧的低燃点和发热值的有效利用,采用一次烘干加一次冷却的方法.确保焚烧炉进料水分≤15％，燃料热值≥2300～3000kcal/kg。

（3)造粒、烘干单元

原料的粉碎粒度，直接影响颗粒燃料的造粒加工.因此,采用半湿粉碎的方法,将造粒进料块度控制在5cm以内，同时设计造粒机防堵孔机构，及时清理挤压孔板，确保造粒机正常高效运行。由于垃圾处理的特殊性，在工艺设计时，尽量实现设备的“口对口\"联接模式，通过过程设备的选用，尽最大限度地减少用工.某8~10t/hRDF城市生活垃圾资源化工程的工艺流程拓扑图见图2。

3。2。3设备装置的选择及改进

该工艺首次对含水率为35%～55%的混合垃圾颗粒

燃料生产线进行研发,为资源的再利用创造了良好条

件，其工艺路线比美国现在完整的RDF生产线减少设备

近一半,各种运行费用极低,平均按垃圾40元/吨计,

RDF—5每吨成本低于150元。为了达到最佳的垃圾处理

效果,最优化选择了处理的设备装置并对部分设备进行

了合理的改进。

（1）管束式干燥机的选用

该机由机壳、搅拌传动装置、换热列管、风机、尾气吸收系统，空气补充系统及蒸汽排放处理系统构成，主要用于将含水50%以上的破碎垃圾进行烘干处理，将其含水率降至35%以下，同时由于搅拌过程的物料均匀混合，保证出机垃圾的综合成分及含水率与发热值均衡，以保证焚烧炉经济有效运行。该机水分蒸发量为2000~3000kg/h，该系统共需热量190×104～280×104kcal/h（2。3～2。9MW/h）,进料垃圾水分40%～50%,处理能力12t/h,出料水分32％～35％,锅炉厂确认锅炉尾气排放情况为：180℃、91，000m4/h。经衡算为220×104kcal/h（2。6MW/h),符合干燥机使用要求。该干燥机使用工况为：进气180℃，出气65℃～75℃，尾气排放85×104kcal/h（1。05MW/h)，出气绝对湿度0.09kg/kg，相对饱和度50％，具备较强的传质能力。

（2）沸腾床干燥机的选用

管束式干燥机排气温度接近造粒机出料温度,可以让燃料颗粒直接进入恒速干燥段,为强化传质推动力故增加沸腾床干燥机一台,用于利用此部分余热蒸发水分。该机由带通透性进风机壳、传动机构、热风渗透系统、机架等构成。采用沸腾流化操作。该机主要用于将造粒机输出的含水率为30％的颗粒燃料烘干至含水率≤27％,出料温度60℃～65℃，利于冷却床的高效运行。该机供热采用管式干燥机尾气,同时对造粒颗粒在水分蒸发过程中实现

强度的提高、充分的燃烧和挥发份的有效利用.

（3）沸腾床冷却机的选用

经沸腾床干燥机出料温度为40℃～45℃，再次通过自然风冷却至室温，利用一台沸腾床冷却机实现冷却，此间脱水2％～3％，消除燃料颗粒结块的可能。该机由带通透性进风机壳、传动机构、冷风渗透系统、机架等构成。采用沸腾流化操作。该机主要用于将沸腾床干燥机出来的含水率为27%左右的颗粒燃料烘干至含水率≤25％，出料温度接近室温，利于焚烧炉高效运行和燃料的可靠储存。该机供冷采用自然洁净空气，同时对造粒颗粒在水分冷却过程中实现强度再次提高。

(4）垃圾破袋分拣破碎机

该机由组合式垃圾综合处理系统、驱动装置、机架操作检修平台构成。对城市生活垃圾同时进行破袋、分拣和破碎三种加工。破袋率≥95%,硬性物有效分拣率≥80％,设备出口物料块度≤100mm。

（5）半湿粉碎机

该机由粉碎执行机构、机壳、机架和驱动装置构成。该机主要用于对从沥离仓排出的含水率40％左右的垃圾进行二次粉碎，以保证造粒机运行良好的制粒性能，粉碎出料块度≤50mm，产量≥14，000kg/h。

(6）挤压成形机

该机为组合式挤压造粒机。由均质搅拌、挤压成形、孔板清理三部分机构组成.均质搅

拌过程由双轴浆叶轴和机壳构成，挤压成形由变径变距螺杆、出料孔板、壳体构成。孔板清理机构由滑动孔板、滑槽、液压系统、滑动孔板表面清理系统构成.该机将由半湿粉碎机出来的50mm以下块度的物料进行挤压成柱状条形颗粒。颗粒粒径≤30mm，长度≤100mm。由于垃圾中含有大量废塑料、破布等，在挤压过程中极易出现出料孔间搭桥结块现象，堵塞出料孔，故本机设有滑动孔板作为物料导向孔，当导向孔受堵，受液压系统控制，滑动孔板自动脱离挤压孔板,并剪断堵孔长纤维移向挤压筒外侧。经自动清理表面附着物后，自动归位。确保造粒机有效运行，减小停机损失.

该工艺采用了先进的热量内循环系统，系统热效率提高了40%；设备运行率大于80％，可节约大量的运行费用和维护费用.

3.3 工艺系统输出产品的性质、燃烧性能及排放指标

3.3.1产品性质

（1）有效提高发热值:试验证明,低位发热值为800kcal/kg的垃圾，经上述过程加工后,热值可达到2300～3000kcal/kg；

（2）水分含量减少，着火点降低,可以不加任何热能补充物质（生炉发火除外)，实现垃圾的焚烧作业；

（3)热值稳定：垃圾经加工后的颗粒燃料,热值基本一致，可改善焚烧炉运行稳定性;

（4）孔隙率与空气混合均匀度均高，燃烧充分，通过造粒对细粉状物料的固定,尾气粉尘排放减少近80％;

（5）减量明显：试验证明，垃圾经加工成颗粒燃料后，减量60%，焚烧炉有效处理能力提高近1倍；

（6）由于燃烧条件改善，焚烧炉输出有效利用热能提高130%左右，发电系统能量利用率提高近35％,飞灰大量减少，排放质量得到有效提高。该系统所生产的焚烧炉颗粒燃料性能见表2.

3。3。2产品的燃烧性能及排放指标

该系统所生产焚烧颗粒燃料与不预处理垃圾直接燃烧垃圾燃料使用性能比较见表3。

4 结论

（1）目前，垃圾焚烧技术在我国尚处于起步阶段，在发展垃圾焚烧及综合利用发电过程中，由于受原生垃圾燃料性质的影响，焚烧炉工作效率较低,运行费用及

尾气治理成本较高，电能输出和经济效益难以发挥，因而制约了整项技术的推广应用。我们应当根据实际情况,吸收国外成功的经验, 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。

（2)RDF作为垃圾处理新技术现已逐渐得到世界各国的重视，但由于我国城市生活垃圾的成分特点是可燃有机成分含量低、不可燃无机成分含量高、垃圾成分波动大;水分含量高、热值较低,因而RDF技术在我国推广应用仍有一定的难度.

(3)目前国内有关企业已自行研究设计了符合我国国情的混合垃圾焚烧炉RDF生产线，并已建成示范装置,为RDF焚烧处理技术装备国产化做出了示范,创出了特色.

该项RDF制备工艺利用专有技术将南方高湿混合生活垃圾加工成垃圾衍生燃料后再进行焚烧处理，垃圾减容率在95％以上，热能回收率在70％以上，电能回收率提高35%，尾气排放质量各项指标均优于散装垃圾焚烧处理,燃烧剩余物可直接用作水泥厂、砖厂原料，可完全实现零填埋。该系统技术从改变现有焚烧炉工作状况入手，对生活垃圾进行预处理后再进行焚烧,降低了垃圾焚烧处理对原料、热值及水分的要求，提高了焚烧法处理垃圾的适用范围，减少了能耗及成本，提高了处理能力和热能输出，极大地降低了垃圾焚烧尾气所造成的二次污染，实现了重要的技术突破。

我国目前垃圾焚烧发电虽在逐步得到普及，但是RDF衍生燃料生产技术还处于起始阶段。RDF和RPF垃圾衍生燃料发热量远高于煤矿，且充分利用废物资源，在日本、美国等国家被广泛应用。

一、什么是RDF和RPF?

RDF全称为Refuse Derived Fuel,即垃圾衍生燃料,是从生活垃圾中分拣出废塑料、废纸、废木料、纺织品等，经过破碎、干燥、成形，制成的无害固体燃料。RDF发热量为14595—20016 kJ/kg,大大高于煤（约10870 kJ/kg）,而我国一般城市生活垃圾的平均发热量在4000 kJ/kg左右。

RPF全称为Refuse Paper and Plastic Fuel，是由工业垃圾和生活垃圾中分拣出的废纸、废塑料为原材料,破碎成型后制成的固体废物衍生燃料，发热量范围在 20900—41800 kJ/kg.

二、垃圾衍生燃料生产系统范例：

三、垃圾衍生燃料的优点：

• 无害清洁型燃料

• 制备成统一规格颗粒，便于贮存、运输

• 燃料能量密度大，锅炉效益高

• 燃烧后灰量较少，灰处理费用极少

• 充分利用废物资源

四、垃圾衍生燃料的应用：

• 水泥厂

• 造浆厂、造纸厂

• 热力发电厂

• 钢铁厂

• 工业锅炉

RDF能量密度高，容易贮藏；长时间贮藏时，产生的等化学变化稳定；燃烧时，可提供的能量稳定；排气状况良好，残渣少，容易处理。

RDF的特征如下：运输性 由于是固体，提取容易，可用一般的运输车辆运输;贮存性 由于是干燥物，不会发生垃圾的特异臭味,可长期贮存；燃烧性 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，可望提高热效率;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，可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；缺点：①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）；②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）;③必须有专烧锅炉。

2 城市垃圾衍生燃料系统

以下介绍几个有代表性的RDF化系统

2。1 川崎重工业公司的设备

该公司开发的垃圾处理技术是以破碎、分选、燃烧、热利用技术为基础，多年来,不断进行包含燃烧试验在内的有关RDF大规模研究开发。于1996年建设了20 t/d RDF制造设备.从1997年1月以后,顺利地进行了制造试验。

（1) 制造设备概要 该设备由破袋、干燥、分选破碎、成形等工序构成。各工序处理程序内容如下:

破袋工序：将收集到的袋装垃圾破袋并破碎成适宜于干燥的大小；

干燥工序:利用高温热风干燥垃圾并除臭；

分选破碎工序：将不适宜于燃料化的物质(铁、铝、石等)分选、除去、破碎成适宜于成形的大小；

成形工序:为了防止,加添添加剂。通过成形，成为具有优秀运输性、贮藏性、燃烧性的高密度、高强度RDF燃料。

(2）设备规格 垃圾处理能力为2.5 t/h；处理垃圾种类为一般废弃物(家庭垃圾)；干燥用燃料为煤油；产品收量为1.25 t/h（根据垃圾的水分变动而定）;尺寸为16 mmΦ,长约50 mm；产品假比重约为0.6；工厂建筑物结构为钢筋混凝土结构；工厂建筑物总面积为1 459 m2.

(3）原料垃圾及产品性状 该设备使用城市垃圾连续不断地进行RDF制造试验。垃圾性状分析结果之一例如表2。城市垃圾的性状差异较大，即使是同一天的垃圾样品，其垃圾性状也有很大的差异。在该设备中，即使垃圾的质有很大的变动，产品的质量都能保持一定。产品的强度和性状，如表3和表4。

(4)防止公害对策 生产试验设备满足设置场所防止公害对策基准值.由于采用以下对策，干燥机排气、工厂房子外的臭气、噪音测定结果符合规制基准值，有效防止公害。

①从原料垃圾储留槽抽吸空气，进行除臭处理，然后排放于大气；②对干燥机的排气进行除臭，然后排放于大气;③干燥机用煤油做燃料;④作业环境:厂房的各部分有充足的空气，进行除尘、除臭处理，后排放于大气；⑤风力分选用的空气采用内部循环方式；⑥工厂所有房屋采用全封闭结构建筑物。

表2 原料垃圾性状

项目 试料名 垃圾试料(第1次） 垃圾试料（第2次)

试料采样日期 1997。2。26 1997。2。26

单位容积质量/kg.m—3 116 175

干燥后

的种类、

组成

/% 纸、布类 60。63

41。67

乙烯树脂、合成树脂、橡胶、皮革等 28。12 25。51

木、竹、麦杆、稻草类 1.09 2.24

厨房垃圾类（动植物残渣、蛋壳、贝壳） 3。91 1。27

不燃物质类 1。72 21.52

其他（可通过孔眼大小约5 mm筛的物质） 4。53 5。79

物理化

学性状

水分/％ 45.93

42.23

可燃成分/％ 47。37 38.55

灰分/％ 6。70 19。22

干物发热量（干)/J 20 180 21 562

高位发热量(湿)/J 10 718 9 797

低位发热量（湿）/J 8 792 7 996

表3 产品(RDF)的强度

项目 试验方法 测定结果

压缩强度 计测在直径方向，压缩至径向8 mm变形时的压缩力P。

压缩强度=P/L（L为RDF的长度） 1304.28 N/cm2

落下强度 将RDF从2m高处往混凝土面进行4次自由降落后，挂于10mm＊

的网上,用残留于网上的RDF比率进行评价(*为网眼大小) 99。1%

硬度 利用古氏硬度计 28.6HG

表4 产品（RDF)性状

项目 试料名 RDF试料（AM) RDF试料(PM)

试料取样日期 1997。2。26 1997.2.26

单位容积质量 674 686

物理化学性状 水分/％ 8。55 8。76

可燃成分/％ 76。62 76.19

灰分/% 14.83 15。05

干物发热量(干)/J 115 166

高位发热量(湿)/J 17291 17291

低位发热量（湿)/J 15910 15870

元素 生基体质

元素质量 C(碳)/% 41.13 41。00

H（氢）/% 5.25 5。29

N(氮)/％ 5。01 0.78

S（硫)/％ 0。05 0。14

Cl(氯)/% 0。27 0。15

O(氧)/% 24。91 28。83

（5）川崎重工业公司RDF制造设备的特征 ①主要设备放置于屋内,是完全不会产生臭气、噪音、粉尘的干净系统；②将分选工序放于干燥工序后面，可进行高精度分选，特别是铝及铁，可确保再资源化的纯度；③该设备的RDF进行干燥压缩成形，没有臭味，也不会，可长时间保存；④由于成形时的压缩力强，RDF体积密度大、坚固、易于运输和储藏;⑤采用高效干燥方式，每1 t原料垃圾的煤油使用量减少约60 L。

该公司计划将可燃烧RDF燃料的内部循环流动床式锅炉实证实验设备RDF处理量1

t/h，蒸汽发生量2 t/h，蒸汽条件8612 kPa设置于该公司内,今后将使用该设备进行RDF燃料及环境负荷试验。

3 田熊公司RDF生产设备〔2〕

为了有效利用城市垃圾的热能，田熊公司从1994年起开发生活垃圾衍生燃料，并建了城市垃圾RDF化实证设备，1996年开始运行.该公司RDF生产设备有以下两种：

(1)用关东地区5个工厂排出的纸、塑料类废弃物作为RDF原料。 设备系统包含搬运、破碎、分选、衍生燃料化、贮藏、供给、燃烧、热回收、防止公害对策等。所生产的RDF热量约

16 329 J/kg（由特殊纸、加工纸、粘附制品等杂物的废纸、废塑料、废书

类所制造），RDF燃烧量1 950 kg/h（46。8 t/d），蒸气量10.9 t/d，燃烧方式是流动床式.

（2）生活垃圾的RDF化设备. 由工厂排出的废弃物如废塑料、纸类等制造RDF，由于不纯物不多，水分少，用破碎、减容化组合方式的RDF化设备便可以了。但用生活垃圾制造RDF的设备必须有提取出生活垃圾中可燃物的设备.日本的生活垃圾包含厨芥类,与欧美的垃圾相比，水分值高50％左右，所以必须有干燥工序。生活垃圾的平均热量为6 280左右，水分约占50％。现在日本以生活垃圾为对象的RDF制造方式有二种：①供给—破碎—初分选-干燥—二次分选—成形；②供给-破碎-分选—成形-干燥,该公司采用第一种方式。该方式在干燥后的分选，除去异物效果良好，可制造优质RDF.这是采取将垃圾中的塑料和其他可燃物混合，提高发热量，使塑料熔融，使用粘结剂使其固形化的方式。现在,混入石灰等的方式已成为主流，混合石灰，可以抑制有害气体的发生，燃烧时可除去氯。由于燃烧情况有差异，会产生HCl（氯化氢），所以要有除去HCl的排气处理设备，该公司正在运行的实证设备规模及处理废弃物对象如下：

实证设备处理量:3 t/d(运转时间6~10 h/d)；

废弃物处理对象：生活垃圾类(以可燃垃圾为对象）；

生活垃圾类（除去水分的物质）、纸屑、木片灰、草类、落叶等；

塑料垃圾类:将不燃烧的塑料、薄的乙烯树脂类（板玻璃、花盒等)垃圾进行破碎分选。

处理生活垃圾类和塑料垃圾类可交替运行。

主要机器：干燥机500 kg/h、预热反应机100 kg/h、成形机1 000 kg/h。

生产过程如下：垃圾直接投入料斗，用供给传递机投入破碎机,破碎机使用低速双轴遮断式,刃厚3.5 mm,进行剪切。破碎机也兼做破袋机,破碎后用永磁传送带式磁选机除去铁成分后，在干燥机使水分减到5%以下（干燥机用卧式炉)，为优质的固体成形物，如果水分在10%以上,水蒸气从成形机喷咀吹出，成为不能成形的散乱状态，所以在投入干燥机前和干燥后出口要安装连续式水分计,掌握垃圾的水分状态.

干燥热源为煤油，可发生热风和脱臭，干燥后的臭气用强循环排气方式，导入750～800 ℃的燃烧带，进行高温脱臭后，通过热交换口排至屋外。用于干燥机的热风温度为300~400 ℃,可进行温度调整，采用在纸类着火温度以下进行运行管理的循环干燥方式.干燥的热源也可使用生产出来的RDF。但燃烧装置必须安装有防止二恶英发生，除去排气中的HCl，NOx等有害气体的装置和灰处理装置.

干燥后的生活垃圾在干燥物储藏库贮留后,用成形性强的双轴螺旋机压出成形。在成形喷咀和投入口的中间，加入冲模,采用良好的加热混揉方式,使垃圾中的纸类和塑料充分混合。成形的喷咀直径有25 mm和40 mm二种。在成形的过程中，加入生石灰。

废塑料等物在磁分选机后，通过铝分选机和风力风选机，除去异物，在塑料贮备库贮存，在预热反应器内加热至300 ℃,除去塑料中的氯乙烯树脂的氯,进入成形机直接成形。

4 新明和工业公司和日立金属公司系统

两公司已将城市垃圾为对象的RDF制造、燃烧系统产品化。

用垃圾收集车分别收集垃圾，并将收集到的可燃性垃圾进行破碎、干燥、挑选出不宜于燃烧的物质，然后压缩成形,制造高密度,可长期贮存的RDF.该公司的RDF制造设备特点：①干燥后的垃圾用气流搬运，设备布置自由度大，场地小，还可进行风力分选；②系统机器及搬运装置为密封结构，可防粉尘、臭气泄漏；③在成形之前添加石灰，可降低RDF的水分。

RDF制造设备由于不燃烧垃圾，所以排出的气体，以垃圾蒸发的水蒸汽和除臭处理产生的气体为主,不含二恶英和氮的氧化物等有害物质。制成的RDF水分在10％以下(湿量基准)。成形前，加入添加剂生石灰，所以为碱性，不易，几乎没有臭味.形状为棒状（直径

15 mm×30 mm左右)，由于压缩成形，崩坏情况微不足道。

RDF的燃烧，一般采用燃煤炉或流动床炉，而新明和工业公司提出了粉碎RDF，在旋风燃烧器中燃烧的新方法。该燃烧设备的特点：①高负荷高温燃烧，能够使二恶英类物质减少或熔化成灰;②粉体燃烧性能良好，状态容易控制，稳定性强；③利用旋风器燃烧，使装置小型化.

此外，新明和工业公司和神户大学合作，开发了大幅度降低二恶英类致癌物质的RDF小型燃烧设备.新设备将RDF粉碎成小粒,预先用燃烧器在过热情况下进行燃烧处理。小粒子与空气的接触面积增加，提高了燃烧效率,可实现高温燃烧。二恶英类物质在低温燃烧的起动和停止时容易产生，在新的燃烧技术中，由于燃烧效率高，在约1 000℃，1 m3排气中的二恶英浓度为0。44 ng，是现有小规模设备排出量的1/100.排气中的二恶英用过滤器除去，含有二恶英的灰也可直接熔融分解,焚烧时产生的热，由锅炉产生热水或蒸汽作热源利用。

5 日立制作所的产业废弃物衍生燃料装置

该公司在独自制定的环境行动计划中，热中于减少产业废弃物的问题。目标到2000年将废弃物的量削减到1991年的40％。作为废弃物减量再资源化对策之一，是将工厂废弃的纸屑、木屑、废塑料进行热压缩成形,作燃料使用.可使其再资源化的RDF制造设备,于1995年10月投产，成为日本国内的先驱者。

设备系统流程如下:收集到的垃圾通过料斗、传送器进入初破碎机进行粗破碎。初破碎物通过传送带送到网状分选机，将铁屑等金属分别除去后，送到二次破碎机细破碎.通过二次破碎物输送带将贮存箱的纸屑、木屑、废塑料等分别送到各自的定量供给机,再送到热压缩成形机,可防止废弃物散落和臭味散发,同时，也可用垂直配管，使装置占地面积减小.从各定量供给机运送到热压缩成形机途中，用石灰供给机加入石灰，中和、控制燃烧时发生的氯气，又可以减轻RDF燃烧后的排气对锅炉配管的腐蚀等问题。热压缩成形机用双轴螺旋浆式，加热废弃物,将废塑料熔化作为粘结剂.设备的处理能力为4.8 t/d，RDF的成分为纸屑约40%,木屑约40％，废塑料约20%.另外,将RDF作为锅炉燃料使用，变为蒸汽、高温水的热能，利用于蒸汽透平发电或用作热交换器的供冷等也在研讨之中。

住友金属工业公司在广岛炼铁厂建了RDF实证设备。将家庭排出的一般垃圾进行细碎，除去金属使其干燥成为高热量的RDF燃料。预计今后一年内，重复进行实证试验，使其达到实用化目标；神户制钢所从1988年夏天开始进行RDF燃料发电的第一次试验。为了使垃圾有效利用,制成RDF,用本厂运行的锅炉和煤混烧，确认其燃烧特性，并进行燃烧品质试验.该公司用当地的一般垃圾制造RDF，在达到50 t以上时，进入发电试验，预计和煤混烧，混烧效率可达到5～10%；为减轻焚烧炉燃烧垃圾所产生的二恶英类有害物质，达到消除公害与有效利用废弃物的双重目标，电源开发公司在若松综合事务所开发了发电效率达到35%的RDF燃烧装置。该装置二恶英等完全被控制,发生率几乎为零。装置已于1997年10月起动运行，核心技术是三菱重工业公司的外部循环流动床锅炉和住友重机械工业公司的再生再循环系统的活性炭脱硫、脱氮装置。以后将从全国接受RDF的供给进行

运行,并使其实用化，可完成1.5万kW～3万kW级商业化设备。该公司还投入35亿日元在北九州市建设试验发电厂,估计在100多万人口的县市所产生的可燃垃圾可兴建2～3万kW的RDF发电站,并能达到一般火力发电厂的热效率。

此外,日本再循环管理中心开发了可使RDF高效燃烧，二恶英类物质发生浓度在0。1 ng以下直至清除的2种小型锅炉，努力进行RDF制造设备和技术的普及工作。

5 结束语

由城市垃圾及产业废物制造RDF作燃料使用，目前尚未被人们广泛认识。但日本的大学、研究机构、各个集团、公司等都在积极的进行研究开发。

在即将形成的循环型社会中，有必要进行控制废弃物的排出、减容化、再资源化和与其相适应的移动集尘型真空收集系统或大楼用分选垃圾自动回收系统等的研究开发，这对改善居住环境是很必要的。在分选和循环领域也要考虑进行提高分选精度、自动化、小型化等所需技术和系统的研究开发。