生活垃圾衍生燃料示范生产线设计及运行效果

生活垃圾衍生燃料示范生产线设计及运行效果

生活垃圾衍生燃料（RDF）的发展是一种全新的生活垃圾处理方式，本文就北京市阿苏卫综合处理厂制备RDF试验示范生产线进行设计，确定了生产工艺及具体参数，并根据生产RDF工艺要求与设备相关特点设计示范生产线的关键设备，包括破碎机、成型机及其他辅助设备，并结合生产工艺与设备参数进行生产线的工艺布置，最后分别对该生产线的生产产能、运行效果及成本进行分析，论证了本示范生产线设计的合理性与可行性。

一、工程概况

北京阿苏卫生活垃圾综合处理厂位于北京小汤山阿苏卫卫生填埋场内，处理厂占地面积为100亩。主要服务于东城区、西城区产生的城市生活垃圾。该项目处理规模为1600吨/天，满负荷运行可达到2000吨/天的处理量。该厂由北京桑德环保集团投资3.8亿以BOT模式建设，由其项目子公司北京国中生物科技有限公司负责运营。阿苏卫综合处理厂采用前分选系统加堆肥工艺为主的综合处理工艺，每天有堆肥后残渣近600吨需填埋处理，这部分残渣经生物降解处理后水分低、热值高，是制备垃圾衍生燃料（RDF）很好的原料[1， 2]。

2010年，鉴于我国垃圾焚烧受到很大制约，对二?f英等有毒有害污染物的控制十分困难，对环境造成严重二次污染等现状，桑德集团在北京阿苏卫生活垃圾综合处理厂项目中，引进RDF燃料生产线，对垃圾筛分出的可燃物进行“全自动机械化-负压通风生物动态好氧发酵”降水除臭，再添加部分添加剂通过粉碎挤压成型，生产RDF燃料。制成RDF回收利用后，不仅可以大幅度减少北京市燃煤需求量，也可以为生活垃圾资源化提供一种全新的方式[3]，该制备垃圾衍生燃料（RDF）试验示范生产线就是在这个背景条件下孕育而成的。

二、工程设计 （一）工艺参数

根据课题组前期进行的燃煤锅炉掺混RDF试烧检测结果，同时对示范生产线塑料分选进行调整，确定了本生产线最终RDF生产工艺参数如下：

热值不低于2200kcal/kg；含水率低于30%；塑料含量低于3%；密度：1.4-1.6kg/L之间；原料粒度：破碎机孔径15mm；RDF规格：Φ20mm、长度2-3cm；碳酸钙添加比例：3%。 （二）生产工艺设计 1.工艺比选

结合对阿苏卫垃圾综合处理厂现有生产工艺及三个工艺段物料组分、水分、热值的分析，认为次级筛上物和后处

理筛上物由于发酵降水和餐厨、厨余有机物的生物降解去除，更适合用于RDF生产。次级筛上物较大（40-80mm），需多级破碎，且需专门弹跳去除砖石和玻璃的设备，工艺较为繁琐，生产成本相对会偏高[4， 5]。

因此，选定后处理筛上物RDF生产工艺，直接利用后处理肥料精制产生的筛上物经过两次密度分选去除玻璃沙石和塑料，经过一次破碎挤压制成RDF燃料棒。 2.工艺流程

后处理筛上物RDF生产工艺流程见图1（见上页）。 原生垃圾经过前处理分选后，可堆肥物料先后经过初级、次级两级发酵后，有机物充分降解，现行工艺下物料水分可降至30%-35%。发酵后物料经过Φ40筛孔的滚筒筛筛分后，筛下物作为粗堆肥进入后熟化阶段。20-30天熟化后的物料经过Φ19滚筒筛分、密度分选生产精制肥料，其筛上物（19-40mm）即作为RDF的生产原料。筛上物再利用肥料精制的密度分选机去除其中的沙石、玻璃等无机物，通过风选去除其中绝大部分高氯、中氯组分的塑料后，送至15mm的对辊式破碎机进行破碎，破碎后的物料按比例添加添加剂，利用风力输送管道进入挤压成型机，挤压成Φ20mm、长度2-3cm的RDF燃料棒。 （三）生产RDF关键设备及特点

根据课题组前期对工艺和设备的调研，结合适用于燃煤

锅炉RDF的生产工艺可知，分选设备必须满足去除塑料、砖石玻璃的需求，与后处理肥料筛分设备结合共用，RDF专用设备破碎机和成型机根据RDF对物理特性、热稳定等的需求[6]，选定了满足物料需求的剪切破碎机和成型挤压机。 1.破碎设备

一级破碎与二级细破碎均选用江阴广福机械有限公司的产品。它的原理是利用有速差的两个转子，产生剪切作用而将塑料撕裂。更换刀片的厚度，可以改变破碎后物料的粒度[7]。由于细破碎要求将物料破碎到30-40mm，因此选用一个刀具有6-8个刀齿的破碎机。同时为了节省动力消耗，选用一台电机带动两根破碎辊的传动形式。剪切破碎机技术参数见表1。 2.成型设备

为了减少维修维护费用、提高成型率，本工艺选用平模制粒机作RDF成型机。选用山东章丘宇龙机械有限公司的产品，其技术参数见表2。

该设备的特点是：①通过液压控制系统可以方便的调节和保持碾辊对物料的压力；②碾辊为锥形，两端的线速一致，避免了碾辊与模具的错位摩擦，减小了阻力，节省了动力消耗；③成型多样化。只要更换模具，可以得到圆棒形、方形和大小不同的产品。 3.辅助设备

（1）关风器。采用瑞安市天蓝环保设备有限公司的产品。转子为四分隔结构叶轮，聚氨脂板密封，能适应大片状塑料的卸料。设备转速为18rpm/min，容积为180L/rpm。 （2）风机。设备型号为9-19NO12.5左0A，转速为1450rpm/min，风量

18447m3/h，风压9110Pa，功率为75kW。

（3）旋风卸料器。采用下旋55型旋风除尘器改进而成，进口气流速度14m/s，直径1400mm。加料部分的卸料器直径为1200mm。出口直径设计为400mm，能保证片状塑料在出口不堵塞。

（4）加料装置。采用双振动电机驱动的振动给料斗与无轴螺旋结合的运行模式。振动给料斗能使物料在料斗内不结拱，无轴螺旋采用变频驱动，能任意改变喂料量。 三、生产产能及成本分析 RDF生产示范线的产能及成本分析见表3-5（见下页）。

从表3-5可以看出：①示范生产线分选设备日产能为110吨（22小时），挤压成型产能为50吨（22-23小时），各项成本均为实际量；②挤压成型工艺成本占70.5%，分选工艺占29.5%，而且主要影响产能和耗能的设备是挤压成型机。因此设备改进是增产降耗的关键。 四、运行效果分析

示范生产线分两次进行连续生产运行，第一次运行500

小时，生产RDF产品近1000吨；第二次又运行500小时，生产RDF产品近1000吨。通过对各项工艺指标测试分析，得出生产成本为104.83元/吨。其中分选成本30.93元/吨，破碎成型成本在73.9元/吨。挤压成型工艺成本占70%，分选工艺占30%，而且主要影响产能和耗能的设备是挤压成型机。该生产设备的研发及专利是提高RDF产能和降低能耗的关键。 五、结语

北京阿苏卫生活垃圾衍生燃料（RDF）示范生产线采用后处理筛上物RDF生产工艺，直接利用后处理肥料精制产生的筛上物经过两次密度分选去除玻璃沙石和塑料，经过一次破碎挤压制成RDF燃料棒。该示范生产线的建设可拓展生活垃圾资源化途径，RDF应用于燃煤锅炉不仅解决垃圾资源化问题，同时也减少能源消耗，减少碳排放，具有较好的社会经济和环境效益。示范工程的实施及示范技术的推广对提高北京市生活垃圾无害化处理率具有重要意义。 参考文献：

[1]田文栋，魏小林，黎军等.北京市城市生活垃圾特性分析[J].环境科学学报，2000，20（4）：435-438.

[2]Xi B D， Liu H L， Zeng G M， et al. Composting municipal solid waste and sewage sludge with effective microorganism complex[J]. Joumal of Environmental Sciences，

2002， 14（2）： 264-268

[3]王敦球，龙腾锐.城市固体废弃物堆肥工艺条件试验研究[J]. 环境工程，2003，21（1）：50-52.

[4]徐昕.城市生活垃圾制备衍生燃料（RDF）工艺实验研究[D].浙江：浙江工业大学硕士论文，2010.

[5]秦磊.城市生活垃圾制备衍生燃料（RDF）的相关研究[D].天津：南开大学硕士论文，2006.

[6]郭小汾，杨雪莲，陈勇等.垃圾衍生燃料（RDF）的成型工艺及物理特性[J].太阳能学报，2001，22（1）：84-86. [7]王泽生，叶会华，刘志军等.垃圾衍生燃料的制备工艺及关键技术.天津建设城市学院学报，2008，14（4）：290-294. （责任编辑：李利）

本文由北京市科技计划资助：Z111100056811036 收稿日期：2014-03-01

作者简介：武继旭（1970―）男，山东阳谷人，硕士，总经理，高级工程师。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ixkp.html