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草稿:垃圾衍生燃料

垃圾燃料颗粒

垃圾衍生燃料（RDF）是一种从各种废弃物，如都市固体废物（MSW）、工业废料或商业废料制造的燃料。

世界企业永续发展委员会定义垃圾衍生燃料为：

“具有可回收热值的精选废弃物和副产品如果符合严格的规格要求，可用作水泥窑的燃料，替代部分传统化石燃料（如煤）。有时它们只能在预处理后使用，为水泥工艺提供 “量身定制 ”的燃料”。 （Selected waste and by-products with recoverable calorific value can be used as fuels in a cement kiln, replacing a portion of conventional fossil fuels, like coal, if they meet strict specifications. Sometimes they can only be used after pre-processing to provide ‘tailor-made’ fuels for the cement process.）

垃圾衍生燃料主要由不可回收的塑胶（不包括 PVC）、纸板、标签和其他瓦楞材料的可燃部分组成。这些部分会经由不同的处理步骤进行分离，例如筛选、空气分级、弹道分离、铁和非铁材料、玻璃、石头和其他外来材料的分离，以及切碎成均匀的颗粒大小，或进行造粒，以产生均匀的材料，用于替代化石燃料，例如水泥厂、石灰厂、燃煤发电厂或作为钢铁熔炉中的还原剂。

垃圾衍生燃料目前没有世界通用的分类标准。如果RDF符合欧盟标准CEN/TC 343，则可被称为固体回收燃料 (solid recovered fuel, SRF)。[1]比起其他垃圾衍生燃料，SRF在各国有较完善的品质标准与规范，统计数据也较多。[2]

其他文献视垃圾衍生燃料为一种二次燃料（secondary fuels）或替代燃料（AF），有时会以AF指称垃圾衍生燃料。

历史

1950年代，轮胎首次被水泥行业用作垃圾衍生燃料。1980年代中期，德国西发利亚地区（Westphalia）的水泥业开始开发各种由废弃物衍生的替代燃料，德语称为“Brennstoff aus Müll＂（BRAM），意为＂废弃物中提取的燃料＂。

当时，水泥业竞争激烈，业主采用BRAM的主因是为了取代化石燃料来降低成本。自1980年代以来，德国水泥工厂协会（Verein Deutscher Zementwerke eV, VDZ）一直在记录德国联邦水泥业使用替代燃料的情况，从1987年，不到5%的化石燃料被垃圾衍生燃料所取代，上升至2015年约有62%。

制程

垃圾衍生料的制程大致为：

  • 开袋
  • 手动分类（通常用于去除惰性物质、PVC 和/或其他不需要的物体）
  • 尺寸筛选
  • 磁选
  • 涡流分离（非磁性金属）
  • 空气分级机（密度分离）
  • 粗粉碎
  • 红外线精炼分离
  • 干燥
  • 压粒
  • 混合/均质


由于玻璃和金属等材料不易燃，因此在处理过程中会使用磁铁去除金属、使用机械筛选去除玻璃。然后，使用风刀（air knife）将轻材料与重材料分离。较重的材料通常被送往垃圾掩埋场，较轻的材料（具有更高的热值）责备搜集，可以加工成颗粒燃料、砖块或条状出售。 [3]

必须使用机械或生物的方式来去除垃圾中的水分，将水分含量降低至 20% 以下才能生产出高热值、高密度的RDF颗粒。[4][2]干燥RDF通常需要大量能源 ，而且使用机械-生物混和制程（mechanical-biological treatment, MBT）会使原本可燃的固体物质流失[5] ，引发RDF / SRF是否比传统焚化厂单纯焚烧残余都市固体废物更能节省资源的争论。[6]

终端市场

如果 RDF 能够清洁燃烧或符合《京都议定书》的规定，则 RDF 可提供资金来源，未使用的碳信用额可透过碳交换所在公开市场上出售。[需要说明] 然而，城市废弃物合同[需要说明]的使用以及这些解决方案的银行可操作性[行话]仍是一个相对较新的概念，因此 RDF 的财务优势可能值得商榷。由于欧洲的垃圾填埋指令和垃圾填埋税的征收，欧洲的垃圾衍生燃料生产市场发展迅速。预计 2015 年英国向欧洲及其他地区的垃圾衍生燃料 (RDF) 出口量将达到 330 万吨，较前一年增加近 50 万吨。

RDF 可以多种方式用于发电或替代化石燃料。它可以与煤发电厂的传统燃料一起使用。在欧洲，RDF 可应用于水泥窑工业，该行业实施严格的废弃物焚化指令（Waste Incineration Directive）空气污染控制标准。RDF / SRF 用于水泥窑的主要限制因素是其总氯 (Cl) 含量，平均商业制造的 SRF 的 Cl 含量为 0.76 w/w (± 0.14% w/wd, 95% 置信度)。[7]

生物质成分测定

欧盟的CEN 343小组开发了几种方法来确定垃圾衍生燃料中的生物质比例。最初开发的两种方法 (CEN/TS 15440) 是手动分类法（manual sorting method）和选择性溶解法（selective dissolution method）[8]。现在也有根据放射性碳定年原理开发的方法：2007年发表了概述碳-14方法的技术评论（CEN/TR 15591:2007），2008年发表了碳测年法的技术标准（CEN/TS 15747:2008）。[9]碳定年方法的成本较高。

虽然碳-14定年可以确定RDF/SRF的生物质比例，但不能直接确定生物质的热值。确定热值对于可再生能源责任证书计划（Renewable Obligation Certificate program）等绿色证书计划非常重要，因为这些项目会根据生物质所能产生的能量颁发证书。

成分测定

由于 RDF / SRF 本身的成分多变（异质），因此在品质保证方面，尤其是在准确测定 RDF / SRF 的热回收（燃烧）特性方面，面临着重大挑战。最近的进展使得最佳的子取样方案能够从例如 1 kg 的 SRF / SRF 样品到 g 或 mg 的 SRF / SRF 样品，在分析装置（如轰击热量计或 TGA）中进行测试。使用此类解决方案可确保具有代表性的子取样，但对于氯含量而言则较为困难。[10][11]

地域现况

意大利坎帕尼亚

2009年，为解决意大利坎帕尼亚大区那不勒斯的垃圾管理问题，耗资超过3.5亿欧元在阿切拉建造了焚烧炉，每年可焚烧约60万吨垃圾， [12]生产的能源足以为 20万户家庭每年供电。[13]

美国爱荷华州

美国第一家全面建成的废弃物转制能源设施是爱荷华州埃姆斯的阿诺德·O·尚特兰资源回收厂（Arnold O. Chantland Resource Recovery Plant），建于1975年。该工厂的业务包含生产RDF，送往当地一家发电厂作为补充燃料。 [14]

英国曼彻斯特

位于英格兰西北部的曼彻斯特市，正处于授予使用 RDF 合约的过程中，RDF 将由拟建的机械生物处理设施生产，作为一项巨大的 PFI 合约的一部分。大曼彻斯特废弃物处理局 (Greater Manchester Waste Disposal Authority) 最近宣布，市场对使用 RDF 的初步出价有很大的兴趣，预计每年的生产吨数可达 900,000 吨。[15] [16]

以色列

2017年3月底，以色列在Hiriya回收园区（Hiriya Recycling Park）启动了自己的 RDF工厂，该工厂每天将接收约1,500吨生活垃圾，每年约50万吨，预计每天可生产500吨 RDF [17][18]

阿拉伯联合大公国

2018年10月，阿联酋气候变化和环境部与Emirates RDF公司（BESIX、Tech Group Eco Single Owner、Griffin Refineries）签署了一份特许协议，在欧姆古温大公国开发和运营一座RDF设施。该设施每天将接收 1,000 吨生活垃圾，并将阿治曼和欧姆古温大公国55万居民的垃圾转换成RDF。RDF将用于水泥厂，以部分取代传统使用的瓦斯或煤炭。 [19]

台湾

参考资料

  1. ^ The difference between RDF and SRF. Resource.co. 
  2. ^ 2.0 2.1 Velis, C. A.; Longhurst, P. J.; Drew, G. H.; Smith, R.; Pollard, S. J. T. Production and Quality Assurance of Solid Recovered Fuels Using Mechanical—Biological Treatment (MBT) of Waste: A Comprehensive Assessment. Critical Reviews in Environmental Science and Technology. November 30, 2010, 40 (12): 979–1105. Bibcode:2010CREST..40..979V. S2CID 110958033. doi:10.1080/10643380802586980. hdl:1826/6847   –通过CrossRef.  引用错误：带有name属性“v1”的<ref>标签用不同内容定义了多次
  3. ^ Williams, P. (1998) Waste Treatment and Disposal. John Wiley and Sons, Chichester
  4. ^ Velis, C. A.; Longhurst, P. J.; Drew, G. H.; Smith, R.; Pollard, S. J. Biodrying for mechanical-biological treatment of wastes: A review of process science and engineering. Bioresource Technology. 2009, 100 (11): 2747–2761. Bibcode:2009BiTec.100.2747V. PMID 19216072. doi:10.1016/j.biortech.2008.12.026. 
  5. ^ Velis, Costas; Wagland, Stuart; Longhurst, Phil; Robson, Bryce; Sinfield, Keith; Wise, Stephen; Pollard, Simon. Solid Recovered Fuel: Influence of Waste Stream Composition and Processing on Chlorine Content and Fuel Quality. Environmental Science & Technology. February 7, 2012, 46 (3): 1923–1931. Bibcode:2012EnST...46.1923V. PMID 22191490. doi:10.1021/es2035653 –通过CrossRef. 
  6. ^ Velis, Costas A.; Cooper, Jeff. Are solid recovered fuels resource-efficient?. Waste Management & Research: The Journal for a Sustainable Circular Economy. February 6, 2013, 31 (2): 113–114. Bibcode:2013WMR....31..113V. PMID 23417573. doi:10.1177/0734242X13476385  . 
  7. ^ Gerassimidou, Spyridoula; Velis, Costas A.; Williams, Paul T.; Castaldi, Marco J.; Black, Leon; Komilis, Dimitrios. Chlorine in waste-derived solid recovered fuel (SRF), co-combusted in cement kilns: A systematic review of sources, reactions, fate and implications. Critical Reviews in Environmental Science and Technology. 2021, 51 (2): 140–186. Bibcode:2021CREST..51..140G. doi:10.1080/10643389.2020.1717298. 
  8. ^ Séverin, Mélanie; Velis, Costas A.; Longhurst, Phil J.; Pollard, Simon J. T. The biogenic content of process streams from mechanical-biological treatment plants producing solid recovered fuel. Do the manual sorting and selective dissolution determination methods correlate?. Waste Management. 2010, 30 (7): 1171–1182 [2023-09-06]. Bibcode:2010WaMan..30.1171S. PMID 20116991. doi:10.1016/j.wasman.2010.01.012. 
  9. ^ European Committee for Standardization, list of published standards
  10. ^ Gerassimidou, Spyridoula; Velis, Costas A.; Komilis, Dimitrios. Establishing a sub-sampling plan for waste-derived solid recovered fuels (SRF): Effects of shredding on representative sample preparation based on theory of sampling (ToS). Waste Management. 2020, 113: 430–438. Bibcode:2020WaMan.113..430G. PMID 32610247. doi:10.1016/j.wasman.2020.06.010. 
  11. ^ Gerassimidou, S.; Velis, C. A.; Bourne, R. A.; Komilis, D.; Garcia-Taengua, E.; Williams, P. T. Statistical quantification of sub-sampling representativeness and uncertainty for waste-derived solid recovered fuel (SRF): Comparison with theory of sampling (ToS). Journal of Hazardous Materials. 2020, 388 [2023-09-06]. Bibcode:2020JHzM..38822013G. PMID 31954309. doi:10.1016/j.jhazmat.2019.122013. 
  12. ^ Il termovalorizzatore di Acerra | A2A. www.gruppoa2a.it. [2023-09-06] （意大利语）. 
  13. ^ Urban waste incinerator of Acerra, Italy | EJAtlas. 
  14. ^ Resource Recovery System (serving Story County) | City of Ames, IA, Retrieved Feb 14th, 2023
  15. ^ Healthy interest for Manchester waste-derived fuel contract, www.letsrecycle.com, Accessed 20.11.06
  16. ^ Manchester seeks outlets for refuse-derived fuel, www.letsrecycle.com, Accessed 20.11.06
  17. ^ Israel Turning Garbage Dump into Energy Resource - Accessed 03.27.17
  18. ^ Israel turning garbage dump into energy resource. The Jerusalem Post | JPost.com. 27 March 2017. 
  19. ^ UAE climate change ministry awards alternative fuel facility contract. Construction Week Online. 18 October 2018 [2019-11-14] （英语）. 
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