垃圾物理特性与可焚烧特性的关系.pdf

中国工程热物理学会 燃烧学 学术会议论文 编口．：064039 垃圾物理特性与可焚烧特性的关系 李清海张衍国蒙爱红贾金岩党文达陈昌和 (清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室，北京100084) 联系电话：010 摘要：本文筒要总结了国内外估算垃圾热值的方法，同时，结合国内外100多组垃圾的成分，分别计 算了过量空气系数l和2．1两种条件下的绝热燃烧温度，并提出设计绝热燃烧温度慨念。发现，单独 依靠热值指标判断垃圾是否适应燃烧具有局限性。尽管本文提出的观点过于保守，但在设计垃圾焚烧 炉时应适当予以重视。 关键宇：垃圾热值焚烧温度 引言垃圾焚烧目前在我国得到了一定程度的发展。垃圾的特性可用垃圾的物理成分、 工业分析、元素分析等进行表征lIJ，其物理成分可划分为纸张、厨余、塑料、灰土等，’ 但物理成分的鉴别具有一定困难。工业分析和元素分析都是使用仪器对垃圾进行测试， 而元素分析对样品的要求较高，常要求粒度在200目以下。垃圾的成分相当复杂，破碎 起来相当困难，垃圾中的纸张、塑料破碎后成絮状，橡胶坚硬无比，曾用低温液氮冷却 的方法进行破碎，总之元素分析由于选样、破碎等环节导致的离散，分析数据具有很大 的离散性，具有“测不准”性。而工业分析相对元素分析而言，对样品的制样要求较低， 可通过延长测试时间等手段，降低对样品粒度的要求，因而工业分析的离散性偏小。由 于垃圾工业分析和元素分析的困难以及数据的离散，常常很难准确得到垃圾的具体成分 数据，因而垃圾成分的统计特性具有一定研究意义。本文收集了中外上百种垃圾、生物 质等燃料工业分析和元素分析数据，利用ExcellVBA编程，分别计算了各种燃料的理 论空气量、理论烟气量。在特定过量空气系数条件下，计算了绝热燃烧温度，并提出设 计绝热燃烧温度的概念，可供设计垃圾焚烧炉参考。之所以提出设计绝热燃烧温度的概 念是试图定性上了解某种垃圾是否适合焚烧，并澄清垃圾热值并不是影响垃圾焚烧的决 定性因素，尽管其为关键冈素。在某些情况’F，烟气量也间接影响垃圾的焚烧特性。 1影响垃圾焚烧的因素 从热焚烧特性角度考虑，影响垃圾焚烧的主要冈素有如’卜．几个方面： l、热值，毫无疑问，热值直接影响到了垃圾的燃烧温度，而燃烧温度是控制垃圾 734 是否能燃烧完全以及是否适宜焚烧的关键冈素； 2、水分，水分的高低，间接影响垃圾的低位热值，同时影响烟气中的成分，影响 ’ 着烟气的传热； 3、灰份，垃圾中的灰份的多少，间接影响到了垃圾的热值，同时也影响这燃烧方 式的选择： 4、可燃质，可燃质包括挥发份和同定碳，直接影响着热值； 5、C、H、O、N元素数据，这些数据除了影响热值外，还影响着烟气量； 6、垃圾中的元素Cl、Hg、Cd等重金属，直接影响二恶英和重金属的排放。 2垃圾成分与热值关系 燃料的热值与水分、灰份、挥发份等相关，常见有关于水分、灰份、可燃质与热量 的拟合公式f21。李晓东【31对我国部分城市垃圾的成分进行了分析，回归了垃圾热值与工 业分析、元素分析、垃圾成分之间的关系。其得出的垃圾收到基低位热值公式如下： Q州p=40R+37．4圪一4．5M簦 ％矗，p=41．1如+22．9Gd+20．7只一4．5M。 量(％)，圪为干基中的可燃成分(％)，Rd为干基中的塑胶含量(％)，Gd为干基中 的厨余含量(％)，只为干基中的纸张含量(％)。 董艮青14】利用多元线性回归方法拟合了垃圾热值与垃圾组分的关系： 式中，PL、PA、TE、GT、FD分别代表塑料、纸张、织物、’草木和食品。同时也 利用神经网络法预测了垃圾的热值，但神经网络法过于复杂。 Qd，脚p=356．248Vd一6998．497 735 上式中，Ga为厨余(％)，Paa为纸张(％)，尸7a为塑料(％)。 印度研究者Jigishal61对同