城市垃圾性質(zhì)及燃燒特性1

1、3城市垃圾性質(zhì)及燃燒特性我國的生活垃圾熱值較低，水含量高，一般為40%60%，無法保證爐內(nèi)穩(wěn)定燃燒，必須輔以煤或油助燃。隨著生活水平的提高，城市燃料氣化率的增加，城市生活垃圾中不可燃物質(zhì)的比例逐漸減小，垃圾熱值明顯提高，使得垃圾焚燒爐的可操作性得到改善。3.1城市垃圾的組成及性質(zhì)生活垃圾的組成成分具有復雜性和多變性的特點，不同的地區(qū)、不同的生活水平、習慣、不同的季節(jié)等組成成分不同，但基本組成成分相差不多。隨著社會的發(fā)展，人們素質(zhì)的提高城市能源的變化，垃圾實行分類收集，從而提高垃圾的熱值。對我國主要的幾個大城市的原生垃圾進行了調(diào)查分析計算，其干基組分見表1。表1我國典型大城市生活垃圾的干基組分城

2、市廚余煤灰渣土紙類塑料橡膠織物金屬其它北京50.2942.274.170.611.160.800.70上海42.7053.791.630.400.470.530.48廣州48.7637.713.115.452.110.702.17深圳47.1620.968.5015.923.571.322.57天津45.3031.004.4913.402.340.463.01武漢35.5043.984.333.911.330.6910.26由表1可知，各地垃圾成分雖然存在差異，但其中廚余均占了很大的比重。又對我國六座城市的生活垃圾進行了工業(yè)分析和元素分析，其結(jié)果見表2。表2城市生活垃圾的工業(yè)分析和元素分析種類

3、城市工業(yè)分析兀素分析熱值kJ/kgMVFCACHOSN原生垃圾寧波49.0919.833.1127.9755.627.9834.390.351.703933青島42.3618.572.7836.2958.418.6231.100.331.594265武漢47.6721.093.3927.8557.528.1332.520.331.474645上海51.5827.34.1516.9758.708.3331.350.251.376460深圳40.9431.184.1423.7459.018.3831.00.281.307756澳門39.1942.875.4312.5156.117.6434.410

4、.331.539890由表2可以看出，隨著經(jīng)濟生活水平的提高，城市垃圾的熱值呈上升趨勢。表3列出了五種典型的垃圾樣品的工業(yè)分析和元素分析。表35種典型垃圾樣品的工業(yè)分析和元素分析種類工業(yè)分析兀素分析熱值kJ/kg水分灰分燃質(zhì)CHNSClO廚余90.770.718.5243.4455.002.300033.8251034紙張4.857.5687.6037.1855.380.300.300.3044.12511113含氯塑料0.290.1499.5642.5455.560.300.3049.471.40538295無氯塑料0.320.4299.2676.25512.50.300.300.389.5

5、8036871織物6.190.5693.2544.9656.440.300.300.3040.94514559煤10.0031.2258.7846.5103.050.762.995.47018359廚余的低位發(fā)熱量為負值，是因為廚余中含水量很高。其可燃質(zhì)產(chǎn)生的熱量不足以提供水分相變所需的潛熱。從表3中的數(shù)據(jù)看，所選的幾種生活垃圾的灰分與煤樣相比，含量很少，除廚余外，水分的含量也比煤樣低，可燃質(zhì)的含量卻大大高于煤樣。3.2垃圾燃燒特性3.2.1垃圾熱值垃圾熱值估算方法較多，最主要的方法是對垃圾先進行元素分析，然后基于垃圾中C、H、N、O和S含量進行近似計算，一般采用的是門捷列夫公式。Q十4.18

6、7klC+246H26(0-S)(3-1)高Qt=4.187klC+246H26(0S)6W(kJ/kg)(3-2)低表2中對城市垃圾熱值就是采用公式(32)計算所得。還有一種方法，根據(jù)609種有機燃燒熱的簡單加和平均值，結(jié)合微分掃描量熱儀(DSC)和熱重分析儀(TGA)的分析結(jié)果，可方便地估算垃圾熱值。表4是幾種典型的城市生活垃圾的成分分析：表4城市生活垃圾的DSC和TGA分析結(jié)果%一圾稱垃名的率sc出水D測含師期旦里實輛總物1機I有水發(fā)H張氏巧2un2572572532un52o2o77272屑水1LOO73Qco7Q774781733Q511Q8A廚5O1L3un3863_878.946

7、499OQ2228232987843464532Q53529口叩樣干MHHivjl.92543Qz4639oo2323252選擇了609種有機物，包括糖類、氨基酸、肽、有機磷和硫化物、酯、醚、甾體等，計算出平均熱值為23.22MJ/kg。高位熱值與地位熱值的關(guān)系為：Q=Qx(100-L-W)/100-24.435xW(33)低高式中L惰性物(灼燒殘渣)，w含水率，利用表4所測定的有機物含量1%和含水率W%,則垃圾的高位熱值為：Q=23.22(MJ/kg)xI%(34)高其計算結(jié)果見表5。表5垃圾中有機物高位熱值估算成分熱值測定值(kj/kg)根據(jù)TGA根據(jù)TGH和ncr分斥結(jié)里他偏差樓)也/如

8、估算供差(%)紙張1675016840Q5416887Q82木屑1861018664Q2918695G45廚余4650357721074667Q36塑料3256021432341721-1873-1.00樣品11(混和干未知2162商卅如3.2.2空氣需求量計算垃圾焚燒的空氣需求量時，把垃圾作為一種固體燃料，則理論空氣需求量為：L=(8.89C+26.67H+3.33S-3.33O)x10-2(m3/kg)(35)0實際空氣需求量為：L=nL(m3/kg)(36)n0若考慮空氣中的水分，則濕空氣需求量為：L=(1+0.00124g)nL(m3/kg)(37)n0以表2中上海市的生活垃圾為例，取

9、垃圾焚燒時的空氣消耗系數(shù)為1.3，根據(jù)上述公式，可計算得到1kg上海市的生活垃圾完全燃燒時消耗的濕空氣量為9.806m3。3.2.3煙氣生成量計算垃圾焚燒的煙氣生成量時，忽略垃圾焚燒時產(chǎn)生的少量HCl等氣體。N2O253/kg12100S22.4(3/kgm32100rhW22.422.4CCO2SO2+(218100丿22.479N+0.00124gL/kg(38)2821100100100/kg（L)Cm/kgV=V+V+V+V+VnCO2SO2H2ON2O2rCSHWN)22.4r21=+n-L+0.00124(123221828丿100(100J0將式（38）中的5項相加即可得到煙氣生成量。n/kg(39)3.2.4燃燒特性參數(shù)針對表3中樣品的工業(yè)分析和元素分析計算得到的燃燒特性參數(shù)表如下表6垃圾樣品的燃燒特性參數(shù)試樣著火溫度/匯燃盡溫度/匯失重過程/個重大反應(yīng)速率溫度/X廚余1687802203331紙張2996882373670含氯塑料42449911477不含氯皺料4305031479織物3314061378永城