城市生活垃圾热值的测定方法及在重庆市的应用分析 生活垃圾热值测定对其处置有何作用
时间：2019-04-10 03:21:26 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：城市生活垃圾的热值是影响垃圾焚烧发电厂热效率的重要参数，准确获得生活垃圾的热值是合理组织燃烧的基础。本文介绍了生活垃圾热值的经验估算方法和实验测定方法，并针对重庆市生活垃圾的特点，采用实验测定方法中的细化分类法和混合法进行了测定比较，研究发现混合法测得的垃圾热值更接近重庆市当前垃圾热值。
关键词：城市生活垃圾，低位热值，经验估算，实验测定，混合法
Abstract：Heating value of municipal solid waste (“MSW”) is the important parameters of the thermal efficiency of the Waste-to-Energy power plant, accurate access to MSW heating value is the basis of rational organization of combustion. The thesis describes the experience estimation methods and experimental testing methods of MSW heating value, according to the characteristics of MSW in Chongqing, adopts detailed classification method and mixing method of experimental testing methods and after comparison, the research found that the mixing method is closer to the real heating value of the MSW in Chongqing.
Key words：Municipal solid waste, low heating value, experience estimation, experimental testing, mixing method
中图分类号：R124.3文献标识码：A 文章编号：
0. 前言
环境与发展已成为当今世界备受关注的议题，随着社会经济的发展，城市化进程的加快，城市生活垃圾产量不断增加，城市生活垃圾的处理与处置已成为制约经济、社会可持续发展的重要因素[1-2]。在我国城市生活垃圾产量的增长尤为明显，且随着人民生活水平的不断提高，垃圾热值不断提高。城市生活垃圾常用的处理方法有填埋法、堆肥及焚烧等，由于焚烧法不仅能够实现垃圾的减容，还能够变废为宝，实现垃圾的焚烧发电。在污染物排放方面，在对垃圾焚烧后的烟气进行净化处理后，可减少二次污染[3-6]。因此，在经济较发达、土地资源宝贵的地区，焚烧法成为垃圾处置的首选方法。
在垃圾焚烧炉的工艺设计及运行过程中，垃圾热值是一个非常重要的参数。经验公式和实验方法可以用来估算和测定生活垃圾的热值[1-4]。常用的三种经验公式估算方法主要为：物理组成分析，最终的成分分析，近似的成分分析。常用的实验测试方法主要为：细化分类法及混合法。本文分别介绍用于垃圾热值估算和测定的经验公式估算法和实验测定法，并针对重庆市生活垃圾的特点，采用实验测定法比较分析细化分类法与混合法在测定重庆市生活垃圾低位热值的应用。
1. 经验公式估算垃圾热值
经验公式估算垃圾热值主要方法，分别为：物理组成分析，最终的成分分析，近似的成分分析。三种经验公式的表达式见表1。
物理组成的分析方法是对城市生活垃圾不同成分质量百分数进行分析，例如塑料、纸等。
最终的成分分析方法是确定城市生活垃圾中各种化学元素的成分C、H、O、N、S的百分比。
近似的成分分析的方法是通过确定水分、挥发分、固定炭、灰分的百分比来预测城市生活垃圾的热值的。
表1 经验公式估算城市生活垃圾的热值
O表示氧元素，S表示硫元素，W表示水分 B表示燃烧的挥发分
注：代号的单位为质量百分数（%）
由于垃圾的物理成分错综复杂，用传统的方法进行物理组成分析存在较大的误差，对化学成分和近似成分的分析同样存在较大的误差，同时由于经验公式本身存在误差，因此通过经验公式获得的垃圾热值和实际热值会有较大的误差。为获得相对准确的垃圾热值，常用实验方法测定垃圾热值。
2. 实验方法测定垃圾热值
在采用实验方法测定生活垃圾热值时，首先要对垃圾进行取样和预处理，以保证所取垃圾样品具有代表性。常用实验测定方法有细分法和混合法两种，针对重庆市城市生活垃圾的特点，将分别采用两种方法进行测试分析。
2．1 垃圾样品的预处理
在对垃圾的热值进行实验分析时，首先应垃圾进行取样和预处理。采集和处理的目的是使不均匀的样品具有代表性，这是关键的一个环节。样品烘干剔除不燃物（如可能夹杂的石块、玻璃等）后，用高速万能粉碎机粉碎，以备测定灰分、热量、元素分析用。具体步骤如图1所示：
图1 垃圾取样、分类及实验测试的步骤
2.2 细化分类法测定重庆市生活垃圾热值
各成分的低位发热量是通过在弹氧式热量计中燃烧一定量的样品测量的。通过对各种成分在城市生活垃圾中的质量百分数和各成分的低位发热量的加权求和得到了城市生活垃圾的总的低位发热量。
表2 物理化学成分及热值
2.3 混合法测定重庆市生活垃圾热值
混合垃圾主要分为塑料、轻质（纸和草）和重质（厨余、渣土）三类。H1、H2分别为同一车采取的混合样。表3为混合法测定重庆市垃圾热值。
表3 混合法测定热值
相关计算公式：①干基热值H=∑热值i×组分i/100；
②湿基低位热值=干基热值×(1-水分%）-24.4(9×氢含量+水分)
2.4 细化分类法与混合法对比分析
根据目前重庆已运行的垃圾发电厂数据，目前重庆市原生垃圾的热值约为1000 kcal/kg（4186kJ/kg）。采用细化分类法和混合法测得的重庆市生活垃圾热值的对比分析见表4。
表4 实验误差分析
从分析结果来看，混合法测得的两组垃圾热值的相对误差分别为1.46%和5.76%，小于细化分类法测得的垃圾热值的相对误差10.48%，主要是由于在采用细化分类法时，湿基下各组成分类不可能彻底，造成数据误差大。因此，采用混合法测得的垃圾热值更接近重庆市当前垃圾热值，同时，混合法还具有简便、快速的特点，具有较好的实用价值。
3. 结论
本文介绍了垃圾估算和测定的经验公式法和实验测定法，并采用实验测定法中的细化分类法和混合法对重庆市生活垃圾进行了测试分析，研究发现在采用细化分类法时，湿基下各组成分类不可能彻底，造成数据误差大，且实验工作量繁重；采用混合法的实验方法具有简便、快速准确的优点，在解决取样代表性的问题后将具有很好的实用价值。
参考文献：
[1] 刘慧君,王明杰,高敏等. 城市生活垃圾热值估算方法研究. 环境卫生工程. 1999.7(3),100-106
[2] 孙培锋,李晓东,池涌,严建华. 城市生活垃圾热值预测的研究. 能源环境. 2006. (5), 39-42
[3] 邹元龙,王冠,邹成俊等. 采用修正的物理组成法确定生活垃圾热值. 中国环保产业. 2006. (5), 43-45
[4] 古吉群.垃圾发热值实用测定方法. 节能与环保. 2006.（12）,54-55
[5] 生活垃圾采样和物理分析方法（CJ/T313-2009）
[6] 冉景煜,张力,等. 重庆城市生活垃圾组分与热解特性.重庆大学学报（自热科学版）,2000.6,110-113
主要作者：
姓名：石鹏
工作单位：重庆三峰卡万塔环境产业有限公司
个人简介：2006年毕业于重庆大学热能与动力工程学院热能与动力工程专业，此后一直从事垃圾焚烧发电工程设计工作，先后协助重庆市垃圾焚烧发电技术研究院对江苏泰兴、重庆万州区生活垃圾进行取样以及热值分析。
石鹏1*, 杨仲卿
