城市垃圾性质及燃烧特性1

1、3城市垃圾性质及燃烧特性我国的生活垃圾热值较低，水含量高，一般为40%60%，无法保证炉内稳定燃烧，必须辅以煤或油助燃。随着生活水平的提高，城市燃料气化率的增加，城市生活垃圾中不可燃物质的比例逐渐减小，垃圾热值明显提高，使得垃圾焚烧炉的可操作性得到改善。3.1城市垃圾的组成及性质生活垃圾的组成成分具有复杂性和多变性的特点，不同的地区、不同的生活水平、习惯、不同的季节等组成成分不同，但基本组成成分相差不多。随着社会的发展，人们素质的提高城市能源的变化，垃圾实行分类收集，从而提高垃圾的热值。对我国主要的几个大城市的原生垃圾进行了调查分析计算，其干基组分见表1。表1我国典型大城市生活垃圾的干基组分城

2、市厨余煤灰渣土纸类塑料橡胶织物金属其它北京50.2942.274.170.611.160.800.70上海42.7053.791.630.400.470.530.48广州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武汉35.5043.984.333.911.330.6910.26由表1可知，各地垃圾成分虽然存在差异，但其中厨余均占了很大的比重。又对我国六座城市的生活垃圾进行了工业分析和元素分析，其结果见表2。表2城市生活垃圾的工业分析和元素分析种类

3、城市工业分析兀素分析热值kJ/kgMVFCACHOSN原生垃圾宁波49.0919.833.1127.9755.627.9834.390.351.703933青岛42.3618.572.7836.2958.418.6231.100.331.594265武汉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澳门39.1942.875.4312.5156.117.6434.410

4、.331.539890由表2可以看出，随着经济生活水平的提高，城市垃圾的热值呈上升趋势。表3列出了五种典型的垃圾样品的工业分析和元素分析。表35种典型垃圾样品的工业分析和元素分析种类工业分析兀素分析热值kJ/kg水分灰分燃质CHNSClO厨余90.770.718.5243.4455.002.300033.8251034纸张4.857.5687.6037.1855.380.300.300.3044.12511113含氯塑料0.290.1499.5642.5455.560.300.3049.471.40538295无氯塑料0.320.4299.2676.25512.50.300.300.389.5

5、8036871织物6.190.5693.2544.9656.440.300.300.3040.94514559煤10.0031.2258.7846.5103.050.762.995.47018359厨余的低位发热量为负值，是因为厨余中含水量很高。其可燃质产生的热量不足以提供水分相变所需的潜热。从表3中的数据看，所选的几种生活垃圾的灰分与煤样相比，含量很少，除厨余外，水分的含量也比煤样低，可燃质的含量却大大高于煤样。3.2垃圾燃烧特性3.2.1垃圾热值垃圾热值估算方法较多，最主要的方法是对垃圾先进行元素分析，然后基于垃圾中C、H、N、O和S含量进行近似计算，一般采用的是门捷列夫公式。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中对城市垃圾热值就是采用公式(32)计算所得。还有一种方法，根据609种有机燃烧热的简单加和平均值，结合微分扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TGA)的分析结果，可方便地估算垃圾热值。表4是几种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分析结果%一圾称垃名的率sc出水D测含师期旦里实辆总物1机I有水发H张氏巧2un2572572532un52o2o77272屑水1LOO73Qco7Q774781733Q511Q8A厨5O1L3un3863_878.946

7、499OQ2228232987843464532Q53529口叩样干MHHivjl.92543Qz4639oo2323252选择了609种有机物，包括糖类、氨基酸、肽、有机磷和硫化物、酯、醚、甾体等，计算出平均热值为23.22MJ/kg。高位热值与地位热值的关系为：Q=Qx(100-L-W)/100-24.435xW(33)低高式中L惰性物(灼烧残渣)，w含水率，利用表4所测定的有机物含量1%和含水率W%,则垃圾的高位热值为：Q=23.22(MJ/kg)xI%(34)高其计算结果见表5。表5垃圾中有机物高位热值估算成分热值测定值(kj/kg)根据TGA根据TGH和ncr分斥结里他偏差楼)也/如

8、估算供差(%)纸张1675016840Q5416887Q82木屑1861018664Q2918695G45厨余4650357721074667Q36塑料3256021432341721-1873-1.00样品11(混和干未知2162商卅如3.2.2空气需求量计算垃圾焚烧的空气需求量时，把垃圾作为一种固体燃料，则理论空气需求量为：L=(8.89C+26.67H+3.33S-3.33O)x10-2(m3/kg)(35)0实际空气需求量为：L=nL(m3/kg)(36)n0若考虑空气中的水分，则湿空气需求量为：L=(1+0.00124g)nL(m3/kg)(37)n0以表2中上海市的生活垃圾为例，取

9、垃圾焚烧时的空气消耗系数为1.3，根据上述公式，可计算得到1kg上海市的生活垃圾完全燃烧时消耗的湿空气量为9.806m3。3.2.3烟气生成量计算垃圾焚烧的烟气生成量时，忽略垃圾焚烧时产生的少量HCl等气体。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将式（38）中的5项相加即可得到烟气生成量。n/kg(39)3.2.4燃烧特性参数针对表3中样品的工业分析和元素分析计算得到的燃烧特性参数表如下表6垃圾样品的燃烧特性参数试样着火温度/汇燃尽温度/汇失重过程/个重大反应速率温度/X厨余1687802203331纸张2996882373670含氯塑料42449911477不含氯皱料4305031479织物3314061378永城