生活垃圾焚燒低位發(fā)熱量計(jì)算及運(yùn)用

1、生活垃圾焚燒低位發(fā)熱量計(jì)算及運(yùn)用作者 江勇（1969.12-）男 重慶三峰卡萬塔公司 重慶市大渡口區(qū) 郵編400084摘要：不同城市的生活垃圾，其化學(xué)成分和分類情況不盡相同，由于其成分的復(fù)雜性和取樣的不合理性，垃圾低位熱值的取樣分析難度較大，給實(shí)際生產(chǎn)中生產(chǎn)人員的操作帶來困難，不便于生產(chǎn)管理人員的生產(chǎn)管理。本文討論了生活垃圾低位熱值的計(jì)算方法和及其在實(shí)際中的運(yùn)用，希望能對垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)的生產(chǎn)管理有所幫助,能夠?qū)贌a(chǎn)人員的燃燒調(diào)整有所啟發(fā)。關(guān)鍵詞：生活垃圾；燃燒調(diào)整；低位發(fā)熱量；生產(chǎn)管理Abstract: Life waste in different city has differe

2、nt chemical composition and classification. Because of the complexity of composition and sampling of the irrationality of waste, it is very difficult to get the Low Heat Value of the waste, and it is not convenient for production management. This paper gives one way to how to calculate the waste Low

3、 Heat Value and hopes it can be helpful to the production management and waste incineration combustion adjustment in the waste incineration power generation.Key words: Life Waste; Incineration Combustion; Low Heat Value; Production Management前言：重慶同興垃圾處理有限公司（以下簡稱同興公司）于2001年12月24日注冊登記成立，注冊資本金1.01億元，以B

4、OT方式運(yùn)作的項(xiàng)目公司。同興公司采用三峰環(huán)境公司引進(jìn)的德國馬丁SITY2000逆推傾斜爐排技術(shù)，日處理能力為1200噸（2600）噸，發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量212MW，特許運(yùn)營期25年（含建設(shè)期二年），是中國第一個(gè)以BOT（即建設(shè)-運(yùn)營-移交）方式運(yùn)作的垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目，也是西南地區(qū)第一個(gè)大型垃圾焚燒發(fā)電廠。項(xiàng)目于2005年3月28日正式投產(chǎn)，能夠不添加輔助燃料焚燒垃圾熱值450010000kJ/kg、水分高的城市生活垃圾，煙氣處理技術(shù)采用噴霧反應(yīng)塔+活性炭噴射+布袋除塵器+尾氣在線監(jiān)測的半干法煙氣處理裝置。投產(chǎn)以來, 同興公司年處理垃圾57萬噸，年上網(wǎng)電量12000萬度，煙氣凈化指標(biāo)等各項(xiàng)參數(shù)均達(dá)到

5、設(shè)計(jì)能力。由于城市生活垃圾成分復(fù)雜，熱值低、水分高，燃燒調(diào)整控制難度較大，如何控制穩(wěn)定的燃燒，做到真正的城市生活垃圾處理“無害化、減量化、資源化”意義重大。本文討論了生活垃圾低位熱值的計(jì)算方法和及其在實(shí)際中的運(yùn)用，希望能對垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)的生產(chǎn)管理有所幫助,能夠?qū)贌a(chǎn)人員的燃燒調(diào)整有所啟發(fā)。1 問題的提出1.1 城市生活垃圾成分城市生活垃圾伴隨著人們生活而產(chǎn)生，其成分和產(chǎn)量隨著城市規(guī)模、人口、經(jīng)濟(jì)水平、消費(fèi)方式、自然條件等不同而差異很大。城市生活垃圾是一種成分異常龐雜的混合體，數(shù)據(jù)的獲取有一定的困難，其化學(xué)成分與燃料結(jié)構(gòu)相關(guān)。根據(jù)我國國情，越是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城市，城市生活垃圾中可燃物所占比

6、例越高，垃圾熱值越高?，F(xiàn)在舉例說明某城市生活垃圾化學(xué)成分和生活垃圾分類情況：垃圾化學(xué)成分表（單位：%）總碳(Cd)總氫(Hd) 總氧(Od) 總氮(Nd)總磷(P)總硫(St,d)總氯(CL)30.743.7716.370.930.2960.440.369生活垃圾分類情況表（單位：%）灰土磚瓦動(dòng)物類植物莖葉果皮類紙類布類橡塑類木材類金屬類玻璃14282.852.9836.156.824.5615.9914.081.091.20不同城市的生活垃圾，其化學(xué)成分和分類情況不盡相同，由于其成分的復(fù)雜性和取樣的不合理性，在垃圾發(fā)電企業(yè)正常運(yùn)行中，垃圾低位熱值的取樣分析難度較大，給實(shí)際生產(chǎn)中生產(chǎn)人員的操作

7、帶來困難，不便于生產(chǎn)管理人員的生產(chǎn)管理。本文就以上問題，提出一套生活垃圾燃燒時(shí)低位發(fā)熱量的計(jì)算方法。2 通過DCS監(jiān)測等數(shù)據(jù)計(jì)算垃圾低位發(fā)熱量通常情況下，垃圾發(fā)電企業(yè)DCS監(jiān)測系統(tǒng)中，為便于生產(chǎn)人員運(yùn)行操作，都會(huì)將一些關(guān)鍵性的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控。我們可以借助這些數(shù)據(jù)，對垃圾低位發(fā)熱量進(jìn)行計(jì)算。2.1 同興公司一次風(fēng)空氣預(yù)熱器加熱系統(tǒng) 汽輪機(jī)抽汽來汽一次風(fēng)三段一次風(fēng)二段一次風(fēng)一段環(huán)境溫度 30 166 220 疏水 疏水 汽包來汽 2.2 垃圾低位熱值和鍋爐效率計(jì)算輸入量數(shù)據(jù)輸入序號項(xiàng)目單位（1）一次風(fēng)量m3/h（2）一次風(fēng)出口溫度（3）二次風(fēng)量m3/h（4）二次風(fēng)出口溫度（5）一次風(fēng)空預(yù)器第一級

8、進(jìn)口溫度（6）一次風(fēng)空預(yù)器第一級出口溫度（7）一次風(fēng)空預(yù)器第三級進(jìn)口溫度（8）一次風(fēng)空預(yù)器第三級出口溫度（9）一次風(fēng)空預(yù)器疏水溫度（10）入爐垃圾量kg/h（11）主蒸汽蒸發(fā)量kg/h（12）主蒸汽溫度（13）主蒸汽絕對壓力MPa（14）汽包溫度（15）汽包絕對壓力MPa（16）環(huán)境溫度（17）鍋爐出口排煙溫度（18）引風(fēng)機(jī)后排煙溫度（19）引風(fēng)機(jī)后排煙氣量排煙溫度(表盤讀數(shù))m3/h（20）鍋爐出口煙氣含O2量(表盤讀數(shù))%vol（21）引風(fēng)機(jī)后煙氣含O2含量(表盤讀數(shù))%vol（22）引風(fēng)機(jī)后煙氣含CO量(表盤讀數(shù))%vol（23）引風(fēng)機(jī)后煙氣含H2O量(表盤讀數(shù))%vol（24）引風(fēng)機(jī)后

9、煙氣含SO2量(表盤讀數(shù))%vol（25）引風(fēng)機(jī)后煙氣含CO2量(表盤讀數(shù))%vol（26）引風(fēng)機(jī)后煙氣含N2量(表盤讀數(shù))%vol（27）引風(fēng)機(jī)后煙氣含HCl量(表盤讀數(shù))%vol（28）合計(jì)100%（29）除氧器內(nèi)水溫度（30）除氧器絕對壓力Mpa（31）給水流量kg/h（32）當(dāng)?shù)亟^對大氣壓Mpa（33）表盤讀數(shù)是干煙氣（34）煙氣處理噴水量Kg/h（35）鍋爐出口飛灰量估算Kg/h計(jì)算過程序號項(xiàng)目單位計(jì)算公式（36）排污量估算(占主蒸汽量)%mass2%（37）化學(xué)+機(jī)械+灰渣顯熱+散熱估算KJ/kg.fuel200（38）煙氣處理噴水的水蒸汽容積Nm3/h=（34）1822.4（39

10、）煙氣計(jì)算系數(shù)=（19）273（273+（18）（40）鍋爐出口排煙氣量排煙溫度Nm3/h=（39）(0.21-（21）)-（38）0.21）（0.21-（20）（41）判斷氧量計(jì)是否測不準(zhǔn)（42）煙氣處理漏風(fēng)量Nm3/h=（39）-（40）-（38）（43）鍋爐出口煙氣含H2O量%vol=(（39）(23)-(38) (40)（44）鍋爐出口煙氣含CO量%vol=(39) (22)(40)（45）鍋爐出口煙氣含SO2量%vol=(39) (24) (40)（46）鍋爐出口煙氣含CO2量%vol=(39) (25) (40)（47）鍋爐出口煙氣含N2量%vol=100-(43)-(44)-(4

11、5)-(46)-(48)（48）鍋爐出口煙氣含HCl量%vol=(39) (27) (40)（49）合計(jì)%vol100%（50）鍋爐出口干煙氣含氧量%vol.dry=（20）（1-（43）（51）鍋爐出口干煙氣含CO量%vol.dry=（44）（1-（43）（52）鍋爐出口干煙氣含SO2量%vol.dry=（45）（1-（43）（53）鍋爐出口干煙氣含CO2量%vol.dry=（46）（1-（43）（54）鍋爐出口干煙氣含N2量%vol.dry=100-(51)-(52)-(53)-(55)（55）鍋爐出口干煙氣含HCl量%vol.dry=（48）（1-（43）（56）不考慮漏風(fēng)的實(shí)際助燃空氣

12、量Nm3/h=(40) (47) 0.79（57）不考慮漏風(fēng)的實(shí)際空氣量或?yàn)镹m3/h=(54) 0.79(40) （1-（43）（58）不考慮漏風(fēng)的實(shí)際過量空氣Nm3/h=(20) 0.21(40)（59）不考慮漏風(fēng)的實(shí)際過量空氣或?yàn)镹m3/h=(50) 0.79(40) （1-（43）（60）不考慮漏風(fēng)的實(shí)際空氣系數(shù)/=(57) (57)-(59)（61）簡化的公式/=21(21-(50) 100)（62）單位鍋爐出口煙氣焓（63）CO2(kJ/Nm3)= -0.000000100 + 0.000518336 + 1.792367973(17) - 13.886086957（64）N2(k

13、J/Nm3)= -0.000000026 + 0.000170822 + 1.244956560(17) + 2.384494983（65）O2(kJ/Nm3)= -0.000000028 + 0.000178001 + 1.329167296(17) - 4.001123746 （66）H2O(kJ/Nm3)= -0.000000034 + 0.000341490 + 1.412197838 (17) + 5.595317725（67）air(kJ/Nm3)= -0.000000028 + 0.000179546 + 1.284439719(17) + 1.263719063（68）ash(

14、kJ/kg.ash)= 0.000000152 - 0.000026826 + 0.882630995(17)- 3.057820440 （69）鍋爐出口排煙功率kW= (66) (43)+ (65) (20)+(64) (47)+(63) (46)+(63) (44)+(45)+(48) (40) 3600+(68) (35) 3600（70）除氧器中水焓kJ/kg運(yùn)行焊熵圖軟件或查找焊熵圖（71）過熱蒸汽焓kJ/kg運(yùn)行焊熵圖軟件或查找焊熵圖（72）過熱蒸汽吸熱功率kW=(71)-(70) (11) 3600（73）鍋筒內(nèi)飽和蒸汽焓kJ/kg運(yùn)行焊熵圖軟件或查找焊熵圖（74）一次風(fēng)空預(yù)器疏

15、水焓kJ/kg運(yùn)行焊熵圖軟件或查找焊熵圖（75）air20(kJ/Nm3)= -0.000000028 + 0.000179546+ 1.284439719(5) + 1.263719063 （76）air31(kJ/Nm3)= -0.000000028 + 0.000179546 + 1.284439719(6) + 1.263719063（77）air166(kJ/Nm3)= -0.000000028 + 0.000179546 + 1.284439719(7) + 1.263719063（78）air220(kJ/Nm3)= -0.000000028 + 0.000179546+ 1.2

16、84439719(8) + 1.263719063（79）一次風(fēng)空預(yù)器換熱功率kW=(1) 273 (273+(5)(78)-(77)+(76)-(75) 3600（80）一次風(fēng)空預(yù)器換熱效率%95%（81）一次風(fēng)空預(yù)器飽和汽耗量kg/h=(79) (73)-(74) 3600(80)（82）一次風(fēng)空預(yù)器耗汽功率kW=(81) (73)-(70) 3600（83）化學(xué)+機(jī)械+灰渣顯熱+散熱估算kW=(10) (37) 3600（84）排污功率損失kW=(36) (11) (73)-(70) 3600（85）給水量驗(yàn)算kg/h（86）二次風(fēng)出口焓(kJ/Nm3)= -0.000000028 +

17、0.000179546 + 1.284439719（4） + 1.263719063（87）二次風(fēng)出口功率kW=（86）（3）273(273+(16) 3600（88）一次風(fēng)出口功率kW=(78) (1) 273(273+(16) 3600（89）判斷（90）冷卻+密封+漏風(fēng)量Nm3/h=(56)-(1)+(3) 273(273+(16) （91）冷卻+密封+漏風(fēng)輸入功率kW=(90) (75) 3600（92）輸出總功率kW=(69)+(72)+(82)+(83)+(84)（93）垃圾熱值kJ/kg=(92)-(87)-(88)-(91) (10) 3600（94）余熱鍋爐及焚燒爐總效率%=

18、(72)+(82) (92)（95）排煙損失率%=（69）(92)（96）化學(xué)+機(jī)械+灰渣顯熱+散熱損失率%=（83）(92)（97）鍋爐排污損失率%=（84）(92)3 計(jì)算實(shí)例及運(yùn)用3.1 同興公司低位發(fā)熱量的計(jì)算項(xiàng)目單位數(shù)據(jù)一次風(fēng)量m3/h70000一次風(fēng)出口溫度220.00 二次風(fēng)量m3/h8000二次風(fēng)出口溫度38一次風(fēng)空預(yù)器第一級進(jìn)口溫度15.00 一次風(fēng)空預(yù)器第一級出口溫度30.00 一次風(fēng)空預(yù)器第三級進(jìn)口溫度183一次風(fēng)空預(yù)器第三級出口溫度220一次風(fēng)空預(yù)器疏水溫度80入爐垃圾量kg/h30000主蒸汽蒸發(fā)量kg/h48000主蒸汽溫度400主蒸汽絕對壓力MPa4汽包溫度257

19、汽包絕對壓力MPa4.5環(huán)境溫度15.00 鍋爐出口排煙溫度190引風(fēng)機(jī)后排煙溫度150引風(fēng)機(jī)后排煙氣量排煙溫度(表盤讀數(shù))m3/h190000鍋爐出口煙氣含O2量(表盤讀數(shù))%vol8.00%引風(fēng)機(jī)后煙氣含O2含量(表盤讀數(shù))%vol8.10%引風(fēng)機(jī)后煙氣含CO量(表盤讀數(shù))%vol0.10%引風(fēng)機(jī)后煙氣含H2O量(表盤讀數(shù))%vol15.00%引風(fēng)機(jī)后煙氣含SO2量(表盤讀數(shù))%vol0.10%引風(fēng)機(jī)后煙氣含CO2量(表盤讀數(shù))%vol7.00%引風(fēng)機(jī)后煙氣含N2量(表盤讀數(shù))%vol68.90%引風(fēng)機(jī)后煙氣含HCl量(表盤讀數(shù))%vol0.80%100.00%除氧器內(nèi)水溫度105除氧器絕

20、對壓力MPa0.12給水流量kg/h52000當(dāng)?shù)亟^對大氣壓MPa0.1表盤讀數(shù)是否是干煙氣/0煙氣處理噴水量kg/h4000鍋爐出口飛灰量估算kg/h900排污量估算(占主蒸汽量)%mass2.00%化學(xué)+機(jī)械+灰渣顯熱+散熱估算kJ/kg.fuel200煙氣處理噴水的水蒸汽容積Nm3/h4977.78 鍋爐出口排煙氣量排煙溫度Nm3/h113639.83 煙氣處理漏風(fēng)量Nm3/h4006.51 鍋爐出口煙氣含H2O量%vol11.81%鍋爐出口煙氣含CO量%vol0.11%鍋爐出口煙氣含SO2量%vol0.11%鍋爐出口煙氣含CO2量%vol7.55%鍋爐出口煙氣含N2量%vol71.56

21、%鍋爐出口煙氣含HCl量%vol0.86%vol100.00%鍋爐出口干煙氣含氧量%vol.dry9.07%鍋爐出口干煙氣含CO量%vol.dry0.12%鍋爐出口干煙氣含SO2量%vol.dry0.12%鍋爐出口干煙氣含CO2量%vol.dry8.56%鍋爐出口干煙氣含N2量%vol.dry81.14%鍋爐出口干煙氣含HCl量%vol.dry0.98%不考慮漏風(fēng)的實(shí)際助燃空氣量Nm3/h102940.34 不考慮漏風(fēng)的實(shí)際空氣量或?yàn)镹m3/h102940.34 不考慮漏風(fēng)的實(shí)際過量空氣Nm3/h43291.36 不考慮漏風(fēng)的實(shí)際過量空氣或?yàn)镹m3/h43291.36 不考慮漏風(fēng)的實(shí)際空氣系數(shù)/1.73 簡化的公式/1.76 單位鍋爐出口煙氣焓CO2(kJ/Nm3)344.69 N2(kJ/Nm3)244.91 O2(kJ/Nm3)254.77 H2O(kJ/Nm3)286.01 air(kJ/Nm3)251.60 ash(kJ/kg.ash)164.72 鍋爐出口排煙功率kW8222.23 除氧器中水焓kJ/kg439.30 過熱蒸汽焓kJ/kg3214.37 過熱蒸汽吸熱功率kW37000.99 鍋筒內(nèi)飽和蒸汽焓kJ/kg2798.00 一次風(fēng)空預(yù)器疏水焓kJ/kg338.33 air20