1、生活垃圾焚烧低位发热量计算及运用作者 江勇（1969.12-）男 重庆三峰卡万塔公司 重庆市大渡口区 邮编400084摘要：不同城市的生活垃圾，其化学成分和分类情况不尽相同，由于其成分的复杂性和取样的不合理性，垃圾低位热值的取样分析难度较大，给实际生产中生产人员的操作带来困难，不便于生产管理人员的生产管理。本文讨论了生活垃圾低位热值的计算方法和及其在实际中的运用，希望能对垃圾焚烧发电行业的生产管理有所帮助,能够对垃圾焚烧生产人员的燃烧调整有所启发。关键词：生活垃圾；燃烧调整；低位发热量；生产管理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：重庆同兴垃圾处理有限公司（以下简称同兴公司）于 2001 年 12 月 24 日注册登记成立，注册资本金 1.
4、01 亿元，以 BOT 方式运作的项目公司。同兴公司采用三峰环境公司引进的德国马丁 SITY2000 逆推倾斜炉排技术，日处理能力为1200 吨（2600）吨，发电机装机容量 212MW，特许运营期 25 年（含建设期二年） ，是中国第一个以 BOT（即建设-运营-移交）方式运作的垃圾焚烧发电项目，也是西南地区第一个大型垃圾焚烧发电厂。项目于 2005 年 3 月 28 日正式投产，能够不添加辅助燃料焚烧垃圾热值 450010000kJ/kg、水分高的城市生活垃圾，烟气处理技术采用喷雾反应塔+活性炭喷射+布袋除尘器+尾气在线监测的半干法烟气处理装置。投产以来, 同兴公司年处理垃圾 57 万吨，
5、年上网电量12000 万度，烟气净化指标等各项参数均达到设计能力。由于城市生活垃圾成分复杂，热值低、水分高，燃烧调整控制难度较大，如何控制稳定的燃烧，做到真正的城市生活垃圾处理“无害化、减量化、资源化”意义重大。本文讨论了生活垃圾低位热值的计算方法和及其在实际中的运用，希望能对垃圾焚烧发电行业的生产管理有所帮助,能够对垃圾焚烧生产人员的燃烧调整有所启发。1 问题的提出1.1 城市生活垃圾成分城市生活垃圾伴随着人们生活而产生，其成分和产量随着城市规模、人口、经济水平、消费方式、自然条件等不同而差异很大。城市生活垃圾是一种成分异常庞杂的混合体，数据的获取有一定的困难，其化学成分与燃料结构相关。根据
6、我国国情，越是经济发达的城市，城市生活垃圾中可燃物所占比例越高，垃圾热值越高。现在举例说明某城市生活垃圾化学成分和生活垃圾分类情况：垃圾化学成分表（单位：%）总碳(Cd)总氢(Hd) 总氧(Od)总氮(Nd)总磷(P)总硫(St,d)总氯(CL)30.74 3.77 16.37 0.93 0.296 0.44 0.369生活垃圾分类情况表（单位：%）灰土 砖瓦 动物类 植物茎叶果皮类纸类 布类 橡塑类 木材类 金属类玻璃1428 2.85 2.98 36.15 6.82 4.56 15.99 14.08 1.09 1.20不同城市的生活垃圾，其化学成分和分类情况不尽相同，由于其成分的复杂性和取
7、样的不合理性，在垃圾发电企业正常运行中，垃圾低位热值的取样分析难度较大，给实际生产中生产人员的操作带来困难，不便于生产管理人员的生产管理。本文就以上问题，提出一套生活垃圾燃烧时低位发热量的计算方法。2 通过 DCS 监测等数据计算垃圾低位发热量通常情况下，垃圾发电企业 DCS 监测系统中，为便于生产人员运行操作，都会将一些关键性的生产数据进行监控。我们可以借助这些数据，对垃圾低位发热量进行计算。2.1 同兴公司一次风空气预热器加热系统汽轮机抽汽来汽环境温度 30 166 220疏水 疏水 汽包来汽2.2 垃圾低位热值和锅炉效率计算输入量数据输入序号 项目 单位（1） 一次风量 m3/h （2）
8、 一次风出口温度 （3） 二次风量 m3/h （4） 二次风出口温度 （5） 一次风空预器第一级进口温度 （6） 一次风空预器第一级出口温度 （7） 一次风空预器第三级进口温度 （8） 一次风空预器第三级出口温度 （9） 一次风空预器疏水温度 （10） 入炉垃圾量 kg/h （11） 主蒸汽蒸发量 kg/h （12） 主蒸汽温度 （13） 主蒸汽绝对压力 MPa （14） 汽包温度 （15） 汽包绝对压力 MPa （16） 环境温度 （17） 锅炉出口排烟温度 （18 引风机后排烟温度 一次风一段 一次风三段一次风二段）（19）引风机后排烟气量排烟温度(表盘读数) m3/h （20） 锅炉出口
9、烟气含 O2 量( 表盘读数) %vol （21）引风机后烟气含 O2 含量(表盘读数) %vol （22） 引风机后烟气含 CO 量( 表盘读数) %vol （23）引风机后烟气含 H2O 量(表盘读数) %vol （24）引风机后烟气含 SO2 量(表盘读数) %vol （25）引风机后烟气含 CO2 量(表盘读数) %vol （26） 引风机后烟气含 N2 量( 表盘读数) %vol （27）引风机后烟气含 HCl 量(表盘读数) %vol （28） 合计 100%（29） 除氧器内水温度 （30） 除氧器绝对压力 Mpa （31） 给水流量 kg/h （32） 当地绝对大气压 Mpa
10、（33） 表盘读数是干烟气（34） 烟气处理喷水量 Kg/h （35） 锅炉出口飞灰量估算 Kg/h计算过程序号 项目 单位 计算公式（36） 排污量估算( 占主蒸汽量) %mass 2%（37）化学+机械+ 灰渣显热+ 散热估算 KJ/kg.fuel 200（38） 烟气处理喷水的水蒸汽容积 Nm3/h =（34）1822.4（39） 烟气计算系数=（19）273（273+（18）（40）锅炉出口排烟气量排烟温度 Nm3/h=（39）(0.21-（21）)-（38）0.21）（0.21-（20）（41） 判断氧量计是否测不准（42） 烟气处理漏风量 Nm3/h =（39）-（40）-（38）
11、（43） 锅炉出口烟气含 H2O 量 %vol =(（39）(23)-(38) (40)（44） 锅炉出口烟气含 CO 量 %vol =(39) (22)(40)（45） 锅炉出口烟气含 SO2 量 %vol =(39) (24) (40)（46） 锅炉出口烟气含 CO2 量 %vol =(39) (25) (40)（47） 锅炉出口烟气含 N2 量 %vol =100-(43)-(44)-(45)-(46)-(48)（48） 锅炉出口烟气含 HCl 量 %vol =(39) (27) (40)（49） 合计 %vol 100%（50） 锅炉出口干烟气含氧量 %vol.dry =（20）（1-
12、（43）（51） 锅炉出口干烟气含 CO 量 %vol.dry =（44）（1-（43）（52） 锅炉出口干烟气含 SO2 量 %vol.dry =（45）（1-（43）（53） 锅炉出口干烟气含 CO2 量 %vol.dry =（46）（1-（43）（54） 锅炉出口干烟气含 N2 量 %vol.dry =100-(51)-(52)-(53)-(55)（55） 锅炉出口干烟气含 HCl 量 %vol.dry =（48）（1-（43）（56）不考虑漏风的实际助燃空气量 Nm3/h =(40) (47) 0.79（57）不考虑漏风的实际空气量或为 Nm3/h =(54) 0.79(40) （1-
13、（43）（58） 不考虑漏风的实际过量空气 Nm3/h =(20) 0.21(40)（59）不考虑漏风的实际过量空气或为 Nm3/h =(50) 0.79(40) （1-（43）（60） 不考虑漏风的实际空气系数 / =(57) (57)-(59)（61） 简化的公式 / =21(21-(50) 100)（62） 单位锅炉出口烟气焓 （63） CO2 (kJ/Nm3)= -0.000000100 + 0.000518336 + 1.792367973(17) - 13.886086957（64） N2 (kJ/Nm3)= -0.000000026 + 0.000170822 + 1.24495
14、6560(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 (kJ/kg.ash)= 0.000000152 - 0.00002682
15、6 + 0.882630995(17)- 3.057820440 （69） 锅炉出口排烟功率 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 运行焊熵图软件或查找焊熵图（71） 过热蒸汽焓 kJ/kg 运行焊熵图软件或查找焊熵图（72） 过热蒸汽吸热功率 kW =(71)-(70) (11) 3600（73） 锅筒内饱和蒸汽焓 kJ/kg 运行焊熵图软件或查找焊熵图（74） 一次风空预器疏水焓 kJ/kg 运行焊熵图软件或查找焊熵
16、图（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 + 1.284439719(
17、8) + 1.263719063（79） 一次风空预器换热功率 kW=(1) 273 (273+(5)(78)-(77)+(76)-(75) 3600（80） 一次风空预器换热效率 % 95%（81） 一次风空预器饱和汽耗量 kg/h=(79) (73)-(74) 3600(80)（82） 一次风空预器耗汽功率 kW =(81) (73)-(70) 3600（83）化学+机械+ 灰渣显热+ 散热估算 kW =(10) (37) 3600（84） 排污功率损失 kW=(36) (11) (73)-(70) 3600（85） 给水量验算 kg/h （86） 二次风出口焓 (kJ/Nm3)= -0.
18、000000028 + 0.000179546 + 1.284439719（4） + 1.263719063（87） 二次风出口功率 kW=（86）（3）273(273+(16) 3600（88） 一次风出口功率 kW=(78) (1) 273(273+(16) 3600（89） 判断（90） 冷却+ 密封+ 漏风量 Nm3/h =(56)-(1)+(3) 273(273+(16) （91） 冷却+密封 +漏风输入功率 kW =(90) (75) 3600（92） 输出总功率 kW =(69)+(72)+(82)+(83)+(84)（93） 垃圾热值 kJ/kg=(92)-(87)-(88)-
19、(91) (10) 3600（94） 余热锅炉及焚烧炉总效率 % =(72)+(82) (92)（95） 排烟损失率 % =（69）(92)（96）化学+机械+ 灰渣显热+ 散热损失率 % =（83）(92)（97） 锅炉排污损失率 % =（84）(92)3 计算实例及运用3.1 同兴公司低位发热量的计算项目 单位 数据一次风量 m3/h 70000一次风出口温度 220.00 二次风量 m3/h 8000二次风出口温度 38一次风空预器第一级进口温度 15.00 一次风空预器第一级出口温度 30.00 一次风空预器第三级进口温度 183一次风空预器第三级出口温度 220一次风空预器疏水温度
20、80入炉垃圾量 kg/h 30000主蒸汽蒸发量 kg/h 48000主蒸汽温度 400主蒸汽绝对压力 MPa 4汽包温度 257汽包绝对压力 MPa 4.5环境温度 15.00 锅炉出口排烟温度 190引风机后排烟温度 150引风机后排烟气量排烟温度( 表盘读数) m3/h 190000锅炉出口烟气含 O2 量( 表盘读数) %vol 8.00%引风机后烟气含 O2 含量( 表盘读数) %vol 8.10%引风机后烟气含 CO 量( 表盘读数) %vol 0.10%引风机后烟气含 H2O 量( 表盘读数) %vol 15.00%引风机后烟气含 SO2 量( 表盘读数) %vol 0.10%引
21、风机后烟气含 CO2 量( 表盘读数) %vol 7.00%引风机后烟气含 N2 量( 表盘读数) %vol 68.90%引风机后烟气含 HCl 量( 表盘读数) %vol 0.80%100.00%除氧器内水温度 105除氧器绝对压力 MPa 0.12给水流量 kg/h 52000当地绝对大气压 MPa 0.1表盘读数是否是干烟气 / 0烟气处理喷水量 kg/h 4000锅炉出口飞灰量估算 kg/h 900排污量估算( 占主蒸汽量) %mass 2.00%化学+ 机械+灰渣显热+散热估算 kJ/kg.fuel 200烟气处理喷水的水蒸汽容积 Nm3/h 4977.78 锅炉出口排烟气量 排烟温
22、度 Nm3/h 113639.83 烟气处理漏风量 Nm3/h 4006.51 锅炉出口烟气含 H2O 量 %vol 11.81%锅炉出口烟气含 CO 量 %vol 0.11%锅炉出口烟气含 SO2 量 %vol 0.11%锅炉出口烟气含 CO2 量 %vol 7.55%锅炉出口烟气含 N2 量 %vol 71.56%锅炉出口烟气含 HCl 量 %vol 0.86%vol 100.00%锅炉出口干烟气含氧量 %vol.dry 9.07%锅炉出口干烟气含 CO 量 %vol.dry 0.12%锅炉出口干烟气含 SO2 量 %vol.dry 0.12%锅炉出口干烟气含 CO2 量 %vol.dry
23、 8.56%锅炉出口干烟气含 N2 量 %vol.dry 81.14%锅炉出口干烟气含 HCl 量 %vol.dry 0.98%不考虑漏风的实际助燃空气量 Nm3/h 102940.34 不考虑漏风的实际空气量或为 Nm3/h 102940.34 不考虑漏风的实际过量空气 Nm3/h 43291.36 不考虑漏风的实际过量空气或为 Nm3/h 43291.36 不考虑漏风的实际空气系数 / 1.73 简化的公式 / 1.76 单位锅炉出口烟气焓 CO2 (kJ/Nm3) 344.69 N2 (kJ/Nm3) 244.91 O2 (kJ/Nm3) 254.77 H2O (kJ/Nm3) 286.
24、01 air (kJ/Nm3) 251.60 ash (kJ/kg.ash) 164.72 锅炉出口排烟功率 kW 8222.23 除氧器中水焓 kJ/kg 439.30 过热蒸汽焓 kJ/kg 3214.37 过热蒸汽吸热功率 kW 37000.99 锅筒内饱和蒸汽焓 kJ/kg 2798.00 一次风空预器疏水焓 kJ/kg 338.33 air20 (kJ/Nm3) 20.57 air31 (kJ/Nm3) 39.96 air166 (kJ/Nm3) 242.16 air220 (kJ/Nm3) 292.23 一次风空预器换热功率 kW 1280.30 一次风空预器换热效率 % 95.0
25、0%一次风空预器饱和汽耗量 kg/h 1972.50 一次风空预器耗汽功率 kW 1292.37 化学+ 机械+灰渣显热+散热估算 kW 1666.67 排污功率损失 kW 628.99 给水量验算 kg/h 50932.50 二次风出口焓 (kJ/Nm3) 50.33 二次风出口功率 kW 106.02 一次风出口功率 kW 5386.34 冷却 +密封+漏风量 Nm3/h 29002.84 冷却+密封+漏风输入功率 kW 165.72 输出总功率 kW 48811.24 垃圾热值 kJ/kg 5178.38 余热锅炉及焚烧炉总效率 % 78.45%排烟损失率 % 16.84%化学+ 机械+
26、灰渣显热+散热损失率 % 3.41%锅炉排污损失率 % 1.29%100.00%3.2 垃圾低位发热量计算后在生产中的运用根据表格中提供的低位发热量等计算公式，输入实际生产中必须掌握 DCS上的提供生产数据后，通过计算机的自动计算，不但可以计算出城市生活入炉垃圾的低位发热量，而且可以计算出垃圾燃烧过程的锅炉效率、排烟损失等。同兴公司通过以上计算结果的周期性定量分析，可以明显地看出锅炉运行效率的高低，生产管理人员在生产中采取相应得措施，优化运行方式，提高垃圾焚烧燃烧效率，从而提高生产效率。与此同时，通过入炉垃圾低位发热量的变化，可以预判未来一段时间的垃圾热值的变化趋势，使生产管理人员不但可以随时掌握入炉垃圾低位发热量的变化，给生产管理人员一双慧眼，以此为依据指导生产人员的生产操作，使燃烧管理不再盲目。
