生活垃圾焚烧低位发热量计算及运用.docx
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生活垃圾焚烧低位发热量计算及运用
生活垃圾焚烧低位发热量计算及运用
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:
Lifewasteindifferentcityhasdifferentchemicalcompositionandclassification.Becauseofthecomplexityofcompositionand
samplingoftheirrationalityofwaste,itisverydifficulttogettheLow
HeatValueofthewaste,anditisnotconvenientforproduction
management.ThispapergivesonewaytohowtocalculatethewasteLowHeatValueandhopesitcanbehelpfultotheproduction
managementandwasteincinerationcombustionadjustmentinthewasteincinerationpowergeneration.
Keywords:
LifeWaste;IncinerationCombustion;LowHeatValue;
ProductionManagement
.、八、-
刖言：
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1.01亿元，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（2X600）吨，发电机装机容量2X12MW/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4500〜10000kJ/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，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（0d）
总氮（Nd）
总磷（P）
总硫（St,d）
总氯（CL）
30.
74
3.7
7
37
0.9
3
0.2
96
0.44
0.3
69
生活垃圾分类情况表（单位：
%）
灰
砖
动
植物
纸
布
橡
木
金
玻
土
瓦
物
茎叶
类
类
塑
材
属
璃
类
果皮
类
类
类
类
14
2.8
2.9
36.15
6.
4.
15.
14.
1.0
1.2
.28
82
56
99
08
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，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
220
环境温度
166
A
►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）
一次风出口温度
°C
（3）
二次风量
m3/h
（4）
二次风出口温度
C
H（5）
一次风空预器第一级进口温度
C
『（6）
一次风空预器第一级出口温度
C
1（7）
一次风空预器第三级进口温度
C
（8）
一次风空预器第三级出口温度
C
（9）
一次风空预器疏水温度
C
（10）
入炉垃圾量
kg/h
（11）
主蒸汽蒸发量
kg/h
（12）
主蒸汽温度
C
（13）
主蒸汽绝对压力
MPa
汽包温度
（14）
C
|（15）
汽包绝对压力
MPa
（16）
环境温度
C
（17）
锅炉出口排烟温度
C
T（18）
引风机后排烟温度
C
（19）
引风机后排烟气量@排烟温度（表盘读数）
m3/h
T（20）
锅炉出口烟气含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HCI量（表盘读数）
%vol
（28）
合计
100%
（29）
除氧器内水温度
C
（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
（33）
表盘读数是干烟气
T（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
H36）
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）-18X22.4
（39）
烟气计算系数
=（19）X273-（273+（18））
（40）
锅炉出口排烟气量@排烟温
度
Nm3/h
=（（39）X（0.21-（21））-（38）X0.21））-（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）
（43）
锅炉出口烟气含H20量
%vol
=（（39）X（23））-（38））（40）
（44）
锅炉出口烟气含CO量
%vol
=（39）X（22）-（40）
（45）
锅炉出口烟气含SO2量
%vol
=（39）X（24）-（40）
（AC、
锅炉出口烟气含CO2量
%vol
（46）
=（39）X（25）（40）
T（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）X（27）-（40）
（49）
合计
%vol
100%
H50）
锅炉出口干烟气含氧量
%vol.dry
=（20）*（1-（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））
H53）
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）X（47）-0.79
（57）
不考虑漏风的实际空气量或
为
Nm3/h
=（54）-0.79X（40）X（1
（43））
（58）
不考虑漏风的实际过量空气
Nm3/h
=（20）-0.21X（40）
不考虑漏风的实际过量空气
Nm3/h
=（50）-0.79X（40）X（1
（43））
（59）
或为
（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）X100）
（62）
单位锅炉出口烟气焓
=-0.000000100x（"户+
（63）
OCO2
（kJ/Nm3）
0.000518336X〔丄"2+
1.792367973X（17）-
13.886086957
（64）
ON2
（kJ/Nm3）
=-0.000000026><（工7户+
0.000170822巧+
1.244956560X（17）+
2.384494983
=-0.000000028X”）+
（65）
O02
（kJ/Nm3）
0.000178001X（1巧2+
1.329167296X（17）-
4.001123746
=-0.000000034xM〕"+
（66）
OH20
（kJ/Nm3）
0.000341490X例+
1.412197838X（17）+
5.595317725
（67）
Oair
（kJ/Nm3）
=-0.000000028x（17戶+
0.000179546><（例耀+
1.284439719X（17）+
1.263719063
=0.000000152x（1fF-
（68）
Oash
（kJ/kg.ash
）
0.000026826X（】巧2+
0.882630995X（17）
3.057820440
（69）
锅炉出口排烟功率
kW
=（（66）X（43）+（65）X（20）+（64）X（47）+（63）X（46）+（63）X（（44）+（45）+（48）））
X（40）-3600+（68）X（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））X（11）-3600
T（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图
（75）
Oair@20°C
（kJ/Nm3）
=-0.000000028X^3+
0.000179546X^2+
1.284439719X（5）+
1.263719063
=-0.000000028X⑹"+
（76）
Oair@31C
（kJ/Nm3）
0.000179546X圖+
1.284439719X（6）+
1.263719063
=-0.000000028X（7戶+
（77）
Oair@166C
（kJ/Nm3）
0.000179546X〔7）’+
1.284439719X（7）+
1.263719063
=-0.000000028X⑻"+
（78）
Oair@220C
（kJ/Nm3）
0.000179546X⑻+
1.284439719X（8）+
1.263719063
（79）
一次风空预器换热功率
kW
=
（1）X273-（（273+（5））X（（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）f（（73）-（74））X3600于
（80）
（82）
一次风空预器耗汽功率
kW
=（81）X（（73）-（70））-3600
（83）
化学+机械+灰渣显热+散热
估算
kW
=（10）X（37）-3600
（84）
排污功率损失
kW
=（36）X（11）X（（73）-（70））-
3600
（85）
给水量验算
kg/h
=-0.000000028X（4）"+
（86）
二次风出口焓
（kJ/Nm3）
0.000179546X⑷2+
1.284439719X（4）+
1.263719063
（87）
二次风出口功率
kW
=（86）X（3）X273-（（273+（16））-3600
（88）
一次风出口功率
kW
=（78）X
（1）X273-
（（273+（16））-3600
I（89）
判断
（90）
冷却+密封+漏风量
Nm3/h
=（56）-（
（1）+（3））X273-
（（273+（佝）
（91）
冷却+密封+漏风输入功率
kW
=（90）X（75）-3600
I（92）
输出总功率
kW
=（69）+（72）+（82）+（83）+（84）
（93）
垃圾热值
kJ/kg
=（（92）-（87）-（88）-（91））-（10）
X3600
[（94）
余热锅炉及焚烧炉总效率
%
=（（72）+（82））f（92）
（95）
排烟损失率
%
=（69）f（92）
（96）
化学+机械+灰渣显热+散热
损失率
%
=（83）f（92）
（97）
锅炉排污损失率
%
=（84）f（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
°C
220.00
二次风量
m3/h
8000
二次风出口温度
C
38
一次风空预器第一级进口温度
C
15.00
一次风空预器第一级出口温度
C
30.00
一次风空预器第三级进口温度
C
183
一次风空预器第三级出口温度
C
220
一次风空预器疏水温度
C
80
入炉垃圾量
kg/h
30000
主蒸汽蒸发量
kg/h
48000
主蒸汽温度
C
400
主蒸汽绝对压力
MPa
4
汽包温度
C
257
汽包绝对压力
MPa
4.5
环境温度
C
15.00
锅炉出口排烟温度
C
190
引风机后排烟温度
C
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H20量（表盘读数）
%vol
15.00%
引风机后烟气含S02量（表盘读数）
%vol
0.10%
引风机后烟气含C02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
C
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
fkg/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@排烟温度
Nm3/h
113639.83
烟气处理漏风量
Nm3/h
4006.51
锅炉出口烟气含H20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
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
OCO2
（kJ/Nm3）
344.69
ON2
（kJ/Nm3）
244.91
OO2
（kJ/Nm3）
254.77
OH2O
（kJ/Nm3）
286.01
Oair
（kJ/Nm3）
251.60
Oash
（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
Oair@20°C
（kJ/Nm3）
20.57
Oair@31C
（kJ/Nm3）
39.96
Oair@166C
（kJ/Nm3）
242.16
Oair@220C
（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
%
95.00%
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+灰渣显热+散热损失率
%
3.41%
锅炉排污损失率
%
1.29%
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