生活垃圾焚烧低位发热量计算及运用.docx

1、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 三峰卡万塔公司 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

2、 has different 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 t

3、he waste Low 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：垃圾处理（以下简称公司）于2001年12月24日注册登记成立，注册资本金1.01亿元，

4、以BOT方式运作的项目公司。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, 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

5、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

6、，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)30.743.7716.370.930.2960.440.369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14282.852.9836.156.824.5615.9914.081.091.20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

7、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 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）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

8、（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（19）引风机后排烟气量排烟温度(表盘读数)m3/h（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

9、）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（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)%mass2%（37）化学+机械+灰渣显热+散热估算KJ/kg.fuel200（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+（

10、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）（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

11、气含HCl量%vol=(39) (27) (40)（49）合计%vol100%（50）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）（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

12、（57）不考虑漏风的实际空气量或为Nm3/h=(54) 0.79(40) （1-（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

13、+ 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(kJ/kg.ash)= 0.0000001

14、52 - 0.000026826 + 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（7

15、5）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(8) + 1.263719

16、063（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)= -0.000000028 + 0.000179546 + 1.284439

17、719（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)-(91) (10) 3600（94）余热锅炉及焚烧炉总效率%=(72)+(82) (92)（95）排烟损失

18、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 公司低位发热量的计算项目单位数据一次风量m3/h70000一次风出口温度220.00 二次风量m3/h8000二次风出口温度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80入炉垃圾量kg/h30000主蒸汽蒸发量kg/h48000主蒸汽温度400主蒸汽绝对压力MPa4汽包温度257汽包绝对压力MPa4.5环境温度15.00 锅炉

19、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/h190000锅炉出口烟气含O2量(表盘读数)%vol8.00%引风机后烟气含O2含量(表盘读数)%vol8.10%引风机后烟气含CO量(表盘读数)%vol0.10%引风机后烟气含H2O量(表盘读数)%vol15.00%引风机后烟气含SO2量(表盘读数)%vol0.10%引风机后烟气含CO2量(表盘读数)%vol7.00%引风机后烟气含N2量(表盘读数)%vol68.90%引风机后烟气含HCl量(表盘读数)%vol0.80%100.00%除氧器水温度105除氧器绝对压力MPa0.12给水流量kg/h52000当地

20、绝对大气压MPa0.1表盘读数是否是干烟气/0烟气处理喷水量kg/h4000锅炉出口飞灰量估算kg/h900排污量估算(占主蒸汽量)%mass2.00%化学+机械+灰渣显热+散热估算kJ/kg.fuel200烟气处理喷水的水蒸汽容积Nm3/h4977.78 锅炉出口排烟气量排烟温度Nm3/h113639.83 烟气处理漏风量Nm3/h4006.51 锅炉出口烟气含H2O量%vol11.81%锅炉出口烟气含CO量%vol0.11%锅炉出口烟气含SO2量%vol0.11%锅炉出口烟气含CO2量%vol7.55%锅炉出口烟气含N2量%vol71.56%锅炉出口烟气含HCl量%vol0.86%vol1

21、00.00%锅炉出口干烟气含氧量%vol.dry9.07%锅炉出口干烟气含CO量%vol.dry0.12%锅炉出口干烟气含SO2量%vol.dry0.12%锅炉出口干烟气含CO2量%vol.dry8.56%锅炉出口干烟气含N2量%vol.dry81.14%锅炉出口干烟气含HCl量%vol.dry0.98%不考虑漏风的实际助燃空气量Nm3/h102940.34 不考虑漏风的实际空气量或为Nm3/h102940.34 不考虑漏风的实际过量空气Nm3/h43291.36 不考虑漏风的实际过量空气或为Nm3/h43291.36 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

22、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 锅炉出口排烟功率kW8222.23 除氧器中水焓kJ/kg439.30 过热蒸汽焓kJ/kg3214.37 过热蒸汽吸热功率kW37000.99 锅筒饱和蒸汽焓kJ/kg2798.00 一次风空预器疏水焓kJ/kg338.33 air20(kJ/Nm3)20.57 air31(kJ/Nm3)39.96 air166(kJ/Nm3)242.16 air220(kJ/Nm3)292

23、.23 一次风空预器换热功率kW1280.30 一次风空预器换热效率%95.00%一次风空预器饱和汽耗量kg/h1972.50 一次风空预器耗汽功率kW1292.37 化学+机械+灰渣显热+散热估算kW1666.67 排污功率损失kW628.99 给水量验算kg/h50932.50 二次风出口焓(kJ/Nm3)50.33 二次风出口功率kW106.02 一次风出口功率kW5386.34 冷却+密封+漏风量Nm3/h29002.84 冷却+密封+漏风输入功率kW165.72 输出总功率kW48811.24 垃圾热值kJ/kg5178.38 余热锅炉及焚烧炉总效率%78.45%排烟损失率%16.8

24、4%化学+机械+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。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。