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技术|垃圾是“废物”,不是“燃料”,焚烧发电实属多此一举,纯属是“蝇头小利”!

浏览次数: 日期:2017年7月29日 14:09

垃圾焚烧发电中生活垃圾热值高 就一定适合燃烧吗?

 

热值,在燃料化学中,表示燃料质量的一种重要指标。单位质量(或体积)的燃料完全燃烧时所放出的热量。通常用热量计测定或由燃料分析结果算出。有高热值和低热值两种。前者是燃料的燃烧热和水蒸气的冷凝热的总数,即燃料完全燃烧时所放出的总热量。后者仅是燃料的燃烧热,即由总热量减去冷凝热的差数。常用的热值单位,J/kg(固体燃料和液体燃料),或J/m^3(气体燃料)。

 

生活垃圾热值检测方法

 

依据标准《生活垃圾采样和物理分析方法》CJ/T313-2009中6.5热值内容所需设备氧弹量热计、氧气钢瓶、温度计、压片机、苯甲酸(标准热量)、燃烧丝等。

 

实验步骤

 

(1)用台秤称取1g左右的苯甲酸;

 

(2)压成片状,称重并记录;

 

(3)旋松氧弹计,把上顶盖放在支架上,并把压片放入钳锅;

 

(4)绕铁丝并把其穿到固定钳锅的两极上,铁丝底部与压片充分接触,但不与钳锅接触;

 

(5)在氧弹内注入10ml自来水,并把上顶盖整体放入氧弹内,旋紧。拿去充氧气,氧气充至约2000kPa,即20kg/cm2左右;

 

(6)外壳注满去离子水;

 

(7)把固定不锈钢内桶的支架放入氧弹量热计的大槽内;

 

(8)在不锈钢桶内放入氧弹量热计的底座;

 

(9)在不锈钢桶内,注入3000ml自来水,并放在大槽内的支架位置上;

 

(10)把氧弹放入不锈钢桶内,这时水差不多满过氧弹;

 

(11)把两电极固定在氧弹上;

 

(12)盖上盖子,把电极电线放在卡槽内,并把测温管插入到孔位上;

 

(13)合上电源,表头各指示灯亮;

 

(14)开搅拌,按温度显示按纽,并读取和记录数据。这时每一分钟有一个数据,至温度不再升高时,结束。(一般不小于5个数据);

 

(15)点火,指示灯亮后熄灭,温度快速上升。按下数据按纽,这时开始读数据并记录,记录至最高温度并下降时为止,至少20个数据。

 

(16)测量数据后,停机。把测温管拿开,放回原来位置并打开盖子。

 

(17)把氧弹拿出来,放气,检查燃烧结果,若氧弹中没什么残渣,说明燃烧完全。若有很多残渣,说明燃烧不完全,实验失败,要重做。燃烧后余下的铁丝用尺子测量并记录,在计算中减去长度。

 

(18)倒去氧弹中的水,用布把表面擦干净。倒去不锈钢桶内的水,盖上盖子,为下一个实验做好准备。

 

氧弹

 

氧弹是由耐热、耐腐蚀的镍铬合金钢制成的装氧气容器。

 

问题的提出?

 

现有垃圾焚烧炉,是以焚烧原生垃圾为对象,《城市生活垃圾综合处理新理念》一文中提出,若焚烧经熟化并脱水后的垃圾效益会大大提高。但也有人对此一说不以为然,认为:垃圾在厌氧熟化过程中进行了能量转换,一些可燃物质转化为沼气,根据物质不灭及能量守恒法则,熟化后的垃圾热值必然降低,获得了沼气能却减少了焚烧发电能,实属多此一举,没有必要。此言咋一听很有道理,且颇能迷惑人,因此有必要对垃圾“热值”进行一些探讨。

 

 

辨析垃圾“热值”

 

说到垃圾焚烧,通常人们总认为垃圾的“热值”是越高越好,热值越高发电越多,他们不是把垃圾当作“废物”看,而是把垃圾当作“燃料”看,其实持这种观点是很片面的。

 

诚然,热值高的垃圾的确可以多发电,但热值高的垃圾同时也是比较“耐烧”的,在焚烧炉中停留时间较长,反之热值低的熟化垃圾是不“耐烧”的,在炉中能够迅速燃尽。

 

这就引申出一个问题:建造焚烧炉的目的究竟是为了什么?是将生活垃圾当作“燃料”以求获得尽可能多的电能?还是追求尽可能大的吞吐量,以求快速消灭垃圾?如果能够两者兼得当然最好,但若不可兼得,笔者认为应该选择后者。

 

众所周知,垃圾焚烧的运转费用是很高的,不妨这样做一个比较:如果在某一时段内焚烧1吨原生垃圾的费用是100元,那么,用同样的时间或许可以焚烧7吨熟化垃圾(注:10吨原生垃圾经熟化脱水后的质量假定为7吨),显然焚烧效率提高了10倍,相当于焚烧1吨原生垃圾的价格是10元。

 

对于某一固定量垃圾而言:1吨原生垃圾经熟化后肯定是热值降低。但如果换一个角度,从某一焚烧时段而言:在相同焚烧时段内可以焚烧1吨原生垃圾或者7吨熟化垃圾,那么,7吨熟化垃圾的热值之和未必就低于1吨原生垃圾的热值。

 

这里需要强调的是:燃料煤的发电效益是体现在数量上,即:每焚烧1吨煤可以发多少电,燃料煤热值越高发电越多,且越耐烧越好;而垃圾焚烧发电的效益是完全体现在焚烧时段上,即:焚烧1天垃圾可以发多少电,至于在1天内究竟能够烧掉多少吨垃圾则完全无关紧要。不过还需要补充一句:从环境效益和降低焚烧运营成本而言,每天能够烧掉的垃圾量当然是越多越好。

 

原生垃圾的分选

 

生活垃圾成分复杂,人们希望在解决垃圾污染的同时,还能变废为宝,于是就推出了垃圾综合处理工艺。现行的垃圾综合处理工艺尽管种类繁多,各有千秋,但概括其基本套路总不外乎:先分选,而后将分选物分门别类进行综合处理(或处置)。

 

问题的结症在于:如果分选垃圾真正能够做到快速高效,且分选彻底的话,几乎绝大部分垃圾综合处理工艺都会取得成功,但事实上现有的垃圾综合处理工艺都受到了分选工序的制约:因分选速度不快,限制了日处理量,而分选垃圾不彻底,又给其后的分类处理带来了很多麻烦。

 

生活垃圾中含有许多高含水量易腐有机物,如菜皮瓜果、厨余物等,它们与塑料袋、玻璃、金属及砖瓦砾石等互相粘滞在一起。现有分选机械若分选干燥且互相不粘连的混合物可以获得理想效果,但是分选潮湿且粘滞在一起的生活垃圾却难以奏效,如将正在腐烂着的生活垃圾先烘干后再分选也是不可行的,这需要消耗巨大能量。

 

在不得已情况下,只能选择人工分选作业,生活垃圾中含有的病菌,以及散发的恶臭严重影响工人的健康,因此也难以保证分选质量。另外,人工分选的效率十分有限,少量垃圾尚可应付,但对于日产数千吨,甚至上万吨生活垃圾的城市而言,人工分选作业是无法承受的。

 

尽管现代高科技发展使许多人工操作改由自动化机械代替,但唯独在垃圾综合处理行业存在着如此强烈反差:现代化高科技装备的综合处理机械与最原始的人工分选作业并存,即便是最先进的综合处理设备也不能摆脱这种尴尬。

 

垃圾焚烧后分选

 

焚烧原生垃圾因为炉温高,出炉后的残渣多为胶结块,已经没有分选的可能。

 

焚烧熟化垃圾因为炉温低,过火快,所以垃圾中的无机物在焚烧后几乎是“毫发未损”,入炉前与出炉后完全一样,这就为机械分选提供了极好的条件:出炉后的残余物极其干燥,除炉灰之外,就是互相分离的砖瓦砾石、玻璃、金属等。

 

这时可以首先采用风力分选分离出炉灰,再进行磁力分选,分离出铁器类金属,其后哪怕是再采用人工分选,分选量也已经大大减少,且卫生状况也大大改善,既无病毒和细菌,也没有难闻的恶臭,或许可以根本不用戴口罩。如此一来,令人厌恶而又始终恶梦般伴随人类的城市生活垃圾终于得到了最充分的分解利用,可以近乎100%全部回收。

 

因此,将分选工序排在综合处理工艺之前是不合适的,只有将分选工序转移到最后,才能真正获得高效率。

 

结论:

 

热值高的原生垃圾肯定是“耐烧”的,不会迅速燃尽,而只有低热值的熟化垃圾才有可能迅速燃尽,因此,从环境效益及降低焚烧运营成本而言,干燥易燃,且又能够迅速燃尽的低热值垃圾才是真正可供焚烧的“好垃圾”。

 

垃圾是“废物”,不是“燃料”,迅速消灭才是最重要的,其发电效益仅仅是一种附产品,相对比较起大幅度降低焚烧炉建设成本,以及降低焚烧运营成本而言,焚烧发电纯属是“蝇头小利”而已。

 

一种真正能够解决城市生活垃圾的综合处理工艺必须具备有2个重要特征:其一是能够大容量吃进全城垃圾,做到来者不拒,其二是能够高速度消灭垃圾,前者可以通过“分仓熟化”工艺实现,而后者可以通过焚烧熟化垃圾实现。

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