固废综合 水泥窑协同处置之处置后煤耗变化 [复制链接]

3634 0
京东
很多废弃物,如生活垃圾、污泥、城市固体废弃物等都具有热值。仅仅考虑废弃物带入热量的话,处置废弃物肯定是节煤的,而且单位熟料处置量越高节煤量越大。但是真实的情况是这样吗?废弃物虽然会带入热量,但是废弃物处置必然也会导致熟料烧成热耗增大。一方面,废弃物带入可用的热量;另一方面,总的烧成热耗升高。因此处置废弃物能否节煤,关键在于两者的平衡。下面就从理论上进行计算。
% U0 V$ @* B" _2 p6 w3 b
/ W/ A# |1 ]: L) H3 V. x& B
, `, G" }& j5 M$ b. x$ S1. 基本情况* M1 \2 V) V! k/ J( [

5 G$ U3 N+ s  g& o3 o; O; V假设某企业处置废弃物。该企业熟料产量5500t/d,处置废弃物前单位熟料烧成热耗740 kcal/kg;所用燃料为煤粉,热值5500 kcal/kg。处置的废弃物为城市固体废弃物(以下简称MSW),经过预处理后喂入分解炉。其中,MSW每日处置500吨。
) G* ?; S; @$ R. _: U% o& x, Y2 m* p9 K; Z2 ~
MSW水分含量45%,低位发热量为900kcal/kg,入炉MSW工业分析和元素分析数据如下:( U- z0 S8 A% o# w* c
水分:45%;灰分:35%,C:10%,H:2%,S:1%,N:1%,O:6%。
1 z4 J2 A( E/ M
: M% i) U1 w; v9 X' |1 l  W因为处置MSW,特增设旁路放风系统,放风量为5%。
% s" B/ Y- h5 U$ R+ A8 @
- y, D# G0 k; x7 z0 H2. 废弃物带入的热量
, f' W- G: G" U# [: W/ }, U, _4 }- P6 p
假设废弃物处置前后,熟料产量不变。以单位熟料为基准,每公斤熟料处置MSW量为0.091kg/kgcl,MSW热值为900kcal/kg,单位熟料带入热量为81.8 kcal/kg熟料,即11.7 kg标煤/t熟料。
2 }6 {: x' S8 L& O7 O$ D( }! U0 T$ ?4 e6 M7 B
那么处置这么多废弃物,单位熟料煤耗真的可以节约11.7 kg吗?; z- U4 i7 W, c  F6 x0 ?) Z) a
) `: P# p1 ^2 [' k7 H' b
3. 因处置废弃物多带走的热量
1 }/ _0 o2 ]1 F3 y6 |- N) P- R) I* N5 r7 ~& L, D9 e$ V5 v$ X  u0 i
处置废弃物后单位熟料烧成热耗必然增大,主要原因在于以下几点:& @! ~2 {* L/ _0 W; q( O# w: ^6 L

3 Z: a1 i3 X. y8 h3 P8 W, X7 n# K处置废弃物后,单位熟料烟气量增大
) p, v9 I* L$ ~3 @
! M' M$ X& K2 d% s7 U处置废弃物后,预热器出口烟气温度增加
8 T" I8 \* o3 Z) S+ u
4 E- ?3 T+ v$ b. w2 p- L4 s( \处置废弃物后,因旁路放风导致热耗增大- ^+ x: R) @: _& o# |9 K+ ?
& L& Y' e! H2 Y" Y) A' ]
除此,还会存在预热器出口CO浓度增大,带走更多的化学不完全燃烧热;熟料结粒变化,引起篦冷机热效率变化;窑尾结皮引起生产波动,导致热耗增大等情况,但这些情况无法理论计算和量化,暂不予考虑。! S9 a7 q* J0 z' p3 K
; b' Q2 z8 m3 C0 u( D4 Q) `
3.1 单位熟料烟气量变化
- r( l# Y7 J& }, H
" t: p6 }2 i; i. W: B(1)处置废弃物物之前:假定煤粉燃烧过剩空气系数1.15,则:
! ?8 r4 d3 ~$ K# Q5 H; F+ `8 b; t' I5 n
①煤粉燃烧烟气量:0.984 Nm3/kg熟料
; i+ U  k& \1 i- b4 Z/ u②假定碳酸盐分解、生料水分蒸发、漏风等烟气量为0.4Nm3/kg熟料- X1 A  e/ o0 {4 A8 d7 x

( B: [/ m6 I: g1 r1 o0 Q则总烟气量为1.38 Nm3/kg熟料- F+ G: ?4 D# [: H% Q: W

) f. `/ ~. ~) [# H(2)处置废弃物之后:假定煤粉、MSW燃烧过剩空气系数1.15,则:$ \. C9 E) D* ^$ D; b/ v; ?

: j+ K' l1 f8 i8 |2 V9 W5 M①煤粉燃烧烟气量:实物煤耗的函数,后续通过热平衡求出实物煤耗
1 x8 F0 q1 V$ M②MSW燃烧烟气量:0.197 Nm3/kg熟料* X, w( K3 _) ?* ~
③旁路放风烟气量:0.4 Nm3/kg熟料×5%=0.02 Nm3/kg熟料
5 \' i5 J3 o% g+ v④假定碳酸盐分解、生料水分蒸发、漏风等烟气量为0.4Nm3/kg熟料
) U0 o! {) S  N8 o
) k& W- \; |4 k" @总烟气量为:煤粉燃烧+0.197-0.02+0.4 Nm3/kg熟料
. r" W+ p! S6 `* \" x" u
: a( C. Q) K, t/ P& |$ |4 ]' l3.2 预热器出口烟气温度变化& w, u) _( i, Q$ C/ M. t) U
* k( h4 B' h% k5 \
(1)处置废弃物前
" h  t  C$ c, o4 d
! v1 B2 b# C% C$ A8 w假设C1出口烟气温度320℃,烟气量如上所述为1.38Nm3/kg熟料,烟气组分如下:& [5 x( m: i3 ~9 p3 A% S& u0 C

* I: A* x" _6 F2 c 环保之家.JPG . s. }' h: Q& \& S. R% I! n- X) Z

6 H! S1 N6 N9 V' |# U7 ^" p. Z. s- ~; X' t' r
(2)处置废弃物后
  }, L! I+ p  F# X( ]: A) {
: w% [+ o+ x' C2 s3 ]. s& @9 b以预热器作为研究对象,对其进行热平衡计算。由于处置废弃物后,分解炉出口的烟气温度保持不变,但是烟气量和烟气热容均显著增大。烟气量增大因为处置MSW引起,烟气热容增大则是因为烟气中水分含量增加引起。经过计算,处置废弃物后预热器出口烟气成分如下表:- Y; Q% b; t% i3 P) H
* z  N% E+ ^2 J
环保之家1.JPG # Z8 ?' o1 B8 z$ a
/ |1 j7 c& C6 |6 X: @1 d8 R

3 @  `) ^3 p5 A+ m  S2 Q+ z尤其带入预热器的热量显著增大,增大约40大卡左右。此值大小受到处置废弃物后煤耗的变化,因此也是实物煤耗的函数。具体的数据需要平衡计算。在此仅对结果进行阐述:% i5 U1 _0 }; F, K: h

1 s" ?4 F0 _: s: V2 Y 环保之家2.JPG 2 x* z4 |/ B) o* p0 J6 p

* _! G9 [: t) z; x: I! h* ]- S4 c5 f6 k! X
由此可以看出,处置废弃物后,预热器出口烟气温度增加约47℃,烟气量增加了7%(质量分数)或10%(体积分数),烟气带出热量增加了约43 kcal/kgcl。
. m& t4 c$ Q4 i" j2 B& ?9 P& T' x/ C1 |1 E6 G( h; A7 p) f
3.3 旁路放风带走热量4 ?  r) `. p& v! s
: V( A. f# \5 w7 Q$ L
处置MSW后,需增设旁路放风系统。旁路放风系统带出热量包括高温烟气带出热量和高温飞灰带出热量。其热量计算公式如下表:, v- _( n! i+ S( A2 o9 U9 }
0 r9 C( f" H- W# q) U
环保之家3.JPG
) b0 M9 `( U( X2 ^1 |& S! B6 @
* @1 P6 a0 |$ d4 m; p9 f( H, [4 B" N
" D5 P% C0 {! Z可见,因旁路放风带出热量约增加10 kcal/kg熟料。
1 f% u! g3 ?: m# O9 a" c: b' W( R6 ?6 t: T
4. 计算结果6 A1 V& R$ U. \$ v; e1 U: z

& }- h9 ^; D  [最终,经过热平衡和迭代计算,求得:  l0 L$ Z+ O" w1 u

! l- ~! w4 O) M8 e) G带入热量:3 ~+ p7 y7 Q3 B/ z; e9 e; l

" G( H1 N& E- N5 i6 lMSW带入热量:81.8 kcal/kg熟料6 Y2 [( Q# B8 _
; |" T$ D9 A: j% \  O4 i
带出热量:
3 b$ B& F- `8 x3 h& L
* i1 A7 S+ n, k# I( k预热器出口烟气带出热量:43 kcal/kg熟料9 J, V$ d/ L; }# p# n2 r( M* d" @
旁路放风带出热量:10 kcal/kg熟料& Q4 e& f& r- e0 e# M

! P( q; n3 L2 K9 m8 i0 ?节约煤粉:
% \' e9 h5 f, M1 U
/ l, ~! J" v  W7 V6 I7 r81.8 - 43 - 10 = 28.8 kcal/kg熟料,折合降低实物煤耗5.2 kg/吨熟料,标煤耗4.1 kg/吨熟料。8 n- \0 G' L- i1 }
" v: f, [( L$ R' ]5 ^
综上所述,废弃物带入了约82kcal/kg熟料的热量,但是真正“发挥作用”的热量仅为28.8kcal/kg熟料,占比仅为35%。而且35%的有效利用率还是在废弃物完全燃烧的情况下所得数据,如果废弃物没有完全燃烧(这也是大部分现场的运行情况),废弃物热量有效利用率还会低于35%。
+ u' {& e" O& s# |* U5 U7 o: o' M! E! ]/ i* H0 \& I: j& }
简单来讲,假如废弃物在分解炉内的燃尽率能有65% (100%-35%),也就是说有65%的废弃物热量发挥作用。那么65%的废弃物热量与因处置废弃物所增加的热量相同,此时处置废弃物并不会降低实物煤耗。当废弃物燃尽率低于65%时,甚至要“倒贴”煤!因此废弃物在分解炉内的燃尽率对于降低煤粉消耗来讲至关重要!
' ~1 I1 {. a/ c9 R) @" J. M% i% v2 Z  q( ^

© 声明:本文仅表作者或发布者个人观点,与环保之家[2TECH.CN]无关。其原创性及陈述文字、内容、数据及图片均未经证实,对本文及其全部或部分内容、图片、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺,仅做参考并自行核实。如有侵权,请联系我们处理,在此深表歉意。

举报 使用道具 回复

您需要登录后才可以回帖 登录 | 中文注册

本版积分规则

更多

客服中心

2121-416-824 周一至周五10:30-16:30
快速回复 返回顶部 返回列表
现在加入我们,拥有环保之家一站式通行证!马上 中文注册 账号登陆