水泥窑协同处置废弃物系列：处置废弃物后煤耗如何变化？

wy168 发表于 2022-8-28 07:04:01

【能源人都在看，点击右上角加关注】<img src="https://p3-sign.toutiaoimg.com/pgc-image/Ru6e87i9FaG3MF~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&x-expires=1660566210&x-signature=vdTR0mYUZ13kFFRjprLC9aEyg6M%3D" style="width:100%;">北极星固废网讯: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。1. 基本情况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。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：水分：45%；灰分：35%，C：10%，H：2%，S：1%，N：1%，O：6%。因为处置MSW，特增设旁路放风系统，放风量为5%。2. 废弃物带入的热量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。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？3. 因处置废弃物多带走的热量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：处置废弃物后，单位熟料烟气量增大处置废弃物后，预热器出口烟气温度增加处置废弃物后，因旁路放风导致热耗增大除此，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。3.1 单位熟料烟气量变化（1）处置废弃物物之前：假定煤粉燃烧过剩空气系数1.15，则：①煤粉燃烧烟气量：0.984 Nm3/kg熟料②假定碳酸盐分解、生料水分蒸发、漏风等烟气量为0.4Nm3/kg熟料则总烟气量为1.38 Nm3/kg熟料（2）处置废弃物之后：假定煤粉、MSW燃烧过剩空气系数1.15，则：①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②MSW燃烧烟气量：0.197 Nm3/kg熟料③旁路放风烟气量：0.4 Nm3/kg熟料×5%=0.02 Nm3/kg熟料④假定碳酸盐分解、生料水分蒸发、漏风等烟气量为0.4Nm3/kg熟料总烟气量为：煤粉燃烧+0.197-0.02+0.4Nm3/kg熟料3.2 预热器出口烟气温度变化（1）处置废弃物前假设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：<img src="https://p3-sign.toutiaoimg.com/pgc-image/Ru6e8878Jkv3vW~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&x-expires=1660566210&x-signature=%2FguEBtCq%2FOmYvSEYy9k%2F%2FQ3V8Zc%3D" style="width:100%;">（2）处置废弃物后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：<img src="https://p3-sign.toutiaoimg.com/pgc-image/Ru6e88NDvyDQqi~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&x-expires=1660566210&x-signature=0g00cJK4wiiquBRhlB2f4ORrpW8%3D" style="width:100%;">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：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。3.3 旁路放风带走热量处置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：<img src="https://p3-sign.toutiaoimg.com/pgc-image/Ru6e89ZAi6Vo1Q~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&x-expires=1660566210&x-signature=P6QY0JOjT6%2FUmzXRnw52iKC%2FtOI%3D" style="width:100%;">可见，因旁路放风带出热量约增加10 kcal/kg熟料。4. 计算结果最终，经过热平衡和迭代计算，求得：带入热量：MSW带入热量：81.8 kcal/kg熟料带出热量：预热器出口烟气带出热量：43 kcal/kg熟料旁路放风带出热量：10 kcal/kg熟料节约煤粉：81.8 - 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。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%。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！原标题:水泥窑协同处置废弃物系列之二：处置废弃物后煤耗如何变化？免责声明：以上内容转载自北极星环保网，所发内容不代表本平台立场。全国能源信息平台联系电话：010-65367702，邮箱：hz@people-energy.com.cn，地址：北京市朝阳区金台西路2号人民日报社

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