一种确定垃圾衍生燃料挥发分工业组分含量及计算热值的方法技术

本发明专利技术涉及了一种确定垃圾衍生燃料挥发分工业组分含量及计算热值的方法。本发明专利技术通过热重分析确定RDF中各类挥发物工业组分释放所出现的特征温度T1、T2及T3，以及挥发分1、2和3的工业组分含量V1、V2和V3以及水分含量Mad、灰分含量Aad、固定碳含量FCad，然后根据经验公式Q＝-32100Mad+7850V1+19930V2+20750V3+23660FCad+4110.45，计算得到待测垃圾衍生燃料样品的热值Q。本发明专利技术仅通过常规的干燥箱及马弗炉、分析天平即可完成实验并得到所需的数据，从而最终计算出RDF的热值，非常适用于测试手段简单的工厂。

【技术实现步骤摘要】
一种确定垃圾衍生燃料挥发分工业组分含量及计算热值的方法
本专利技术涉及了一种确定垃圾衍生燃料(RDF)挥发分工业组分含量及计算热值的方法。
技术介绍
近几年，城市生活垃圾的处理问题已经日益严重。目前处理城市生活垃圾的方法主要包括：焚烧法、堆肥法、填埋法，其中焚烧制能法在我国得到迅速发展。然而将城市生活垃圾直接拿来焚烧制能对设备的要求较高，且利用率较低。因此产生垃圾衍生燃料技术。垃圾衍生燃料(RDF)是将垃圾进行分拣、破碎、涡电流除铝、磁选除铁，再经过进一步的破碎、分拣、挤压成型及干燥等工序制成的一种热值高、燃烧稳定性好的固体燃料。RDF的热值是对其作为燃料品质评价的一个重要因素。目前对RDF热值的确定方法主要有仪器测定法和计算法两种方法。仪器测定法，是固体燃料热值确定的常规方法，是在氧弹热量计中进行测定。既一定量的分析样品放入氧弹热量计中，在充有过量氧气的氧弹内燃烧，氧弹热量计的热容量通过在相近条件下燃烧一定量的基准量热物苯甲酸来确定，根据样品燃烧前后量热系统产生的温升，并对点火热等附加热进行校正后即可求得样品的弹筒发热量。为保证测试的准确性，这种方法要求样品要磨细到一定程度，而且样品的称取量不宜大(一般为几百毫克)，这对于含有大量布条、塑料、木屑、以及各类厨余，不易常温下碾磨混合均匀的垃圾衍生燃料(RDF)而言，误差会很大。计算法确定RDF热值，引起了研究者的关注。何品晶等(何品晶，范爱晶，城市垃圾热值计算方法的探讨[J].环境卫生工程，3(1994)3-27)认为以物理组成计算热值较为准确。杨涛(杨涛，基于经济统计数据的生活垃圾热值计算模型[J].环境工程技术学报，4(2014)158-163)利用当地经济和自然环境统计数据建立了人工神经网络模型进行热值计算。张瑛华等(张瑛华，张友富，王洪，基于神经网络的生活垃圾低位热值计算模型的研究与应用[J].电力建设，31(2010)94-97)。虽然一些研究者得出了垃圾热值的确定方法，但是在这些计算方法中，计算时所需的数据对于测试手段较简单的工厂而言难以得到。挥发份组成是RDF中成分波动最大、组成最为复杂、对RDF燃烧性能影响最大的成分，其含量一般在40％以上。不同地区、不同季节，RDF的组成及含量有很大差距，其组分、含量直接影响RDF的热值，因此也影响RDF的应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种确定垃圾衍生燃料(RDF)挥发分工业组分含量及计算热值的方法，通过常规的干燥箱及马弗炉、分析天平即可完成实验并得到所需的数据，从而最终计算出RDF的热值，准确可靠，操作简单。本专利技术为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：一种确定垃圾衍生燃料(RDF)挥发分工业组分含量及计算热值的方法，包括以下步骤：(1)所述垃圾衍生燃料中含有三类挥发分工业组分，标记为挥发分1-3；确定垃圾衍生燃料中三类挥发分工业组分释放的特征温度T1、T2及T3，且105℃<T1＜T2＜T3<815℃；(2)确定所述挥发分1工业组分含量V1；确定所述挥发分2工业组分含量V2；确定所述挥发分3工业组分含量V3；所述工业组分含量V1、V2及V3均以质量百分比计；(3)拟合垃圾衍生燃料的热值Q与V1、V2、V3、Mad、FCad关系的线性回归方程，所述线性回归方程为Q＝-32100Mad+7850V1+19930V2+20750V3+23660FCad+4110.45，FCad＝100％-(Mad+Aad+V1+V2+V3)，其中Mad为水分含量，Aad为灰分含量，FCad为固定碳含量，热值Q的单位为j·g-1，Mad、Aad、FCad均以质量百分比计；(4)测定待测垃圾衍生燃料样品的V1、V2、V3、Mad、FCad，根据步骤(3)所述的线性回归方程计算得到待测垃圾衍生燃料样品的热值Q。按上述方案，所述V1、V2、V3、Mad、FCad均可以通过恒重差值法测定。按上述方案，步骤(1)中确定垃圾衍生燃料中三类挥发分工业组分释放的特征温度T1、T2及T3的方法是：将垃圾衍生燃料(RDF)样品放入热重分析仪中裂解获得失重曲线，根据曲线中各特征峰分别得到挥发分1、挥发分2及挥发分3释放的特征温度值T1、T2及T3(如图1所示)。对于不同的垃圾衍生燃料(RDF)，上述三类挥发分工业组分释放的特征温度会有区别。按上述方案，步骤(2)中确定所述挥发分1工业组分含量V1依据常规方法即可。可以采用如下方法：将已知重量的带盖坩埚中加入垃圾衍生燃料(RDF)样品后称重，然后将带盖坩埚送入温度为T1的马弗炉中，加热7min以上，然后取出带盖坩埚，在空气中冷却3-5min后放入干燥器中冷却，待冷却至室温后称重，两次称重的差值即为样品的失重1，计算挥发分1工业组分含量按上述方案，步骤(2)中确定所述挥发分2工业组分含量V2依据常规方法即可。可以采用如下方法：将已知重量的带盖坩埚中加入垃圾衍生燃料(RDF)样品后称重，然后将带盖坩埚送入温度为T2的马弗炉中，加热7min以上，然后取出带盖坩埚，在空气中冷却3-5min后放入干燥器中冷却，待冷却至室温后称重，两次称重的差值即为样品的失重2，计算挥发分2工业组分含量按上述方案，步骤(2)中确定所述挥发分3工业组分含量V3依据常规方法即可。可以采用如下方法：将已知重量的带盖坩埚中加入垃圾衍生燃料(RDF)样品后称重，然后将带盖坩埚送入温度为T3的马弗炉中，加热7min以上，然后取出带盖坩埚，在空气中冷却3-5min后放入干燥器中冷却，待冷却至室温后称重，两次称重的差值即为样品的失重3，计算挥发分3工业组分含量按上述方案，所述水分含量Mad可以依据常规方法获得垃圾衍生燃料(RDF)样品中的水分含量。可以采用如下方法：将已知重量的带盖坩埚中加入垃圾衍生燃料(RDF)样品后称重，然后打开坩埚盖，将坩埚送入温度已达105℃～110℃的干燥箱中，干燥1h以上；然后取出坩埚，盖上坩埚盖，在空气中冷却3-5min放入干燥器中冷却，待冷却至室温后称重，两次称重的差值即为水分失重，计算水分含量按上述方案，所述灰分含量Aad可以依据常规方法获得垃圾衍生燃料(RDF)样品中的水分含量。可以采用如下方法：将已知重量的灰皿中加入垃圾衍生燃料(RDF)样品后称重，然后将灰皿送入温度已达800℃～830℃的马弗炉中，灼烧40min以上；然后取出灰皿，在空气中冷却3-5min放入干燥器中冷却，待冷却至室温后称重，两次称重的差值即为灰重，计算灰分含量按上述方案，所述各步骤中垃圾衍生燃料(RDF)样品的称取量优选不小于2g。当然，由于垃圾衍生燃料(RDF)成分较复杂，称取量越多，误差越小，但是考虑到实际操作，样品称取量根据实际情况而定。按上述方案，所述各步骤中垃圾衍生燃料(RDF)样品是已磨碎并经空气干燥后的样品。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过大量实验和线性回归方法，结合热分析及热值计算的方法，提出了RDF的挥发分工业组分分析方法及热值计算方法，即用较简便的热分析来确定垃圾衍生燃料(RDF)的挥发分工业组成，然后通过线性回归方程计算获得RDF热值的方法。为方便工厂使用和沿用通用概念，计算中需用到RDF中水分Mad、固定碳FCad及灰分Aad本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定垃圾衍生燃料挥发分工业组分含量及计算热值的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)所述垃圾衍生燃料中含有三类挥发分工业组分，标记为挥发分1‑3；确定垃圾衍生燃料中三类挥发分工业组分释放的特征温度T1、T2及T3，且105℃<T1＜T2＜T3<815℃；(2)确定所述挥发分1工业组分含量V1；确定所述挥发分2工业组分含量V2；确定所述挥发分3工业组分含量V3；所述工业组分含量V1、V2及V3均以质量百分比计；(3)拟合垃圾衍生燃料的热值Q与V1、V2、V3、Mad、FCad关系的线性回归方程，所述线性回归方程为Q＝‑32100Mad+7850V1+19930V2+20750V3+23660FCad+4110.45，FCad＝100％‑(Mad+Aad+V1+V2+V3)，其中Mad为水分含量，Aad为灰分含量，FCad为固定碳含量，热值Q的单位为j·g‑1，Mad、Aad、FCad均以质量百分比计；(4)测定待测垃圾衍生燃料样品的V1、V2、V3、Mad、FCad，根据步骤(3)所述的线性回归方程计算得到待测垃圾衍生燃料样品的热值Q。

【技术特征摘要】
1.一种确定垃圾衍生燃料挥发分工业组分含量及计算热值的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)所述垃圾衍生燃料中含有三类挥发分工业组分，标记为挥发分1-3；确定垃圾衍生燃料中三类挥发分工业组分释放的特征温度T1、T2及T3，且105℃<T1＜T2＜T3<815℃；(2)确定所述挥发分1工业组分含量V1；确定所述挥发分2工业组分含量V2；确定所述挥发分3工业组分含量V3；所述工业组分含量V1、V2及V3均以质量百分比计；(3)拟合垃圾衍生燃料的热值Q与V1、V2、V3、Mad、FCad关系的线性回归方程，所述线性回归方程为Q＝-32100Mad+7850V1+19930V2+20750V3+23660FCad+4110.45，FCad＝100％-(Mad+Aad+V1+V2+V3)，其中Mad为水分含量，Aad为灰分含量，FCad为固定碳含量，热值Q的单位为j·g-1，Mad、Aad、FCad均以质量百分比计；(4)测定待测垃圾衍生燃料样品的V1、V2、V3、Mad、FCad，根据步骤(3)所述的线性回归方程计算得到待测垃圾衍生燃料样品的热值Q；其中，所述V1、V2、V3、Mad、FCad均通过恒重差值法测定，测定待测垃圾衍生燃料样品的V1、V2、V3、Mad、Aad时，垃圾衍生燃料样品的称取量均不小于2g。2.根据权利要求1所述的一种确定垃圾衍生燃料挥发分工业组分含量及计算热值的方法，其特征在于步骤(1)中确定垃圾衍生燃料中三类挥发分工业组分释放的特征温度T1、T2及T3的方法是：将垃圾衍生燃料样品放入热重分析仪中裂解获得失重曲线，根据曲线中各特征峰分别得到挥发分1、挥发分2及挥发分3释放的特征温度值T1、T2及T3。3.根据权利要求1所述的一种确定垃圾衍生燃料挥发分工业组分含量及计...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢峻林，杨虎，何峰，施江，梅书霞，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42