水泥窯協(xié)同處置廢棄物系列：處置廢棄物后煤耗如何變化？

固廢網(wǎng)訊:很多廢棄物，如生活垃圾、污泥、城市固體廢棄物等都具有熱值。僅僅考慮廢棄物帶入熱量的話，處置廢棄物肯定是節(jié)煤的，而且單位熟料處置量越高節(jié)煤量越大。但是真實的情況是這樣嗎？廢棄物雖然會帶入熱量，但是廢棄物處置必然也會導(dǎo)致熟料燒成熱耗增大。一方面，廢棄物帶入可用的熱量；另一方面，總的燒成熱耗升高。因此處置廢棄物能否節(jié)煤，關(guān)鍵在于兩者的平衡。下面就從理論上進行計算。

1. 基本情況假設(shè)某企業(yè)處置廢棄物。該企業(yè)熟料產(chǎn)量5500t/d，處置廢棄物前單位熟料燒成熱耗740 kcal/kg；所用燃料為煤粉，熱值5500 kcal/kg。處置的廢棄物為城市固體廢棄物（以下簡稱MSW），經(jīng)過預(yù)處理后喂入分解爐。其中，MSW每日處置500噸。

MSW水分含量45%，低位發(fā)熱量為900kcal/kg，入爐MSW工業(yè)分析和元素分析數(shù)據(jù)如下：水分：45%；灰分：35%，C：10%，H：2%，S：1%，N：1%，O：6%。

因為處置MSW，特增設(shè)旁路放風(fēng)系統(tǒng)，放風(fēng)量為5%。

2. 廢棄物帶入的熱量

假設(shè)廢棄物處置前后，熟料產(chǎn)量不變。以單位熟料為基準，每公斤熟料處置MSW量為0.091kg/kgcl，MSW熱值為900kcal/kg，單位熟料帶入熱量為81.8 kcal/kg熟料，即11.7 kg標(biāo)煤/t熟料。

那么處置這么多廢棄物，單位熟料煤耗真的可以節(jié)約11.7 kg嗎？

3. 因處置廢棄物多帶走的熱量

處置廢棄物后單位熟料燒成熱耗必然增大，主要原因在于以下幾點：

處置廢棄物后，單位熟料煙氣量增大

處置廢棄物后，預(yù)熱器出口煙氣溫度增加

處置廢棄物后，因旁路放風(fēng)導(dǎo)致熱耗增大

除此，還會存在預(yù)熱器出口CO濃度增大，帶走更多的化學(xué)不完全燃燒熱；熟料結(jié)粒變化，引起篦冷機熱效率變化；窯尾結(jié)皮引起生產(chǎn)波動，導(dǎo)致熱耗增大等情況，但這些情況無法理論計算和量化，暫不予考慮。

3.1 單位熟料煙氣量變化

（1）處置廢棄物物之前：假定煤粉燃燒過?？諝庀禂?shù)1.15，則：

①煤粉燃燒煙氣量：0.984 Nm3/kg熟料②假定碳酸鹽分解、生料水分蒸發(fā)、漏風(fēng)等煙氣量為0.4Nm3/kg熟料

則總煙氣量為1.38 Nm3/kg熟料

（2）處置廢棄物之后：假定煤粉、MSW燃燒過?？諝庀禂?shù)1.15，則：

①煤粉燃燒煙氣量：實物煤耗的函數(shù)，后續(xù)通過熱平衡求出實物煤耗②MSW燃燒煙氣量：0.197 Nm3/kg熟料③旁路放風(fēng)煙氣量：0.4 Nm3/kg熟料×5%=0.02 Nm3/kg熟料④假定碳酸鹽分解、生料水分蒸發(fā)、漏風(fēng)等煙氣量為0.4Nm3/kg熟料

總煙氣量為：煤粉燃燒+0.197-0.02+0.4Nm3/kg熟料

3.2 預(yù)熱器出口煙氣溫度變化

（1）處置廢棄物前

假設(shè)C1出口煙氣溫度320℃，煙氣量如上所述為1.38Nm3/kg熟料，煙氣組分如下：

（2）處置廢棄物后

以預(yù)熱器作為研究對象，對其進行熱平衡計算。由于處置廢棄物后，分解爐出口的煙氣溫度保持不變，但是煙氣量和煙氣熱容均顯著增大。煙氣量增大因為處置MSW引起，煙氣熱容增大則是因為煙氣中水分含量增加引起。經(jīng)過計算，處置廢棄物后預(yù)熱器出口煙氣成分如下表：

尤其帶入預(yù)熱器的熱量顯著增大，增大約40大卡左右。此值大小受到處置廢棄物后煤耗的變化，因此也是實物煤耗的函數(shù)。具體的數(shù)據(jù)需要平衡計算。在此僅對結(jié)果進行闡述：

由此可以看出，處置廢棄物后，預(yù)熱器出口煙氣溫度增加約47℃，煙氣量增加了7%（質(zhì)量分數(shù)）或10%（體積分數(shù)），煙氣帶出熱量增加了約43 kcal/kgcl。

3.3 旁路放風(fēng)帶走熱量

處置MSW后，需增設(shè)旁路放風(fēng)系統(tǒng)。旁路放風(fēng)系統(tǒng)帶出熱量包括高溫?zé)煔鈳С鰺崃亢透邷仫w灰?guī)С鰺崃俊Ｆ錈崃坑嬎愎饺缦卤恚?/p>

可見，因旁路放風(fēng)帶出熱量約增加10 kcal/kg熟料。

4. 計算結(jié)果

最終，經(jīng)過熱平衡和迭代計算，求得：

帶入熱量：

MSW帶入熱量：81.8 kcal/kg熟料

帶出熱量：

預(yù)熱器出口煙氣帶出熱量：43 kcal/kg熟料旁路放風(fēng)帶出熱量：10 kcal/kg熟料

節(jié)約煤粉：

81.8 - 43 - 10 =28.8 kcal/kg熟料，折合降低實物煤耗5.2 kg/噸熟料，標(biāo)煤耗4.1 kg/噸熟料。

綜上所述，廢棄物帶入了約82kcal/kg熟料的熱量，但是真正“發(fā)揮作用”的熱量僅為28.8kcal/kg熟料，占比僅為35%。而且35%的有效利用率還是在廢棄物完全燃燒的情況下所得數(shù)據(jù)，如果廢棄物沒有完全燃燒（這也是大部分現(xiàn)場的運行情況），廢棄物熱量有效利用率還會低于35%。

簡單來講，假如廢棄物在分解爐內(nèi)的燃盡率能有65%(100%-35%)，也就是說有65%的廢棄物熱量發(fā)揮作用。那么65%的廢棄物熱量與因處置廢棄物所增加的熱量相同，此時處置廢棄物并不會降低實物煤耗。當(dāng)廢棄物燃盡率低于65%時，甚至要“倒貼”煤！因此廢棄物在分解爐內(nèi)的燃盡率對于降低煤粉消耗來講至關(guān)重要！

原標(biāo)題:水泥窯協(xié)同處置廢棄物系列 之二：處置廢棄物后煤耗如何變化？