CN110987713A - 一种基于污泥挥发分含量测算污泥热值的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种基于污泥挥发分含量测算污泥热值的方法，通过计算出各种样品的挥发分及其对应的热值，通过建立XY平面直角坐标系，以挥发分((A％)为X坐标的值，热值(Q)为Y坐标的值，在XY平面直角坐标系中确定各个污泥样品对应的各点，并以挥发分从低往高依次将各点拟合连成曲线，由此获得污泥挥发分‑热值曲线(A％‑Q)。对于任何一种待测的污泥，只要首先计算该污泥的挥发分A待测％，根据获得的污泥挥发分‑热值曲线(A％‑Q)，在X轴中代入A待测％，就可以在曲线中直接查找出对应的热值Q(即Y坐标的值)。可以有效地解决现有采用热容量法测量污泥热值所带来的费用高、工作量强度大、对技术人员的操作熟练度要求高等问题。

Description

一种基于污泥挥发分含量测算污泥热值的方法
技术领域
本发明涉及一种污泥热值的测试方法，特别涉及一种基于污泥挥发分含量测算污泥热值的方法。
背景技术
污泥是一种对人体和环境都有着巨大危害的固体废弃物，污泥产量大量增加引发的环境问题也日益突出。由于污泥中含有大量的水分和有机物质，因而目前公认最优有效、最彻底的处理方式是污泥干化焚烧，而污泥干化焚烧与污泥热值指标密切相关，热值高低决定后续是否可以自维持燃烧以及辅助燃料消耗量，对设备连续稳定运行以及运行经济性有着较大影响。实际上，不同地区的污泥热值差异非常大，热值最低的仅3MJ/kg，而最高的可以超过15MJ/kg，热值的差异直接影响污泥的焚烧效能。
因此，要实现污泥焚烧稳定、经济运行，对入厂污泥进行热值分析是非常必要的。依据热值数据对污泥进行卸料安排，保证进炉污泥混合相对均匀和热值稳定，以确保污泥焚烧系统稳定、经济运行。同时也可降低焚烧工况调整的难度，释放部分人力物力资源。
现有的基于热力学第一定律的污泥热值测试方法为热容量法，即将已知量的污泥样品置于密封容器(即氧弹)中，通入过量氧气并点火，使污泥样品在富氧气氛下完全燃烧，释放出的热量传递给周围已恒温处理的水，根据测量前后水温升高的数值、水的比热容及仪器热容量计算出热值。但该种方法对实验设备以及环境温湿度要求较高，设备的温度测量需要精确到0.0001℃甚至更高，环境的温湿度需要保持恒定，一次性投入及后续日常维护成本较高，不便于推广。另外，由于热容量法测量热值前处理要求较高，需要测量含水率以及对样品进行研磨过筛，并且对于热值较低污泥样品需要添加助燃物，整个测量过程时间很长，需要4个小时以上，劳动强度较大，同时对检测人员技术水平也有相当要求。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明提出一种基于污泥挥发分含量测算污泥热值的方法，通过计算出各种样品的挥发分及其对应的热值，通过建立XY平面直角坐标系，以挥发分((A％)为X坐标的值，热值(Q)为Y坐标的值，在XY平面直角坐标系中确定各个污泥样品对应的各点，并以挥发分从低往高依次将各点拟合连成曲线，由此获得污泥挥发分-热值曲线(A％-Q)。对于任何一种待测的污泥，只要首先计算该污泥的挥发分A待测％，根据获得的污泥挥发分-热值曲线(A％-Q)，在X轴中代入A待测％，就可以在曲线中直接查找出对应的热值Q(即Y坐标的值)。可以有效地解决现有采用热容量法测量污泥热值所带来的费用高、工作量强度大、对技术人员的操作熟练度要求高等问题。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种基于污泥挥发分含量测算污泥热值的方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤01，将污泥样品命名为样品1、样品2、样品3、样品4、样品5、样品6、样品7……样品N；
步骤02，利用水分传感器对样品1、样品2、样品3、样品4、样品5、样品6、样品7……样品N的含水率进行测量，分别为a1％、a2％、a3％、a4％、a5％、a6％、a7％……aN％；
步骤03，参照样品编号，对带盖坩埚进行编号并称重，编号分别为：坩埚1、坩埚2、坩埚3、坩埚4、坩埚5、坩埚6、坩埚7……坩埚N；坩埚1、坩埚2、坩埚3、坩埚4、坩埚5、坩埚6、坩埚7……坩埚N的质量分别为m坩埚1、m坩埚2、m坩埚3、m坩埚4、m坩埚5、m坩埚6、m坩埚7……m坩埚N；
步骤04，按照样品顺序以带盖坩埚为容器对样品和坩埚一起称量，样品序号与带盖坩埚序号需一一对应，质量分别为m1x；对应样品1及坩埚1，X为1；对应样品2及坩埚2，X为2；对应样品3及坩埚3，X为3；以此类推；
步骤05：按照样品顺序将已经称量好的样品和坩埚一起放入电炉中进行灼烧，并对灼烧后的样品一一进行称重，样品称重为m2x；对应灼烧后的样品1及坩埚1，X为1；对应灼烧后的样品2及坩埚2，X为2；对应灼烧后的样品3及坩埚3，X为3；以此类推；
步骤06：按照公式挥发分
Figure BDA0002311594040000021
计算第X个样品的挥发分，其中X＝1，2，3，4，5，6，7……N；
步骤07：采用热容量法并根据样品顺序分别测试样品的热值QX，样品1、样品2、样品3、样品4、样品5、样品6、样品7……样品N对应的热值分别为：Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7……QN；
步骤08，建立XY平面直角坐标系，以挥发分AX％为X轴的值，热值(Q)为Y轴的值，各个污泥样品对应的点坐标值分别为：
样品1的坐标为，X1＝A1％，Y1＝Q1，
样品2的坐标为，X2＝A2％，Y2＝Q2，
样品3的坐标为，X3＝A3％，Y3＝Q3，
……
样品N的坐标为，XN＝AN％，YN＝QN，
在XY平面直角坐标系中标出各个样品对应的点，并以挥发分从低往高依次将各点拟合连成曲线，此曲线即污泥挥发分-热值曲线(A％-Q)；
步骤09：对于任何一种待测的污泥，只要首先计算该污泥的挥发分A待测％，根据步骤08中获得的污泥挥发分-热值曲线(A％-Q)，在X轴中代入A待测％，就可以在曲线中直接查找出对应的热值Q(即Y坐标的值)。
本发明优选方案，步骤02中所述土壤水分传感器，其特征在于可从0～100％VWC范围内灵敏感应水分含量的细微变化，且在量程范围内保持连续测量，并且与数据采集器配合使用，可以直接显示含水率。
本发明优选方案，步骤03中所述带盖坩埚，最高可耐温1200℃。
本发明优选方案，步骤05中，采用变频式感应加热电炉，可以快速升温至指定工作温度进行挥发分测试，从而达到快速测定挥发份目的。
本发明优选方案，步骤05中，对样品进行灼烧时必须盖好坩埚盖，避免在高温下灼烧时容易飞溅。
本发明的有益效果是：本发明提出一种基于污泥挥发分含量测算污泥热值的方法，通过计算出各种样品的挥发分及其对应的热值，通过建立XY平面直角坐标系，以挥发分((A％)为X坐标的值，热值(Q)为Y坐标的值，在XY平面直角坐标系中确定各个污泥样品对应的各点，并以挥发分从低往高依次将各点拟合连成曲线，由此获得污泥挥发分-热值曲线(A％-Q)。对于任何一种待测的污泥，只要首先计算该污泥的挥发分A待测％，根据获得的污泥挥发分-热值曲线(A％-Q)，在X轴中代入A待测％，就可以在曲线中直接查找出对应的热值Q(即Y坐标的值)。可以有效地解决现有采用热容量法测量污泥热值所带来的费用高、工作量强度大，对技术人员的操作熟练度要求高等问题。
具体实施方式
一种基于污泥挥发分含量测算污泥热值的方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤01，将污泥样品命名为样品1、样品2、样品3、样品4、样品5、样品6、样品7……样品N；
步骤02，利用水分传感器对样品1、样品2、样品3、样品4、样品5、样品6、样品7……样品N的含水率进行测量，分别为a1％、a2％、a3％、a4％、a5％、a6％、a7％……aN％；
步骤03，参照样品编号，对带盖坩埚进行编号并称重，编号分别为：坩埚1、坩埚2、坩埚3、坩埚4、坩埚5、坩埚6、坩埚7……坩埚N；坩埚1、坩埚2、坩埚3、坩埚4、坩埚5、坩埚6、坩埚7……坩埚N的质量分别为m坩埚1、m坩埚2、m坩埚3、m坩埚4、m坩埚5、m坩埚6、m坩埚7……m坩埚N；
步骤04，按照样品顺序以带盖坩埚为容器对样品和坩埚一起称量，样品序号与带盖坩埚序号需一一对应，质量分别为m1x；对应样品1及坩埚1，X为1；对应样品2及坩埚2，X为2；对应样品3及坩埚3，X为3；以此类推；
步骤05：按照样品顺序将已经称量好的样品和坩埚一起放入电炉中进行灼烧，并对灼烧后的样品一一进行称重，样品称重为m2x；对应灼烧后的样品1及坩埚1，X为1；对应灼烧后的样品2及坩埚2，X为2；对应灼烧后的样品3及坩埚3，X为3；以此类推；
步骤06：按照公式挥发分
Figure BDA0002311594040000031
计算第X个样品的挥发分，其中X＝1，2，3，4，5，6，7……N；
步骤07：采用热容量法并根据样品顺序分别测试样品的热值QX，样品1、样品2、样品3、样品4、样品5、样品6、样品7……样品N对应的热值分别为：Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7……QN；
步骤08，建立XY平面直角坐标系，以挥发分AX％为X轴的值，热值(Q)为Y轴的值，各个污泥样品对应的点坐标值分别为：
样品1的坐标为，X1＝A1％，Y1＝Q1，
样品2的坐标为，X2＝A2％，Y2＝Q2，
样品3的坐标为，X3＝A3％，Y3＝Q3，
……
样品N的坐标为，XN＝AN％，YN＝QN，
在XY平面直角坐标系中标出各个样品对应的点，并以挥发分从低往高依次将各点拟合连成曲线，此曲线即污泥挥发分-热值曲线(A％-Q)；
步骤09：对于任何一种待测的污泥，只要首先计算该污泥的挥发分A待测％，根据步骤08中获得的污泥挥发分-热值曲线(A％-Q)，在X轴中代入A待测％，就可以在曲线中直接查找出对应的热值Q(即Y坐标的值)。
本发明优选方案，步骤02中所述土壤水分传感器，其特征在于可从0～100％VWC范围内灵敏感应水分含量的细微变化，且在量程范围内保持连续测量，并且与数据采集器配合使用，可以直接显示含水率。
本发明优选方案，步骤03中所述带盖坩埚，最高可耐温1200℃。
本发明优选方案，步骤05中，采用变频式感应加热电炉，可以快速升温至指定工作温度进行挥发分测试，从而达到快速测定挥发份目的。
本发明优选方案，步骤05中，对样品进行灼烧时必须盖好坩埚盖，避免在高温下灼烧时容易飞溅。
本发明提示，本例中，步骤01至步骤09进行完毕后，对于待测污泥样品，在计算出待测污泥的挥发分A待测％之后，除了可以利用曲线查找出待测污泥的热值Q之外，还可以采用电脑自动计算的方法。采用电脑自动计算的方法，必须将包含在步骤01至步骤09中以获得A％-Q数学关系的计算内容以电脑程序语言的方式录入到电脑中由此形成A％-Q专用计算程序。利用A％-Q专用计算程序，对于任何一种待测的污泥，只要首先计算该污泥的挥发分A待测％，就可以在电脑中输入A待测％由程序直接计算出热值Q。

Claims (5)

1.一种基于污泥挥发分含量测算污泥热值的方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤01，将污泥样品命名为样品1、样品2、样品3、样品4、样品5、样品6、样品7……样品N；
步骤02，利用水分传感器对样品1、样品2、样品3、样品4、样品5、样品6、样品7……样品N的含水率进行测量，分别为a1％、a2％、a3％、a4％、a5％、a6％、a7％……aN％；
步骤03，参照样品编号，对带盖坩埚进行编号并称重，编号分别为：坩埚1、坩埚2、坩埚3、坩埚4、坩埚5、坩埚6、坩埚7……坩埚N；坩埚1、坩埚2、坩埚3、坩埚4、坩埚5、坩埚6、坩埚7……坩埚N的质量分别为m坩埚1、m坩埚2、m坩埚3、m坩埚4、m坩埚5、m坩埚6、m坩埚7……m坩埚N；
步骤04，按照样品顺序以带盖坩埚为容器对样品和坩埚一起称量，样品序号与带盖坩埚序号需一一对应，质量分别为m1x；对应样品1及坩埚1，X为1；对应样品2及坩埚2，X为2；对应样品3及坩埚3，X为3；以此类推；
步骤05：按照样品顺序将已经称量好的样品和坩埚一起放入电炉中进行灼烧，并对灼烧后的样品一一进行称重，样品称重为m2x；对应灼烧后的样品1及坩埚1，X为1；对应灼烧后的样品2及坩埚2，X为2；对应灼烧后的样品3及坩埚3，X为3；以此类推；
步骤06：按照公式挥发分
Figure FDA0002311594030000011
计算第X个样品的挥发分，其中X＝1，2，3，4，5，6，7……N；
步骤07：采用热容量法并根据样品顺序分别测试样品的热值QX，样品1、样品2、样品3、样品4、样品5、样品6、样品7……样品N对应的热值分别为：Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7……QN；
步骤08，建立XY平面直角坐标系，以挥发分AX％为X轴的值，热值(Q)为Y轴的值，各个污泥样品对应的点坐标值分别为：
样品1的坐标为，X1＝A1％，Y1＝Q1，
样品2的坐标为，X2＝A2％，Y2＝Q2，
样品3的坐标为，X3＝A3％，Y3＝Q3，
……
样品N的坐标为，XN＝AN％，YN＝QN，
在XY平面直角坐标系中标出各个样品对应的点，并以挥发分从低往高依次将各点拟合连成曲线，此曲线即污泥挥发分-热值曲线(A％-Q)；
步骤09：对于任何一种待测的污泥，只要首先计算该污泥的挥发分A待测％，根据步骤08中获得的污泥挥发分-热值曲线(A％-Q)，在X轴中代入A待测％，就可以在曲线中直接查找出对应的热值Q(即Y坐标的值)。
2.根据权利要求1所述的一种基于污泥挥发分含量测算污泥热值的方法，其特征是，步骤02中所述土壤水分传感器，其特征在于可从0～100％VWC范围内灵敏感应水分含量的细微变化，且在量程范围内保持连续测量，并且与数据采集器配合使用，可以直接显示含水率。
3.根据权利要求1所述的一种基于污泥挥发分含量测算污泥热值的方法，其特征是，步骤03中所述带盖坩埚，最高可耐温1200℃。
4.根据权利要求1所述的一种基于污泥挥发分含量测算污泥热值的方法，其特征是，步骤05中，采用变频式感应加热电炉，可以快速升温至指定工作温度进行挥发分测试，从而达到快速测定挥发份目的。
5.根据权利要求1所述的一种基于污泥挥发分含量测算污泥热值的方法，其特征是，步骤05中，对样品进行灼烧时必须盖好坩埚盖，避免在高温下灼烧时容易飞溅。
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