CN111308010A

CN111308010A - 燃煤耦合固体废弃物可掺烧性能对比与多维度评价方法

Info

Publication number: CN111308010A
Application number: CN202010190200.3A
Authority: CN
Inventors: 张自丽; 曾钦达; 夏家喜; 尤俊; 潘健鸿; 戴国栋; 丘性通; 杨斌学; 高玉姜; 陈晖晖; 罗威威
Original assignee: Fujian Special Equipment Inspection and Research Institute
Current assignee: Fujian Special Equipment Inspection and Research Institute
Priority date: 2020-03-18
Filing date: 2020-03-18
Publication date: 2020-06-19
Anticipated expiration: 2040-03-18
Also published as: CN111308010B

Abstract

本发明一种燃煤耦合固体废弃物可掺烧性能对比与多维度评价方法，所述固体废弃物不同因素主要包括固体废弃物的含水率、低位热值、挥发分、固定碳、灰分燃料特性指标，固体废弃物空气干燥基含水率范围为1％～30％，固体废弃物收到基低位热值范围为0.05～25MJ/kg，固体废弃物空气干燥基挥发分范围为2％～85％，固体废弃物空气干燥基固定碳范围为5％～35％，固体废弃物空气干燥基灰分范围为1％～60％。其中，不同固体废弃物种类用i表示，不同固体废弃物燃料性能的不同影响因素或不同维度用j表示，不同固体废弃物不同维度的数值用α_ij表示，不同固体废弃物不同维度的权重用β_ij表示，i、j取值为1,2,3,…,n等自然数。本发明为燃煤耦合固体废弃物掺烧性能评价与对比提供了新的对比方法。

Description

燃煤耦合固体废弃物可掺烧性能对比与多维度评价方法

技术领域

本发明涉及特种设备技术与资源循环经济领域，特别是不同固体废弃物不同水分含量下的固体废弃物可掺烧性能计算、对比与评价的方法。

背景技术

燃煤电厂掺烧污泥是欧美发达国家处理污泥的重要方式，欧洲已有超过100座电厂设施掺烧包括污泥在内的生物固体废弃物，其中德国掺烧污泥规模较大。德国电厂消纳污泥有两种方式，即湿污泥直接掺煤混烧和干化后掺烧，煤粉炉掺烧干污泥的比例<10％，一般在5％左右。我国已有数十家燃煤电厂开展了污泥掺烧工作，还有一些热电厂正在筹建掺烧污泥项目。我国电厂主要采用流化床掺烧污泥，少量电厂采用煤粉炉掺烧干污泥，前者湿污泥掺烧比例约为20％～25％，后者干污泥掺烧比例约为1％～5％。当采用电厂余热干化污泥时，热源可以使用锅炉产生的蒸汽或烟气余热。

为了解电厂掺烧污泥、生物质等固体废弃物对电厂运行情况所带来的影响，对国内掺烧污泥、生物质等固体废弃物项目进行了充分调查研究，至今我国燃煤耦合固体废弃物的可掺烧性能计算、对比与评价领域还是一片空白。

发明内容

为克服上述问题，本发明的目的是提供一种燃煤耦合固体废弃物可掺烧性能对比与多维度评价方法，提出了燃煤耦合固体废弃物可掺烧性能计算方法，填补了国内燃煤耦合固体废弃物可掺烧性能计算、对比方法的空白。

本发明采用的技术方案如下：一种燃煤耦合固体废弃物可掺烧性能对比与多维度评价方法，

针对低位热值、挥发分、固定碳促进固体废弃物燃烧性能的维度指标，其对应的固体废弃物i可掺烧性能指数Y_i，min-max定义为：

针对水分、灰分不利于固体废弃物燃烧性能的维度指标，其对应的固体废弃物i可掺烧性能指数Y_i，min-max定义为：

其中，不同固体废弃物用i表示，所述不同固体废弃物燃料性能的不同维度用j表示，所述不同固体废弃物不同维度的数值用α_ij表示，max(α_ij)和min(α_ij)分别为固体废弃物i在维度j下的最大值和最小值，所述C_ij,max为：固体废弃物i在维度j下的最大线性归一化值；

获得不同固体废弃物的可掺烧性能指数之后，对不同固体废弃物的可掺烧性能指数进行一一对比大小，从而得知哪种固体废弃物的可掺烧性能最好。

进一步的，所述固体废弃物i在维度j下的最大线性归一化值C_ij,max为：

C_ij，max＝10×β_ij；

所述不同固体废弃物不同维度的权重用β_ij表示，i、j取值为1，2，3，…，n自然数。

进一步的，所述不同固体废弃物不同维度的权重用β_ij加和为100％，即：

进一步的，所述固体废弃物的不同影响因素主要包括固体废弃物的水分、低位热值、挥发分、固定碳、灰分燃料特性指标，上述不同影响因素对应线性标准化计算中的不同维度。

进一步的，所述固体废弃物中表征燃料性能的不同维度须在同一计算基准，如水分、灰分、挥发分、固定碳可统一为空气干燥基数值，则固定碳含量FC_i,ad可由水分M_i,ad、灰分A_i,ad和挥发分V_i,ad经计算得出；

FC_i,ad＝100％-(M_i,ad+A_i,ad+V_i,ad)

进一步的，所述固体废弃物可掺烧性能由指数Y_i，min-max进行计算、对比、评价，即Y_i，min-max计算值越大，其对应的固体废弃物可掺烧性能评价为越优，Y_i，min-max计算值越小，其对应的固体废弃物可掺烧性能评价为越差。

本发明的有益效果在于：本发明提出了可掺烧性能指数计算、对比方法，并将此方法应用于燃煤耦合固体废弃物的可掺烧性能计算、对比与评价，填补了国内燃煤耦合固体废弃物的可掺烧性能计算、对比与评价领域的空白，对于指导固体废弃物在燃煤耦合技术领域的掺烧应用与技术推广具有重要意义。

具体实施方式

本发明的一种燃煤耦合固体废弃物可掺烧性能对比与多维度评价方法，所述方法为：首先，通过实验室测试，表征燃料燃烧性能，得到固体废弃物工业分析如水分、灰分、挥发分、固定碳或燃料发热量等维度指标数据α_ij；其次，根据固体废弃物种类和特性，考察所述不同指标维度对固体废弃物燃料燃烧性能的影响，分析对固体废弃物燃烧有利和不利的维度指标；本发明基于线性标准化法评价不同因素影响固体废弃物的可掺烧性能，对比不同固体废弃物可掺烧性能。

所述固体废弃物指污泥、生物质(农林废弃物、中药渣)等一般固体废弃物。所述不同因素主要包括固体废弃物的水分、低位热值、挥发分、固定碳、灰分燃料特性指标，上述不同因素对应线性标准化计算中的不同维度(即水分、低位热值、挥发分、固定碳、灰分就是不同维度)。所述固体废弃物空气干燥基水分范围为1％～30％，所述固体废弃物收到基低位热值范围为0.05～25MJ/kg，所述固体废弃物空气干燥基挥发分范围为2％～85％，所述固体废弃物空气干燥基固定碳范围为5％～35％，所述固体废弃物空气干燥基灰分范围为1％～60％。所述不同固体废弃物用i表示，所述不同固体废弃物燃料性能的不同影响因素或不同维度用j表示，所述不同固体废弃物不同维度的数值用α_ij表示，max(α_ij)和min(α_ij)分别为固体废弃物i在维度j下的最大值和最小值；

对于数值越高，越有利于固体废弃物燃烧的维度指标如低位热值、挥发分、固定碳等，基于线性标准化法，其对应的固体废弃物可掺烧性能指数Y_i，min-max计算公式为：

对于数值越高，越不利于固体废弃物燃烧的维度指标如水分、灰分等，基于线性标准化法，其对应的固体废弃物可掺烧性能指数Y_i，min-max计算公式为：

其中，所述max(α_ij)和min(α_ij)分别为固体废弃物i在维度j下的最大值和最小值，所述固体废弃物i在维度j下的最大线性归一化值C_ij,max为：

C_ij，max＝10×β_ij

进一步的，所述所述不同固体废弃物不同维度的权重用β_ij加和为100％，即：

其中，采用同一计算基准表征所述固体废弃物中燃料性能的不同维度，如水分、灰分、挥发分、固定碳可统一为空气干燥基数值，则固定碳含量FC_i,ad可由水分M_i,ad、灰分A_i,ad和挥发分V_i,ad经计算得出。

FC_i,ad＝100％-(M_i,ad+A_i,ad+V_i,ad)

所述固体废弃物可掺烧性能由指数Y_i，min-max进行计算、对比、评价，即Y_i，min-max计算值越大，其对应的固体废弃物可掺烧性能评价为越优，Y_i，min-max计算值越小，其对应的固体废弃物可掺烧性能评价为越差。

下面结合具体实施例进行说明：

1、某工厂木业污泥空干基水分M_{木业污泥,ad}为1.98％，A_{木业污泥,ad}灰分18.59％，V_{木业污泥,ad}挥发分57.99％，FC_{木业污泥,ad}固定碳21.44％，收到基低位热值13.42MJ/kg；某市政污水处理厂市政污泥空干基水分M_{市政污泥,ad}为5.72％，A_{市政污泥,ad}灰分51.29％，V_{市政污泥,ad}挥发分36.95％，FC_{市政污泥,ad}固定碳6.04％，收到基低位热值0.10MJ/kg；某工厂印染污泥空干基水分M_{印染污泥,ad}为3.13％，A_{印染污泥,ad}灰分29.65％，V_{印染污泥,ad}挥发分55.62％，FC_{印染污泥,ad}固定碳11.6％，收到基低位热值10.73MJ/kg；水分、灰分、挥发分、固定碳和热值权重分别为30％、10％、20％、10％和30％，则Y_{木业污泥，min-max}、Y_{市政污泥，min-max}、Y_{印染污泥，min-max}计算值分别为10、2.97、7.39，说明三种污泥中，木业污泥可掺烧性能最优，印染污泥可掺烧性能最优为良，市政污泥可掺烧性能差。

2、某工厂木业污泥空干基水分M_{木业污泥,ad}为1.98％，A_{木业污泥,ad}灰分18.59％，V_{木业污泥,ad}挥发分57.99％，FC_{木业污泥,ad}固定碳21.44％，收到基低位热值13.42MJ/kg；某市政污泥厂市政污泥空干基水分M_{市政污泥,ad}为5.72％，A_{市政污泥,ad}灰分51.29％，V_{市政污泥,ad}挥发分36.95％，FC_{市政污泥,ad}固定碳6.04％，收到基低位热值0.10MJ/kg；某工厂一般有机污泥空干基水分M_{有机污泥,ad}为2.38％，A_{有机污泥,ad}灰分35.05％，V_{有机污泥,ad}挥发分55.94％，FC_{有机污泥,ad}固定碳6.63％，收到基低位热值0.84MJ/kg；水分、灰分、挥发分、固定碳和热值权重分别为30％、10％、20％、10％和30％，则Y_{木业污泥，min-max}、Y_{市政污泥，min-max}、Y_{有机污泥，min-max}计算值分别为10、2.97、5.46，说明三种污泥中，木业污泥可掺烧性能最优，有机污泥可掺烧性能其次，市政污泥可掺烧性能最差。

3、某市政污泥厂市政污泥空干基水分M_{市政污泥,ad}为5.72％，A_{市政污泥,ad}灰分51.29％，V_{市政污泥,ad}挥发分36.95％，FC_{市政污泥,ad}固定碳6.04％，收到基低位热值0.10MJ/kg；某工厂一般有机污泥空干基水分M_{有机污泥,ad}为2.38％，A_{有机污泥,ad}灰分35.05％，V_{有机污泥,ad}挥发分55.94％，FC_{有机污泥,ad}固定碳6.63％，收到基低位热值0.84MJ/kg；某生物质燃料空干基水分M_生物质,ad为3.42％，A_生物质,ad灰分2.25％，V_生物质,ad挥发分79.39％，FC_生物质,ad固定碳14.94％，收到基低位热值18.8MJ/kg；水分、灰分、挥发分、固定碳和热值权重分别为30％、10％、20％、10％和30％，则Y_{市政污泥，min-max}、Y_{有机污泥，min-max}、Y_{生物质，min-max}计算值分别为2.64、5.04、9.09，说明三种污泥中，生物质可掺烧性能最优，有机污泥可掺烧性能其次，市政污泥可掺烧性能最差。

4、某工厂中药渣空干基水分M_中药渣,ad为2.99％，A_中药渣,ad灰分8.11％，V_中药渣,ad挥发分70.53％，FC_中药渣,ad固定碳18.37％，收到基低位热值15.81MJ/kg；某市政污水处理厂市政污泥空干基水分M_{市政污泥,ad}为5.72％，A_{市政污泥,ad}灰分51.29％，V_{市政污泥,ad}挥发分36.95％，FC_{市政污泥,ad}固定碳6.04％，收到基低位热值0.10MJ/kg；某工厂印染污泥空干基水分M_{印染污泥,ad}为3.13％，A_{印染污泥,ad}灰分29.65％，V_{印染污泥,ad}挥发分55.62％，FC_{印染污泥,ad}固定碳11.6％，收到基低位热值10.73MJ/kg；水分、灰分、挥发分、固定碳和热值权重分别为30％、10％、20％、10％和30％，则Y_{中药渣，min-max}、Y_{市政污泥，min-max}、Y_{印染污泥，min-max}计算值分别为10、3.13、7.39，说明三种污泥中，中药渣可掺烧性能最优，印染污泥可掺烧性能其次，市政污泥可掺烧性能最差。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种燃煤耦合固体废弃物可掺烧性能对比与多维度评价方法，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种燃煤耦合固体废弃物可掺烧性能对比与多维度评价方法，其特征在于：所述固体废弃物i在维度j下的最大线性归一化值C_ij,max为：

C_ij，max＝10×β_ij；

3.根据权利要求1所述的一种燃煤耦合固体废弃物可掺烧性能对比与多维度评价方法，其特征在于：所述所述不同固体废弃物不同维度的权重用β_ij加和为100％，即：

4.根据权利要求1所述的一种燃煤耦合固体废弃物可掺烧性能对比与多维度评价方法，其特征在于：所述固体废弃物的不同影响因素主要包括固体废弃物的水分、低位热值、挥发分、固定碳、灰分燃料特性指标，上述不同影响因素对应线性标准化计算中的不同维度。