中国环境科学 2001,21(2)
浙江大学热能工程研究所,浙江 杭州 310027
在收集和整理大量中国城市生活垃圾数据的基础上,进行工业分析和元素分析,提出了较适合中国城市生活垃圾热值的估算公式,并对中国垃圾的成分与热值的关系作了分析探讨,为各城市寻找适宜的垃圾处理方法特别是垃圾焚烧法提供了参考. 关键词中图分类号
热值
特性 A 文章编号
１５６￣１６０
Abstract
municipal solid wasteincineration
ÉîÛÚ
ľÖñ
ÎÞ»úÎï
²£Á§
ËÜÁÏ
²¼
ÈÈÖµ,元素分析包括C
¹Ì¶¨Ì¼
ON
Áú¸ÛÏã¸ÛµÄ»Ó
·¢·Öº¬Á¿±ÈÆäËû³ÇÊи߳öÐí¶à,热值也必将较其
ÉîÛÚ
收稿日期
国家自然科学基金资助项目(N59836210,N[1**********]47);
浙江省自然科学基金资助项目(Z[1**********]);浙江省青年科技人才专项资金资助项目(RC99041)
2期 李晓东等
龙港香港的CO含量与其他城市有较明显区别,主要是这几个城市的纸类或塑料 类或两者含量比其他城市更高.
表1 中国部分典型城市生活垃圾的组成[1−5] Table 1 Compositions of MSW of China
城市年份 青岛1997 西安1997 芜湖1997 常州1997 浦东1996~1997 武汉1996 杭州1997 宁波1996~1997 温州龙港1998 广州1996 深圳1994 香港1997
有机物 无机物 (%) (%) 42.20 15.74 67.60 44.40 55.33 52.00 58.19 53.69 44.70 60.17 40.00 25.50
36.10 63.52 19.50 34.60 11.13 19.78 24.00 25.48 17.90 17.12 15.00 15.70
纸类
(%) 4.00 3.35 4.00 3.56 12.30 7.12 3.68 5.40 7.68 5.40 17.00 25.70
布类 (%) 3.20 2.48 0.60 3.15 2.64 1.42 2.23 2.96 1.69 3.40 5.00 4.20
木竹 (%) − 3.94 − 1.80 0.78 1.71 1.20 1.10 1.87 1.06 − 5.00
塑料 (%) 11.20 7.93 1.70 7.95 13.98 9.29 6.62 7.90 23.86 8.99 13.00 17.10
橡胶 玻璃 (%) (%) − − 3.60 − − 0.56 1.01 − − − 2.00 −
2.20 1.84 2.00 3.50 3.01 7.14 2.09 2.43 1.30 3.37 5.00 3.20
金属 含水率
(%) (%) 1.10 1.20 1.00 1.04 0.83 0.98 0.98 1.04 1.00 0.49 3.00 3.60
48.47 53.60 52.00 50.12 45.00
容重 实际热值
(t/m3) (kJ/kg) 0.40 0.45 0.36 0.25
2863 3007 4452 6730 4412 5656
注: 空格为数据缺少, −为数据已归入其他类
表2 中国部分典型城市生活垃圾的工业分析和元素分析结果(%)
Table 2 Primary and ultimate analysis of MSW of China(%)
工业分析
城市年份 青岛1997 西安1997 芜湖1997 常州1997 浦东1996~1997 武汉1996 杭州1997 宁波1996~1997 温州龙港1998 广州1996 深圳1994 香港1997
水分 42.36 24.95 55.99 43.04 51.59 47.67 51.57 49.09 47.20 53.50 40.94 33.56
挥发分 17.68 13.12 17.90 17.10 27.25 20.67 18.48 19.34 27.07 21.23 30.69 37.50
固定碳 2.78 2.41 2.88 2.83 4.15 3.39 3.04 3.11 4.36 3.36 4.14 5.48
灰分 37.18 59.52 23.23 37.03 17.00 28.27 26.91 28.45 21.37 21.92 24.22 23.46
M 42.36 24.95 55.99 43.04 51.59 47.67 51.57 49.09 47.20 53.50 40.94 33.56
C 12.47 9.63 11.57 11.59 18.46 14.08 12.27 12.76 20.41 13.98 20.84 25.41
元素分析(应用基) H 1.84 1.47 1.63 1.68 2.62 1.99 1.75 1.83 2.92 1.97 2.96 3.60
O 6.64 6.02 7.26 7.07 9.87 7.96 7.43 7.89 7.95 8.28 10.95 14.08
S 0.07 0.09 0.12 0.08 0.08 0.08 0.09 0.08 0.08 0.08 0.10 0.11
N 0.34 0.22 0.43 0.35 0.43 0.36 0.40 0.39 0.37 0.43 0.46 0.42
A 36.29 57.61 23.00 36.19 16.97 27.85 26.50 27.97 21.06 21.77 23.74 22.83
注: M为水分, A为灰分
2 垃圾热值的计算公式
垃圾热值高低直接影响到焚烧发电的经济效益.发展中国家热值偏低,含水量却很高.在中国,随着城市煤气化水平的提高,垃圾中不可燃物逐年降低和可燃物的逐年上升,热值会在数年内有较快的增长.
垃圾的发热量可以多种方式求得.目前有许多根据垃圾中元素含量估算垃圾低位发热量的公式[6],如Dulong公式
Steuer公式
四成分因
子或者垃圾的物理组成来推算垃圾的低位发热
158 中 国 环 境 科 学 21卷
量的[6],估计值比较粗糙,但是非常直观,对热值有贡献的成分一目了然.
利用Dulong公式Steuer公式
深圳
布类对热值贡献也相当
高.本文选择了与热值关系密切的CO元素以及工业分析中挥发分和物理组成中塑料类的含量,来寻找它们与估算热值和实际热值之间的关系.
本文所有图中估算热值为式(1),式(2)计算所得(40个城市的数据);实际热值为19个城市的统计数据. 3.1 垃圾中CO三元素与热值的关系
按照式(1),式(2),O含量与热值成反比,但实际上O含量的增加伴随着C
H
2期 李晓东等
估算热值（×10kJ/kg)
市生活垃圾热值具有一定的合理性.三元素与估算热值及实际热值拟合公式的幂次之和在2附近极小的范围内变动.
3
）
实际热值（×103kJ/kg)
)
估算热值（×103kJ/kg)
图3 O含量与估算热值及实际热值的关系 Fig. 3 Correlation between oxygen content and MSW
caloric value
3.2 垃圾中挥发分含量与热值的关系
)
10864201.0
2.0
3.0H含量(
4.0
5.0
3实际热值（×10kJ/kg)
H
和以式(1),式(2)计算的热值除个别数据
)
误差较大外,其余数据分布相当好,与实际热值之
间关联稍差,但相关系数都达到0.84以上.而O的相关系数只有0.75,这是由于估算热值是根据式(1),式(2)分段计算而得,而图3中没有将数据点分段拟和.但CO三元素与热值关系趋势明
显,可以看出,式(1),式(2)对于估算中国城
图4 挥发分含量与估算热值及实际热值的关系 Fig.4 Correlation between volatile content and MSW
caloric value
挥发分含量基本决定了垃圾热值的高低.图4为工业分析挥发分含量与估算热值及实际热
160 中 国 环 境 科 学 21卷
值的关系.由图4可见,相关系数较高,说明表3中用经验公式估算所得垃圾挥发分含量的合理性.挥发分与估算热值及实际热值拟合公式的幂次之和也为2.
3.3 垃圾物理组成中塑料含量与热值关系 垃圾组分中塑料类更具代表性,图5为物理组成中塑料含量与按式(1),式(2)计算的热值和实际热值的关系,趋势明显.在垃圾成分中作为热值贡献较大的塑料类,大部分在焚烧前期挥发析出然后再燃烧.
10864200.0
10.020.0塑料含量(
30.0
[1] 陈鲁言,钟姗姗,潘智生,等.香港[2] 郝天文
佛山和北京市政垃圾的
成分比较及处理策略 [J]. 环境科学,1997,18(2):58−61.
李晓东(1966-),男,江苏淮安人,浙江大学热能工程研究
所教授,博士,主要从事低污染燃烧理论及技术
燃煤过程中多环芳
烃类有机污染物的生成机理及控制浓度有机废液和治理流化床焚烧技术
高
实际热值（×103kJ/kg)
对蒋旭光,倪明江,岑可法,杨家林,马增益,邱坤赞等同志的合
作表示感谢.
)
图5 塑料含量与估算热值及实际热值的关系 Fig.5 Correlation between plastic content and MSW ca-loric value
环 保 信 息
³ö°æ·¢ÐÐ
Ò»ÊéÏÖÒѳö°æ·¢ÐÐ,这是一部环
境保护部门及与环境保护有关的企事业单位不可缺少的
.该书收集整理了我国环境保护执法中出现
4 结论
根据浙江大学对典型垃圾中近50种成分的
工业分析和元素分析结果,回归得到了从元素分析估算垃圾热值的经验公式,计算结果表明,公式对中国城市的垃圾热值估算适用性较好,分析得到CO三元素以及挥发分
的疑难问题近300个,并由国家环境保护总局(含原国家环境保护局)和有关环境保护法学专家作出解释,具有较高的权威性
中国环境报
中国环境科学 2001,21(2)
浙江大学热能工程研究所,浙江 杭州 310027
在收集和整理大量中国城市生活垃圾数据的基础上,进行工业分析和元素分析,提出了较适合中国城市生活垃圾热值的估算公式,并对中国垃圾的成分与热值的关系作了分析探讨,为各城市寻找适宜的垃圾处理方法特别是垃圾焚烧法提供了参考. 关键词中图分类号
热值
特性 A 文章编号
１５６￣１６０
Abstract
municipal solid wasteincineration
ÉîÛÚ
ľÖñ
ÎÞ»úÎï
²£Á§
ËÜÁÏ
²¼
ÈÈÖµ,元素分析包括C
¹Ì¶¨Ì¼
ON
Áú¸ÛÏã¸ÛµÄ»Ó
·¢·Öº¬Á¿±ÈÆäËû³ÇÊи߳öÐí¶à,热值也必将较其
ÉîÛÚ
收稿日期
国家自然科学基金资助项目(N59836210,N[1**********]47);
浙江省自然科学基金资助项目(Z[1**********]);浙江省青年科技人才专项资金资助项目(RC99041)
2期 李晓东等
龙港香港的CO含量与其他城市有较明显区别,主要是这几个城市的纸类或塑料 类或两者含量比其他城市更高.
表1 中国部分典型城市生活垃圾的组成[1−5] Table 1 Compositions of MSW of China
城市年份 青岛1997 西安1997 芜湖1997 常州1997 浦东1996~1997 武汉1996 杭州1997 宁波1996~1997 温州龙港1998 广州1996 深圳1994 香港1997
有机物 无机物 (%) (%) 42.20 15.74 67.60 44.40 55.33 52.00 58.19 53.69 44.70 60.17 40.00 25.50
36.10 63.52 19.50 34.60 11.13 19.78 24.00 25.48 17.90 17.12 15.00 15.70
纸类
(%) 4.00 3.35 4.00 3.56 12.30 7.12 3.68 5.40 7.68 5.40 17.00 25.70
布类 (%) 3.20 2.48 0.60 3.15 2.64 1.42 2.23 2.96 1.69 3.40 5.00 4.20
木竹 (%) − 3.94 − 1.80 0.78 1.71 1.20 1.10 1.87 1.06 − 5.00
塑料 (%) 11.20 7.93 1.70 7.95 13.98 9.29 6.62 7.90 23.86 8.99 13.00 17.10
橡胶 玻璃 (%) (%) − − 3.60 − − 0.56 1.01 − − − 2.00 −
2.20 1.84 2.00 3.50 3.01 7.14 2.09 2.43 1.30 3.37 5.00 3.20
金属 含水率
(%) (%) 1.10 1.20 1.00 1.04 0.83 0.98 0.98 1.04 1.00 0.49 3.00 3.60
48.47 53.60 52.00 50.12 45.00
容重 实际热值
(t/m3) (kJ/kg) 0.40 0.45 0.36 0.25
2863 3007 4452 6730 4412 5656
注: 空格为数据缺少, −为数据已归入其他类
表2 中国部分典型城市生活垃圾的工业分析和元素分析结果(%)
Table 2 Primary and ultimate analysis of MSW of China(%)
工业分析
城市年份 青岛1997 西安1997 芜湖1997 常州1997 浦东1996~1997 武汉1996 杭州1997 宁波1996~1997 温州龙港1998 广州1996 深圳1994 香港1997
水分 42.36 24.95 55.99 43.04 51.59 47.67 51.57 49.09 47.20 53.50 40.94 33.56
挥发分 17.68 13.12 17.90 17.10 27.25 20.67 18.48 19.34 27.07 21.23 30.69 37.50
固定碳 2.78 2.41 2.88 2.83 4.15 3.39 3.04 3.11 4.36 3.36 4.14 5.48
灰分 37.18 59.52 23.23 37.03 17.00 28.27 26.91 28.45 21.37 21.92 24.22 23.46
M 42.36 24.95 55.99 43.04 51.59 47.67 51.57 49.09 47.20 53.50 40.94 33.56
C 12.47 9.63 11.57 11.59 18.46 14.08 12.27 12.76 20.41 13.98 20.84 25.41
元素分析(应用基) H 1.84 1.47 1.63 1.68 2.62 1.99 1.75 1.83 2.92 1.97 2.96 3.60
O 6.64 6.02 7.26 7.07 9.87 7.96 7.43 7.89 7.95 8.28 10.95 14.08
S 0.07 0.09 0.12 0.08 0.08 0.08 0.09 0.08 0.08 0.08 0.10 0.11
N 0.34 0.22 0.43 0.35 0.43 0.36 0.40 0.39 0.37 0.43 0.46 0.42
A 36.29 57.61 23.00 36.19 16.97 27.85 26.50 27.97 21.06 21.77 23.74 22.83
注: M为水分, A为灰分
2 垃圾热值的计算公式
垃圾热值高低直接影响到焚烧发电的经济效益.发展中国家热值偏低,含水量却很高.在中国,随着城市煤气化水平的提高,垃圾中不可燃物逐年降低和可燃物的逐年上升,热值会在数年内有较快的增长.
垃圾的发热量可以多种方式求得.目前有许多根据垃圾中元素含量估算垃圾低位发热量的公式[6],如Dulong公式
Steuer公式
四成分因
子或者垃圾的物理组成来推算垃圾的低位发热
158 中 国 环 境 科 学 21卷
量的[6],估计值比较粗糙,但是非常直观,对热值有贡献的成分一目了然.
利用Dulong公式Steuer公式
深圳
布类对热值贡献也相当
高.本文选择了与热值关系密切的CO元素以及工业分析中挥发分和物理组成中塑料类的含量,来寻找它们与估算热值和实际热值之间的关系.
本文所有图中估算热值为式(1),式(2)计算所得(40个城市的数据);实际热值为19个城市的统计数据. 3.1 垃圾中CO三元素与热值的关系
按照式(1),式(2),O含量与热值成反比,但实际上O含量的增加伴随着C
H
2期 李晓东等
估算热值（×10kJ/kg)
市生活垃圾热值具有一定的合理性.三元素与估算热值及实际热值拟合公式的幂次之和在2附近极小的范围内变动.
3
）
实际热值（×103kJ/kg)
)
估算热值（×103kJ/kg)
图3 O含量与估算热值及实际热值的关系 Fig. 3 Correlation between oxygen content and MSW
caloric value
3.2 垃圾中挥发分含量与热值的关系
)
10864201.0
2.0
3.0H含量(
4.0
5.0
3实际热值（×10kJ/kg)
H
和以式(1),式(2)计算的热值除个别数据
)
误差较大外,其余数据分布相当好,与实际热值之
间关联稍差,但相关系数都达到0.84以上.而O的相关系数只有0.75,这是由于估算热值是根据式(1),式(2)分段计算而得,而图3中没有将数据点分段拟和.但CO三元素与热值关系趋势明
显,可以看出,式(1),式(2)对于估算中国城
图4 挥发分含量与估算热值及实际热值的关系 Fig.4 Correlation between volatile content and MSW
caloric value
挥发分含量基本决定了垃圾热值的高低.图4为工业分析挥发分含量与估算热值及实际热
160 中 国 环 境 科 学 21卷
值的关系.由图4可见,相关系数较高,说明表3中用经验公式估算所得垃圾挥发分含量的合理性.挥发分与估算热值及实际热值拟合公式的幂次之和也为2.
3.3 垃圾物理组成中塑料含量与热值关系 垃圾组分中塑料类更具代表性,图5为物理组成中塑料含量与按式(1),式(2)计算的热值和实际热值的关系,趋势明显.在垃圾成分中作为热值贡献较大的塑料类,大部分在焚烧前期挥发析出然后再燃烧.
10864200.0
10.020.0塑料含量(
30.0
[1] 陈鲁言,钟姗姗,潘智生,等.香港[2] 郝天文
佛山和北京市政垃圾的
成分比较及处理策略 [J]. 环境科学,1997,18(2):58−61.
李晓东(1966-),男,江苏淮安人,浙江大学热能工程研究
所教授,博士,主要从事低污染燃烧理论及技术
燃煤过程中多环芳
烃类有机污染物的生成机理及控制浓度有机废液和治理流化床焚烧技术
高
实际热值（×103kJ/kg)
对蒋旭光,倪明江,岑可法,杨家林,马增益,邱坤赞等同志的合
作表示感谢.
)
图5 塑料含量与估算热值及实际热值的关系 Fig.5 Correlation between plastic content and MSW ca-loric value
环 保 信 息
³ö°æ·¢ÐÐ
Ò»ÊéÏÖÒѳö°æ·¢ÐÐ,这是一部环
境保护部门及与环境保护有关的企事业单位不可缺少的
.该书收集整理了我国环境保护执法中出现
4 结论
根据浙江大学对典型垃圾中近50种成分的
工业分析和元素分析结果,回归得到了从元素分析估算垃圾热值的经验公式,计算结果表明,公式对中国城市的垃圾热值估算适用性较好,分析得到CO三元素以及挥发分
的疑难问题近300个,并由国家环境保护总局(含原国家环境保护局)和有关环境保护法学专家作出解释,具有较高的权威性
中国环境报