生活垃圾中碳氢元素含量与发热量的关系探讨
    摘要:以广州市近年生活垃圾的干基碳、氢元素含量与干基高位发热量的数据为基础,推算出干基碳、氢元素含量与干基高位发热量关系的经验公式。并用实验验证了该经验公式的可行性。
关键词:生活垃圾;碳元素;氢元素;干基高位发热量;经验公式
垃圾发热量是垃圾焚烧处理厂的重要设计参数。生活垃圾中碳、氢元素是主要的可燃元素,对生活垃圾中干基高位发热量与干基碳、氢元素含量的相关性的研究还未见有报道,我们以广州市近年生活垃圾的干基碳、氢元素含量与干基高位发热量的数据为基础,推算出干基碳、氢元素含量与干基高位发热量关系的经验公式,并用近年生活垃圾理化性质分析的干基碳、氢元素含量与干基高位发热量的数据来验证公式,证明以干基碳、氢元素含量来推算生活垃圾干基高位发热量的经验公式对实际分析工作有较好的指导作用。
1经验公式的推导
近年1次生活垃圾理化性质分析的干基碳、氢元素含量与干基高位发热量的数据见表1。
计算相关系数的公式为:

表1中干基碳元素含量和干基高位发热量的线性相关系数是0.9619,干基氢元素含量和干基高位发热量的线性相关系数是0.9456,可见生活垃圾中干基碳、氢元素含量与干基高位发热量有较强的线性相关性。干基碳、氢元素含量的线性相关系数是0.9625,也有较强的线性相关性。
表1生活垃圾中干基碳、氢元素含量与干基高位发热量

以干基碳元素含量作为自变量、干基高位发热量作为因变量,求得斜率为439.0(用bc表示),截距为-663.4;以干基氢元素含量作为自变量、干基高位发热量作为因变量,求得斜率为2853(用bΗ表示),截距为858.8。干基高位发热量要综合考虑干基碳、氢元素含量对它的贡献。以干基碳元素含量作为自变量、干基高位发热量作为因变量的截距和以干基氢元素含量作为自变量、干基高位发热量作为因变量的截距的数值均较小,忽略它对干基高位发热量的贡献,在此只考虑这2个函数的斜率。假定干基碳、氢元素含量对干基高位发热量的贡献是均等的,以此推出以干基碳、氢元素含量求取生活垃圾干基高位发热量的经验公式:

式中,Q代表生活垃圾中干基高位发热量,kJ/kg;bc代表以干基碳元素含量作为自变量、干基高位发热量作为因变量的斜率,kJ(kg•%);bΗ代表以干基氢元素含量作为自变量、干基高位发热量作为因变量的斜率,kJ(kg•%);cc代表生活垃圾中干基碳的百分含量,%;CΗ代表生活垃圾中干基氢的百分含量,%。
2经验公式的验证
用公式(2)算出的干基高位发热量与表1的实验得出的干基高位发热量的相对偏差见表2。
表2计算的干基高位发热量及其与实验得出的干基高位发热量的相对偏差

从表2可见,用经验公式(2)算出的干基高位发热量与实验得出的干基高位发热量的相对偏差大部分在5%以内,最大的相对偏差7%。因此,经验公式(2)基本可以反映出生活垃圾干基碳、氢元素含量与干基高位发热量之间的关系。
为了验证经验公式(2)的适用性,我们选取了另外2次生活垃圾的检测分析的干基碳、氢元素含量与干基高位发热量的数据。第2次的实验数据详见表3。表3中干基碳元素含量和干基高位发热量的线性相关系数是0.9511,干基氢元素含量和干基高位发热量的线性相关系数是0.9207;干基碳、氢元素含量的线性相关系数是0.9465。用经验公式(2)算出的干基高位发热量与实验得出的干基高位发热量的相对偏差见表3,可见相对偏差均在7%以内。
表3第2次计算的干基高位发热量与实验得出的干基高位发热量的相对偏差

第3次生活垃圾的检测分析的干基碳、氢元素含量与干基高位发热量的数据见表4。
表4中干基碳元素含量和干基高位发热量的线性相关系数是0.9572,干基氢元素含量和干基
表4第3次计算的干基高位发热量与实验得出的干基高位发热量的相对偏差

高位发热量的线性相关系数是0.9477;干基碳、氢元素含量的线性相关系数是0.9822。用经验公式(2)算出的干基高位发热量及其与实验得出的干基高位发热量的相对偏差见表4,可见相对偏差均在7%以内。
从以上的实验数据和计算数据可知,经验公式(2)适用干基高位发热量的计算,其准确程度能满足实际应用的要求;个别数据差别较大是实际垃圾样品处理不够均匀造成的。
3结论
碳、氢元素是生活垃圾中主要的可燃元素,生活垃圾中干基碳、氢元素含量与干基高位发热量有较强的线性相关性。经验公式(2)是以广州市近年生活垃圾的干基碳、氢元素含量与干基高位发热量的数据为基础推算出来,公式的推导是基于生活垃圾的可燃性,其他城市同样适用。在只测试了生活垃圾的干基碳、氢元素含量的情况下,用经验公式(2)计算出来的干基高位发热量比较接近实际情况,有较大的实际应用价值。
4参考文献
[1]武汉大学.分析化学[M].第3版.北京:高等教育出版社,1995
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    收录时间:2014年04月20日 11:11:13 来源:环卫科技网 作者:匿名
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