文 章 導(dǎo) 讀
危險(xiǎn)廢物焚燒處置或水泥窯協(xié)同處置時(shí)，均需要對(duì)其熱值進(jìn)行檢測(cè)，那么危險(xiǎn)廢物的熱值是如何測(cè)量出來(lái)的，應(yīng)該依據(jù)什么樣的檢測(cè)方法，我們所說(shuō)的熱值是哪一類熱值呢？下面簡(jiǎn)要跟大家分享一下熱值相關(guān)的內(nèi)容。
一、熱值的基本概念
熱值又稱卡值或發(fā)熱量。在燃料化學(xué)中，表示燃料質(zhì)量的一種重要指標(biāo)。單位質(zhì)量(或體積)的燃料完全燃燒時(shí)所放出的熱量。通常用熱量計(jì)(卡計(jì))測(cè)定或由燃料分析結(jié)果算出。有高熱值和低熱值兩種。前者是燃料的燃燒熱和水蒸氣的冷凝熱的總數(shù)，即燃料完全燃燒時(shí)所放出的總熱量。后者僅是燃料的燃燒熱，即由總熱量減去水蒸氣冷凝熱的差數(shù)。常用的熱值單位，kJ/kg或kcal/kg表示。
二、危廢熱值的測(cè)定方法
目前國(guó)際上暫無(wú)針對(duì)危險(xiǎn)廢物熱值檢測(cè)的方法，行業(yè)內(nèi)均參考煤的熱值測(cè)定方法，即《煤的發(fā)熱量測(cè)定方法》（GB/T213-2008）。根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)，我們通過(guò)市面上各種量熱儀測(cè)定出來(lái)的最原始的熱值屬于彈筒發(fā)熱量，而并非我們熟知的高位熱值或低位熱值。針對(duì)煤而言，往往按照GB/T213-2008進(jìn)行測(cè)定后計(jì)算，得出最終的恒壓低位熱值，因?yàn)楹銐旱臀粺嶂刁w現(xiàn)了燃料最真實(shí)的燃燒狀態(tài)下產(chǎn)生的有效熱值、凈發(fā)熱量。
危廢熱值的具體檢測(cè)方式方法，在此不再贅述，參見(jiàn)《煤的發(fā)熱量測(cè)定方法》（GB/T213-2008）。
三、熱值的分類
我們通常所說(shuō)的熱值分為：恒容高位熱值、恒容低位熱值、恒壓低位熱值，而通過(guò)量熱儀檢測(cè)出的一般都是彈筒發(fā)熱量，并非前述三種熱值，下面將各熱值的具體定義描述如下（以煤為例）。
彈筒發(fā)熱量：是指單位質(zhì)量的煤樣在充有過(guò)量氧氣的氧彈內(nèi)燃燒，其燃燒產(chǎn)物組成為氧氣、氮?dú)?、二氧化碳、硝酸和硫酸、液態(tài)水以及固態(tài)灰時(shí)放出的熱量。（在這種條件下燃燒時(shí)，煤中原有的水和氫元素燃燒后生成的水冷凝在彈筒中。氮在空氣中燃燒時(shí)卻成為二氧化氮或五氧化二氮等氮的高價(jià)氧化物，這些氮的氧化物溶于彈筒內(nèi)的水后生成硝酸而產(chǎn)生熱量。煤中可燃硫化合物在空氣中燃燒時(shí)只生成二氧化硫氣體，但在彈筒內(nèi)燃燒卻氧化成三氧化硫，它溶于彈筒內(nèi)的水后成為硫酸。從二氧化硫氧化成三氧化硫，以及三氧化硫溶于水生成硫酸等都是放熱反應(yīng)。這就清楚地表明，煤在彈筒中燃燒產(chǎn)生的熱量要比空氣中燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量多。）
恒容高位熱值：是單位質(zhì)量的煤樣在充有過(guò)量氧氣的氧彈內(nèi)燃燒，其燃燒產(chǎn)物組成為氧氣、氮?dú)?、二氧化碳、二氧化硫、液態(tài)水以及固態(tài)灰時(shí)放出的熱量。因此，高位熱值應(yīng)是彈筒發(fā)熱量減去硝酸和硫酸的生成熱后的熱值。（恒容高位熱值仍把水作為液態(tài)存在，而煤在工業(yè)鍋爐中燃燒時(shí)水呈氣態(tài)蒸發(fā)，而水由液態(tài)變?yōu)檎魵庑枰找徊糠譄崃浚ǚQ為汽化熱）。因此煤在實(shí)際燃燒時(shí)可利用的熱量，比煤的高位熱值要低，也就是必須從高位熱值中減去水的汽化熱，才是煤的有效熱量。）
恒容低位熱值：是單位質(zhì)量的煤樣在充有過(guò)量的氧氣的氧彈內(nèi)燃燒，其燃燒產(chǎn)物組成為氧氣、氮?dú)狻⒍趸?、二氧化硫、氣態(tài)水以及固態(tài)灰時(shí)放出的熱量。低位熱值是由高位熱值減去水（煤中原有的水和煤中氫燃燒生成的水）的汽化熱后得到的熱值。
恒壓低位熱值：是指單位質(zhì)量的煤樣在恒定壓力下（譬如鍋爐中）完全燃燒，有膨脹做功時(shí)的熱值。
四、煤的各種熱值之間的關(guān)系
4.1 恒容高位熱值計(jì)算公式
Qgr,ad——空氣干燥煤樣(或水煤漿干燥試樣)的恒容高位發(fā)熱量,單位為焦耳每克(J/g);
Sb,ad——由彈筒洗液測(cè)得的含硫量,以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示,%;當(dāng)全硫低于4.00%時(shí),或發(fā)熱量大于14.60 MJ/kg時(shí),可用全硫(按GB/T 214測(cè)定)代替Sb,ad;
94.1——空氣干燥煤樣(或水煤漿干燥試樣)中每1.00%硫的校正值,單位為焦耳每克(J/g);
a——硝酸形成熱校正系數(shù):
Qb,ad——空氣干燥煤樣(或水煤漿干燥試樣)的恒容高位發(fā)熱量,單位為焦耳每克(J/g)。
4.2 恒容低位熱值計(jì)算公式
Qnet,v,ar——煤或水煤漿的收到基恒容低位發(fā)熱量，單位為焦耳每克(J/g);
Qgr,v,ad——煤(或水煤漿干燥試樣)的空氣干燥基恒容高位發(fā)熱量,單位為焦耳每克(J/g);
Mt——煤的收到基全水分或水煤漿的水分(Mewm)(按GB/T 211測(cè)定)的質(zhì)量分?jǐn)?shù),%;
Mad——煤(或水煤漿干燥試樣)的空氣干燥基水分(按GB/T 212測(cè)定)的質(zhì)量分?jǐn)?shù),%;
Had——煤(或水煤漿干燥試樣)的空氣干燥基氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(按GB/T 476測(cè)定)，%;
206——對(duì)應(yīng)于空氣干燥煤樣(或水煤漿干燥試樣)中每1%氫的氣化熱校正值(恒容),單位為焦耳每克(J/g);
23——對(duì)應(yīng)于收到基煤或水煤漿中每1%水分的氣化熱校正值(恒容)，單位為焦耳每克(J/g)。
4.3 恒壓低位熱值計(jì)算公式
Qnet,p,ar——煤或水煤漿的收到基恒壓低位發(fā)熱量，單位為焦耳每克(J/g) ;
Oad——空氣干燥煤樣(或水煤漿干燥試樣)中氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù),% ;
Nad——空氣干燥煤樣(或水煤漿干燥試樣)中氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(按GB/T 19227測(cè)定),%;
212——對(duì)應(yīng)于空氣干燥煤樣(或水煤漿干燥試樣)中每1%氫的氣化熱校正值(恒壓),單位為焦耳每克(J/g);
0.8——對(duì)應(yīng)于空氣干燥煤樣(或水煤漿干燥試樣)中每1%氧和氮的氣化熱校正值(恒壓),單位為焦耳每克(J/g);
24.4——對(duì)應(yīng)于收到基煤或水煤漿中每1%水分的氣化熱校正值(恒壓) ,單位為焦耳每克(J/g)。其余符號(hào)意義同前。
五、危廢適用熱值種類
由上面三個(gè)公式可以看出，各種類熱值之間的關(guān)系是：彈筒發(fā)熱量＞恒容高位熱值＞恒容低位熱值＞恒壓低位熱值。
某煤樣經(jīng)檢測(cè)后的各熱值關(guān)系見(jiàn)下表。
上表數(shù)據(jù)只是一個(gè)煤樣的不同種類熱值，還無(wú)法體現(xiàn)所有煤樣的熱值線性關(guān)系，但是可以看出四種熱值的大致關(guān)系，即彈筒發(fā)熱量與恒容高位熱值相差不大，恒容低位熱值與恒壓低位熱值相差不大，但是彈筒發(fā)熱量與恒壓低位熱值之間有較大差距。
針對(duì)危險(xiǎn)廢物而言，則無(wú)法換算各種熱值之間的關(guān)系，也無(wú)法得出各種熱值之間的線性關(guān)系。因?yàn)?，危險(xiǎn)廢物不同于煤，煤的組成固定，只是個(gè)別元素含量高低的差別，而危險(xiǎn)廢物是一類龐大的廢物體系，具有如下特點(diǎn)。
1. 樣品不均勻、重復(fù)性差：危廢進(jìn)行焚燒前，通常會(huì)根據(jù)其重金屬含量、個(gè)別有害元素含量、熱值高低進(jìn)行配伍，每次配伍后的廢料是完全不同的，也無(wú)法保證樣品的均勻性，因此無(wú)法確定檢測(cè)樣品的代表性，無(wú)法對(duì)入窯的廢物進(jìn)行定性定量；
2. 樣品成分復(fù)雜：待焚燒處置的危廢，可能來(lái)自于不同行業(yè)、不同生產(chǎn)工藝，危險(xiǎn)成分也多種多樣，因此無(wú)法確定每個(gè)檢測(cè)樣品中具體含有哪種有害元素而影響熱值檢測(cè)，同時(shí)也沒(méi)有必要確定類似元素具體含量，因此無(wú)法對(duì)恒容低位熱值進(jìn)行修正。
理論上說(shuō)，危廢焚燒關(guān)注的廢物熱值應(yīng)為恒壓低位熱值，即有效熱值，由危廢的上述特點(diǎn)可知，測(cè)出彈筒發(fā)熱量后，無(wú)法依據(jù)《煤的發(fā)熱量測(cè)定方法》（GB/T213-2008）對(duì)其進(jìn)行折算成恒容低位熱值，因此，目前行業(yè)內(nèi)均采用“彈筒發(fā)熱量”作為危廢檢測(cè)的熱值進(jìn)行使用。此熱值不是精確的代表廢物的實(shí)際發(fā)熱量，但是可以定性的將廢物基本劃分為高熱值廢物和低熱值廢物，能夠基本指導(dǎo)廢物處置生產(chǎn)需要。
敬請(qǐng)關(guān)注
下期預(yù)告：《氯元素的測(cè)定》
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