生活垃圾焚烧炉渣热灼减率检测方法研究

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山东省 2013 年环卫调研课题和论Leabharlann Baidu集 有分歧，不利于同行业内统一要求，也不利于监管部门进行监管。 表1
国家或组织 1 2 3 4 5 日本 欧洲标准 委员会 美国 （D7348-08） Designation: D2584-11 D4963/D4963 M−11 名称
x /%
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K
M1 100% M0
（2）
式中： K——大型不燃物的比率， %； M1——筛上的大型不燃物和除去的大型不燃物的质量，g； M0——经 105±5℃烘干 2h 至恒重后的质量，g。 生活垃圾焚烧炉渣的热灼减率 P(%)依据下列公式计算：
P P'(1 K )
RSDi ——第 i 个实验室对某一浓度水平样品测试的相对标准偏差。
（3）极差 d
极差简单来说就是一组测值中最大值与最小值的差。
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d x max x min
二、结果与讨论 1.不同试样量对结果的影响
125µm
1.0000 15～18
105～110 105～110 105±5
>2
950±25 815±10
0.5 2 3 ≦1‰ <0.5mg
保留两位小 数
≦0.2%
>1.5～200kg
0.5mm
5±0.1
4～8
815±5
本研究针对我国生活垃圾的组成特点和焚烧炉渣的特性， 依据 《工业固体废弃物采样制 样技术规范》的要求对生活垃圾焚烧炉渣进行采样、制样，通过参考国内外有关标准并结合 试验， 对热灼减率分析测定中的各项参数条件进行选择，逐一进行规范。 一、实验部分 1.仪器设备 电热鼓风恒温干燥箱：最高使用温度 200 ℃。控温精度±1 ℃； 马弗炉：最高使用温度 850 ℃； 天平：感量为 0.0001 g 的分析天平； 坩埚：容积在 100mL 以上； 干燥器：干燥剂为变色硅胶； 坩埚钳、耐热石棉网等。 2.样品预处理
1.68 1.66 1.64 1.62 1.60 1.58
10g 15g 20g 25g
热灼减率 (%)
1.56 1.54 1.52 1.50 1.48 1.46 1.44 1.42 1.40 1.38 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
平行测定次数
图1
不同试样量时的热灼减率
图 1 是在保持其他参数一致，样品试样量分别取 10 g、15 g、20 g、25 g，分别平行
（2）精密度
（3）
精密度是指在规定条件下， 独立测试结果间的一致程度。 实验室内的精密度主要用实验 室内相对标准偏差表示。实验室对一定条件下，相同含量水平的统一样品，在保持其他测定 参数一致的条件下，改变某一个测定参数，按全程序每个样品平行测定 10 次，分别计算不 同测定参数条件下样品的平均值、标准偏差、相对偏差等各项参数。按如下公式进行计算：
绝对偏差/%
7
GB 7876-87
森林土壤烧失量 的测定
1.0000～ 2.0000
≦0.1
<0.006 <0.05 <0.2 <0.30
预先烘干
烘干
950
1
≦0.5mg
0.1-1.0 1-5 5-10
8 9 10
GB/T 18751995 GB/T 15742007 CJ/T313-2009
磷精矿和磷矿石 中灼烧失重 煤灰成分分析方法 生活垃圾采样 和分析方法
（7）
将样品过 1mm 的分样筛，在保持其他测试参数一致的条件下，改变样品的试样量，考察 了不同的试样量对热灼减率测试结果的影响。 依据国内外相关标准， 如日本的 《焚烧试验法》 和 《煤灰成分分析方法》 （GB/T 1574-2007） 在烧失量和热灼减量测定方法中规定的试样量， 同时考虑到坩埚和马弗炉的容积以及灼烧操作困难等方面的因素，本课题对试样量分别取 10 g、15 g、20 g、25 g 进行试验研究，在相同的试验条件下对每个试样量平行测定 10 次 热灼减率。 （1）不同试样量时测定的热灼减率
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生活垃圾焚烧炉渣热灼减率检测方法研究
青岛市环境卫生科研所 于铭 张文霞 郑伟萍 姜震 冯新荣 齐文静 孙庆振 阚宝鹏
摘要： 通过参考国内外相关标准并结合我国生活垃圾的组成特点和焚烧炉渣的特性， 对 生活垃圾焚烧炉渣进行采样、制样，确定其热灼减率测试的 基本参数和分析步骤。通过试 验， 在保持其他参数一致的条件下， 分别考察了不同试样量和不同筛分粒径对热灼减率测试 结果的影响， 并对测试结果进行了精密度和极差分析。 结果表明， 当试样的筛分粒径取 1mm， 试样量取 15～25g 时，结果的精密度较好，极差较小，建议选取 20g 作为试样量。 关键词：生活垃圾焚烧炉渣；热灼减率；筛分粒径；试样量 焚烧炉渣的热灼减率是判定焚烧炉正常与否最有力的依据， 可反映垃圾焚烧的机械未燃 烧损失， 推算垃圾焚烧的完成状况， 定期测定热灼减率还可以检验焚烧炉的异常和老化程度。 在生活垃圾焚烧处理中，焚烧炉渣热灼减率的控制是非常重要的，在实现炉渣的资源化、减 量化、减容化、无害化方面起至关重要的作用。生活垃圾焚烧炉渣热灼减率是垃圾焚烧单位 生产运营和行业执法部门实施监督依据的重要参数，是实现安全生产、节能减排、绿色环保 的重要保证。 德国最先于 1990 年颁布垃圾焚烧炉燃烧物排放标准， 随后欧盟、 美国及 FOSTER 公司也 相继颁布了各自的排放标准。 国外关于焚烧炉渣热灼减率测定的标准主要有日本的 《焚烧试 验法》 、美国的《固体焚烧残渣热灼减量的标准测定方法》 （D7348-08ε1） 、英国的《市政焚 烧炉渣集料热灼减率测定》 （EN1744-7） 。由于各国在经济发展、技术水平和地域等方面存在 差异，国外的相关方法和标准可以借鉴但不适合在我国等同采用。 目前， 国内有关生活垃圾焚烧炉渣的相关标准很少， 还没有制定针对焚烧炉渣采样制样 的标准或通则， 生活垃圾焚烧炉渣热灼减率的测定方法也没有行业标准。 国内涉及焚烧炉渣 热灼减率的相关标准和技术导则，大多只在对焚烧炉性能指标要求中对热灼减率有所提及。 《生活垃圾焚烧技术导则》 （RISN-TG009-2010） 中关于热灼减率只提到要求焚烧炉渣热灼减 率≦3%。 《生活垃圾焚烧处理工程技术规范》 （CJJ 90-2009）中，在焚烧炉技术的性能指标
xi
_
x
k 1
n
k
n
（4）
si
(x
k 1
n
k
x)2
（5）
_
n 1
Si xi
_
RSDi
100%
（6）
式中：
x k ——第 i 个实验室内对某一浓度水平样品进行的第 k 次测试结果；
x i ——第 i 个实验室对某一浓度水平样品测试的平均值；
S i ——第 i 个实验室对某一浓度水平样品测试的标准偏差；
P'
A B 100 A
（1）
式中： P——除去大型不染物后的热灼减率， %； A——干燥后的试样在室温下的质量，g；
B——经（600±25℃3h）灼热，然后冷却至室温后的质量，g。 计算结果保留二位小数。 大型不燃物的比率 K(%)计算公式如下：
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0.090mm
1.0000
105～110
2
1050±5 0
≧1
若≦1%， ≦0.2mg； 反之， ≦0.4mg
保留两位小 数；若<0.1%, 两位有效数 字
≦0.10 0.11-0.50 0.51-1.00 1.01-2.00 2.01-10
测定值 /%
0.050 0.10 0.15 0.20 0.25
测定 10 次热灼减率的结果。从图 1 可以看出，测试结果分布比较集中，绝大多数热灼减率 值都分布在 1.51%～1.58%之间， 仅在试样量为 10g 和 15g 时， 分别有一个结果略高于 1.58%；
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焚烧实验法 市政焚烧炉渣集料 热灼减率测定 固体焚烧残渣热灼 减量测定标准方法 强化增强树脂热灼 减量测定标准方法 玻璃纤维织物热灼 减量测试标准方法
相关热灼减率测定标准参数
试样量 /g 20～30 50.00～ 100.00 ≧1.0000 5.0000 ≧6.000 105±2 干燥温度 /℃ 105±5 110±5 104～110 干燥 时间/h 2 至恒重 ≧1至 恒重 ≦40 1 灼烧温 度/℃ 600±25 480±25 750 565±28 625±25 灼烧 时间/h 3 ≧4 ≧2 6 ≧0.5
将从青岛市小涧西城市生活垃圾焚烧厂一号炉采回的焚烧炉渣样品于 105±5℃烘干 2h 至恒重 M0，除去样品中的石块、砖块、玻璃、铁块等大型不燃物，然后对样品进行破碎和
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研磨，使其过 1mm 或 2mm（10 目）的分样筛。通过制样观察，发现经 2mm 分样筛后，样品粒 度较大，不利于样品的均一性制备和稳定性检测；经 1mm 分样筛后的样品粒度适中，比较均 匀，性状稳定性较好，所以本研究选用 1mm 分样筛制样。对筛上的大型不燃物和除去的大型 不燃物进行称量 M1，将筛上的可燃物进行破碎过 1mm 分样筛，与筛下的样品混合均匀。再 进行分样，将样品均分为均等的三份，一份样品直接进行测定，另外两份经研磨分别过 40 目（0.38mm）和 60 目（0.25mm）的筛后备用。测定前，用四分法缩分，最后取一定质量和 数量作为试验样品。 3.分析步骤 1)准确称取 10g（15g，20g，25g）±0.1g（精确至 0.0001g）试样，放入已在 600±25℃ 的条件下烘干至恒重的坩埚中。 2）将坩埚放入马弗炉中，将炉温升到 600±25℃，在此温度下灼烧 3h。 3）停止灼烧，待温度降至 300℃左右时，将坩埚取出放在石棉网上，盖上盖，在空气 中冷却 5min，然后将坩埚放入干燥器，冷却至室温即可称重。 4）重复灼烧 30min，冷却至室温后称重，两次称重相差小于 0.0005 g，反之，应重复 灼烧 30min 直至恒重。 4.测试方法 （1）热灼减率 焚烧炉渣是指生活垃圾焚烧后从炉床直接排出的残渣。 热灼减率是指焚烧炉渣经灼热减 少的质量占原焚烧炉渣质量的百分数。 除去大型不染物后的热灼减率依据下列公式计算， 取 平均值作为判定值。其计算方法如下：
要求中提到，要求焚烧炉渣热灼减率≦5%， 《生活垃圾焚烧污染控制标准》 （GB18485-2001） 给出了焚烧炉渣和热灼减率的定义以及计算公式， 要求按 《生活垃圾焚烧炉渣采样制样技术 规范》 （HJ/T20）采样制样，但是，在样品预处理、分析步骤和结果表示等方面均未作明确
规定。在实际监测和操作过程中，由于不同单位或人员采样和制样等条件不一，使得结果存
在 10g 和 20g 时分别有 1 个和 2 个结果低于 1.51%。 （2）精密度分析 对四个不同试样量下测得的 10 组数据分别进行精密度分析，计算各试样量下测试结果 的平均值（
S x） 、标准偏差（
）和相对标准偏差（
RSD
） ，计算结果如表 2 所示。
从表 2 可以看出， 测试结果的标准偏差和相对标准偏差随试样量的改变呈现一定的规律， 随着试样量的增大，测试结果的标准偏差和相对标准偏差都变小。当试样量较小取 10g 时， 计算的标准偏差和相对标准偏差最大，说明试样量较小对结果的精密度会产生较大的影响； 当试样量取 15g～25g 时，标准偏差和相对标准偏差较小而且计算结果较接近。 表2 精密度 试样量 10g 15g 20g 25g （3）极差分析 表3 试样量 10g 极差 15g 20g 25g 不同试样量时测试结果的极差 不同试样量时测试结果的精密度
灼烧量 /% 允许差 /%
采样量 5-10kg >5000g
试验筛 10mm 4mm 250µm
恒重
结果表示
允许差
≦1‰ ≦0.5‰
两次取平均 后保留一位 小数 保留一位小 数
若X≦3%，两次结果 之差≦0.6%；若 >3%，应≦1.0%
6
中国 GB/T6901
硅质耐火材料 灼烧减量
GB/T17617