实验一垃圾热值的测定(综合性实验)
工业垃圾检测项目 垃圾热值检测分析
工业垃圾检测项目垃圾热值检测分析中国科学院广州化学研究所分析测试中心（罗工134-164-36449）生活垃圾检测项目：无机元素及化合物：碳、氢、氧、氮、硫、氯、铜、锌、镉、铅、总铬、六价铬、烷基汞、汞、铍、钡、镍、总银、砷、硒、无机氟化物、氰化物；有机农药类：滴滴涕、六六六、乐果、对硫磷、甲基对硫磷、马拉硫磷等；非挥发性有机化合物：硝基苯、二硝基苯、对硝基氯苯、2，4-二硝基氯苯、五氯酚及五氯酚钠（以五氯酚计）、苯酚、2，4-二氯苯酚、2，4，6-三氯苯酚，苯并(a)芘、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、多氯联苯挥发有机化合物：苯、甲苯、乙苯、二甲苯、氯苯、1，2-二氯苯、1，4-二氯苯、丙烯晴、三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯、四氯乙烯垃圾检测特色项目：物理组成分析，热值，工业分析（水分，灰分，挥发分，固定碳)，灰熔融性、成分分析等等项目填埋场地表水监测项目：色度、pH、悬浮物(SS)、化学需氧量（COD）、总氮(TN)、挥发酚、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、硫化物、总大肠菌群合计10个项目。
表1 地表水环境现状监测布置采样点编号河流监测断面位置水环境区划W1 纳污水体填埋场下游100m范围内视纳污水体水环境功能区划而定垃圾检测服务领域：生活废弃物：厨余垃圾、包装废物、粪渣、灰烬、绿化垃圾、特殊废弃物等工业固体废弃物：建筑废弃物、废渣、废屑、废塑胶、废弃化学品、污泥、尾矿、包装废物、绿化垃圾、特殊废弃物农业固体废弃物：农资废弃物、农作物废弃物、粪渣、动物尸骸、绿化垃圾、特殊废弃物危险废弃物类别②规样品类别：污泥、污水、废液、废渣、催化剂废渣、煤渣、矿渣等②其他样品类别：有机溶剂废物、废矿物油、废乳化液、染料涂料废物、有机树脂类废物、感光材料废物、表面处理废物、焚烧处置残渣、含铜废物、含锌废物、含镉废物、含铅废物、无机氟化物废物、有机氰化物废物、废酸、废碱、有机氰化物废物、废有机溶剂、含镍废物、有色金属治炼残渣、其他废物。
废物三成分和热值分析
86
88
90
92
94
96
年份
取样点
普通住宅区 高级住宅区
学院区 商业区 大饭店
医院 公园
金属 /% 1.96 8.75 7.18 6.69 4.79 1.25 6.56
玻璃 /% 12.8 18.4 25.2 11.5 25.1 26.1 2.52
塑料 /% 14.6 15.6 12.7 18.5 18.2 14.1 12.4
纸类 /% 15.1 35.1 17.6 38.5 44.4 38.9 12.2
布类 /% 2.86 4.16 4.64 6.24 2.43 3.55 1.63
易腐垃圾
草木 厨余 /% /%
灰土 /%
煤渣
含水率 /%
废品
湿基QH 湿基QL /kJ/kg /kJ/kg
11.2 32.6 8.66 53.9 1.45 16.3 0.22 33.2
测试方法：对垃圾进行分类，将各组分粉碎至2mm以下，取一定量在 105±5℃下干燥2h，冷却后称重（P0）再将烘干试样放入马福炉内，在800 ℃温度下烧灼2h，冷却后再在之后105±5℃下干燥2h，冷却至室温再称量 （P1） 。
3、元元素素组组成成：垃圾中C、H、O、N、S及灰分的百分比含 量。（仪器分析法）
固体废弃物处置与利用实验
实验一 废物三成分和热值分析
一、实验目的
了解固体废物性质分析的目的和意义； 掌握固体废物制样、三成分（水分、挥发分、
灰分）和热值分析的方法。
1.1 物理性质
组分 含水率 容重 粒径
1、含水率：单位质量垃圾含有的水分量（质量分数，%）。
W = (A-B)/A x100%
太原 83.22 4.12 6.97 1.13 1.60 1.37 1.59 12.66 太原 10.86 86.38 1.57 0.30 0.17 0.21 0.51 2.76
城市生活垃圾热值预测的研究
表 5 各个城市生活垃圾的组分百分比
芜 湖
绍 兴
北 京
沈 阳
1997 2857 1. 70 4. 00 0. 60 0. 00 67. 60 1. 00 2. 00 19. 50 56. 07 宁 波
垃圾各组分的元素含量 (湿垃圾 ) 。
表 4 混合后垃圾的组分元素含量
%
表 1 南通市垃圾成分的元素和工业分析 %
垃圾成分 塑料橡胶
纸张
C 34. 24 23. 02
H 5. 27 3. 35
S 0. 11 0. 07
O 5. 87 20. 59
N 0. 25 0. 21
纺织物 22. 27 2. 72 0. 17 15. 22 0. 82
纸张 / % 纺织物 / % 木竹 / % 瓜果皮厨余 / % 金属 / % 玻璃 / % 灰土 / % 水分 / %
金 华
2002 5581 15. 70 12. 15 5. 06 6. 33 43. 07 3. 80 2. 03 11. 86 51. 56 武 汉
1999 4009 9. 51 5. 06 1. 15 0. 90 57. 44 3. 18 3. 02 19. 72 51. 37
木竹
35. 05 4. 32 0. 07 29. 05 0. 47
瓜果皮厨余 11. 63 1. 53 0. 11 6. 89 1. 16
在上面的分析计算中 ,把所有垃圾各组分对
注 :资料来源于上海电气环保集团的南通如皋垃圾焚烧 热电联产项目 《垃圾调研和采样分析报告 》
垃圾热值的贡献看作是一样的 ,这样做会产生一 定的误差 。因为表 4中各个垃圾组分的 C、H 和 S
ξ i
(
垃圾焚烧热值
垃圾焚烧热值
垃圾焚烧热值
1. 热值的概念
热值是指单位质量或单位体积燃料在完全燃烧时释放出来的热能。
常用的热值单位有焦耳和卡路里，其中1焦耳等于4.184卡路里。
2. 垃圾的热值
垃圾是一种复杂的混合物，其中的热值也因此而复杂多样。
根据不同种类的垃圾，其热值也会有所不同。
普遍来说，干垃圾的热值比湿垃圾要高，而有机垃圾的热值比无机垃圾高。
3. 垃圾焚烧的原理
垃圾焚烧是指将垃圾放入炉膛内，通过引入空气，使垃圾充分燃烧。
在垃圾的燃烧过程中，热能被释放出来，其中部分被用于维持燃烧反应，而剩余的热能则可以被收集利用。
4. 垃圾焚烧热值的测定
垃圾焚烧热值的测定可以采用氧弹热量计、热失重法、热流量法等多种方法。
其中，氧弹热量计的测量精度较高，被广泛应用于热值的测定。
5. 垃圾焚烧热值的应用
垃圾焚烧的热值可以被用于发电、供热等多种用途。
通过将垃圾燃烧
后产生的热能用于发电，可以有效地减少化石燃料的使用，降低能源消耗。
同时，还可以通过将产生的热能用于供热，提高整个城市的节能环保水平。
总之，垃圾焚烧热值作为一种重要的能源来源，具有着广泛的应用前景。
在垃圾处理方面，通过科学的分类和处理，可以进一步提高垃圾的热值，从而为城市的可持续发展作出积极的贡献。
试验一垃圾热值的测定综合性试验
《固体废弃物处理与处置》实验指导书编者：张志军目录实验一垃圾热值的测定（综合性实验） (2)实验二土壤中铁粒磁力分选试验（验证性实验） (5)实验三粉煤灰中炭的浮选（验证性实验） (6)实验一垃圾热值的测定（综合性实验）一、实验目的（1）通过实验掌握垃圾收集、分选、破碎等一般方法和流程及振动筛分、破碎仪器的使用；（2）掌握垃圾热值测定的方法，并通过实验了解氧弹式热量计的原理和使用方法。
（3）了解通过热值选择垃圾最后处置方式的相关知识。
二、实验原理单位质量的垃圾完全燃烧所放出的热量，称为垃圾的热值。
本实验在氧弹中有过剩氧的情况下，按规定条件燃烧单位重量的试样所产生的热量，称为弹热值（以地或kJ／kg 表示）。
热量计热容量的测定采用在氧弹中燃烧一定量的标准苯甲酸，测量其燃烧所产生的热量引起热量计系统温度变化的方法来确定热量计热容量，即热量计系统升高1C所需的热量（J）,在数值上等于热量计的热容量（J/°C ）。
三、实验步骤3．1 垃圾样品的收集从学校及附近垃圾站收集一定量垃圾，收集时注意有机类垃圾的量应占到一定的比例，以保证最后制成样品后，装入热量计中能够被点燃。
3．2 垃圾的分选、破碎机器分选及手工分选混合使用。
（1）手工分选出一些太大及金属类、砖头、石块等难破碎垃圾。
（2）垃圾装入振动筛分机进行筛分。
（3）粒度较大垃圾装入破碎机进行破碎，由于测定热值所用垃圾要求粒径很小，所以破碎后垃圾要进一步送入球磨机研磨至粉状。
3．3样品的制备（1）取少量磨细后的垃圾样品（约1g左右），放入热量计的压片机压片成型(2)将制备好的样品放入坩埚内，放在分析天平上称重，并记录重量。
采样用减量法。
分别记录空坩埚重量，放入样品后坩埚重量。
3．4样品热值的测量(1)将仪器外水套充满水，并搅拌使水温均匀。
⑵ 将内桶加入水3kg后放入仪器，调试外桶水温比内桶水温高0.5°C。
(3)将盛有样品的坩埚固定在坩埚搁架上，将—根点火丝的两端固定在两个电极柱上并让其与样品有良好的接触，然后，在氧弹中加入10mL 蒸馏水，拧紧氧弹盖。
常州市城市生活垃圾热值测定的研究
Ｑ △ｎ Ｔ Ｑ Ｒ
一
１ 一氧弹；一温度传感器 ；一内筒 ；一空气隔层 ；一外筒 ；一搅拌 ２ ３ ４ ５ ６ 图 １氧弹热量计测量装置示意图
Ｑ × ，ｍ 永Ｃ水＋ ｔ Ａ ｒｚＱ＝ （ ｃ￣ｘ Ｔ ）
Ｉ ¨
式中 ：
Ｍ— — 样 品 的摩 尔 质 量 样 品的恒容燃烧热 卜一 引燃用铁丝的长度 引 燃 用铁 丝 的单 位 长 度 燃 烧 热 Ｍ７ ——水的质量 ｋ ｃ ——水 的比热容 ｃｉ ——热量计的水当量 ｛ △卜 样品燃烧前后水温的变化值 ３结 果 与讨 论 ． 本实验采用单一 变量原则 ， 即每组测定 的仪器 、 实验环境 、 员操 人 作等都近乎一致 的情况下 ， 唯有测定物质种类不 同， 故本实验具有一定 说服力 ， 同时以下 实验数据均是通过多组实验重 复进行 ， 进而求得的平 均值 ， 使得实验数据可作为最终生活垃圾再利用价值的依据 。 ． 参 比物质 ： 苯甲酸 热值 ：２ ８ ２ Ｊ ｇ ３２． Ｋ／ １ Ｋ 以苯 甲酸为参照 ， 测定各类垃圾的热值 ， 具体实验数据如表 １ ：
ｍ — — 样 品 的质 量
Ｏ 广
—
—
对 以上九种标准样 品的热值测定 ， 物质实验共做了 ６ 。将 ６ 每组 次 次测定结果的算术平均值作 为测定结果 。测定数据记录及结果统计见
图 ２ 氧 弹 剖 面 图
取配套的燃烧丝 Ａ绕成小线圈 ， 放在干的燃烧杯 中称量 ， 另用天平 称取约 Ｏ８ ～ ．ｇ的苯 甲酸 ， ． １ ｇ Ｏ 把燃烧 丝放 在苯 甲酸 中 ， 在压片机 上压成 圆片 。 样片压的太 紧， （ 点火时不易全部燃烧 ； 的太松 ， 压 样品容易脱落 ， 压好的样品如图 ３所示 ） 将此样 品放在燃烧杯 中称量 ， 从而可得到样品 的量 。 １ ＿ 弹充 氧 气 ＿ ３氧 ３
城市生活垃圾热值的测定方法及在重庆市的应用分析
城市生活垃圾热值的测定方法及在重庆市的应用分析摘要：城市生活垃圾的热值是影响垃圾焚烧发电厂热效率的重要参数，准确获得生活垃圾的热值是合理组织燃烧的基础。
本文介绍了生活垃圾热值的经验估算方法和实验测定方法，并针对重庆市生活垃圾的特点，采用实验测定方法中的细化分类法和混合法进行了测定比较，研究发现混合法测得的垃圾热值更接近重庆市当前垃圾热值。
关键词：城市生活垃圾，低位热值，经验估算，实验测定，混合法Abstract：Heating value of municipal solid waste (“MSW”) is the important parameters of the thermal efficiency of the Waste-to-Energy power plant, accurate access to MSW heating value is the basis of rational organization of combustion. The thesis describes the experience estimation methods and experimental testing methods of MSW heating value, according to the characteristics of MSW in Chongqing, adopts detailed classification method and mixing method of experimental testing methods and after comparison, the research found that the mixing method is closer to the real heating value of the MSW in Chongqing.Key words：Municipal solid waste, low heating value, experience estimation, experimental testing, mixing method0. 前言环境与发展已成为当今世界备受关注的议题，随着社会经济的发展，城市化进程的加快，城市生活垃圾产量不断增加，城市生活垃圾的处理与处置已成为制约经济、社会可持续发展的重要因素[1-2]。
固体废物处理与处置实验指导书
《固体废物处理与处置》实验指导书目录实验一固体废物热值、含水率测定 (4)一、实验目的 (4)二、实验原理 (4)三、实验仪器与设备 (4)四、实验步骤 (5)五、数据分析与讨论 (6)六、实验注意事项 (6)实验二：固体废物破碎与筛选 (8)一、实验目的 (8)二、实验原理 (8)三、试验仪器与设备 (9)四、实验步骤 (10)五、实验结果与分析 (10)六、实验注意事项 (11)七、讨论 (12)实验三固体废物浸出毒性实验 (13)一、实验目的 (13)二、实验原理 (13)三、试验仪器与设备 (13)四、试验步骤 (14)五、数据分析与讨论 (15)六、实验注意事项 (15)七、讨论 (15)实验四碱溶性金属废物碱浸-电解资源化 (16)Ⅰ、含锌废物中锌含量的测定实验 (17)一、实验目的和要求 (17)二、实验原理与测试方法 (17)三、实验仪器和材料 (19)四、实验步骤 (19)五、计算 (20)六、注意事项 (20)Ⅱ、含锌废物强碱浸取实验 (21)一、实验目的和要求 (21)二、实验原理 (21)三、实验仪器和材料 (21)四、浸取参数设计 (22)五、实验步骤 (22)六、计算 (23)七、思考与讨论 (23)八、注意事项 (23)Ⅲ、含锌强碱溶液电解回收金属锌实验 (25)一、实验目的和要求 (25)二、实验原理 (25)三、实验仪器和材料 (25)四、电解参数设计 (26)五、实验步骤 (26)六、实验结果计算 (27)七、思考与讨论 (28)八、注意事项 (28)实验五固体废物堆肥实验 (29)一、实验目的与意义 (29)二、实验原理 (29)三、实验部分 (30)四、实验结果讨论 (31)实验一固体废物热值、含水率测定一、实验目的为了有效管理固体废物和确定合理的处理处置方法，必须充分分析了解固体废物的性质。
固体废物的物理性质与废物成份组成有密切的关系，它常用组分、含水率和容重三个物理量来表示。
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《固体废弃物处理与处置》
实验指导书
编者：张志军
目录
实验一垃圾热值的测定(综合性实验) (2)
实验二土壤中铁粒磁力分选试验(验证性实验) (5)
实验三粉煤灰中炭的浮选(验证性实验) (6)
实验一垃圾热值的测定（综合性实验）
一、实验目的
（1）通过实验掌握垃圾收集、分选、破碎等一般方法和流程及振动筛分、破碎仪器的使用；
（2）掌握垃圾热值测定的方法，并通过实验了解氧弹式热量计的原理和使用方法。
（3）了解通过热值选择垃圾最后处置方式的相关知识。
二、实验原理
单位质量的垃圾完全燃烧所放出的热量，称为垃圾的热值。
本实验在氧弹中有过剩氧的情况下，按规定条件燃烧单位重量的试样所产生的热量，称
为弹热值(以地或kJ／kg表示)。
热量计热容量的测定采用在氧弹中燃烧一定量的标准苯甲酸，测量其燃烧所产生的热量
引起热量计系统温度变化的方法来确定热量计热容量，即热量计系统升高1℃所需的热量(J)，在数值上等于热量计的热容量(J／℃)。
三、实验步骤
3．1垃圾样品的收集
从学校及附近垃圾站收集一定量垃圾，收集时注意有机类垃圾的量应占到一定的比例，以保证最后制成样品后，装入热量计中能够被点燃。
3．2垃圾的分选、破碎
机器分选及手工分选混合使用。
(1) 手工分选出一些太大及金属类、砖头、石块等难破碎垃圾。
(2) 垃圾装入振动筛分机进行筛分。
(3) 粒度较大垃圾装入破碎机进行破碎，由于测定热值所用垃圾要求粒径很小，所以破碎后垃圾要进一步送入球磨机研磨至粉状。
3．3样品的制备
(1) 取少量磨细后的垃圾样品(约1g左右)，放入热量计的压片机压片成型
(2) 将制备好的样品放入坩埚内，放在分析天平上称重，并记录重量。
采样用减量法。
分别记录空坩埚重量，放入样品后坩埚重量。
3．4样品热值的测量
(1) 将仪器外水套充满水，并搅拌使水温均匀。
(2) 将内桶加入水3kg后放入仪器，调试外桶水温比内桶水温高0.5℃。
(3) 将盛有样品的坩埚固定在坩埚搁架上，将—根点火丝的两端固定在两个电极柱上并让其与样品有良好的接触，然后，在氧弹中加入10mL蒸馏水，拧紧氧弹盖。
(4) 将氧弹与氧气进气管连接，打开氧气瓶，将减压阀开至3atm充气15S。
(5) 将上述氧弹放入内桶中的氧弹座架上，再接上点火导线，并连接好控制箱上的所有电路导线，盖上胶木盖，将测温传感器插入内筒。
打开电源和搅拌开关，仪器显示内筒水温，每隔半分钟蜂鸣器报时一次。
(6) 当内筒水温均匀上升后，每次报时时，记录显示温度。
记下第10次时温度，同时按下“点火”键，测量次数自动复零。
以后每隔半分钟蜂鸣器报时时记录一次，当测温次数达到31次后，按“结束”键表示试验结束(如温度达到最大值后记录的温度不满10次，需记录温度10次)。
(7) 搅拌，拿出传感器，打开水筒盖(注意：先拿出传感器，再打开水筒盖)，取出内筒和氧弹，用放气阀放掉氧弹内氧气，打开氧弹，观察氧弹内部，如试样燃烧完全,试验有效。
如试样燃烧不完全，则试验作废，需重新测定。
(8) 用蒸馏水洗涤氧弹内部及坩埚并擦拭干净。
四、实验结果与讨论
4．1实验结果记录
记录点火前温度和点火后温度，点火后温度停止上升后需记录10个数据。
绘制时间～温度曲线。
4．2计算样品的热值。
(1)热值计算公式
G
T E Q ∆•= 式中：Q 一一试样热值，J ／g
E-——仪器热容量，J ／℃
ΔT=T 1—T 2量热体系温升，℃
(2)仪器热容量计算公式
1
1140T M Q E ∆+= 式中：E 一—仪器热容量，J ／℃
Q 1一—苯甲酸标准热值，J ／g
M 1一—苯甲酸重量，g
已知：Q 1=26466 J ／g M 1=1.065 g ΔT 1=2.273℃
五、实验注意事项
(1) 实验过程中保持仪器表面干燥，不可让水流入仪器，以免引起电路板的损坏。
(2) 仪器使用完毕后应保持表面干燥以防腐蚀，长期不用时，应将水倒掉并擦试干净置于干燥处。
思考题
1．为了保证磨细后的垃圾粉末能压制成型，应注意哪些方面？
2．实验测量时为何调试外桶水温比内桶水温高0.5℃？
实验二土壤中铁粒磁力分选试验(验证性实验)
一、实验目的
学习固体磁力分选的方法，并通过实验了磁选管的原理和使用方法。
二、原理
固体废物的磁力分选是借助磁选设备产生的磁场使铁磁物质组份分离的—种方法。
固体
废物可依据其磁性分为强磁性、中磁性、弱磁性等组份。
这些不同磁性的组份通过磁场时，
磁性较强的颗粒就会被吸附到磁场的磁浮选设备上，而磁性弱和非磁性颗粒就会被输送设备
带走或受自身重力或离心力的作用掉落到预定的区域内，从而完成磁选过程。
三、仪器设备
XCGS一中50磁选管天津华联矿LI—I仪器
四、实验内容
磁选管在C形电磁铁的两端之间，装有玻璃管作往复移动和摆动。
被分选的试料，在
通过磁场区时，磁性部分即吸附在管壁附近，非磁性部分在机械运动中被水冲刷而排出。
五、实验步骤
(1) 接通激磁电源和主机是的激磁和电动机的电源，开机试运转(其激磁电流最大调整到4A)
(2) 用橡胶软管连接在玻璃管上端的支管上。
一根短的软管套在玻璃管下端尖细锥形管上，并装上夹子，以调整冲水的流量。
(3) 预先打开调节水消耗量用的下部夹子和调节清水冲洗加入量用的上部夹子个夹子，使管内的水位在整个实验过程中保持不变。
(4) 接通电源。
(5) 取5一10g试样(粒度0.5mm)装人充有流水的玻璃管中，调整激磁电流，是达到预定的磁场强度，以适应矿物分选的要求。
当管子在运动过程中，非磁性磁性或弱磁性物质和杂质颗粒等将随冲水不断下沉被排除管外，强磁性微粒与非磁性微粒完全分离。
(6) 调整工作磁场保证把所有强磁性微粒与非磁性微粒完全分离。
(7) 在磁性部分冲洗5—10mm后，关闭两个夹子，断电排除磁性物质。
六、注意事项
玻璃管安装时注意固定好，以免损坏。
思考题
1．简述磁选的工艺流程。
2．垃圾中的磁性物质主要有哪几类？
实验三粉煤灰中炭的浮选(验证性实验)
一、实验目的
学习浮选的方法，并通过实验了解浮选机的原理和使用方法。
二、原理
固体废物浮选主要是利用欲选物质对气泡粘附的选择性。
其中有些物质表面的疏水较强，容易粘附在气泡上，而另外一些物质表面亲水，不易粘附在气泡上。
物质表面的亲水、疏水性能，可以通过浮选药剂而得到加强。
在固体废物与水调制的料浆中加入浮选药剂，并通入空气形成大量细小气泡，使欲选物质颗粒粘附在气泡上，随气泡上浮于料浆表面成为泡沫层，然后刮出回收，不浮的颗粒仍留
在料浆内，通过适当处理后废弃。
三、实验仪器
XFD一63型单槽浮选机
四、实验步骤
(1) 接通三相异步感应电动机220／380V、50Hz交流电源。
(2) 将样品与水混合后，倒进槽中，开动电机，主轴转动叶轮在槽中搅拌。
(3) 把控制开关开放，进行充气。
加入所需药剂之后，即可形成泡沫。
(4) 接通刮板与电机间的运动，使刮板旋转，则泡沫可被刮出槽口。
(5) 工作台上放上料盆，供盛泡沫之用。
将刮出的泡沫处理之后，即可得所需样品。
五、注意事项
(1) 仪器在每次使用之前，要先检查。
看槽中有无东西卡阻，叶轮是否脱落以及皮带的搭
配螺钉的联结等。
(2) 工作结束后，板动手柄，将电机与减速器脱开以免橡胶轮缘变形。
(3) 搬运浮选机时，着力点应在机架上而不许在任一部件上，以免损坏。
思考题
1．简述浮选的工艺流程。
2．浮选的方法有那些?。