3 基于活化能的城市生活垃圾分类新方法
3.1 城市生活垃圾的分类现状
我国城市生活垃圾的分类主要依据国家标准CJ/T313—2009。国标中对生活垃圾样品的采集、制备和测定进行了规定。根据标准,城市生活垃圾按照其物理属性主要分为厨余类、纸类、橡塑类、纺织类、木竹类、灰土类、砖瓦陶瓷类、玻璃类、金属类、其他、混合类等。其中,厨余类、纸类、橡塑类、纺织类、木竹类为可燃组分。对每种城市生活垃圾大类还可以进一步细分,例如厨余垃圾包括米饭、果皮、菜叶、肉类等。
然而,城市生活垃圾组分复杂,随着地域和季节变化较大。且各地生活水平存在差异性,这也导致垃圾组分的差异性。因此,学者在研究城市生活垃圾热解及燃烧等特性时,研究对象存在较大差异。
L.Sorum等学者[50]对城市生活垃圾的热解特性进行了研究,研究对象包括四类纸(报纸、循环纸、光面纸、硬纸板),一类木竹(云杉),五类塑料(聚苯乙烯、聚丙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚氯乙烯)。清华大学的张衍国等人研究了城市生活垃圾的热解和燃烧特性,研究对象包括白菜叶、米饭、土豆、橘皮、报纸、打印纸和生活用纸等。华南理工大学的马晓茜等人[18]利用模拟样品研究了城市生活垃圾的燃烧特性,实验采用的模拟垃圾为按比例混合的厨余、木竹、纸张、布类、塑料以及不可燃组分(金属、玻璃、灰土)。浙江大学的李斌等人[s7]在研究过程中,采用的实验样品包括废橡胶、废塑料、废纸、瓜皮、化纤、废皮革、杂草、植物类厨余、落叶等。吴桢芬等人[58]在对城市生活垃圾研究的实验中,利用了废纸、塑料袋、厨余(用烘干蔬菜及食盐和食用油按比例混合获得)、橡胶(废旧轮胎)、棉布织物、木屑等作为典型组分。华中科技大学的李敏等人[59]在研究城市生活垃圾燃烧机理时,利用的样品包括草木、厨余、毛骨、皮革、塑料、纤维、纸张等7种可燃组分。上海交通大学的张楚等人[60]采用了瓜皮(香蕉皮)、植物类厨余(莴苣叶)、落叶、废橡胶、废皮革、废塑料、纸张等组分研究其热解特性。
由于城市生活垃圾的种类繁多,学者的研究对象存在较大差异,垃圾焚烧厂所用燃料也在不停变化,因此基于城市生活垃圾物理属性的分类方法,对于垃圾焚烧厂运行的实际燃烧过程并没有太好的指导意义。
反应活化能是指在化学反应中反应物分子达到活化分子所需的最小能量。活化能越低,化学反应越容易进行。在城市生活垃圾的燃烧过程中,活化能是燃料的重要特征参数。本文提出一种新的分类方法,根据燃料活化能的大小对城市生活垃圾进行分类。将燃料特性相近的垃圾归为一类,可以很好地指导城市生活垃圾焚烧厂的运行,有利于燃烧工况的稳定。