1、精選優質文檔-傾情為你奉上一、 垃圾貯坑的設計垃圾貯坑主要是為了調節焚燒能力而設置的，同時也起到垃圾均質、減水、維持穩定燃燒、控制二噁英產生的作用。貯坑的容積取決于焚燒設施的設計處理能力、垃圾收集量的日變化量，以及垃圾的單位平均密度。垃圾貯坑的容量應可提供35天的最大處理量。1.貯坑容積 V=q式中：-存儲時間，d；該設計中取3 -最大日處理量，t/d；該設計中取 -有效容積系數，在0.8-0.9之間；該設計取 -垃圾密度 t/m3，該設計取=0.35 V=q=3×10000.9×0.35m3=9523m32.體積尺寸計算（a×b×c）取a=22m，b=

2、22m，c=20m則V實際=22×22×20m3=9680m3>9523m3，符合設計要求；3.焚燒階段各單元設計計算及設備選型（1）燃料貯坑垃圾的可燃燒組分進入燃燒貯坑堆放以便送入焚燒爐中焚燒。設計燃料貯坑容量可接收4天的燃燒垃圾量，生活垃圾的原始堆積密度約為0.35 t/m3，在貯坑堆積壓實后其堆積密度將增大到0.8-0.9 t/m3（該設計取0.9 t/m3）理論燃料貯坑體積 V=Atn式中：a-容積系數，一般為1.2-1.5，取a=1.3T-存放時間d，取值4N-日焚燒垃圾容量，m3/d,該設計為N=1000m3/d則：V=aTN=1.3×4

3、5;1000=5200m3燃料貯坑尺寸設計：V= a×b×c取a=17m，b=17m，c=18mV= a×b×c=17×17×18=5202>5200，符合設計要求（2）垃圾抓斗起重機垃圾抓斗起重機是垃圾焚燒廠供料系統的核心設備，擔負著給垃圾焚燒爐供料的任務，垃圾抓斗起重機一般采用橋式起重機，安裝在垃圾貯坑的上部，在垃圾貯坑上方沿固定軌道行走，抓斗借助卷起裝置可以到達垃圾貯坑中的每一個角落完成作業。二、 燃燒空氣量的計算就生活垃圾的燃燒而言，可以把生活垃圾看成是由C、H、N、S、Cl、O元素和灰分（礦物質）共同組成的一種固體燃料

4、，生活垃圾的焚燒過程，實質上就是垃圾中這些元素發生劇烈的氧化反應的過程，它首先產生大量的熱量和燃燒產物（CO2和H2O等），其次是污染物如SO2和HCl等。由可燃物完全燃燒默認的元素化學計量反應，即：C氧化為CO2，H氧化為H2O，S氧化為SO2，N還原為N2，Cl與H結合生成HCl，1kg垃圾燃燒所需的理論空氣量為：A0=C12×22.40.21+H-Cl35.5×14×22.40.21-O32×22.40.21+S32×22.40.21=8.89×0.1948+26.7×0.0785-0.5-3.33×0.11

5、49+3.33×0.0019（mN3/kg）=3.44mN3/kg設空氣過剩系數=2.55，則實際空氣量為：A=2.55×3.44=8.772mN3/kg三、 煙氣組成垃圾燃燒產物的生成量及成分是根據燃燒反應的物質平衡進行計算的。垃圾完全燃燒后生成煙氣的主要成分是CO2、SO2、H2O、N2和O2，其中O2是當n1時才會有的。而其他成為所占容積比例很小，量級在10-2以下，故計算煙氣量時忽略不計。當n1時，稱實際煙氣量（Vn）；當n1時，稱理論煙氣量（V0）。GCO2=C12×22.4=0.1948×22.412=0.403mN3/kgGSO2=S32&

6、#215;22.4=0.0019×22.432=0.00133mN3/kgGO2=0.21-1A0=0.212.55-1×3.44=1.12mN3/kgGN2=0.79A0+N28×22.4=0.79×2.55×3.44+0.0068×22.428=6.935mN3/kgGH2O=H-Cl35.512+W18×22.4=0.0933-0.512+0.×22.4=1.673mN3/kgGHCl=Cl36.5×22.4=0.0055×22.436.5=0.0034mN3/kg空氣過剩系數=2.55時

7、，垃圾燃燒產生的煙氣量G=10.14mN3/kg3.2.4絕熱火焰溫度的計算實現垃圾持續、穩定焚燒的基本特征參數是生活垃圾的“垃圾臨界熱值”，即在無輔助燃料的條件下，實現垃圾持續、穩定燃燒的下限垃圾低位熱值（Qd）。世界銀行關于采用焚燒技術處理垃圾垃圾的投資決策指導意見認為，垃圾年平均低位熱值至少應達到7000kJ/kg（1672kcal/kg），且任何季節不低于6000kJ/kg（1433kcal/kg），否則熱能回收量少，需要高額的外加燃料才能維持運行，當低位熱值從9000kJ/kg降低至6000kJ/kg時，垃圾處理費增加30%.垃圾燃燒溫度的特征參數是“絕熱火焰溫度”ta，指的是焚燒釋

8、放的全部熱量加熱焚燒產物所能達到的溫度，對于一定的生活垃圾，生活垃圾的絕熱火焰溫度隨著空氣過剩系數的增加而明顯降低，隨著空氣預熱溫度的上升而迅速升高。絕熱火焰溫度的計算有精確法和近似計算法兩種。由于生活垃圾的成分和熱值波動性比性能穩定的煤、油和燃氣要大得多，精確計算過于繁瑣，工程上可采用近似加以計算。以1kg生活垃圾為基準，根據熱平衡可用下式計算絕熱火焰溫度。式中，Qd為生活垃圾低位熱值，kJ/kg；n為空氣過剩系數；L0為垃圾理論空氣需要量，m3/kg；Cpk為空氣平均比熱容，1.32kJ/(kg·)；Cpy為煙氣平均比熱容，kg/(kg·)，近似可取1.23 kJ/(k

9、g·)；ta為絕熱火焰溫度，；tair為空氣預熱溫度，。則ta由下式可計算得出。所以，根據生活垃圾低位熱值Qdw，空氣過剩系數n和空氣預熱溫度tair等參數就可以由上式求出生活垃圾的絕熱火焰溫度ta。工業分析（濕重%）：水分W揮發分V灰分A固定碳FC混合垃圾50.5734.249.665.53元素分析（%）NCHSOCl可燃組分1.6149.9122.130.4524.601.30混合垃圾1.8647.7319.240.4728.152.55可燃組分高位熱值:H0=8100C100+34000W100-18×O100+2500(S100)=10532.66kcal/kg濕基

10、高位熱值:H1=H0×34.24+5.53%=4188.84 kcal/kg濕基低位熱值:Qd=H1-6009×H100+T100=2846.46kcal/kg根據1 kcal 4. kJ,Qd=11914.86kJ/kg取空氣過剩系數2.3，則絕熱火焰溫度:ta=11914.86+2.55×3.44×1.32×2002.55×3.44×1.23+1.23=11843.2.5焚燒過程的物質平衡計算城市生活垃圾焚燒工廠的物料平衡是根據生活垃圾特性、焚燒爐型、余熱利用方式、環境保護標準等設計條件來計算。計算的基礎是理論上的生活垃

11、圾燃燒、煙氣處理和水處理的方式、化學反應式、過量空氣系數、投入的化學藥品量等。下圖為生活垃圾焚燒系統物料的輸入與輸出概念圖。根據質量守恒定律，輸入燃燒系統的物料質量等于輸出的物料質量。其計算公式如下：式中，M1,入表示進入生活垃圾焚燒系統的垃圾質量，kg/d；M2,入表示焚燒系統實際空氣供給量，kg/d；M3,入表示焚燒系統的用水量，kg/d；M4,入表示投入焚燒系統所有化學試劑質量，kg/d；M1,出焚燒系統排放的干煙氣質量，kg/d；M2,出焚燒系統排放的水蒸氣質量，kg/d；M3,出焚燒系統排放的干煙氣質量，kg/d；M4,出焚燒系統排放的飛灰質量，kg/d；M5,出焚燒系統排放的爐渣質

12、量，kg/d。一般情況下，城市生活垃圾焚燒系統的物料輸入量可以簡化為生活垃圾量G垃圾（t/h）、供給空氣量G空（t/h）兩個主要項，而輸出量則以干煙氣量my（t/h）、飛灰質量afh（t/h）、爐渣ah（t/h）三個主要項，以此進行簡化物料平衡計算參數。城市生活垃圾焚燒廠生活垃圾。生活垃圾量：實際空氣量：，為空氣相對密度（t/m3）G空氣=8.772×1.2×1000÷24=438.6t/h爐渣質量，A為垃圾中灰分的含量（%），LOI為垃圾的熱灼減率（%），本設計中按5.5%含量取值。ahz=41.7×0.09661-0.055=4.2626t/h飛灰質

13、量，一般飛灰含量為處理垃圾量的0.55%，本設計中可按2%取值。afh=41.7×0.02=0.834t/h根據質量平衡可求得生活垃圾焚燒廠的排煙量my=(G垃圾+G空)-（ahz+afh）my=(41.7+438.6)-(4.2626+0.834)=475.2t/h綜合以上數據列出物料平衡表（表4）。表4物料平衡表收入項支出項符號項目數值百分比符號項目數值百分比t/h%t/h%G垃圾垃圾量41.78.68my排煙量475.298.9G空氣空氣438.691.32ahz爐渣量4.26260.9afh飛灰量0.8340.2G合計480.3100G合計480.3100四、 焚燒過程的能量

14、平衡一般情況下，城市生活垃圾焚燒系統的熱輸入項可以簡化為生活垃圾燃燒所產生熱、助燃空氣帶入物理熱的兩個主要項，而熱輸出項則以煙氣帶走物理熱、產生蒸汽或熱水的有效熱、爐渣及飛灰帶走的物理熱和爐體散熱四個主要項，以此進行簡化熱平衡計算參數。供入熱和帶入熱垃圾燃燒熱Q1入Q1入=G垃圾×Qd=×11914.86×103=4.96×108kJ/h生活垃圾發熱量Q1入（kJ/h）為垃圾的處理量G垃圾（t/h）乘以其低位熱值Qd（kJ/kg）空氣帶入的物理熱Q2入Q2入=Vk×Cpk×t0其中，Vk為空氣流量，m3/h，Cpk為空氣平均比熱容，k

15、J/（kg·），t0為供入空氣的環境溫度，取值為20攝氏度。由于以環境溫度為基準點，空氣帶入的物理熱為0支出熱余熱利用有效熱Q1出余熱利用有效熱為高溫煙氣與冷氣換熱產熱或蒸汽的過程的交換熱，有效熱利用的高低即為熱水的吸熱量的大小。在焚燒過程中，垃圾中含能可用于供熱或發電的實際能量轉化率分別為60%82%和2027%，考慮到垃圾焚燒的實際情況，設計中垃圾能量利用率選用=40%，則：Q1出=×Q1入=0.4×4.96×108=1.984×108kJ/h排煙熱損失Q2出煙氣經過余熱利用后，還帶有部分物理熱隨煙氣排到大氣中，排煙熱損失指的即為這一部分的

16、熱量，計算如下：Q2出=my×Cpy×ty-t0=475.2×103×1.23×430-20=2.40×108kJ/h式中，my為煙氣流量，t/h，通過物料平衡計算得出；Cpy為煙氣平均比熱容，kg/(kg·)，近似可取1.23 kJ/(kg·)；ty為排煙口溫度，設定急冷前煙氣平均溫度為430；t0為供入空氣的環境溫度，t0取值為20。不完全燃燒熱損失Q3出包括氣體不完全燃燒熱損失和固體不完全燃燒熱損失。計算氣體不完全熱時，忽略H2、CH4的不完全燃燒熱損失，只計算煙氣中CO不完全燃燒熱損失。設計時氣體不完全燃燒

17、損失量按供入量的1%取值。計算固體不完全燃燒熱損失量時按熱供入量的4%取值。Q3出=1%+5%×Q1入=0.06×4.96×108=0.30×108 kJ/h灰渣、飛灰物理熱損失Q4出垃圾焚燒爐排渣為固態排渣，具有較高的溫度，灰渣的量因垃圾中的灰分含量而異，具有一定的熱損失，而飛灰的溫度與灰渣的相差不多，比熱容卻不大，量也不多，熱損失也在1%以下，故飛灰的熱損失可以忽略不計，而將質量計入灰渣總量中。Q4出=ahz+afh×Chz×thz-t0=4.2626+0.834×103×0.413×600-20=0

18、.012×108kJ/h式中，ahz表示灰渣的量（t/h）；afh表示飛灰的量（t/h）；Chz表示灰渣的比熱容，取值0.413 kJ/(kg·)；thz為灰渣排放的平均溫度，取值600；t0為供入空氣的環境溫度，t0取值為20。爐體散熱損失Q5出可根據經驗數據計算，在生活垃圾焚燒爐中一般按供入熱量的3%5%計，爐體散熱損失取供入熱的5%，則有Q5出=5%×Q1入=0.05×4.96×108=0.248×108kJ/h相對誤差應小于5%，按下式計算是否符合要求=Q入-i-15Q出Q入=4.96-1.984-2.40-0.3-0.012

19、-0.2484.96×100%=0.32%有效利用熱為有效=Q1出+Q4出Q入=1.984+0.0124.96×100%=40.2%綜上列出熱平衡表收入項支出項符號項目數值百分比符號項目數值百分比kJ/h%kJ/h%Q1入垃圾燃燒熱4.96×108100%Q1出余熱利用有效熱1.984×10840.1%Q2入空氣帶入熱00Q2出排煙熱損失2.40×10848.5%Q3出不完全燃燒熱損失0.3×1086.1%Q4出灰渣物理熱損失0.012×1080.24%Q5出爐體散熱損失0.248×1085.02%Q誤差0.016

20、×108G合計4.96×108100%G合計4.944×108100%第四章 焚燒爐爐型選擇及計算4.1概述及原則用于垃圾焚燒處理的常見爐型有機械式爐排焚燒爐、熱解焚燒爐、旋轉窯焚燒爐和流化床焚燒爐等。從焚燒方式看, 循環流化床有很多優點, 但在用于處理我國低熱值城市生活垃圾時存在入爐垃圾需要分揀、要求入爐垃圾熱值較高等問題, 并且為了提高垃圾熱值和穩定焚燒,還需要添加一定比例的輔助燃料, 因此需審慎采用；旋轉窯焚燒爐主要適宜處理危險廢物, 且容量較小, 在城市垃圾的處理中應用不多；用熱解氣化爐來處理生活垃圾是一種新型的燃燒技術。應根據垃圾特性選擇合適的焚燒爐爐型

21、，類（含類）以上焚燒廠宜優先選用爐排型焚燒爐，審慎采用其他形式的焚燒爐。嚴禁選用不能達到污染物排放標準的焚燒爐。焚燒爐選擇應符合下列要求：（1）對垃圾特性適應性強，在確定的垃圾特性范圍內，保持額定處理能力；（2）焚燒爐內煙氣溫度和停留時間應滿足國家有關技術標準的規定；（3）爐渣熱灼減率不應大于5%。4.2機械爐排焚燒爐機械爐排焚燒技術起源于歐洲和美國，在垃圾焚燒領域得到廣泛利用，已成為垃圾焚燒的主要爐型。機械爐排焚燒爐按爐排運動的方式主要分為：脈沖拋動式爐排爐、往復逆推式爐排爐和滾筒式爐排爐。（一）脈沖拋動式爐排爐道斯脈沖拋動式爐排爐是該爐型的典型代表。垃圾在爐內主要經歷四個階段：干燥熱解、燃

22、燒、燃盡和排渣。垃圾由給料裝置送入干燥架， 在干燥架上垃圾受爐內輻射熱量的作用，水分迅速蒸發，完成干燥過程。垃圾溫度迅速上升至300400，此處送風量較少，其中的輕質成分熱解，以熱解氣的形式揮發析出，熱解氣隨煙氣進入再燃室。經干燥和部分熱解的垃圾被送至第一級爐排，爐內輻射熱量增大，垃圾溫度繼續上升并開始著火。由于空氣的攪動和爐排的拋擲作用，垃圾被拋向下一級爐排。在拋擲的過程中，垃圾得到翻轉、疏松，其中低熔點的物質形成的結渣在拋動中被破壞，防止爐排表面形成大面積結焦。在不斷的拋擲過程中，垃圾得到充分燃燒。在末級爐排的拋動作用下，垃圾燃燒后形成的灰渣被送入渣坑，由除渣設備處理。（二）往復逆推式爐排

23、爐往復逆推式爐排爐的爐排一般采用往復逆推加順推的方式，其爐排呈傾斜布置，垃圾入爐后在自身重力及爐排的推動力作用下，沿爐排運動方向前進，并不斷被翻轉、疏松。爐排與水平面的夾角依設計要求有所不同，爐排的長度及爐排的級數由垃圾質量及燃盡率要求決定。根據爐排的寬度，將爐排分為若干列，列之間設置固定的分隔帶，每列固定爐排與運動爐排相間布置。爐排的頭部設有各種型式的凸臺，爐排運動時使其上的垃圾得到均勻的翻轉與攪動，對于燃燒過程中產生的結渣有一定的破碎作用。往復逆推式爐排爐在燃燒室設置大量的衛燃帶，控制爐膛溫度在860以上，保證二噁英、呋喃等有毒物質的充分分解。尾部煙氣凈化裝置與拋動式爐排爐的布置基本相同。

24、（三）滾筒式爐排爐滾筒式爐排是在一個中空的圓柱體表面安裝著爐排片，每個爐排片呈弧形，若干個爐排片覆蓋了一圈，片數根據不同的設計方式而不同。爐排片之間存在間隙，一次風通過間隙吹出，在滾筒整個寬度上均勻噴出。滾筒的數量根據設計需要和垃圾處理量是可以變化的，一般為6個7個。滾筒之間設有擋板，防止垃圾和灰渣落下。整個爐排呈傾斜布置， 垃圾隨滾筒的轉動而被翻動、疏松，得到充分的燃燒。滾筒本身得到一次風的冷卻， 工作溫度僅為200300，材質及加工要求等較拋動式和逆推式爐排低，可以有效的降低設備投資。4.3焚燒爐選擇生活垃圾焚燒爐爐型選擇涉及到技術、經濟、環保等方面，以下意見可供設計時參考：（1）臥式焚燒

25、爐優于立式焚燒爐；（2）爐排型焚燒爐優于回轉窯和流化床焚燒爐；（3）往復式爐排優于鏈條式爐排；（4）明火燃燒方式優于燜火燃燒方式；（5）合金鋼爐排優于球墨鑄鐵爐排，另外,生產廠家的綜合實力、產品業績、企業信譽、技術力量、設備價格、服務質量等也是選擇焚燒爐爐型時應考慮的重要因素。·考慮到目前我國生活垃圾的實際情況以及現有的環保要求，本設計采用往復式爐排焚燒爐。焚燒爐是一臺水平逆向上加燃料爐排爐，有三條軌道。爐排是可更換的，爐排分固定爐排和移動爐排兩種。爐排的固定是用夾緊結構，由于溫度的變化而導致的熱膨脹由每個軌道的側面吸收。在軌道縱向的移動爐排上下排列，相互之間可移動，運動方向與固定爐排相反。每條軌道分四個區，干燥區（低溫干燥點火），焚燒區(兩區)和燃燼區，通過有中央單元的氣缸傳動。每個軌道下的四個區形成漏斗，收集焚燒漏料。出料輸送機采用鏈式運輸機。生活垃圾焚燒廠內焚燒爐臺數的合理范圍為2至4臺，對于本設計，單臺爐的最佳規格為200t/d。燃盡的爐渣通過渣槽進入帶水的除渣器中。每臺爐子兩臺除渣器，將冷卻下來的渣放到密封振動式輸送機上，運送機蓋上有一個蒸汽吸口，可把渣倉中的蒸汽吸走。4.4爐排機械負荷和熱負荷計算（一）爐排機械負荷爐排機械負荷是代表單位爐排面積的垃圾燃燒速度的指標，即單位爐排面積單位時間內的燃燒垃圾量，kg/(·h)。式中 G爐排機械負荷