生活垃圾焚烧系统焚烧炉的设计计算.docx

生活垃圾焚烧系统焚烧炉的设计计算1.1 焚烧炉的设计初始参数(1)日处理量：150t/d=6.25t/h=6250kg/h(2)燃烧室热负荷：(8s15)x10Ws/(.e),故本设计中取燃烧室热负荷为12X10kcal(m-h)o(3)生活垃圾元素分析，如表1.1所示。表1.1垃圾元素分析()项数项数目值R值C19.1.575H6N0.40.2838O9.60.21cz3A12.tir54>v6(4)垃圾焚烧炉设计规范,如表1.2所示。表L2焚烧炉设计参数焚烧炉容量：1()0小蒸汽参数：4501.82MPa离开焚烧炉的灰渣温度：400灰渣含碳量：1.5%热空气温度：冷空气温度：30300排烟温度：160钙硫比：CaS=2给水温度：15()脱硫剂成分：石灰石1.2 焚烧炉基本参数的确定脱硫效率：74.05%I燃烧效率：99%(1)炉温的确定炉温代表垃圾的焚烧温度，合适的焚烧温度能使垃圾中有害组分在高温下氧化、分解，适当提高焚烧温度可抑制黑烟的产生，但过高的焚烧温度会增加垃圾中金属的挥发量和NoX物的生成量，因此不能随意提高焚烧温度。根据垃圾的物料组成和对有害物的有效去除选择垃圾的焚烧温度：一般垃圾焚烧温度：850S1OOO含氤化物垃圾：850-900含氯化物垃圾：800-850去除二恶英的焚烧温度：925°C上述焚烧温度多通过增设二燃室引入一燃室富含可燃气的烟气进行二次燃烧后取得，初步认为：垃圾发热量低于550()KJkg时，如不附加燃料将难以达到100()。C炉温。二燃室内烟气流速取46ms,在保证烟气流速N2s的条件下确定二燃室高度或长度。本设计中二燃室的烟气流速取5ms,烟气停留时间为2So(2)空气过剩系数的确定由于垃圾组分的特殊性必须采用高的空气过剩系数才有可能实现完全燃烧。另外，焚烧炉内除应保持合适的焚烧温度、良好的搅拌混合程度、足够的烟气停留时间(所谓三T)外，确保烟气中含有6%12%氧含量对抑制二恶英的生成十分重要。基于上述诸多原因，通过采取过剩50%90%的空气量，即空气过剩系数o=L31L50常用数据是：一燃室«=1.311.5,二燃宴即0.257).3。(3)烟囱高度要求焚烧炉焚烧量V100t/d时，烟囱最低允许高度25m：100-300t/d时，最低高度40m；焚烧量300t/d时，最低高度60m。故本设计中取烟囱高度为50mo1.3 空气及烟气量的计算空气量的计算完成燃烧反应的最少空气量就是理论空气量，即化学计量的空气a计算理论空气量和实际空气量有许多公式如先利用生活垃圾中碳、氟、硫、氧等元素的含量来计算焚烧需要的理论空气量，然后再通过空气过剩系数计算出实际空气量，即空气量。计算公式如下1%(3-6)匕I=1.866件+5.56%+0.7必-0.7%(3-5)理仝0.21式中：一一焚烧理论氧气量，心蛇:匕空一一焚烧理论空气量，灰；Wc>%,H*s,w.为cH,S,O兀素在生活垃圾中的质量分数。本设计中取>*二028%,件=19.75%,也，=1.56%,%=9.61%,则：*F=1.866%+5.56vv+0.7H0.7%=1.866xl9.75%+5.56xL56%+0.7x=0.390舟2=1.8570.210.21由三废处理工程技术手册固体废物卷查得:流化床焚烧炉过剩空气系数为：1.311.5,本设计中取2=1.4若过剩空气系数为：则实际空气量为:空(3-8)Vf=lKlu把/kg焚烧炉小时空气量岭(标准状态下)V4=G*(3-9)式中：G小时垃圾焚烧量，依外,故G=6250奴/自%=GV=6250x2.600=16250m3烟气量的计算计算焚烧烟气量，首先利用烟气的成分和经验公式计算出理论烟气量，然后再通过过剩空气系数计算烟气量。计算公式如下：1.崩=+气+匚厦(3-10)其中：V,=1.866片*Vs,=O.79K.+0.8>>vv1.o=111%÷olf+0.016IVs5故：匕t=1.866叫+0.7叫+0.79L+0.8%+11.1%+0.8%o+0.0161%,=1.866X19.75+0.7X0.28%+0.79x2.600+0.8x0.48歹且+1.24x56%+0.0161x1.857=3.326”依式中：%烟气中Co2的理论量，妒/松；三一一烟气中SO2的理论量，麻/;九一一烟气中N?的理论量，心kg；V始'一一烟气中田。的理论量，函g;心烟气中N元素的质量分数；叫。烟气中也。的质量分数。由理论烟气量和过剩空气系数可求得烟气量：V=(40.21)VHt.+1.866vvc+11.hrw+0.7w,+0.8,11+1.24mwo(3-11)式中：V实际烟气量，%:焰理论烟气量，冰以g;本设计中，4=1.4,=1.857m'/&g,件=19.75%,卬=1.56%,W5=0.28%,W'=0.48%,%q=56%,贝V二以一0.21)匕+1.866%+11.lw+0.7u*s+0.8wx+1.24who=3.452m3kfj焚烧炉小时烟气量V,(标准状态下)Vy=GV(3-12)Vy=GV=6250X3.452=21575in5Ih分离效率的计算Grf(100-Crf)/100SBA(3-1)式中：%一一飞灰份额，%；G,底灰排放量，kglh：Cri-底灰含碳量，%；B一一入炉燃料消耗量，Oh4生活垃圾中的灰分,%。GrKlOO-CjZlOOBA70x(100-L5%)/KX)6250x12.4%=1-9.03%=90.97%故分离效率:式中:(3-2)虬一一循环倍率，一般对于多灰、多水分、低热值的燃料，其循环倍率可取610,故取二8；1.998x5脱硫效率的计算(3-3)式中:fSO源始排放浓度，盼*S生活垃圾中的硫分，%;V一一1kg垃圾完全燃烧时产生的烟气量，*(>_1.998x5的V-=1620.626mg/nr脱硫效率:(3-4)园,=(1-半)*1照Psoi式中:7so:脱硫效率，%；PsoSO?最高允许排放浓度，机g/忙见锅炉大气污染物排放标准GB132712001,¾3=1200<竖一一SO2原始排放浓度，天则脱硫效率为：奴=(1房=)x100%=(I-2°°-)X100%=74.05%IjSO.'11620.6261.4 垃圾发热量的计算单位质量的垃圾完全燃烧后，燃烧生成的烟气中所含水蒸汽冷凝为Oo水时所放出的全部热量称为高位发热量；反之，烟气中所含水蒸汽冷却为20。汽态水时所放出的全部热量称为低堡发热量，进行垃圾燃烧计算时应采用低发热热量，用/表八刀、，°a=339.15C+1030H-108.86(0-S)-25.1Wj(3-13)式中：C、H、0、S、W分别为垃圾中碳、氢、氧、硫、水分的质量百分数，%。0=339.15C+10307-108.86(0-S)-25.1W=339.15xl9.75%+1030xl56%-108.86X(9.61%-0.28%)-25.1x56%=6690.068IJIkg1.5 理论燃烧温度的计算当燃烧系统处于绝热状态时，反应物在经过化学反应生成平衡产物的过程中所释放的热量全部用来提高系统的温度系统最终所达到的温度称为理论燃烧温度的。EP：T=r+2981.254XU+3.59xlO4LHV(+EA)式中：T绝热火焰温度，K；LHV低位发热量，kJkg：EA空气过量率也为空气过剩系数；叫理论空气量心叫过剩空气质量，秘、；设计中：LHV=6690.068妇/奴，EA=L2,故：1.HV,卜2981.254xl+3.59xl*LHV(+£4)6690.068"+2981.254x1+3.59X10<X6690.068X(1+1.2)1=1147.004K*741.6可利用热值的计算生活垃圾含可燃物31.6%、水分056%.惰性物(即灰分)12.4%,垃圾中可燃物元素组成如表Ll所示固体废物的热值为6690.068kJkg,炉渣含碳量1.5%；空气进入炉膛的温度为65,离开炉膛的温度为874；残渣的比热为0.323kJ/kg(kg.)；水的汽化潜热为2420kJ/kg；辐射损失为总炉膛输入热量的0.5%；碳的热值为32564kJkg,以生活垃圾Ikg为计算基准16J21o(1)残渣中未燃烧的碳的质量未燃烧碳的质量惰性物的质量：”x0.124=0.124依总残渣量为：=0.126依未燃烧碳的质量：(0.126-0.124)欢二0.002kg未燃烧碳的热损失32564<AgxO.OO2Zg=65.128kJ(2)计算水的热化热计算生成水的总质量总水量二固体废物原含水量+组分中氢和氧结合生成水的量