固體廢物處理與處置課程設計-城市生活垃圾焚燒課程設計

課程設計課程名稱：固體廢物處理與處置題目名稱：城市生活垃圾焚燒課程設計學生學院：環(huán)境科學與工程學院專業(yè)班級：環(huán)境工程13（1）班目錄TOC\o"1-3"\h\u城市生活垃圾焚燒處理課程設計任務書 城市生活垃圾焚燒處理課程設計任務書課程設計背景資料本項目垃圾處理規(guī)模為100t/d，預計投產時間為2018年，根據項目申請報告對收集范圍內生活垃圾產量預測，本項目100t/d的垃圾焚燒爐可以得到保證（考慮到未能全部實現收集的實際情況，按照集中處置率60%計）。②生活垃圾主要組成根據相關檢測中心對垃圾中轉站的生活垃圾成分的分析檢測，該市生活垃圾的組成見表1。表1市生活垃圾的平均組成(單位：％)類別有機物無機物可回收物動物植物灰土磚瓦陶瓷紙類塑料橡膠紡織物玻璃金屬竹木小項(％)1.3537.903.583.0710.1923.9011.541.410.751.14大項(％)39.246.6649.12含水率(％)52.1生活垃圾元素成分見表2。表2市生活垃圾元素分析表(收到基)單位：％元素符號CHNSO灰份水份Qnet.ar(kcal/kg)收到基數值(％)范圍33.58～58.644.34—8.960.53～1.560.09—0.3720.45—31.576.09—29.731.65～3.49617—2953均值43.185.910.890.1726.9720.482.401890.4(7901.8kJ/kg)③垃圾設計熱值的確定根據生活垃圾檢測報告，生活垃圾熱值可以達到5000kJ/kg以上，由于垃圾采樣時間為4月份(采樣時，連續(xù)晴天)，含水分較多果皮類垃圾量較少，垃圾熱值相對較高，根據相關生活垃圾焚燒廠類比調查，目前生活垃圾焚燒廠設計值一般在1300~1400kcal/kg，考慮到不利季節(jié)垃圾含水量會有所增加，生活垃圾熱值會下降，本項目方案中將入爐生活垃圾熱值取1380kcal/kg(高熱值垃圾6000kJ/kg，可以不添加輔助燃料，滿足焚燒爐850℃的要求)。(2)燃煤本工程燃煤由煤炭供應商供應，煤質檢驗報告，燃煤煤質資料見表4。表4煤質參數表項目單位數值應用基碳Cy％46.1應用基氫Hy％3.28應用基氧Oy％9.70應用基氮Ny％0.80應用基硫Sy％0.56應用基灰份Ay％20.1應用基水份Wy％揮發(fā)份vy％29.63應用基低位發(fā)熱量QDWyKJ/kg(kcal/kg)23413.28(5599.12)項目主要原輔材料為生活垃圾和煤，年運行小時數按8000h計，日運行時間按24小時計。根據環(huán)發(fā)[2008]82號，流化床焚燒爐處理生活垃圾發(fā)電項目，其消耗熱量中常規(guī)燃料的消耗量按照熱值換算可不超過總消耗量的20％。(4)脫硫劑本工程采用爐外加石灰粉的半干法煙氣凈化工藝達到脫硫脫酸的目的，石灰粉考慮成品外購，其特性要求如下。對應上述垃圾處理量和燃煤量所需的石灰粉耗量見表5。Ca(OH)2純度≥80％粒度≤150目Dmax≤1mm比表面積15～20m2/g3分鐘生石灰消化溫升≥60℃表5石灰粉耗量表石灰量垃圾爐容量小時耗量t/h日耗量t/h年耗量t/a100t/d鍋爐0.614.44800注：日運行按24h計，年運行按8000h計。(5)活性炭本項目在半干式反應器和布袋除塵器之間串聯了活性炭噴射，利用活性炭通過定量給料裝置氣送進入煙氣管道，對燃燒尾氣再次進行吸收、凈化。(6)鍋爐點火燃料鍋爐點火采用0#輕柴油。鍋爐啟動時，首先輸送輕柴油至點火器噴嘴，依靠其燃燒熱，加熱布風板上床料，當床料加熱到一定溫度時，再啟動給煤裝置。每臺焚燒爐每次點火耗油量為2~3t/h，點火時間為2h/次。因此每臺焚燒爐每次點火耗油量為4～6t。3、廠區(qū)平面布置本期建設2臺日處理50t垃圾的焚燒爐，配2套3MW汽輪發(fā)電機組。二、設計內容1、垃圾產生量與特性分析和計算2、垃圾焚燒廠總體設計3、垃圾儲存設施的設計4、垃圾焚燒系統(tǒng)設計和設備選型5、焚燒煙氣凈化系統(tǒng)設計三、設計要求根據規(guī)劃和所給的其他原始資料，設計相應處理系統(tǒng)，具體內容包括：1、確定處理系統(tǒng)的工藝流程，選擇處理構筑物并通過計算確定其尺寸（附必要的草圖）；2、處理廠的工藝平面布置圖，內容包括：標出處理廠的范圍、全部處理構筑物及輔助建筑物、主要管線的布置、主干道及處理構筑物發(fā)展的需要；3、處理工藝流程高程布置，表示各處理構筑物的高程關系、高度以及排放口的標高；4、按施工圖標準畫出一個主要處理設施的構筑物（一個即可）的平面、立面和剖面圖；5、編寫設計說明書。1.概述

1.1項目建設的必要性

隨著垃圾的發(fā)展和城市化的進程，城市生活垃圾的產量、有機組分含量以及熱值也日益增加。大量的城市生活垃圾對人們生活環(huán)境和城市發(fā)展造成了巨大的壓力和危害，如何實現城市生活垃圾無害化、減量化、資源化的“三化”處理已經成為研究的焦點。城市垃圾通常的處理方法有填埋、堆肥和焚燒等。實踐證明，填埋和堆肥兩種方法不僅占用大量土地，耗用時間長，而且垃圾的滲濾液對填埋場及堆肥場附近環(huán)境會造成嚴重影響，破壞生態(tài)環(huán)境。采用焚燒法處理城市生活垃圾是目前國內外一種比較先進的垃圾處理方法，它能使垃圾處理有效無害化、減量化和資源化，并可將其產生的能量用于發(fā)電，因而成為當今處理城市生活垃圾的主流。

二十世紀以來，固體廢棄物的排放急劇增加，造成的大氣污染、地下水污染、土壤污染、土地占用、自然景觀破壞等問題日趨嚴重。固體廢棄物分為工業(yè)垃圾和城市垃圾兩種，城市垃圾的產量是驚人的。城市生活垃圾產量之大，增長之快，危害之嚴重，已經廣泛引起人們的普遍關注。我國目前的城市生活垃圾處理處置技術最常用的為衛(wèi)生填埋和露天堆放，占總處理量的79.2%，其次為堆肥化，占18.8%，少量采用焚燒技術，約占2%。

隨著科學技術的發(fā)展，生活垃圾焚燒的工藝和設備不斷完善，采用焚燒方法處理城市生活垃圾可以從垃圾中回收大量的金屬和熱能。據測定，若措施等當，利用1t城市生活垃圾可獲得約300~400kW的電力生產能力。今天為了緩和城市能源短缺，城市生活垃圾可以被看成是第二能源而被加以利用一供熱和發(fā)電。

1.2

采用的設計標準和規(guī)范

生活垃圾焚燒處理工程技術規(guī)范(CJJ90-2002\J184-2002)生活垃圾焚燒處理工程技術規(guī)范(CJJ90-2009)1.3生活垃圾的產生量生活垃圾產生量是決策垃圾收集、清運、處理與處理規(guī)模、處理方式的基礎參數，也是確定垃圾焚燒廠處理規(guī)模的重要基礎數據之一。本項目100t/d的垃圾焚燒爐可以得到保證（考慮到未能全部實現收集的實際情況，按照集中處置率60%計）。因此，選用處理量100t/d的垃圾焚燒爐時，其生活垃圾產生量為：，故滿足垃圾處理規(guī)模要求。1.4生活垃圾的特性分析1.4.1生活垃圾物理特性分析（1）物理組成及含水率：根據相關檢測中心對垃圾中轉站的生活垃圾成分的分析檢測，該市生活垃圾的組成見表1-1。表1-1市生活垃圾的平均組成(單位：％)類別有機物無機物可回收物動物植物灰土磚瓦陶瓷紙類塑料橡膠紡織物玻璃金屬竹木小項(％)1.3537.903.583.0710.1923.9011.541.410.751.14大項(％)39.246.6649.12含水率(％)52.1（2）容積密度：根據參考書【固體廢物處置與資源化（第二版）】表2-9典型廢物的容積密度，則：組分質量分數/%容積密度/(kg/m3)體積/m3有機物39.243000.1308無機物6.664800.0139紙類10.19800.1274塑料橡膠23.90600.3983紡織品11.54600.1923玻璃1.412000.0070金屬0.75900.0083竹木1.142400.0048其他4.981300.0376總質量=100kg體積=0.9204m3故，該生活垃圾的容積密度=。1.4.2生活垃圾化學特性分析元素組成：生活垃圾元素成分見表1-2。表1-2市生活垃圾元素分析表(收到基)單位：％元素符號CHNSO灰份水份Qnet.ar(kcal/kg)收到基數值(％)范圍33.58～58.644.34—8.960.53～1.560.09—0.3720.45—31.576.09—29.731.65～3.49617—2953均值43.185.910.890.1726.9720.482.401890.4(7901.8kJ/kg)其中：有機碳含量無機碳含量=熱值：根據參考書【固體廢物處置與資源化（第二版）】式（2-21a）及（2-22）知：高位熱值：低位熱值：又因為進行垃圾燃燒計算時應采用低發(fā)熱熱量,即煙氣中所含水蒸汽冷卻為20°汽態(tài)水時所放出的全部熱量,用Qd表示。由基本背景資料可知垃圾的元素組成,按下式計算Qd值（式中:C、H、O、S、W分別為垃圾中碳、氫、氧、硫、水分的質量百分數,%。）根據生活垃圾檢測報告，生活垃圾熱值可以達到5000kJ/kg以上，由于垃圾采樣時間為4月份(采樣時，連續(xù)晴天)，含水分較多果皮類垃圾量較少，垃圾熱值相對較高，根據相關生活垃圾焚燒廠類比調查，目前生活垃圾焚燒廠設計值一般在1300~1400kcal/kg，考慮到不利季節(jié)垃圾含水量會有所增加，生活垃圾熱值會下降，本項目方案中將入爐生活垃圾熱值取1380kcal/kg(高熱值垃圾6000kJ/kg，可以不添加輔助燃料，滿足焚燒爐850℃的要求)。1.5垃圾焚燒廠總體設計（附圖）1、本期建設2臺日處理50t/d垃圾的垃圾焚燒爐配2套3MW汽輪發(fā)電機組。2、焚燒工藝方面采用循環(huán)式流化床3、煙氣處理方面設計在半干式反應器和布袋除塵器之間串聯了活性炭噴射，利用活性炭通過定量給料裝置氣送進入煙氣管道，對燃燒尾氣再次進行吸收、凈化。2.焚燒設備與焚燒技術選取循環(huán)式流化床焚燒爐2.1循環(huán)流化床焚燒爐的工藝特點循環(huán)式焚燒爐繼承了一般流化床燃燒固有的對燃料適應性強的優(yōu)點，同時提高了流化速度、增加了物料循環(huán)回路。大量的物料被煙氣帶到爐膛上部燃燒，經過內、外循環(huán)的多個途徑再返回爐膛下部，提高了爐膛上部的燃燒放熱份額，增強了爐膛上下部之間的物料交換，使整個爐膛處于均勻的高溫燃燒狀態(tài)，確保煙氣在高溫區(qū)的有效停留時間。能保證垃圾各組分的充分燃盡，使有毒有害物質的分解破壞更為徹底；也防止了局部超溫的出現，對常量污染物（SO2、NOx等）的控制更為有力。因此，循環(huán)流化床燃燒技術一出現就被能源環(huán)境界公認為是一種環(huán)境友好型的焚燒方式。其有以下幾大優(yōu)點：2.2循環(huán)流化床垃圾焚燒工藝流程說明垃圾運輸車經廠經過地磅稱重后進入垃圾傾斜平臺，再由垃圾傾斜平臺卸入垃圾儲坑。垃圾儲坑是一個密閉且空氣為負壓的建筑物，以防臭氣外逸。垃圾儲坑的垃圾通過垃圾抓斗抓到料斗，經兩級鏈板輸送機送至焚燒爐前的雙滾筒給料機，由焚燒爐的垃圾入口送入焚燒爐燃燒。燃料燃燒時所需的助燃空氣因其所起作用不同分為一次風和二次風。一次風取自于垃圾儲存坑，這樣可以保持垃圾坑的負壓，使垃圾坑的臭氣不會外逸。用于燃燒調整和燃燒補充的二次風由二次風機供給，二次風吸自鍋爐頂部，經布置在鍋爐尾部的空氣預熱器加熱后進入焚燒爐。鍋爐啟動點火時，噴入燃油將循環(huán)流化床垃圾焚燒爐的床料加熱至一定溫度，滿足垃圾穩(wěn)定燃燒后停止噴油。垃圾進入焚燒爐后，首先在爐膛的下部濃相區(qū)與爐膛內灼熱的床料接觸，在一次風作用下，混合燃料與爐膛灼熱的床料呈流化狀態(tài)，并在此區(qū)域充分吸收床料的熱量。經過干燥、加熱、揮發(fā)分析出及部分燃燒，產生還原性可燃氣體與部分未燃盡的焦炭進入鍋爐爐膛上部的稀相區(qū)。燃燒后產生的爐渣滯留在焚化爐下部濃相區(qū)，由爐床底部排出，經過水冷滾筒冷渣機降溫至150℃以下，然后由出渣機輸送至渣倉，再進行綜合利用。生活垃圾在爐膛濃相區(qū)經過加熱、干燥、揮發(fā)分析出及部分燃燒后，煙氣及部分夾帶的物料進入爐膛稀相區(qū)繼續(xù)燃燒，稀相區(qū)比濃相區(qū)體積要大得多，這不但可以進一步燃盡煙氣中的可燃性氣體以及未燃盡的焦炭，以保持爐膛溫度的穩(wěn)定，而且可以延長高溫煙氣在爐內的停留時間以分解煙氣中的二噁英。垃圾燃燒產生的煙氣和夾帶的物料在爐膛上部出口出進入旋風分離器，被分離出來的物料進入外置換熱器，并通過返料裝置被送回爐內，高溫煙氣通過爐尾部受熱面（鍋爐管束、省煤器、空氣預熱器）溫度降到155℃左右后進入煙氣處理系統(tǒng)。煙氣進入循環(huán)流化床半干式脫酸除塵反應塔內，與噴入的活性炭和Ca(OH)2相互接觸反應，將煙氣中的飛灰分離下來。最后，符合排放標準的煙氣通過引風機送至煙囪排放至大氣。垃圾焚燒后產生的熱量經余熱鍋爐吸收后產生過熱蒸汽，供汽輪發(fā)電機組發(fā)電。2.3焚燒爐的處理垃圾和能力焚燒爐數量：2臺；每臺爐日處理垃圾量：50t/d總處理垃圾量：100t/d；實際生產能力：100t/d；全年處理量：3333.33t/d；每臺爐處理垃圾量超載量為5t/h。2.4焚燒爐性能指標及參數焚燒爐2臺日處理垃圾量50t年處理垃圾量33333.33t每臺爐每小時燒垃圾量2.1t/h烘干區(qū)、燃燼區(qū)垃圾厚度0.3～0.5m燃燒區(qū)料層厚0.5～0.8m爐渣熱灼減率＜3%煙氣在爐膛出口溫度≥850℃煙氣在爐膛出口停留時間≥2秒煙氣速度＜5m/s垃圾熱值按1380Kcal/kg(6000kJ/kg)設計；汽輪發(fā)電機2套3.工藝流程設計計算3.1焚燒的主要參數及熱平衡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，生活垃圾的焚燒過程，實質上就是垃圾中這些元素發(fā)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。根據參考書【固體廢物處置與資源化（第二版）】式（9-6b)、（9-7b)、(9-10),得：理論需氧量：理論需空氣量：實際空氣量：實際燃燒使用的空氣量通常用理論空氣量的倍數m表示，稱為空氣比過過?？諝庀禂?。過剩空氣量通常占理論需氧量的50%-90%，故m取1.5-1.9，本設計取1.7，則：一次二次空氣量分配按照供應商提供的規(guī)格確定，一般一次空氣量占總燃燒空氣的60%-70%，最高可達80%，二次空氣占30%-40%，最低達15%，此處選擇一次空氣為66%，二次空氣為34%，因為該垃圾產生熱值不大于5000，二次空氣的注入會使爐膛溫度下降，所以采用間斷注入。3.2燃燒產物的煙氣量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n＞1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n≠1時，稱實際煙氣量（Vn）；當n＝1時，稱理論煙氣量（V0）。實際燃燒煙氣量Vn為式中分別是燃燒產物中所包含的CO2、SO2、H2O、N2、O2和HCl的數量。其中故生活垃圾在n＞1時，完全燃燒后的實際煙氣量為按我國鍋爐計算標準，干空氣的含濕量g＝10g/kg；將空氣過剩系數n=1.7代入，可得垃圾燃燒產生的煙氣量：3.3絕熱火焰溫度的計算垃圾燃燒溫度的特征參數是“絕熱火焰溫度”ta，指的是焚燒釋放的全部熱量加熱焚燒產物所能達到的溫度。由于生活垃圾的成分和熱值波動性比性能穩(wěn)定的煤、油和燃氣要大得多，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——生活垃圾低位熱值，kJ/kg；n——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，1.03kJ/(kg·℃)；Cpy——煙氣平均比熱容，kg/(kg·℃)；ta——為絕熱火焰溫度，℃；tair——空氣預熱溫度，℃。則由下式可計算得出：3.4可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(huán)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(tǒng)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(tǒng)的物料質量等于輸出的物料質量，其計算公式為:式中：M1，入——進入生活垃圾焚燒系統(tǒng)的垃圾量，kg/d；M2，入——焚燒系統(tǒng)的實際空氣供給量，kg/d；M3，入——焚燒系統(tǒng)的用水量，kg/d；M4，入——投入焚燒系統(tǒng)的所有化學試劑量，kg/d；M1，出——焚燒系統(tǒng)排放的干煙氣量，kg/d；M2，出——焚燒系統(tǒng)排放的水蒸氣量，kg/d；M3，出——焚燒系統(tǒng)排放的廢水量，kg/d；M4，出——焚燒系統(tǒng)排放的飛灰量，kg/d；M5，出——焚燒系統(tǒng)產生的爐渣量，kg/d。一般情況下，城市生活垃圾焚燒系統(tǒng)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）、給水量三個主要項，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。渣量為生活垃圾中灰渣的量未燃的可燃物的量之和。本設計中，生活垃圾處理量G垃圾=100÷24=4.17t/h，實際空氣量G空=Ln?ρ空=7.68×1.293=9.93t/h其中，ρ空——空氣相對密度（t/m3）爐渣質量：ahz=G垃圾?A/(1-LOI)=4.17×20.48/(100-5)=0.90t/h式中：A——垃圾中灰分的含量（%）LOI——垃圾的熱灼減率，取5%飛灰含量為處理垃圾量的0.5-5%，本設計中可按2%取值，則afh=G垃圾×2%=4.17×2%=0.09t/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)=（4.17+9.93）-（0.90+0.09）=13.11t/h綜合以上數據列出焚燒爐的物料平衡表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4.1729.58my排煙量13.1192.98G空空氣9.9370.42ahz爐渣量0.906.38afh飛灰量0.090.64ΣG合計14.1100ΣG合計14.11003.5焚燒過程的能量平衡生活垃圾焚燒時會釋放一定的熱量，在生活垃圾焚燒爐內，為了垃圾的完全燃燒保證無害化效果，焚燒爐內保持一定的溫度和一定的燃燒時間，此后高溫煙氣通過傷勢鍋爐進行熱能回收，最后經過凈化處理向大氣中排放。垃圾和輔助燃料燃燒釋放的熱量除部分被有效勢利用外，還有一部分隨排煙帶走，一部分隨灰渣帶走，部分從爐墻中向外散失掉。另外，由于存在部分不完全燃燒的成分，因此根據熱力學第一定律——能量守恒定律，垃圾焚燒系統(tǒng)的熱平衡計算表達式如下式所示。城市生活垃圾焚燒系統(tǒng)熱平衡如下圖。式中：Q1，入——生活垃圾焚燒時所放出的熱量，kJ/h；Q2，入——輔助燃料燃燒時所放出的熱量，kJ/h；Q3，入——空氣帶入的物理熱量，kJ/h；Q1，出——余熱利用有效熱量，kJ/h；Q2，出——排煙熱損失，kJ/h；Q3，出——機械和化學不完全燃燒熱損失，kJ/h；Q4，出——焚燒爐散熱損失，kJ/h；Q5，出——焚燒爐渣及飛灰?guī)ё叩奈锢頍釗p失，kJ/h。一般情況下，城市生活垃圾焚燒系統(tǒng)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?guī)ё叩奈锢頍岷蜖t體散熱四個主要項，以此進行簡化熱平衡計算參數。生活垃圾焚燒系統(tǒng)各部分的熱量計算如下:（一）供入熱及帶入熱1.垃圾燃燒熱Q1，入=G垃圾×Qd=4.17×103×6000=2.502×107kJ/h式中：Qd——生活垃圾的低位發(fā)熱值,kJ/kg。2.空氣帶入的物理熱：Q2，入=Vk·Cpk·t0式中：Vk：空氣流量；Cpk：溫度為時的比熱容；t0：供入空氣的環(huán)境溫度由于以環(huán)境溫度為基準點，空氣帶入的物理熱為：Q2，入=0則：Q入=Q1，入+Q2，入=3.13×108kJ/h支出熱余熱利用有效熱：為高溫煙氣與冷水換熱產熱水或蒸汽的過程的交換熱，有效熱利用的高低也就是熱水的吸熱量大小，即Q1，出=m(h1+h2)式中：m：熱水循環(huán)水量；h1,h2：分別為熱水焓、回水焓，。在焚燒過程中，垃圾中含能可用于供熱或發(fā)電的實際能量轉化率分別為60%～82%和20%～27%，考慮到垃圾焚燒的實際情況，設計中垃圾利用率選用η=40%。Q1，出=ηQ1，入=40%×3.13×108kJ/h=1.25×108kJ/kg排煙熱損失：煙氣經過余熱利用后，還帶有的部分物理熱隨煙氣排到大氣中。排煙熱損失就是指這一部分熱量，可用下式計算。Q2，出=my·Cpy·(ty-t0)式中，my——為煙氣流量，t/h；已通過物料平衡計算得出；Cpy——煙氣平均比熱容，kJ/(kg·℃)，近似可取1.23kJ/(kg·℃)；ty——排煙口溫度，設定急冷前煙氣平均溫度為430℃；t0——供入空氣的環(huán)境溫度，t0取值為20℃。由于煙氣在急冷系統(tǒng)中該如何利用煙氣中帶有的熱量，目前還未見到較好的解決方法，故本垃圾焚燒爐熱平衡中的排煙熱損失按煙氣急冷前的排煙熱損失計算。設定急冷前的煙氣平均溫度為430℃，查得此溫度時煙氣各成分的比熱為（煙氣的主要成分為二氧化碳、水蒸氣、氮氣、氧氣和二氧化硫，其他的微量在熱平衡的排煙熱損失時可忽略不計）CCO2=0.992kJ/(kg·℃)，CH2O=1.957kJ/(kg·℃)，CN2=1.060kJ/(kg·℃)，CO2=0.969kJ/(kg·℃)，CSO2=0.713kJ/(kg·℃)。此時，由V%=Vn/Vi得煙氣的體積分數組成為：CO2=9.68%；H2O=9.36%；N2=72.96%；O2=7.98%；SO2=0.01%，則煙氣的質量分數組成為：CO2=14.72%；H2O=5.82%；N2=70.61%；O2=8.83%；SO2=0.02%故:不完全燃燒熱損失: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損失量按供入量的1.0%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%+4%)?Q1入=(1%+4%)×3.13×108=1.56×107kJ/h灰渣、飛灰物理熱損失:垃圾焚燒爐排渣為固態(tài)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。5.爐體散熱損失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：故：相對誤差：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/（）%kJ/h（）%Q1入垃圾燃燒3.13100Q1出余熱利用有效1.2568.7Q2入空氣帶入0Q2出排煙熱損0.25814.2Q3出不完全燃燒熱損失0.1568.5Q4出灰渣物理熱損0.00240.1Q5出爐體散熱損失0.1568.5ΣG合計3.13100ΣG合計1.821003.6垃圾倉與加料設備的設計和布置垃圾倉是對垃圾進行輸送、中轉、和預處理的場所。一般而言，生活垃圾的原始堆積密度約為0.5t/m3，在倉內堆積壓實后，其規(guī)程密度交增大到0.8-0.9t/m3。城市生活垃圾進倉以后，要經過翻倉、堆垛、發(fā)酵，一般存放3d以后才能卷入焚燒爐焚燒處理。通常在5d左右（冬天一般在7d左右）后，生活垃圾瀝水和發(fā)酵才正合適，存放過短，垃圾自然干燥和發(fā)酵程度都不夠；存放過長，發(fā)酵出來的可燃氣體會過多逸出，造成安全隱患。因此從理論上分析得出下式。V=aTN式中：V：垃圾容積，m3；a：容積系數，一般為1.2～1.5；T：存放時間，d；N：日焚燒垃圾容積量，m3/d。一般操作總是把當天的垃圾都堆放在一起，5～7天前的垃圾在一起燃燒。垃圾吊機的負荷率比一般供物料搬運輸送的吊機高得多，原則上設計兩臺吊機，按1/3投料、1/3翻倉倒料、1/3待機考慮。城市生活垃圾在料倉中的堆積角約為75°。配備的垃圾吊機的橘瓣式抓斗其張開直徑為3m多。垃圾倉長度方向與焚燒爐對齊。垃圾倉越深，底部的垃圾被壓得越結實，抓斗越難抓起來，滲濾液越難以排出。所以垃圾倉垃圾的堆積深度一般為12～18m。本設計中焚燒爐的長度為m，設計的垃圾倉內壁長度為L=50m，堆積深度H=15m。垃圾倉的容積計算中a=1.4，T=7d，垃圾的堆積密度取0.8t/m3，那么垃圾倉的容積為:V=aTN=1.4×7×100×0.8=7840m3垃圾倉的寬度B為：B=V/(L×H)=7840÷（50×15）=10.5m則，垃圾倉的設計參數如下表：垃圾倉容積7840立方米垃圾堆積深度15米垃圾堆積密度0.8t/m3焚燒爐尺寸50m×10.5m×15m抓斗展開直徑3m焚燒爐的加料漏斗掛在加料漏斗層，通過垃圾吊車將間接垃圾供料變?yōu)榫鶆蚣恿稀＠ㄟ^豎溜槽送到給料機。垃圾豎溜槽可通過液壓傳動夾板關閉。豎溜槽的尺寸選擇要滿足溜槽中火焰室密封閉合。給料機根據要求向焚燒爐配送垃圾。3.7爐排機械負荷護排機械負荷是表示單位爐排面積的垃圾燃燒速度的指標，即單位爐排面積，單位時間內燃燒的垃圾量，kg/(m2·h)G=W/tA式中：G:爐排機械負荷，kg/(m2·h)；W:垃圾燃燒量，kg/d；T:運行時間，h/d；A:爐排面積，㎡。焚燒爐的處理能力G=50t/d，運行時間t=24h/d，單臺焚燒爐的機械負荷G=100kg/(m2·h)，那么單臺焚燒爐排面積為：A=W/tG=50×103/(24×100)=20.9㎡3.8燃燒室熱負荷qv燃燒室熱負荷是衡量單位時間內單位容積所承受熱量指標，燃燒容積為一、二次燃燒室之和。qv=m[Qd+CpkLn(ta-t0)]/V式中：m:單位時間的垃圾燃燒量，kg/d；Qd:垃圾的平均低位熱值，kJ/kg；Cpk:空氣平均定壓比熱容，kJ/（m3·℃）；ta:預熱空氣溫度，℃；Ln:單位質量的垃圾獲得的平均燃燒空氣量，m3/kg（標準狀態(tài)）；t0:環(huán)境溫度，℃；V:燃燒容量積，m3熱負荷值的范圍一般如下：連續(xù)運行焚燒爐為3.36×105～6.3×105KJ/(m3·h)；間斷運行焚燒爐為1.68×105～4.2×105kJ/(m3·h)。設計焚燒爐單臺處理能力2.5t/h=2.5×103kg/h,Qd=1380kJ/kg,設計值t0=20℃,ta=230℃,Ln=7.23m3/kg,Cpk=1.30kJ/（m3.℃）,qv=5×105kJ/(m3·h),那么燃燒室的容積為V=m[Qd+CpkLn(ta-t0)]/qv=2.5×103[6000+1.3×7.23（230-20）]/（5×105）=34m34.焚燒煙氣凈化系統(tǒng)設計4.1煙氣凈化系統(tǒng)的選擇本項目在半干式反應器和布袋除塵器之間串聯了活性炭噴射，利用活性炭通過定量給料裝置氣送進入煙氣管道，對燃燒尾氣再次進行吸收、凈化。活性炭外購，年用量16t/a(煙氣處理0.1g/m3)。半干式處理流程特點：典型處理流程由半干式洗氣塔與靜電除塵器或