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垃圾焚烧发电基础工艺设计参数的计算方法.doc
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1、垃圾焚烧发电工艺设计参数计算方法浙江旺能环境保护股份 作者:周玉彩摘 要:本文介绍了垃圾焚烧发电炉排炉、汽轮机组工艺设计参数计算方法。关键词:参数、垃圾、焚烧 、炉排、汽轮机组。 前 言:生活垃圾焚烧发电应用于环境保护领域,实现城市生活垃圾无害化、减量化、减容化和资源化、智能化处理,达成节能减排之目标。在生活垃圾焚烧发电工艺设计步骤中首优异行垃圾焚烧发电炉排炉工艺设计参数计算,为后续设计提供参数依据。一、生活垃圾焚烧炉排炉工艺设计参数计算1、待处理生活垃圾性质1.1待处理生活垃圾关键组成成份表1:待处理生活垃圾性质生活垃圾含水率(%)含灰率(%)可燃物(%)密度(t/m3)LHV低位热值(kJ
2、/kg)设计值47.421.77 30.930.355800适用范围30-600.30-0.604186-6700表2:待处理生活垃圾可燃物元素分析(应用基)%项目CHONSCI累计含量20.60.9 8.530.10.120.6830.93表3:要求设计关键参数项目垃圾处理量t/d垃圾存放时间d年正常工作时间h烟气停留时s燃烧室出口温度参数100057800028501000 1.2 依据垃圾元素成份计算垃圾低位热值:LHV=81C+246H+26S-26O-6W (Kcal/Kg) =81*20.6+246*0.9+26*0.12-26*0.12-6*47.4=1388(Kcal/Kg)*
3、4.18=5800(KJ/Kg)。1.3依据垃圾元素成份计算垃圾高位热值:HHV=LHV+600*(W+9H)*4.18=1388+600(0.474+9*0.009)*4.18=7193.78(KJ/Kg)。2、处理垃圾规模及能力 焚烧炉3台: 每台炉日处理垃圾350t; 处理垃圾量: 1000t/24h=41.67(t/h); 炉系数: (8760-8000)/8000=0.095; 实际每小时处理生产能力:41.67*(1+0.095)=45.6(t/h); 整年处理量: 45.6*8000=36.5*104t;故:每台炉每小时处理垃圾量:350/24*1.05=15.3(t/h)。3、
4、 设计参数计算: 3.1垃圾仓设计和部署已知设计中焚烧炉长度L=75.5米,宽D=18.5米,取垃圾仓内壁和炉长度对齐,T=5d,垃圾堆积密度取0.35t/m3 求:垃圾容积工程公式:V=a*T 式中: V-垃圾仓容积m3;a- 容量系数,通常为1.21.5,考虑到因为垃圾仓存在孔角,吊车性能和翻仓程度和有效量缺点,造成垃圾仓可利用有效容积小于几何容积;T- 存放时间,d;依据经验得出适合燃烧存放天数,它随地域及季节稍有改变; V=a*T=1.2*5*1000/0.35=17142.86(m3 )。 故:垃圾仓容积设计取18000(m3)。 垃圾仓深度为HmHm=L*D/V=18000/75.
5、5*18.5=12.88(m)。故:垃圾池全封闭结构,长75.5米,宽18.5米,总深度以6米卸料平台为基准负13米。3.2焚烧炉选择和计算(1)焚烧炉加料漏斗焚烧炉加料漏斗挂在加料漏斗层,经过垃圾吊车将间接垃圾供料变为均匀加料,漏斗容积要能满足“1h”内最大焚烧量。垃圾经过竖溜槽送到给料机,垃圾竖溜槽可经过液压传动闸板关闭,竖溜槽尺寸选择要满足溜槽中火焰密封闭合,给料机依据要求向焚烧炉配送垃圾,每台炉安装配合给料机传动用液压汽缸,液压设备由每台炉生产线控制中心控制。 料斗容积VDVD=G/24*Kx/L式中: VD-料斗容积(m3);G- 每台炉日处理垃圾量,(t/h); Kx-可靠系数,考
6、虑吊车在炉焚烧垃圾速度等原因,通常取1.5;L-垃圾容量,通常0.30.6 (t/m3)取0.45(t/m3); VD=15.3t/h*1.5/0.45 =51( m3) 。故:加料漏斗容积按51m3设计而且斗口尺寸应大于吊车抓斗直径1.5倍。 (2)燃烧空气量及一次、二次助燃空气量计算 以单位重量燃烧所需空气量以容积计算 a、理论空气量由公式:L0=(8.89C+26.7H+3.33S-3.33O)*10-2 (Nm3/kg);把表2待处理垃圾各元素含量值代入上式 : L0=(8.89*20.6+26.7*0.9+3.33*0.12-3.33*8.53)*10-2=1.8(Nm3/kg )。
7、 b、实际空气需要量:Ln=N*L0 式中: N-空气过剩系数,确保垃圾空气,通常要求燃烧过程空气过剩系数在1.8左右,本设计中空气过剩系数取1.8;Ln=1.8*1.8=3.24( Nm3/kg)。 以单位重量燃烧所需空气量以重量计算 a、理论空气量由公式:L0=(11.6C+34.78H+4.35S-4.35O)*10-2 (kg/kg);把表2待处理垃圾各元素含量值代入上式 : L0=(11.6*20.6+34.78*0.9+4.35*0.12-4.35*8.53)*10-2 =2.34(kg/kg)。 b、实际空气需要量:Ln=N*L0 式中: N-空气过剩系数,确保垃圾空气,通常要求
8、燃烧过程空气过剩系数在1.8左右,本设计中空气过剩系数取1.8;Ln=2.34*1.8=4.21(kg/kg)。 C、设计焚烧炉每小时燃烧垃圾所需空气总重量为Gw=4.12*15.3*103=63036 (kg/h)。 设计焚烧炉每小时燃烧垃圾所需空气总量为L=G* Ln (Nm3/h);式中: G- 每台炉日处理垃圾量,(t/h); Ln-实际空气需要量, ( Nm3/kg); L=15.3*103* 3.24=49572(Nm3/h)。故:设计焚烧炉每小时燃烧垃圾所需空气量为49572( Nm3/kg)。设计二次风流量占整个助燃空气量25%,求得二次风助燃空气量L空2=L*2%(Nm3/h
9、);L空2=L*2%=49572*25%=12393(Nm3/h);L空1=49572-12393=37179(Nm3/h)。故:设计一次风助燃空气量为37179(Nm3/h),二次风助燃空气量为12393(Nm3/h)。(3)燃烧产物烟气量以单位重量燃烧产生总烟气量以容积计算 焚烧垃圾炉产物生成量及成份是依据燃烧反应物质平衡进行计算,求1kg生活垃圾完全燃烧后产生烟气量LvLv=(m-0.21)L0+1.867C+0.7S+0.8N+11.2H+1.24W+0.62C1 (Nm3/kg);=(1.8-0.21)*1.8+1.867*0.206+0.7*0.0012+0.8*0.001+11.
10、2*0.009+1.24*0.474+0.62*0.0068(Nm3/kg);=3.945(Nm3/kg);a、 空气中含水量=实际空气量*空气中水分含量 =3.24*0.015=0.0486(Nm3/kg);b、 燃烧干烟气量=总烟气量-空气中含水量-垃圾中含水量-氢燃烧产生水量 =3.945-0.0486-0.474-9*0.009=3.34(Nm3/kg)。 以单位重量燃烧产生总烟气量以重量计算Lw=(m-0.2)L0+3.667C+2S+N+9H+W+1.03CI(kg/kg); =(1.8-0.2)1.8+3.667*0.206+2*0.0012+0.001+9*0.009+0.47
11、4+1.03*0.0068 =4.2(kg/kg)。(4)生活垃圾焚烧每小时排渣量及飞灰量渣量为生活垃圾中灰渣量和未燃可燃物量之和,灰渣热灼减率为5%,则求每小时排渣量ahzahz=Gr垃圾*A/(100%-5%) t/h;式中 : Gr垃圾 -每小时焚烧垃圾量,15.3t/h; A-垃圾中渣含量,取20.5%;ahz=15.3*20.5%/95%=3.3(t/h)。故:设计出渣量能力为3.3t/h。 炉渣贮坑:通常渣库贮坑按3天容量设计,Vzk=3.3*24*3*3=712.8(t/3d )。 故:设计渣贮坑容量为3天贮渣720吨。飞灰含量afh为处理垃圾量0.55%,按5%量取, afh=
12、G垃圾*5%=0.765 (t/h)。故:设计每台炉飞灰含量为0.77 t/h。每小时燃烧产物烟气量为:m烟m烟=(G垃圾+G空)-(ahz+ath)=15.3+63.036-3.3-0.77=74.266(t/h)。故:每小时燃烧产物烟气量为74.266t/h (标准状态下)。表4:物料计算平衡表收入物料支出物料符号项目数值符号项目数值t/h%t/h%G垃圾垃圾量15.319.53my排烟量74.26694.8G燃辅助燃料00ahz渣3.34.21G空空气63.03680.47afh飞灰0.770.99G入累计78.336100G出累计78.336100(5)垃圾焚烧炉能量平衡依据垃圾焚烧炉
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