垃圾焚烧发电工艺设计参数的计算方法.pdf
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1、垃圾焚烧发电工艺设计参数的计算方法 浙江旺能环保股份有限公司 作者:周玉彩 摘 要:本文介绍了垃圾焚烧发电炉排炉、汽轮机组工艺设计的参数计算方法。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,实现城市生活垃圾的无害化、减量化、减容 化和资源化、智能化处理,达到节能减排之目的。在生活垃圾焚烧发电工艺设计流程中首 先进行垃圾焚烧发电炉排炉工艺设计参数的计算,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的计算 1、待処理生活垃圾的性质 1.1待处理生活垃圾主要组成成分 表 1:待处理生活垃圾的性质 生活垃圾 含水率(%)含灰率(%)可燃物(%)密度
2、(t/m3)LHV 低位热值(kJ/kg)设计值 47.4 21.77 30.93 0.35 5800 适用范围 30-60 0.30-0.60 4186-6700 表 2:待处理生活垃圾可燃物的元素分析(应用基)项目 C H 0 N S CI 合计 含量 20.6 0.9 8.53 0.1 0.12 0.68 30.93 表 3:要求设计主要参数 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 C 参数 1000 57 8000 2 850=000 1.2根据垃圾元素成分计算垃圾低位热值:LHV 二 81C+246H+26S-260-6W(K
3、caI/Kg)二 81*20.6+246*0.9+26*0.12-26*0.12-6*47.4=1388(Kcal/Kg)*4.18=5800(KJ/Kg)。1.3根扌居垃圾元素成分计算垃圾高位热值:HHV 二 LHV+600*(W+9H)*4.18 二 1388+600(0.474+9*0.009)*4.18=7193.78(K J/Kg)。2、処理垃圾的规模及能力 焚烧炉 3 台:每台炉日处理垃圾 3501;处理垃圾量:1000t/24h=41.67(t/h);炉系数:(8760-8000)/8000 二 0.095;实际每小时处理生产能力:41.67*(1+0.095)=45.6(t/h
4、);全年处理量:45.6*8000 二 36.5*104t;故二每台炉每小时处理垃圾量:350/24*1.05=15.3(t/h)。3、设计参数计算:3.1垃圾仓的设计和布置 已知设计中焚烧炉长度 L 二 75.5 米,宽 DP&5 米,取垃圾仓内壁与炉长度对齐,T=5d,垃圾 的堆积密度取0.35t/m3 求:垃圾的容积工程公式:V 二 a*T 式中:V-垃圾仓容积 m;a-一容量系数,一般为 1.21.5,考虑到由于垃圾仓存在孔角,吊车性能和翻 仓程度以及有效量的缺陷,导致垃圾仓可利用的有效容积小于几何容积;T-存放时间,d:根据经验得出适合燃烧存放天数,它随地区及季节稍有变化;V 二 a
5、*T 二 1.2*5*1000/0.35 二 17142.86(m3)。故:垃圾仓的容枳设计取18000(m3 X 垃圾仓的深度为 Hm Hm=L*D/V=18000/75.5*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焚烧炉的选择与计算(1)焚烧炉的加料漏斗 焚烧炉的加料漏斗挂在加料漏斗层,通过垃圾吊车将间接垃圾供料变为均匀加料,漏 斗的容积要能满足1h”内最大焚烧量。垃圾通过竖溜槽送到给料机,垃圾竖溜槽可通过液压传动闸板关闭,竖溜槽的尺寸选 择要满足溜槽中火焰密封闭合,给料机根据要求向焚烧炉配送垃圾,每台炉安装配合给料
6、 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。料斗的容积 Vo V。二 G/24*Kx/p L 式中:VD 料斗的容积(m);G 每台炉日处理垃圾的量,(t/h);Kx-一可靠系数,考虑吊车在炉焚烧垃圾的速度等因素,一般取 1.5;PL-垃圾容量,一般 0.30.6(t/m3)取 0.45(t/m3);VD=15.3t/h*1.5/0.45=51(m3)。故:加料漏斗容枳按51m?设计并且斗口尺寸应大于吊车抓斗直径的1.5倍。(2)燃烧空气量及一次、二次助燃空气量的计算 以单位重量燃烧所需空气量以容枳计算 a、理论空气量由公式:Lo=(8.890+26.7H+3.33S-3.330)
7、*10-2(Nm3/kg);把表 2 待处理垃圾各元素的含量值代入上式:Lo=(8.89*20.6+26.7*0.9+3.33*0.12-3.33*8.53)*10_2=1.8(Nm/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,一般要求燃烧过程的空气过剩系数在 1.8 左 右,本设计中空气过剩系数取 1.8;Ln 二 1.8*1.8 二 3.24(Nm3/kg)o 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:Lo=(11.6C+34.78H+4.35S-4.350)*10-2(kg/kg);把表 2 待处理垃圾各元素的含量值代入上式:Lo=(
8、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,一般要求燃烧过程的空气过剩系数在 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 G.=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 二 G*Ln(Nm3/h);式中:G 一-每台炉日处理垃圾的量,(t/h);Ln-一实际空气需要量,(Nm3/kg);L 二 15.3
9、*10*3.24=49572(Nm3/h)o 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的 25%,求得二次风助燃空气量 L 空 2 二 L*2%(Nm3/h);L 空 2 二 L*2%二 49572*25%二 12393(Nm/h);L 空 1=49572-12393=37179(Nm3/h)o 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(Nm?/h)。(3)燃烧产物的烟气量 以单位重量燃烧产生的总烟气量以容枳计算 焚烧垃圾炉产物的生成量及成分是根据燃烧反应的物质平衡进行计算,求 1kg 生活垃 圾
10、完全燃烧后产生烟气量 Lv Lv 二(m-0.21)Lo+1.867C+0.7S+0.8N+11.2H+1.24W+0.62C1(Nm/kg);=(1.8-0.21)*1.8+1.867*0.206+0.7*0.0012+0.8*0.001+11.2*0.009+1.24*0.474+0.62*0.0068(Nm/kg);二 3.945(Nm7kg);a、空气中含水量二实际空气量*空气中水分含量 二 3.24*0.015=0.0486(Nm3/kg);b、燃烧干烟气量二总烟气量-空气中含水量-垃圾中含水量-氢燃烧产生水量 二 3.945-0.0486-0.474-9*0.009=3.34(Nm
11、/kg)。以单位重量燃烧产生的总烟气量以重量计算 Lw 二(m-0.2)Lo+3.667C+2S+N+9H+W+1.03CI(kg/kg);二(1.8-0.2)1.8+3.667*0.206+2*0.0012+0.001+9*0.009+0.474+1.03*0.0068 二 4.2(kg/kg)o(4)生活垃圾焚烧每小时的排渣量及飞灰量 渣量为生活垃圾中灰渣的量和未燃的可燃物的量之和,灰渣的热灼减率为 5%,则求 每小时排渣量 ah2 ah2=Gr 垃圾*A/(100%-5%)t/h;式中:Gr 垃圾一每小时焚烧垃圾量,15.3t/h;A-垃圾中的渣含量,取 20.5%;ah2=15.3*2
12、0.5%/95%=3.3(t/h)。故:设计出渣量能力为3.3t/h。炉渣贮坑:一般渣库贮坑按 3 天的容量设计,V2k=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为处理垃圾量的 0.55%,按 5%的量取,玄朴二 G 垃圾*5%二 0.765(t/h)。故:设计每台炉飞灰含量为0.77 t/h。每小时燃烧产物的烟气量为:m 烟 m 畑二(G 垃圾+G 空)-(ah2+ath)=15.3+63.036-3.3-0.77=74.266(t/h)。故:每小时燃烧产物的烟气量为74.266t/h(标准状态下)。表 4:物料计算平衡表 收入物料
13、 支出物料 符号 项目 数值 付 T 项目 数值 t/h%t/h%G 垃圾 垃圾量 15.3 19.53 my 排烟量 74.266 94.8 G 燃 辅助燃料 0 0 ahz 渣 3.3 4.21 G 空 空气 63.036 80.47 afh 飞灰 0.77 0.99 EG 入 合计 78.336 100 EG 出 合计 78.336 100(5)垃圾焚烧炉的能量平衡 根据垃圾焚烧炉系统平衡条件,力学第一定律能量守恒定律得:Qi 入+Q2 入+入+Q4 入二 Qi 出+Q2 出+屮出+Q5 出 式中:Qi 入-一生活垃圾的显热量,Kcal/kg:Q2入预热空气带入的热量,KcaI/kg;Q
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