生活垃圾焚烧系统焚烧炉的设计计算

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：150 t/d =6.25 t/h =6250 kg/h (2) 燃烧室热负荷: 4(815)10⨯～3/()kcal m h ⋅，故本设计中取燃烧室热负荷为41210⨯3/()kcal m h ⋅。

(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

目 数

值 项目 数

值

C

19.75 H 1.5

6

N 0.4

8 S 0.28 O 9.61 Cl 0.2

3 A 12.

4 W 5

6

(4) 垃圾焚烧炉设计规范，如表1.2所示。

表1.2 焚烧炉设计参数

1.2 焚烧炉基本参数的确定

(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：850～ 1 000 ℃

含氰化物垃圾：850～ 900 ℃ 含氯化物垃圾：800～ 850 ℃

去除二恶英的焚烧温度：≥925 ℃

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5500 KJ/kg 时，如不附加燃料将难以达到1000 ℃炉温。二燃室内烟气流速取4～6 m/s ，在保证烟气流速≥2 s 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5 m/s ，烟气停留时间为2 s 。

(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 1.311.5α=～。常用数据是: 一燃室 1.311.5α=～,二燃室 0.250.3α=～。 (3) 烟囱高度要求

焚烧炉焚烧量 < 100 t/d 时，烟囱最低允许高度25 m ；100～300 t/d 时，最低高度40 m ；焚烧量 >300 t/d 时，最低高度60 m 。

故本设计中取烟囱高度为50 m 。 1.3 空气及烟气量的计算

1.1.1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，即化学计量的空气量。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、氢、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[6]：

1.866 5.560.70.7C H S O V w w w w =++-理氧 (3-5)

=

0.21

V V 理氧理空 (3-6)

式中：

V 理氧——焚烧理论氧气量，3/m kg ；

V 理空——焚烧理论空气量，3/m kg ；

C w ， H w ， S w ， O w 为C ，H ，S ，O 元素在生活垃圾中的质量分数。

本设计中取0.28%S w =，19.75%C w =， 1.56%H w =，9.61%O w =，

则：

1.866 5.560.70.7C H S O V w w w w =++-理氧

1.86619.75% 5.56 1.56%0.70.28%0.79.61%=⨯+⨯+⨯-⨯

0.390= 3/m kg

0.390

1.8570.21

0.21

V V =

=

=理氧理空 3/m kg 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：1.31～1.5，本设计中取1.4λ=

若过剩空气系数为：

=

V V λ空理空

(3-7)

则实际空气量为： =V V λ⋅空理空

(3-8)

= 1.4 1.857 2.600V V λ⋅=⨯=空理空 3/m kg 焚烧炉小时空气量k V (标准状态下)

k V G V =⋅空

(3-9)

式中:

G ——小时垃圾焚烧量，/kg h ，故6250G = /kg h 。

k V G V =⋅空6250 2.60016250=⨯= 3m /h

1.1.2 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[6]：

2222=CO SO N H O V V V V V +++理烟

(3-10)

其中：

2V 1.866CO C w = 2=0.7SO S V w 2=0.79+0.8N N V V w 空

22=11.1+0.8+0.0161H O H H O V w w V 理空

故：

2=1.8660.70.79+0.811.10.80.0161C S N H H O V w w V w w w V +++++理烟空理空

=1.86619.75%+0.70.28%+0.79 2.600+0.80.48%+11.1 1.56%

⨯⨯⨯⨯⨯

+1.2456%+0.0161 1.857⨯⨯ 3.326= 3/m kg

式中：

2CO V ——烟气中

CO 2的理论量，3/m kg ；

2

SO V ——烟气中SO 2的理论量，3/m kg ；