垃圾焚化炉质能平衡

I.D. fan
A1
Primary air fan
Air Heater
A2
S3
A3
Secondary air fan
S1 S6 S2
Ash extracter
Ca2
Lime slurry preparation system
W3
W4
W1
Fly ash silo
W2
Ca1
Preliminary Mass & Energy Balance Diagram
垃圾组成与低位发热量
低位发热量(LHV)
主要燃烧物质C、Ｈ、Ｏ
C + O2 → CO2+8100 kcal/kg-C (C完全燃烧) C + 0.5O2 → CO+2400 kcal/kg-C (C不完全燃烧) H2 + 0.5O2 → H2O + 34250 kcal/kg-H2 S + O2 → SO2+ 2250 kcal/kg-S (S完全燃烧)
发热量 ( 高、低位 发热量 )
内容
垃圾组成与低位发热量 焚化流程与质量平衡图
质量平衡计算
理论空气量计算 过剩空气比 空气污染防治计算
焚化处理流程
TG others To Main Steam Header Boiler feed water
UREA ,W5
injection air,A8
粒状污染物=灰份*10%
锅炉灰=灰份*10%
底灰=灰份*80%+未燃份
质量平衡计算
例题
元素分析 (%) 可燃份 % 过剩比 2
C
18.89
H
2.57
O
12.1
N
0.55
S
0.04
34.54
实际废气量= (m-0.21)Va+ 22.4/12(C+6H+2/3W+3/8S+3/7N) 理论空气量= 1.96 (Nm3/kg) 实际废气量= (2-0.21)*1.96+(22.4/12)(0.1889+6*0.0257 +2/3*0.4997+3/8*0.0004+3/7*0.0055) =4.78 (Nm3/kg)
To Main Steam Header
Dust Pb and Pb compunds (as Pb) Cd and Cd compunds (as Cd) Hg and Hg compunds (as Hg) A6, PAC PCDD/PCDF(TEQ) A5, Pulse Air G4
injection air,A8
W3 1,608
W4 1,292
W5 0
Item
Mass flow
Unit
kg/hr
Item
Mass flow
Unit
kg/hr
Ca2 1,892
Item
Specific Quantity Volume Flow Mass flow Temperature Enthalpy Enthalpy
Unit
无法被满足的,因为氧化反应仅发生在垃圾之表 面，需要充分的反应时间，因此需要超量供应助 燃空气，并加强搅拌能力。一般介于1.6~2.0
质量平衡计算
燃烧空气量
即理论空气量 × 过剩空气系数
一、二次风比例
LHV 高，需较高的二次风 （7:3) 冷却并提供搅拌，增加燃烧效率 LHV 低，需较高的一次风量 (8:2) 加强垃圾干燥
kg/Nm3 Nm3/hr kg/hr C kcal/Nm3 kcal/kg
Item
Mass flow
Unit
kg/hr
S1 1,158
S2 1,506
S3 26
S4 46
S5 464
S6 537
S7 155
S8 426
质量平衡图
可显示各制程之质量流率状况 显示各种LHV下之质量流率状况 为各系统设备容量设计之准则
A12, Purge Air
G1 Incinerator
Steam Boiler Semi-dry Reactor
G2
Bag Filter
G3
Stack
S7 S4
S8 S5
I.D. fan
A1
Primary air fan
Air Heater
A2
S3
A3
Secondary air fan
S1 S6 S2
质量平衡计算
例题
元素分析 (%) 可燃份 % 过剩比 1.6
C
18.89
H
2.57
O
12.1
N
0.55
S
0.04
34.54
理论空气 A0= O0 ÷0.21 (空气中之含氧量) = 8.89C+26.7H+3.33S-3.33O = (8.89*18.89+26.7*2.57+3.33*0.04 -3.33*12.1)/100 =1.96 (Nm3/kg) 实际空气量= A0× 1.6=3.136 (Nm3/kg)
质量平衡计算
燃烧废气量
V=(m-0.21)Va+ 22.4/12(C+6H+2/3W+3/8S+3/7N)
(Nm3/kg)
0.21Va’-V0+0.79Va’=Va’-V0
=mVa-0.21Va=(m-0.21)Va
其他成分
VHCl=22.4(Cl/35.5)
(0.88%~1000ppm)
100 200 180 1,100 3,000 -
－ Refuse analysis (% by weight ) 48.00 % 40.00 % 12.00 % 25.80 % 3.59 % 0.08 % 17.06 % 0.59 % 0.88 % Refuse, F1
Diesel oil, F2 Burner air. A4
KG per hour kcal/kg TG others
─ Flue gas content economizer . CO SOx NOx HCபைடு நூலகம் Boiler feed water
UREA ,W5
stack 100 ppm,10%O2,dry 30 ppm,10%O2,dry 180 ppm,10%O2,dry 30 ppm,10%O2,dry 20 mg/Nm3,10%O2,dry 2 mg/Nm3,10%O2,dry 0.3 mg/Nm3,10%O2,dry 0.3 mg/Nm3,10%O2,dry 0.1 ng-TEQ/Nm3,11%O2,dry
热 负 荷
小时处理量
采样分析目的
分析项目 物理性质 化学性质 物理组成(可燃物及 不可燃物) 三成份分析 化学组成 用途与目的 推估低位发热量 灰渣输送贮存清理 系统规划 计算助燃氧气量空 气量及燃烧废气量 推估低位发热量
焚化系统热平衡计算焚 化温度控制及补助燃料 系统规化助燃空气预热 温度设定燃烧室体积设 计
内容
垃圾组成与低位发热量 焚化流程与质量平衡关系
质量平衡计算
理论空气量计算 过剩空气比 空气污染防治计算
内容
垃圾组成与低位发热量 焚化流程与质量平衡关系
质量平衡计算
理论空气量计算 过剩空气比 空气污染防治计算
垃圾组成与低位发热量
垃圾采样
三成份分析:水分、灰份、可燃份
垃圾组成与低位发热量
低位发热量(LHV) 例题: 某垃圾水分55%,灰份,22.4%,可燃份 22.6%,元素分析 C:10%,H:2%,O:10%,N:0.5%,S:0.1% 假设:完全燃烧,O2均为H2O
C+O2→CO2+8100 kcal/kg-C 8100×10÷100=810 H2 + 0.5O2 → H2O + 34250 kcal/kg-H2 34250 × (2-
A3 1.287 15,867 20,420 20 6.11 4.75 G3 1.230 66,150 81,363 150 47.72 38.80
A4 1.287 20 6.11 4.75 G4 1.230 66,150 81,363 145 47.72 38.80
A5 1.287 130 167 20 6.11 4.75
－ Refuse Input － Refuse L.H.V. － Excess Air Ratio Proximate : Combustible Water Ash Utimate :
Carbon Hydrogen Sulfur Oxygen Nitrogen Chlorine
10,420 2,300 1.9
A1 1.287 37,023 47,646 20 6.11 4.75 G1 1.255 61,493 77,181 240 79.30 63.18
A2 1.287 37,023 47,646 120 37.04 28.79 G2 1.230 66,020 81,235 150 49.41 40.16
Ash extracter
Ca2
Lime slurry preparation system
W3
W4
W1
Fly ash silo
W2
Ca1
Item
Specific Quantity Volume Flow Mass flow Temperature Enthalpy Enthalpy
Unit
kg/Nm3 Nm3/hr kg/hr C kcal/Nm3 kcal/kg
物理组成 可燃物:
紙類
木竹稻草
纖維布
塑膠
廚餘
皮革橡膠
垃圾组成与低位发热量
物理组成 不可燃物
金屬類 陶瓷類
化学组成
C、H、O、N、S、Cl
玻璃類 石頭類
低位发热量
垃圾组成与低位发热量
低位发热量(LHV) 意义：系指垃圾经完全燃烧后，垃圾之 水份皆为气态时之发热量。 单位：kcal/kg 热值过高：总处理容量下降、腐蚀上升 热值过低：无法维持炉温、栽炉、燃烧 不完全、灼烧减量不过。当热值降至 1400~1450 kcal/kg时，需开启辅助燃烧 器。
质量平衡计算
例题
呈上题，若每小时废气处理量10吨，
一次风与二次风比例8:2，则一次风量 为?
实际空气量=3.136 (Nm3/kg) × 处理量
3.136 × 10,000 kg =31,360 (Nm3) 一次风量 = 31,360 × 0.8 =25,088(Nm3)
质量平衡计算
A6, PAC A12, Purge Air A5, Pulse Air G4
Refuse, F1
Diesel oil, F2 Burner air. A4
G1 Incinerator
Steam Boiler Semi-dry Reactor
G2
Bag Filter
G3
Stack
S7 S4
S8 S5
O0=1.867C+5.6H+0.7S-0.7O (Nm3/kg)
质量平衡计算
理论空气量
在理想状态下燃烧时所消耗的空气量
A0= O0 ÷ 0.21 (空气中之含氧量) = 8.89C+26.7H+3.33S-3.33O (Nm3/kg)
过剩空气系数
完全燃烧之假设在仅供应理论空气量之条件下是
内容
垃圾组成与低位发热量
焚化流程与质量平衡图
质量平衡计算
燃烧空气量计算 废气量计算 空气污染防治计算
质量平衡计算
理论需氧量
在理想状态下燃烧时所消耗的氧量
(A)C+O2→CO2 C(含碳量 kg)/12(分子量g/mole) × 1000 (g/kg) × 22.4(L/mole) ÷ 1000 (L/Nm3)=1.867C (Nm3/kg) (B) H2+0.5O2→H2O H(含氢量 kg)/2× 22.4÷ 2 =5.6H Nm3/kg (C) S+O2→SO2 S(含S量 kg)/32× 22.4 =0.7S Nm3/kg (D) O→O2 O(含氧量 kg)/16× 22.4÷ 2 =0.7O Nm3/kg
燃烧废气量
VCO2=22.4(L/mole)÷ 1000(L/m3)*C(kg
)*1000(g/kg) ÷ 12 (g/mole) = 22.4*C/12 (Nm3/kg) VH2O=22.4(H/2+W/18) (Nm3/kg) VSO2=22.4(S/32) (Nm3/kg) VO2=0.21Va’-V0 (Nm3/kg) VN2=0.79Va’ +22.4(N/28)
A6 1.287 565 728 20 6.11 4.75
A8 0.000 0 0.0 20 0.00 4.75
A12 1.287 350 450 20 6.11 4.75
Item
Mass flow
Unit
kg/hr
W1 347 F1 10,420 PAC 9.2
W2 2,901 F2 Ca1 284
10/8) ÷100=256.87 S + O2 → SO2+ 2250 kcal/kg-S (S完全燃烧) 2250×0.1÷100=2.25 水→水蒸气 600 × (9 × 2+55) ÷100= 438 LHV=810+256.87+2.25-438=631.1
垃圾组成与低位发热量
MCR 最大额 定出力