垃圾焚燒廠課程設計

1概述

1.1城市生活垃圾

1.2

采用的設計標準和規范

1.3

建設項目周圍的環境概況

1.4

垃圾的性質、成份及產生量的分析

工藝方案選擇

2.1焚燒工藝的優缺點及試用條件

2.1.2焚燒工藝的試用條件

2.2

擬采用的工藝形式

2.3

設計采用方案工藝流程

2.3.1工藝流程框圖

2.3.2工藝流程說明

2.3.3灰渣處置方案

工藝設計計算

3.1

分選階段各單元設計計算及設備選型

3.1.1垃圾貯坑的設計

3.1.2

人工分選

3.1.3

永磁筒式磁選機

3.1.4

滾筒破碎機

3.2

焚燒階段各單元設計計算及設備選型

3.2.1

燃料貯坑

3.2.2

垃圾抓斗起重機

3.2.3

焚燒爐的設計選型

3.2.4.燃燒空氣量

3.2.5

余熱鍋爐的選型

3.3

煙氣處理階段各單元設計計算及設備選型

3.3.1

半干式洗滌塔

3.3.2

布袋除塵器

3.3.3

煙囪

3.4

垃圾焚燒過程的熱能平衡

3.5

生活垃圾燃燒中二惡英的控制

4.效益分析

4.1

環境效益分析

4.2

經濟效益分析

XX大學

化學與材料科學學院

《固體廢物處理與處置》

課程的設計說明書

設計題目：瀘州市生活垃圾焚燒廠設計

姓

名

：

學

院

：

化學與材料科學學院

專

業

：

環境工程

學

號

：

2013

年

X

月

X

日

1概述

瀘州市位于四川省東南部川渝黔滇結合部，地處四川盆地南緣與云貴高原的過渡地帶，地勢北低南高。北部為河谷、低中丘陵，平壩連片，為魚米之鄉。南部連接云貴高原、屬大婁山北麓，為低山，河流深切，河谷陡峭，森林礦產資源豐富。

瀘州簡介

瀘州，古稱“江陽”，別稱“酒城”，位于中國四川省東南部，長江和沱江兩江交匯處。瀘州是著名的中國國家歷史文化名城，聞名遐爾的名酒瀘州老窖和郎酒均出自于此，是全國重要的循環型化工基地，全國重要的裝備制造業基地，是全國大中型全液壓汽車起重機、挖掘機制造中心，瀘州市先后獲得過聯合國改善人居環境最佳范例獎(迪拜獎)、國家衛生城市、中國優秀旅游城市、全國雙擁模范城等諸多榮譽。

瀘州是交通部確定的四川唯一的全國28個內河主要港口和國家水運口岸，有四川第一大港口和集裝箱碼頭——瀘州港以及四川第三大航空港——瀘州藍田機場，是國家公路樞紐城市之一。

1.1城市生活垃圾

城市生活垃圾是指在城市居民日常生活中或為城市日常生活提供服務的活動中產生的廢棄物或丟棄物，是固體廢物的一種。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電。

1.2

采用的設計標準和規范

生活垃圾焚燒處理工程技術規范(CJJ90-2002＼J184-2002)/中華人民共和國行業標準(中華人民共和國行業標準)；

生活垃圾焚燒處理工程技術規范(CJJ90-2009)；

1.3

建設項目周圍的環境概況

瀘州市城市生活垃圾焚燒廠廠址確定在距瀘州市城市規劃建成區直線距離3.1km，運距9km。該廠址不在城市主導風向上，與瀘州市建成區中間有高山阻隔，廠址占地主要為農耕地和次生林地（竹子），環境影響較小。

1.4

垃圾的性質、成份及產生量的分析

瀘州城市生活垃圾組成具有廚余垃圾含量高、可回收物質較少、年際變化較大等特點，還表現出水分偏高、發熱量偏低等特性，而且la內瀘州生活垃圾成分隨季節變化也十分明顯。

目前瀘州市生活垃圾組分平均值及元素含量可根據資料文獻查得：

生活垃圾中平均水分含量56%，平均低位熱值為5500kj/kg。

該垃圾焚燒廠設計處理能力230t/d。

表1

生活垃圾組分平均值

垃圾組分/%（質量）

紙類

塑料

竹木

布類

廚余

果皮

金屬

玻璃

渣石

11.8

13.1

0.9

3.5

57.3

9.9

1.2

1.2

1.1

表2

垃圾中各元素含量分析/%

C

H

O

N

S

Cl

W

A

20.1

1.6

11.2

0.4

0.5

0.2

57.1

8.9

工藝方案選擇

2.1焚燒工藝的優缺點及試用條件

解決垃圾問題的目標是實現“減量化、無害化及資源化”。目前，垃圾的處理方式主要包括填埋、焚燒、堆肥等技術。而運用最為廣泛的技術就是填埋和焚燒。不同垃圾處理方式技術的選擇與經濟發展水平、人口密度、土地、周邊條件、垃圾成分特性（如含水率、垃圾熱值等）、環保意識等息息相關。

2.1.1焚燒工藝的優缺點

焚燒法是將垃圾中的可燃成分在高溫（800℃～1000℃）條件下經過燃燒反應，可燃成分充分氧化，最終成為無害穩定的灰渣。焚燒法一般可使垃圾大幅度減容，大大減少了占地并能回收熱能用于生活取暖和發電。焚燒是目前世界上—些經濟發達國家廣泛采用的一種城市生活垃圾處理技術。

焚燒處理的優點有：

1、圾焚燒處理后，垃圾中的病原休被徹底消滅，燃燒過程中產生的有毒有害氣體和煙塵經處理達標后排放，無害化程度高；

1、經過焚燒，垃圾中可燃成分被高溫分解后一般可減容80％～90％，減容效果好，可節約大量填埋場占地，經分選后的垃圾焚燒效果更好；

3、垃圾被作為能源來利用，垃圾焚燒所產生的高溫煙氣，其熱能被轉變為蒸汽，用來供熱及發電，還可回收鐵磁性金屬等資源，可以充分實現垃圾處理的資源化；

4、垃圾焚燒廠占地面積小，尾氣經凈化處理后污染較小，可以靠近市區建廠。既節約用地又縮短了垃圾的運輸距離，對于經濟發達的城市，可因地制宜，發展以焚燒、減容為主的綜合處理。

5、焚燒處理可全天候操作，不易受天氣影響；

焚燒處理的缺點有：

1、焚燒法投資大，占用資金周期長。

2、焚燒對垃圾的熱值有一定要求，一般不低5000kJ/kg，限制了它的應用范圍。

3、焚燒過程中產生的二惡英問題，必須有很大的資金投入才能進行有效處理。

2.1.2焚燒工藝的試用條件

焚燒處理方法適用于衛生填埋場地缺乏、生活垃圾熱值高、經濟條件較發達的城市。

2.2

擬采用的工藝形式

針對我國城市生活垃圾的特點，對現有的垃圾焚燒處理工藝進行了深入的研究。結果表明：機械爐排焚燒爐技術比較適合國內的高水分、低熱值垃圾，是目前垃圾焚燒發電行業應大規模推廣的技術；煙氣凈化采用半干法脫酸塔加布袋除塵器的組合工藝為較佳方案。

2.3

設計采用方案工藝流程

2.3.1工藝流程框圖

2.3.2工藝流程說明

垃圾分選部分：在垃圾進入焚燒階段之前需要對垃圾進行分選，以分選出可回收利用的組分以及對后繼焚燒處理不理的組分。經分選，能夠選出金屬組分和渣石。分選后可燃組分進入焚燒爐中進行焚燒處理。

焚燒爐及其工藝：垃圾焚燒爐的選型至關重要，直接關系到設備投資額、運行費用以及現有垃圾的適應性。垃圾焚燒爐選型的基本原則和要求：能有效地焚燒處理現有垃圾，設備價格低，運行費用省，能源和資源回收利用價值高。目前，世界上焚燒爐的種類較多，總體可歸納為3

種類型：回轉窯垃圾焚燒爐、流化床垃圾焚燒爐和爐排型垃圾焚燒爐。本設計采用爐排型垃圾焚燒爐工藝，一般爐排爐的燃燒可分為3

個階段：第一段為加熱段，垃圾在這里被預熱、氣化；第二段為燃燒段，垃圾在這里進行焚燒；第三段為燃盡段，垃圾在這里被燃盡，并排出焚燒渣。這種爐排爐的特點是通過活動爐排移動，推動垃圾從上層落向下層，對垃圾起到切割、翻轉和攪拌的作用，實現完全燃燒，它的爐排是由特殊合金制成的，耐磨、耐高溫，爐膛側壁和天井由水冷或耐火磚爐壁構成，保證垃圾在控制溫度條件下燃燒、燃盡。

煙氣凈化工藝：按垃圾焚燒過程產生的廢氣中污染物組分、濃度及需要執行的排放標準來確定。在通常情況下，煙氣凈化工藝主要針對酸性氣體（HCl，SOx）、顆粒物及重金屬等進行控制，其工藝設備主要由兩部分組成：

酸性氣體脫除和顆粒物捕集。目前，國內外垃圾焚燒行業的煙氣凈化工藝主要為它們的不同組合。半干法工藝較成熟，具有良好的應用實踐，其脫硫效率介于干法和濕法之間，尤其是脫氯效果較好。由于垃圾焚燒煙氣中含SO2少，含HCl多，因此半干法非常適用于垃圾焚燒煙氣的凈化，它不僅可以滿足煙氣SO2濃度排放要求，同時可以保證較高的脫氯效率。目前，該工藝在垃圾焚燒電廠煙氣脫酸系統中的應用越來越多。半干法脫酸塔+布袋除塵器

粒狀污染物去除：目前，常用的除塵設備主要有靜電除塵器和布袋式除塵器。這兩種除塵器均可達到廢氣粒狀污染物排放標準80

mg/m3

目標，但靜電除塵器效率再提高的可能性不大，如果布袋除塵器采用聚四氟乙烯薄膜濾料（PTFE），則粒狀污染物可降至10

mg/m3

以下。布袋式除塵器對未反應的堿性吸收劑可再利用，對酸氣有二次脫除的效果，提高脫酸效率，降低石灰用量，減少反應剩余物數量。布袋式除塵器對微小粒狀物有良好的捕集效果。布袋式除塵器對毒性物質具有較高清除效率，而使用靜電除塵器使二噁英與呋喃有再合成的可能。

2.3.3灰渣處置方案

本工程由布袋除塵器收集的飛灰屬于危險廢物，本項目成套引進了飛灰固化處理系統，可采用水泥螯合劑固化法對飛灰進行固化穩定化處置。爐灰從爐灰出口處收集，用密封自卸車，運至固化處理車間，自卸車把爐灰卸到爐灰卸料坑，經斗提機把爐灰送到爐灰倉里，爐灰倉下有螺旋輸送機把爐灰送到二料配料機，經計量，送到攪拌機。同時水泥經散裝水泥輸送車用氣力輸送，把散水泥送到水泥倉，再經螺旋輸送機送到配料機，以一定的比例（水泥與飛灰的比例約為3:7），送到攪拌機內，攪拌后的水泥漿經壓磚機壓制成水泥磚，經皮帶運輸機送到固化塊固化曬場，最后送至安全填埋場進行最終處置

為了防止爐灰的飛揚對環境的影響，在爐灰卸料坑上有特制的抽風罩，在料倉上部都設有布袋除塵器，房間內所有的抽風管都裝過濾器或過濾網。

焚燒爐渣屬一般固體廢物，本項目采用濕式除渣，送入渣坑存放，渣中的金屬經振動篩分選后被吸鐵器吸出，通過埋刮式輸送機送入金屬坑貯存。爐渣根據BOT協議，由授權方負責處置。

工藝設計計算

3.1

分選階段各單元設計計算及設備選型

3.1.1垃圾貯坑的設計

垃圾貯坑是垃圾焚燒廠接收垃圾設備，用于暫時儲放進入處理系統的垃圾并用來調節處理設備的處理量。垃圾貯坑的容量應根據設計收入焚燒廠的垃圾量、設備的操作計劃等因素來決定。垃圾貯坑的容量應可提供兩天的最大處理量。

1.貯坑容積

V

式中：-存儲時間，d；該設計中取=1.5

-最大日處理量，t/d；該設計中取=95t/d

-有效容積系數，在0.8-0.9之間；該設計取=0.88

-垃圾有效密度，該設計取=1.32

則：=1.5×95/(0.88×1.32)=122.68

m3

2.體積尺寸計算

由V=a×b×c得：

取a=6

m,b=5

m,c=5

m

則V實際=6×5×5=150＞122.68

m3

則方案可行。

3.1.2

人工分選

采用人工分選可有效地回收垃圾中的可重復利用物，最大限度地實現垃圾的資源化，可根據現場需要確定分選人數，該設計設定人工分選階段人數為15人，日工作時間6h，每小時處理量Q0=230t/10h=23t/h。

人工分選用于除去垃圾中的大塊金屬、玻璃瓶、渣石等物質以利于垃圾的后繼處理，主要分選出不然性物質。據經驗，經人工分選后大約1.2%的大塊金屬、1.2%的玻璃和約1.1%的其他無機物質被選出，即：

金屬：q1=

Q0×1.2%

=

0.276

t/h

玻璃：q2=

Q0×1.2%

=

0.276

t/h

其他：q3=

Q0×1.1%

=

0.253

t/h

分出量：Q總=

q1+q2+q3

=0.805

t/h

3.1.3

永磁筒式磁選機

垃圾經過磁選后理論上可以分選出所有的金屬。

分出量：Q2=Q總×1.2%=0.276

t/h

該設計中選用的磁選設備為：

CT永磁筒式磁選機-CT924

表3

CT永磁筒式磁選機主要技術參數：

型號

筒徑/mm

筒長/mm

筒表場強/（kA/m）

處理量/(t/h)

給料粒度/mm

功率/kW

質量/t

CT-924

900

2400

130-400

70-110

3-0

4.0

3.5

3.1.4

滾筒破碎機

滾筒破碎機其機身主體的形狀是用篩板做成的圓筒，工作過程中既有破碎又有篩分的作用，并能達到選分的作用。

依據垃圾破碎分選工藝要求選擇國產滾筒破碎機，具體技術特征如下表：

表4

滾筒破碎機技術特征

規格

3000x6000

生產能力

80-120t/h

滾筒

直徑/m

長度/m

傾角/度

轉數r/min

規格

3000x6000

篩孔尺寸/mm

提升板高度/mm

300

電動機

型號

BJO2-72-4

功率/kW

轉數r/min

1460

經滾筒破碎機分選后,篩上物質主要為紙類、塑料、竹木、部分有機等進入后繼燃燒處理，篩下物質為不燃燒物質經后繼處理后去往填埋場進行填埋處理；

篩上分選量Q3=Q0×(11.8+13.1+0.9+3.5+9.9)=9.016

t/h

則：經分選后進入后繼焚燒處理的可燃組分為：

Q4=

9.016+23×57.3%

=

22.195

t/h

經分選出來的去填埋處理的物質為：

Q5=

23-22.195

=

0.805

t/h

3.2

焚燒階段各單元設計計算及設備選型

3.2.1

燃料貯坑

垃圾經分選后可燃燒組分進入到燃燒貯坑堆放以便于送入焚燒爐中焚燒。設計燃料貯坑容量可接收4天的燃燒垃圾量，生活垃圾的原始堆積密度約為0.5t/m3在貯坑堆積壓實后其堆積密度將增大到0.8-0.9

t/m3（該設計取0.8

t/m3）；

理論上貯坑體積為

式中：a-容積系數，一般為1.2-1.5。該設計取值a=1.2

T-存放時間d，該設計取值T=3d

N-日焚燒垃圾容量，m3/d，該設計為N=80

m3

則：V

=

1.2×3×138×0.8=

397.44

m3

由V=a×b×c得：

取a=11

m,b=

m,c=

m

則V實際=11×8×5=440

m3

＞397.44

m3

設計符合要求；

3.2.2

垃圾抓斗起重機

垃圾抓斗起重機是垃圾焚燒廠供料系統的核心設備，擔負著給垃圾焚燒爐供料的任務，垃圾抓斗起重機一般采用橋式起重機，安裝在垃圾貯坑的上部，在垃圾貯坑上方沿固定軌道行走，抓斗借助卷起裝置可以到達垃圾貯坑中的每一個角落完成作業。

該設計垃圾焚燒廠日焚燒處理量為138t/d，故要采用1臺垃圾吊車，實行兩用一備制度，抓斗采用電動液壓多瓣抓斗。

表5

電動液壓多瓣抓斗特征參數

型號

斗容/m3

外形尺寸/mm

A

B

C

D

DYD16（8.0）5.6

8.0

3463

5288

3930

3294

自重/kg

電機功率/kW

閉合時間/s

工作油壓/kg/cm3

額定起重量/t

440V

60Hz

5300

200

3.2.3

焚燒爐的設計選型

垃圾焚燒廠所處理垃圾為城市居民生活垃圾，其特點是產量大，水分高，熱值低，成分變化大，有害成分較少，在處理過程中要求達到處理快，減容減重率大，回收熱能，灰渣綜合利用，節省投資與運行費用的要求，因此宜選用機械爐排焚燒爐。

該垃圾焚燒廠選用傾斜往復式爐排焚燒爐，由于生活垃圾最低熱值為5500Kj/kg，故不需添加輔助燃料，單爐處理量在150-450t/d之間，焚燒爐是一臺水平逆向上加料爐排爐，有3跳軌道。每條軌道分四個區，干燥區、焚燒區（兩區）和燃盡區，每個軌道下的四個區形成漏斗，收集焚燒漏料。設計采用一臺焚燒爐，每臺設計處理量268t/d，焚燒爐運行時間11h/d，單臺焚燒爐機械負荷為G=400kg/（m2.h）。

爐排形式：SITY-2000傾斜往復階梯式機械爐排

3.2.3.1.爐排機械負荷G

式中

G-爐排機械負荷，G=450kg/（m2.h）

W-垃圾焚燒量，W=230t/d

t-運行時間，t=11h/d

A-爐排面積，m2

由此可得：A=46.46

m2

3.2.3.2.燃燒室熱負荷

由此可得燃燒室容積V：

3.2.4.燃燒空氣量

生活垃圾中包含了眾多元素，生活垃圾焚燒的過程實質上就是垃圾中這些元素劇烈發生劇烈的氧化反應的過程，它首先產生的是大量的熱量和燃燒產物（CO2、H2O），其次就是污染物，如HCl、SO2。

a：理論空氣需要量L0

根據生活垃圾應用基的質量分數：w(C)+w(H)+w(O)+w(N)+w(S)+w(Cl)+w(W)+w(A)=100%

由C、H、S、Cl等反應的燃燒方程式可得：

1kg垃圾完全燃燒時所需要的氧氣量（質量）為

空氣中氧氣的體積為21%，所以1kg的垃圾完全燃燒所需的理論空氣量為Lo

b：實際空氣需要量Ln

為了保證垃圾中可燃成份完全燃燒，實際供入爐內的空氣量一定要大于理論空氣量。設計中取空氣過剩系數n=1.5，則：

焚燒爐區引風機采用Y4-73-11引風機。具體型號及性能參數如下表：

表6

Y4-73-11引風機性能參數

型號

轉速r/min

全壓/Pa

流量m3/h

效率/%

軸功率kW

14D

1450

3940-2793

103000-169000

83.5-80.4

127-156

電動機

聯軸器

電機腳螺

GB799-76

型號

功率kW

ST0103

風機軸

電機軸

Y126-4

225

290×105×85

M30×800

c：燃燒產物煙氣量Vn

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的煙氣的主要成分為CO2、SO2、H2O、N2和O2，其中O2是空氣過剩量中帶入的，而其他成分所占容積比例很小，量級在0.01以下，故計算煙氣量是忽略不計。

實際燃燒煙氣量Vn為：

其中：，（上式中干空氣含濕量g=10g/kg）

設計中，生活垃圾的處理量，實際空氣量；渣量為生活垃圾中灰渣的量和未燃的量只和，灰渣的熱灼減率為5%，則：。

飛灰含量為處理垃圾量的0.5%-0.6%，設計中的含量為處理垃圾量的2%記，則：

根據質量平衡可求得生活垃圾焚燒廠的排煙量：

3.2.5

余熱鍋爐的選型

在垃圾燃燒過程中產生大量的熱能，可以經余熱鍋爐后利用起來去發電供熱。余熱鍋爐中不發生燃燒過程，也沒有燃燒相關的設備，從本質上講，它只是一個燃氣—水/蒸汽的換熱器，有些地方直接叫水熱交換器，燃燒設備出來的高溫煙氣經煙道輸送至余熱鍋爐入口，再流經過熱器、蒸發器和省煤器，最后經煙囪排入大氣，排煙溫度一般為

150～180℃，煙氣溫度從高溫降到排煙溫度所釋放出的熱量用來使水變成蒸汽。本設計中焚燒爐與余熱鍋爐形成一個配套體系,因此余熱鍋爐也選用兩臺。具體性能參數如下表所示:

表7

余熱鍋爐表征參數

型號

額定蒸發量t/h

工作壓力MPa

額定蒸汽溫度℃

煙氣進口溫度℃

外形尺寸mm

Q8/1100-2.5-0.6

2.5

0.6

165

1100

3100×2300×3250

3.3

煙氣處理階段各單元設計計算及設備選型

生活垃圾焚燒廠典型的煙氣凈化控制設備和處理流程可分為干式、半干式和濕式三類。半干法典型處理流程是由半干式洗滌塔和布袋除塵器組合而成，以半干式洗滌塔去除酸氣，布袋除塵器去除粉塵。由于袋式除塵器是利用過濾的方法完成顆粒物的凈化過程，當煙氣通過由顆粒物形成的濾層時，氣態污染物仍能與濾層中還未起反應的Ca(OH)2固體顆粒物發生化學反應而得到進一步的凈化。因此，在同等條件下，半干式凈化工藝中的除塵器優先選用袋式除塵器。半干式工藝計算簡單，工程投資較低，但對管理的要求較高。

本設計方案采用半干式工藝流程。（流程圖見總工藝流程圖）

煙氣排放標準如下表所示

表8

垃圾焚燒廠煙氣排放標準

項目

單位

數值含義

限值

煙塵

mg/m3

測定均值

煙氣黑度

格林曼黑度,級

測定值

SO2

mg/m3

小時均值

260

HCl

mg/m3

小時均值

二惡英類

TEQng/m3

測定均值

1.0

注:各項標準限值均以標準狀態下含11%O2的干煙氣為參考值換算。

3.3.1

半干式洗滌塔

半干式洗滌塔實際上是一個噴霧干燥系統。將消石灰加水混合成泥漿狀，與與噴嘴噴出來的壓縮空氣混合，利用高效霧化器將消石灰泥漿從塔頂鄉下噴入干燥吸收塔中。高溫氣體與噴入的石灰漿成逆向流的方式充分混合，與石灰漿反應生成CaCl2、CaSO4，靠煙氣本身的溫度將其蒸干為粉末狀，聯通飛灰沉積于洗滌塔底漏斗而排除。

半干式洗滌塔對酸性氣體的去除率與其后接的除塵器設備有關，后接袋式除塵器，則HCl的去除效果可達到95%以上，SO2的去除效果可達到80以上。

①

SO2的去除效果

焚燒煙氣中SO2的含量為/kg

該條件下

其質量含量為

經處理后SO2去除率為80%，則處理后煙氣中的含量為：

符合要求；

②

HCl的去除效果

焚燒煙氣中HCl的含量為/kg

其質量含量為

經處理后HCl去除率為95%，則處理后煙氣中的含量為：

符合要求；

3.3.2

布袋除塵器

袋除塵器工作機理是含塵煙氣通過過濾材料，塵粒被過濾下來，過濾材料捕集粗粒粉塵主要靠慣性碰撞作用，捕集細粒粉塵主要靠擴散和篩分作用，濾料的粉塵層也有一定的過濾作用。袋除塵器運行中控制煙氣通過濾料的速度(稱為過濾速度)頗為重要。一般取過濾速度為0.5—2m/min，對于大于0.1的微粒效率可達99%以上，設備阻力損失約為980—I470Pa。

①除塵器處理氣體量

式中

Q-通過除塵器的含塵氣體量，m3/h

Qs-生產過程產生的氣體量；Qs=4.25m3/kg×230×1000kg/11h=88863.633/h；

tc-除塵器內氣體的溫度，℃；

tc=200℃；

Pa-環境大氣壓，kPa；

Pa=101

kPa

K-除塵器前的漏風系數；

②本設計選用LFDM系列脈沖袋式除塵器

設備型號參數如下表：

表9

LFDM系列脈沖袋式除塵器性能參數

型號

處理風量/(m3/h)

過濾面積/m2

室數/個

過濾風速/（m/min）

濾袋材料

LFDM401

331200

3680

1~2

ZLN針刺氈

型號

允許溫度/℃

阻力/Pa

漏風率/%

清灰方式

除塵效率/%

LFDM401

<250℃

1200~1500

<2

壓縮空氣脈沖清灰

>99.5

3.3.3

煙囪

根據現有污染源大氣污染物排放限值(GB16297-1996)設定本設計中垃圾焚燒煙氣處理段的煙囪高度為60m。選用Y4-73-11鍋爐引風機,具體性能參數如下表

表10

Y4-73-11鍋爐引風機

型號

轉速r/min

全壓/Pa

流量m3/h

效率/%

軸功率kW

25D

580

1862-1421

308000-384000

93-84

172-182

電動機

聯軸器

電機腳螺

GB799-76

型號

功率kW

ST0103

風機軸

電機軸

JS157-10

360

500×160×120

160

120

M36×1000

3.4

垃圾焚燒過程的熱能平衡

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和保證無害化效果，焚燒爐內必須保持一定的溫度和一定的燃燒時間，此后高溫煙氣通過余熱鍋爐進行熱能回收，最后經過煙氣凈化系統處理后排入大氣。垃圾燃燒釋放出來的熱量除部分被有效熱利用外，還有一部分隨煙氣帶走，一部分隨灰渣帶走，部分從爐墻中向外散失掉。因此根據熱力學第一定律-能量守恒定律，垃圾焚燒系統的熱能平衡示意圖如下圖所示：

1.供入熱及帶入熱

①垃圾燃燒熱

=

②空氣帶入的物理熱

由于以環境溫度為基準點，空氣帶入的物理熱記為；

則：

2.支出熱

①余熱利用有效熱

在焚燒過程中，垃圾中含能可用于供熱或發電的實際能量轉化率分別為60%-82%和20%-27%，考慮垃圾焚燒的實際情況，設計中垃圾的利用率選用η=40%。

②排煙熱損失

煙氣經過預熱利用后，還帶有的部分物理熱隨煙氣排入到大氣中，造成部分熱損失。

該狀態下各成分的比熱為：

煙氣的體積分數組成為：CO2

8.73%,H2O

24.71%,N2

61.18%,O2

5.41%,SO2

0.03%

(示例

CO2：VCO2/Vn=0.37/4.25=8.73%)

則煙氣的質量分數組成為：CO2

14.00%,H2O

18.06%,N2

61.33%,O2

6.3%,SO2

0.06%。煙氣的比熱容為

③不完全燃燒熱損失

在設計中，考慮到是機械爐排焚燒方式，固體不完全燃燒熱損失量按供入量的4%計，即：

④爐體散熱損失

實際計算中根據經驗數據計算，在生活垃圾焚燒中一般按供入熱量的3%-5%計。該設計取5%。

⑤灰渣、飛灰物理熱損失

灰渣、飛灰屋里熱損失可按下式計算得出:

由于飛灰的含量相對于灰渣的量要小得多，故可按灰渣計。

合計

相對誤差

有效利用熱為

表11

生活垃圾焚燒熱能平衡表

收入

支出

項目

符號

數值

項目

符號

數值

kJ/h

%

kJ/h

%

垃圾燃燒熱

Q1入

2.34×108

余熱利用有效熱

Q1出

0.94×108

42.2

空氣帶入熱

Q2入

0

0

排煙熱損失

Q2出

1.00×108

44.8

不完全燃燒損失

Q3出

0.094×108

4.2

灰渣物理熱損失

Q4出

0.06×108

2.7

爐體散熱損失

Q5出

0.12×108

5.4

誤差

1561000

0.7

∑Q收入

總計

2.34×108

∑Q支出

2.23×108

3.5

生活垃圾燃燒中二惡英的控制

二惡英是迄今為止人類所發現的毒性最強的物質，垃圾焚燒過程特別是含氯化合物的廢物燃燒過程，是環境中二惡英的一個主要來源。由此，要發展垃圾焚燒技術，二惡英的控制問題尤為重要。焚燒過程中二惡英的形成概括起來有三種形成途徑：a．碳、氫、氧和氯等元素通過基元反應生成二惡英；b．在燃燒過程中由含氯前體物通過化學反應生成二惡英；c．垃圾本身可能含有痕量的二惡英。降低二惡英類物質的排放可從以下幾方面著手：

1)改善爐內燃燒條件

設計較大爐膛容積熱強度，焚燒爐與余熱鍋爐分開，即焚燒爐內不設置水冷壁管。當垃圾熱值很低時，可用投油助燃等方法來保持爐溫；設計足夠容積的氣體燃燒區，擴大二次燃燒區。爐排爐設計成瘦高型，設計低而長的后拱，延長氣體流通路徑，保證燃燒煙氣在爐膛溫度≤850℃時停留不少于2s，爐膛溫度≤1000℃時停留不少于ls；為了使氣體與空氣完全混合，在干燥帶頂部相應設置二次高溫燃燒空氣進口，加強爐內氣流的擾動，旋轉。

2)煙氣處理

焚燒爐內生成的二惡英主要以固態形式附著在飛灰表面，設置高效除塵器可以去除大部分的二惡英。研究表明，袋式除塵器去除二惡英效果最好。為了提高袋式除塵器去除二惡英的效率，可以降低排煙溫度，使得氣相中的二惡英冷凝附著于煙氣中飛灰顆粒上，再用袋式除塵器捕捉飛灰，可獲得更佳的效果。投資許可的情況下，可在袋式除塵器前設一活性炭吸附塔，不僅可將二惡英排放量控制在O．05n

以下，而且活性炭在低溫區(140—200℃)范圍內能起催化劑的作用，減少氮氯化物的排放量，總效率可達90％以上。

4.效益分析

4.1

環境效益分析

我國城市生活垃圾處理工作起步較晚，目前處于初級階段，治理水平較低，基礎設施差，基本上沒有可靠的工藝設備能對城市生活垃圾進行科學治理，因而城市生活垃圾已成為我國城市最嚴重的污染之一。由于目前我國城市，尤其是經濟實力較弱的城市普遍采用市郊露天堆放，許多城市邊緣、郊區往往垃圾遍布、污水橫流、有機物分解產生惡臭，對大氣、土壤、水體環境造成了嚴重的污染。我國目前的城市生活垃圾處理技術最常用的為衛生填埋和露天堆放，垃圾焚燒技術的應用只為占2%，而采用焚燒工藝處理城市生活垃圾可以從垃圾中回收大量的金屬和熱能，不僅避免了因垃圾長期堆放而產生臭水臭氣的問題，同時通過對焚燒煙氣的技術處理能使煙氣中污染物含量達到國家規定的標準，排放到大氣中后不會對大氣產生進一步的危害。是城市生活垃圾的較為理想的處理方式。

4.2

經濟效益分析

生活垃圾焚燒技術由于其具有諸多優點給我們的生活帶來很大經濟效益。

①減容減量效果明顯。通過焚燒技術處理城市生活垃圾可以節約大量的填埋場地；

②無害化程度高。通過焚燒處理生活垃圾能為市民營造一個良好的空氣環境，對人體的健康成長有很大的幫助；

③資源化效果好。生活垃圾經過焚燒過程獲得以高溫煙氣形式的熱能，通過余熱鍋爐將能量傳遞給水，使水轉變為蒸汽，可用來進行余熱發電、供熱和電熱聯產。據測定，若措施得當，利用1t城市生活垃圾焚燒，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-供熱或發電。

④適應能力強。焚燒過程對生活垃圾的要求低，在生活垃圾熱值達到3344kJ/kg以上就可以達到自然，無需添加輔助燃料。此外，生活垃圾焚燒廠可以實現全天候運行，不易收到氣候等外部環境的影響。

⑤節約場地，運行費用低。生活垃圾焚燒處理廠占地面積小，排放的尾氣經過處理后達標排放污染小，可以靠近市區就近建廠，縮短運輸距離，節約了運費；同時，隨著城市人口密度的增大、地價的不斷提高及城市生活垃圾填埋的環境污染要求的日益嚴格，生活垃圾熱值的增高，焚燒過程熱量利用效率的提高，生活垃圾焚燒廠的投資有望可實現贏利運轉。

傾斜往復式爐排焚燒爐