生活垃圾焚燒發(fā)電工藝設(shè)計計算書

1、一.生活垃圾焚燒爐排爐工藝設(shè)計參數(shù)的計算1待處理生活垃圾的性質(zhì)1.1待處理生活垃圾主要組成成分表1:待處理生活垃圾的性質(zhì)生活垃圾含水率(%)含灰率(%)可燃物(%)密度(t/m3)LHV低位熱值(kj/kg)設(shè)計值47.421. 7730. 930. 355800適用范 圍30-600. 30-0. 604186-6700表2：待處理生活垃圾可燃物的元素分析(應(yīng)用基)%項|丨CH0NSCI合計W量20.60.98. 530. 10. 120.6830. 93表3：要求設(shè)訃主要參數(shù)項忖垃圾處理量t/d垃圾存放 時間 d年正常工作時間 h煙氣停留時S燃燒室出口溫度£參數(shù)100057800

2、0>285010001-2根據(jù)垃圾元素成分計算垃圾低位熱值:LHV=81C+246H+26S-260-6W (Kcal/Kg)=81*20. 6+246*0. 9+26*0. 12-26*0. 12-6*47. 4=1388(Kcal/Kg)*4. 18=5800(KJ/Kg1. 3根據(jù)垃圾元素成分計算垃圾高位熱值：HHV二 LHV+600* (W+9H) *4. 18= 1388+600(0. 474+9*0. 009) *4. 18=7193. 78 (KJ/Kg) o2、處理垃圾的規(guī)模及能力焚燒爐3臺：每臺爐日處理垃圾350t；處理垃圾量：1000t/24h二41. 67 (t/h

3、)；爐系數(shù)：(8760-8000) /8000二0. 095；實際每小時處理生產(chǎn)能力：41. 67* (1+0.095) =45.6 (t/h)；全年處理量：45. 6*8000=36. 5*10't；故:每臺爐每小時處理垃圾量：350/24*1. 05=15. 3 (t/h)。3、設(shè)計參數(shù)計算：3. 1垃圾倉的設(shè)計和布置已知設(shè)訃中焚燒爐長度L二75. 5米，寬D二18. 5米,取垃圾倉內(nèi)壁與爐長度對齊,T=5d,垃圾的堆積密度取0. 35t/m3求：垃圾的容積工程公式：V=a*T式中：V垃圾倉容積m3；a 容量系數(shù),一般為1215,考慮到山于垃圾倉存在孔角，吊車性能和翻倉程度以及有效

4、量的缺陷，導(dǎo)致垃圾倉可利用的有效容積小 于兒何容積；T 存放時間,d：根據(jù)經(jīng)驗得出適合燃燒存放天數(shù),它隨地區(qū)及季節(jié)稍有變化：V=a*T=l. 2*5*1000/0. 35=17142. 86 (m3 )。故：垃圾倉的容積設(shè)計取18000 (m3)o垃圾倉的深度為HmHm=L*D/V=18000/75. 5*18. 5=12. 88 (m)o故：垃圾池全封閉結(jié)構(gòu)，長75. 5米寬18. 5米,總深度以6米卸料平臺為基準負13米。3. 2焚燒爐的選擇與計算(1) 焚燒爐的加料漏斗焚燒爐的加料漏斗掛在加料漏斗層，通過垃圾吊車將間接垃圾供料變?yōu)榫鶆蚣恿?漏斗的容積要能滿足“l(fā)h”內(nèi)最大焚燒量。垃圾通過

5、豎溜槽送到給料機，垃圾豎溜槽可通過液壓傳動閘板關(guān)閉，豎溜槽的尺寸選擇要滿足溜槽中火焰密封閉合，給料機根據(jù)要求向焚燒爐 配送垃圾，每臺爐安裝配合給料機傳動用液壓汽缸，液壓設(shè)備由每臺爐生產(chǎn)線控制中心控制。料斗的容積VdVfG/24*Kx/ P l式中：W-料斗的容積(m)；G-一每臺爐日處理垃圾的量，(t/h)；Kx-可靠系數(shù)，考慮吊車在爐焚燒垃圾的速度等因素,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*l. 5/0. 45 =51 ( m3)。故：加料漏斗容積按51m設(shè)計并且斗口尺寸應(yīng)大于吊車抓斗直徑的1. 5倍。(2)

6、燃燒空氣量及一次、二次助燃空氣量的計算 以單位重量燃燒所需空氣量以容積計算a. 理論空氣量由公式：L。二(8. 89C+26. 7H+3. 33S-3. 330)*10-' (NmVkg)； 把表2待處理垃圾各元素的含量值代入上式：L。二(8. 89*20. 6+26. 7*0. 9+3. 33*0. 12-3. 33*8. 53) *10_:=1. 8 (NmVkg )。b、實際空氣需要量:Ln=N*L0式中：N-空氣過剩系數(shù)，確保垃圾空氣，一般要求燃燒過程的空氣過剩系數(shù)在1. 8左右，本設(shè)計中空氣過剩系數(shù)取1. 8； Ln二 1. 8*1. 8二3. 24 ( NmVkg ) 以單

7、位重量燃燒所需空氣量以重量計算a、理論空氣量由公式:U=(ll. 6C+34. 78H+4. 35S-4. 350)*10-2 (kg/kg)； 把表2待處理垃圾各元素的含量值代入上式：Lo= (11. 6*20. 6+34. 78*0. 9+4. 35*0. 12-4. 35*8. 53)*10唱=2. 34 (kg/kg)。b、實際空氣需要量:Ln=N*L0式中：N-空氣過剩系數(shù)，確保垃圾空氣，一般要求燃燒過程的空氣過剩系數(shù)在1. 8左右，本設(shè)計中空氣過剩系數(shù)取1. &Ln=2. 34*1. 8=4. 21 (kg/kg )<>C、設(shè)訃焚燒爐每小時燃燒垃圾所需空氣總重量

8、為Gf4. 12*15. 3*1063036 (kg/h) o 設(shè)計焚燒爐每小時燃燒垃圾所需空氣總量為L二G* Ln(Nm3/h)；式中：G-每臺爐日處理垃圾的量，(t/h)；Ln-實際空氣需要量，(Nm3/kg)；L=15. 3*103* 3. 24=49572 (Nm7h)o故：設(shè)計焚燒爐每小時燃燒垃圾所需空氣量為49572 ( Nm7kg)w設(shè)計二次風流量占整個助燃空氣量的25%,求得二次風助燃空氣量L鑑二32% (Nm7h)；L 處二L*2%二49572*25%二12393 (Nm3/h)；L 如二49572-12393二37179 (Nm'/h)。故：設(shè)計一次風助燃空氣量為3

9、7179 (Nm'/h),二次風助燃空氣量為12393 (Nm7h)o(3) 燃燒產(chǎn)物的煙氣量 以單位重量燃燒產(chǎn)生的總煙氣量以容積計算焚燒垃圾爐產(chǎn)物的主成量及成分是根據(jù)燃燒反應(yīng)的物質(zhì)平衡進行訃算，求1血生活垃圾完全燃燒后產(chǎn)生煙氣量Lv Lv=(m-0. 21)Lo+l. 867C+0. 7S+0. 8N+11. 2H+1. 24W+0. 62C1 (NmVkg)；= (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 (NmVkg)；=3. 94

10、5(NmVkg)；a. 空氣中含水量二實際空氣量*空氣中水分含量=3. 24*0. 015=0. 0486 (NmVkg)；b、燃燒干煙氣量二總煙氣量-空氣中含水量-垃圾中含水量-氫燃燒產(chǎn)生水量=3. 945-0. 0486-0. 474-9*0. 009=3. 34 (Nms/kg)。 以單位重量燃燒產(chǎn)生的總煙氣量以重量計算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. 474+1. 03*0. 0068=4.2 (k

11、g/kg)o(4) 生活垃圾焚燒每小時的排渣量及飛灰量渣量為主活垃圾中灰渣的量和未燃的可燃物的量之和，灰渣的熱灼減率為5%,則求每小時排渣量ah: 張二Gr 垃啟*人/ (100%-5%) t/h；式中:Gr Ktn每小時焚燒垃圾量，15. 3t/h；A-垃圾中的渣含量，取20. 5%；2=15. 3*20. 5%/95%=3. 3 (t/h)。故：設(shè)計出渣量能力為3. 3t/ho爐渣貯坑：一般渣庫貯坑按3天的容量設(shè)訃,1/1Vsk=3. 3*24*3*3=712. 8 （t/3d ）。故:設(shè)計渣貯坑容量為3天貯渣720噸。 飛灰含量8為處理垃圾量的0. 55%,按5%的量取， 垃圾*5%=0

12、. 765 （t / h） o故：設(shè)計每臺爐飛灰含量為0. 77 t/h。每小時燃燒產(chǎn)物的煙氣量為：m慚m煙二（G 垃圾+G空）-（ahz+ath） -15. 3+63. 036-3. 3-0. 77=74. 266 （t/h）o 故：每小時燃燒產(chǎn)物的煙氣量為74. 266t/h （標準狀態(tài)下）。表4：物料計算平衡表收入物料支出物料符號項目數(shù)值符號項目數(shù)值t/h%t/h%G燉圾垃圾量15.319. 53排煙量74.26694.8G w輔助燃 料00ah=渣3.34.21G空空氣63. 03680. 47飛灰0. 770. 99工 G 、合計78. 336100工G .h合計78. 336100

13、（5）垃圾焚燒爐的能量平衡根據(jù)垃圾焚燒爐系統(tǒng)平衡條件，力學(xué)第一定律能量守恒定律得：Q 認+Q?入 + Q3 入+Qi 入二 Qi 岀 + Q?出 + Qs 出 + Q” 出 + Qsm式中：Qi入生活垃圾的顯熱量,Kcal/kg：Q=a-一預(yù)熱空氣帶入的熱量,Kcal /kg；Qsa 夕卜部熱源輸入的熱量,Kcal/kg；Q”、一-單位垃圾完全焚燒時所放出的熱量,Kcal/kg：Q訓(xùn)一-煙道氣熱損失,KJ/h；Q叩 噴入爐內(nèi)水蒸氣所造成熱損失,Kcal/ kg：Q31p.-不完全燃燒氣體所造成熱損失,Kcal/ kg：Qm.,一-焚燒爐渣及飛灰?guī)ё叩奈锢頁p失,Kcal/kg；Qsth輻射的熱損

14、失,Kcal/kg；Qsih不完全燃燒熱損失,Kcal/kg：輸入熱童計算1）進入焚燒爐內(nèi)的垃圾完全焚燒時所輸入的熱量進入垃圾爐焚燒的垃圾的總熱量為完全燃燒熱量與顯熱量之和；（單位垃圾量）* （垃圾比熱值）* （垃圾進料溫度）（Kcal/kg）；=1*0. 732*25二 18. 3 （Kcal/kg）；2）預(yù)熱空氣帶入的熱量Q,入二（實際所需空氣量）* （預(yù)熱空氣比熱）* （預(yù)熱空氣溫度）（Kcal/kg）；=3. 24*0. 314*250二254. 34 （Kcal/kg）；3）無外部熱源輸入的熱量Qs 入二 04）單位垃圾完全焚燒時所放出的熱量Qv=1388 （Kcal/Kg）:鍋爐輸

15、入總熱量Qi入+Q,入 + Q3.k+Qia=18. 3+254. 34+0+1388二 1660. 64 （Kcal/Kg）。故：輸入熱量 Q 入=1660. 64 （Kcal/Kg）«輸出熱量計算1）煙道氣熱損失煙道氣熱損失二燃燒干煙氣量*煙氣平均比熱* （爐排煙氣出口溫度-基準溫度）（Kcal/Kg）；Q訕=3.34*0. 355* （250-25） =266. 78（Kcal/Kg）。故：排煙道氣熱損失Q訕=266. 78 （Kcal/Kg） 02）噴入爐內(nèi)水蒸氣所造成熱損失無噴入爐內(nèi)水蒸氣Q洞二0：3）不完全燃燒氣體所造成熱損失QshF（1-燃燒效率）* （垃圾含碳量-爐灰

16、含碳量）* （碳不完全燃燒的損失）（Kcdl/Kg）；=（1-0. 99） * （0.206-0. 05） *5700=8. 89 （Kcal/Kg）；4）焚燒爐渣及飛灰?guī)ё叩奈锢頁p失爐灰殘留熱量二灰分含量*灰分比熱* （灰分溫度-基準溫度）（Kcal/Kg）；Q4H1=0. 206*0. 25* （400-25） =19. 31 （Kcal/Kg）；1/15) 輻射的熱損失一般設(shè)訃生活垃圾焚燒爐中一般按供入熱量的2%考慮；QSUi=1660. 648*0. 02=33. 21 (Kcal/Kg)；6) 不完全燃燒熱損失垃圾內(nèi)碳完全燃燒發(fā)熱量*爐灰含碳量*垃圾含碳量(Kcal/Kg):Q6ih

17、=7700*0. 05*0. 206=79. 31 (Kcal/Kg)；合計：Q出Pi出+ Q2出+ Qs出+ Qa出+ Q5出+ Q6出=266. 78+0+8. 89+19. 31+33. 21+79. 31=407. 5 (Kcal/Kg)。 故：總損失熱能量為407.5 (Kcal/Kg)«Q總熱量凈值二鍋爐輸入總熱量5-總損失熱能量Q出(Kcal/Kg)； =1660. 64-407. 5=1253.14(Kcal/Kg)。(6) 鍋爐熱效率：H 1-Q 出/(LHV+ Qi入 + Q2入)*100%=1-407. 5/(1388+18. 3+254. 34) *100%=

18、75. 5%>65% (符合要求)。表5：機械爐排爐生活垃圾焚燒爐熱平衡表收入支出項目符 號數(shù)值項目符數(shù)值Kcal/Kg%號Kcal/Kg%垃圾燃 燒熱Qi入1406. 385煙道氣熱損 失Qiai266. 7816. 06空氣帶 入熱254. 3415不完全燃燒 熱損失Q3.118. 890. 535爐渣、飛灰 帶走的損失Qi.4119. 311. 162輻射的熱損失Q5.i133.211.999不完全燃燒 熱損失Q6,'I|79. 314.775能量凈值Q1253. 1475. 469匸Q收入總計1660. 64100工Q支出總u-1660. 64100(7) 蒸汽產(chǎn)氣量計算

19、已知：過熱器出口圧力4Mpa,溫度420°C,焙值 血二7896Kcal/Kg,集汽聯(lián)箱入口給水溫度150°C,焙值h13o=150Kcal/Kg,:每小時垃圾焚燒量為 15300 Kg/h,垃圾單位重量的能量凈值1253. 14cal/Kg,求每小時蒸汽產(chǎn)汽量S (Kg/h)。S=(垃圾單位重量的能量凈值*每小時垃圾焚燒量)/ (焙降差值氐。- h150)二(1253. 14*15300) / (789. 6-150) =29981. 3 (Kg/h)故：鍋爐額定連續(xù)蒸汽蒸發(fā)量按30 t/h設(shè)計。(8) 爐排機械負荷護排機械負荷是表示單位爐排面積的垃圾燃燒速度的指標，即單

20、位爐排面積,單位時間內(nèi)燃燒的垃圾量,kg/(m:. h)Gf=G/t. A式中：Gf-爐排機械負荷,kg/(ml h)；G垃圾燃燒量kg/d；t-一運行時間,h/d;A爐排面積，mJo已知:焚燒爐的處理能力G二15.3 (t/h),運行時間t二24小時，單臺焚燒爐的機械負荷GKL50350 kg/(ml h),取185 kg/(ml h),求:單臺焚燒 爐排面積:AA=G/t. Gf=15. 3*107185=82. 7 (m2)。故：焚燒爐爐排面積按82. 7平方米設(shè)計。(9) 燃燒室熱負荷a燃燒室熱負荷是衡量單位時間內(nèi)單位容積所承受熱量指標，燃燒容積為一、二次燃燒室之和。燃燒室熱負荷的大小

21、即表示燃燒火焰在燃燒室內(nèi)的充滿程度，燃燒室太小，燃燒室內(nèi)火焰過于充滿，爐溫會過高，從而爐壁耐火材料容易損傷，煙氣 的爐內(nèi)停留時間也不夠,容易引起不完全燃燒，嚴重時會造成一氧化碳,在后續(xù)煙道中再燃燒，爐壁和爐排上也易熔融結(jié)塊；燃燒室過大時，熱負荷偏 小，爐壁過大，爐溫偏低，爐內(nèi)火焰充滿不足，燃燒不穩(wěn)定，也容易使焚燒爐灰渣的熱灼量值偏高。連續(xù)運行焚燒爐熱負荷值一般在3. 36*1056. 3*105KJ/(m3. h)范圍，取q=4. 4*1(/ KJ/(ml h)。Qv=m Qe+CjJLx (tato) 1 /V式中：m-一單位時間的垃圾燃燒量,kg/d；Qd-垃圾的平均低位熱值,KJ/kg；

22、5-空氣平均定壓比熱容,KJ/ (m3. °C)；1/1一-單位質(zhì)量的垃圾獲得的平均燃燒空氣量,m7kg (標準狀態(tài))；t廠一預(yù)熱空氣溫度。C；to-環(huán)境溫度，°C；V燃燒容量積,m；已知：焚燒爐單臺處理能力 m=15. 3t/h=l. 53*104kg/h, Qd=5800KJ/kg, to=2O°C, ta=250°C, U=3. 16 m3/kg, Cpk=l. 30 KJ/(m3. °C), qv=4. 4*105 KJ/(ml h),求得燃燒室的容積:VV= mQd+CpkLa(t-to)/ q=1.53*1045800+1. 3*3

23、. 16 (250-20) /4. 4*105=234. 5m故:焚燒爐燃燒容積按235立方米設(shè)計。3臺lOOOt；45.6*8000=36.5*10* t ；15. 3t/h；焚燒爐燃燒容積:235m3；根據(jù)計算得出垃圾爐性能指標及設(shè)計參數(shù) 焚燒爐 日處理垃圾： 年處理垃圾： 每臺爐每小時燒垃圾量：82.7m7；0. 30. 5m;0. 50. 8m;<5%；焚燒爐排面積：烘干區(qū)、燃燼區(qū)垃圾厚度： 燃燒區(qū)料層厚： 爐渣熱灼減率：1388Kcal/kg(5800 kj/kg):3套；30t/h.臺,(30*3=90 t/h)； 400°C；4. 0MPa；4. 4MPa；150°C；75. 5%；28000h