垃圾焚烧厂课程设计

垃圾焚烧厂课程设计《固体废物处理与处置》计 学号： 2011年12月31日1概述-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2工艺方案选择------------------------------------------2.1比较填埋、焚烧及堆肥三种工艺的优缺点及试用条件----2.2拟采用的工艺形式----------------------------------2.3设计选用方案工艺流程------------------------------3工艺设计计算-------------------------------------------3.1分选阶段各单元设计计算及设备选型---------------------3.2焚烧阶段各单元设计计算及设备选型----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3.3烟气处理阶段各单元设计计算及设备选型------------------------------------------------------------------3.3.3烟囱---------------------------------------3.4垃圾焚烧过程的热能平衡--------------------------------------------4.效益分析-----------------------------------------------------------------------------------------------5参考文献-----------------------------------------------建设的必要性城市生活垃圾是指在城市居民日常生活中或为城市日常生活提供服务的活动中产生的废弃物或丢弃物，是固体废物的一种。城市生活垃圾产量之大，增长之快，危害之严重，已经广泛引起人们的普遍关注。我国目前的城市生活垃圾处理处置技术最常，占总处理量的%，其次为堆肥化，占%，少量采用焚烧技随着科学技术的发展，生活垃圾焚烧的工艺和设备不断完善，采用焚烧方法处理城市生活垃圾可以从垃圾中回收大量的金属和热能。据测定，若措施等当，利用1t市生活垃圾可以被看成是第二能源而被加以利用一供热和发电。采用的设计标准和规范焚烧处理工程技术规范(CJJ90-2002\J184-2002)/中华人民共和国行业标设项目周围的环境概况城市垃圾危机之下，垃圾填埋场已经越来越难找，城市管理者自然就想到焚烧垃踵而来的问题是，大量垃圾焚烧厂离居民区过近(有的距居民区只有二三百米)，引垃圾的处理方式充满了争议。的扩建。国家环保部对垃圾焚烧则是持谨慎推动的态度，该部在“长江口及毗邻海域碧海行动计划”中，提出相关区域焚烧垃圾的比例不低于处理总量的35%。这意味着：环境、土壤和地下水环境质量现状符合国家烧厂建设以前监测资料相比，除环境空气中的二其它各污染指标都呈改善趋势，项目地区环境质产生量质较少、年际变化较大等生活垃圾组分平均值纸类塑料竹木布类厨余果皮金属玻璃渣石WWANHCOS2工艺方案选择填埋、焚烧及堆肥三种工艺的优缺点及试用条件源认处理城市垃圾的成熟技术，也是处理城市垃圾的主要方法。 (一)、卫生填埋法(Landfill)卫生填埋法是国内外应用广泛的垃圾处发展中国家由于经济落后，大多采用简易填埋法，其产生的垃圾渗滤液对地下水和地废气收集处理，垃圾表层覆盖压实作业等措施，从而避免了目前采用的简易填埋方式 (二)、堆肥与垃圾再生利用(ReuseandRecycling)堆肥是使垃圾中的，最后形成腐殖质，可作肥料或土壤改良酵两种方式。一般常用好氧发酵工艺，周期短、无害污染环境，堆肥成本过高或质量不佳影响堆肥产品 (三)、垃圾焚烧法(Incineration)焚烧法是将垃圾中的可燃成分在高温(800℃~1000℃)条件下经过燃烧反减经济种城市生活垃圾处理技术。焚烧处理的优点有：烟尘经处理达标后排放，无害化程度高；1、经过焚烧，垃圾中可燃成分被高温分解后一般可减容80％~90％，减容温烟气，其热能被转变为收铁磁性金属等资源，可以充分实现垃圾处理的资源尾气经净化处理后污染较小，可以靠近市区建焚烧处理的缺点有：市生活垃圾垃圾分类系统较完善且生活垃圾地缺乏、生活垃圾热值高、经济条件较发达的城技术比较适合国内的高水分、低热值垃圾，是目前垃圾焚工分和渣石。分层，对垃圾起到切割、翻转和搅拌的作耐磨、耐高温，炉膛侧壁和天井生的废气中污染物组分、浓度及需要执行的排放标准来确定。在通常情况下，烟气净化工艺主要针对酸性气体(HCl，SOx)、颗粒算分选阶段各单元设计计算及设备选型用于暂时储放进入处理系统的垃圾并用来的容量应根据设计收入焚烧厂的垃圾量、设备的操1.贮坑容积V0100h363规格3000x600030Qqq+q=2.5t/h123。h0该设计中选用的磁选设备为：CTCT24表3CT永磁筒式磁选机主要技术参数：型型号筒径/mm筒长/mm筒表场强/给料粒度功率/kW质量(kA/m)/mm/tCT-9249002400130-40070-1103-0体的形状是用筛板做成的圆筒，工作过程中既有破碎又有筛依据垃圾破碎分选工艺要求选择国产滚筒破碎机，具体技术特征如下表：滚筒破碎机技术特征mm提升板高度/mm300电动机型号BJO-72-42功率/kW30转数1460筛上物质主要为纸类、塑料、竹木、部分有机等进入后继燃烧处理，筛下物质为不燃烧物质经后继处理后去往填埋场进行填埋处理；30经分选后进入后继焚烧处理的可燃组分为：出来的去填埋处理的物质为：备选型坑堆放以便于送入焚烧炉中焚烧。设计收4天的燃烧垃圾量，生活垃圾的原始堆积密度约为m3在贮坑堆积压实后其堆积密度将增大到t/m3(该设计取t/m3)；理论上贮坑体积为V=aTNT-存放时间d，该设计取值T=4d实际实际理论度，抓斗采用电动液压多瓣抓斗(Electro-hydraulicOrangePeelGrab)电动液压多瓣抓斗特征参数ABCD52883930440V60Hz额定起重量3000为城市居民生活垃圾，其特点是产量大，水分高，热值能，灰渣综合利用，节省投资与运行费用的要求，因此宜选用机械炉排焚烧往复式炉排焚烧炉，由于生活垃圾最低热值为Kjkg燃料，单炉处理量在150-450t/d之间，焚烧炉是一台水平逆向上加料炉排炉，有3跳轨道。每条轨道分四个区，干燥区、焚烧区(两区)和的四个区形成漏斗，收集焚烧漏料。设计采用两台焚烧炉，每td炉运行时间20h/d，单台焚烧炉机械负荷为G=400kg/ ()。W式中G-炉排机械负荷，G=450kg/()W450103由此可得：A===50m23.2.3.2.燃烧室热负荷qv3.2.4.燃烧空气量生活垃圾中包含了众多元素，生活垃圾焚烧的过程实质上就是垃圾中这些元素剧烈发生剧烈的氧化反应的过程，它首先产生的是大量的热量和燃烧产物C(O2、HO)，其次就是污染物，如HCl、SO。22a：理论空气需要量L0根据生活垃圾应用基的质量分数：w(C)+w(H)+w(O)+w(N)+w(S)+w(Cl)+w(W)+w(A)=100%由C、H、S、Cl等反应的燃烧方程式可得：1kg垃圾完全燃烧时所需要的氧气量(质量)为空气中氧气的体积为21%，所以1kg的垃圾完全燃烧所需的理论空气量为LobLn为了保证垃圾中可燃成份完全燃烧，实际供入炉内的空气量一定要大于理论空气量。设计中取空气过剩系数n=，则：焚烧炉区引风机采用Y4-73-11引风机。具体型号及性能参数如下表：表6Y4-73-11引风机性能参数型型号转速r/min14D1450型号功率kWY126-4225全压/Pa3940-2793ST0103290×105×85轴功率kWGB799-76M30×800效率/%流量m3/h联轴器风机轴c：燃烧产物烟气量Vn烧反应的物质平衡进行计算的。垃圾完实际燃烧烟气量V为：n2HCl垃圾空飞灰含量为处理垃圾量的%%，设计中的含量为处理垃圾量的2%记，则：根据质量平衡可求得生活垃圾焚烧厂的排烟量：量的热能，可以经余热锅炉后利用起来去发电供热。余热锅炉中不发生燃烧过程，也没有燃烧相关的设备，从本质上讲，它只是一个燃气—水/蒸汽的，有些地方直接叫水热交换器，燃烧设备出来的高温烟气经烟道排烟温度一般为150~180℃，烟气温度从高温降到排烟温度所释放出的热量用来使水变成蒸汽。本设计中焚烧炉与余热锅炉形成一个配套体系,因此余热锅炉也选表7余热锅炉表征参数额额定蒸发量t/h额定蒸汽温度℃烟气进口温度℃工作压力MPa外形尺寸mmQQ8/烟气处理阶段各单元设计计算及设备选型生活垃圾焚烧厂典型的烟气净化控制设备和处理流程可分为干式、半干式和湿式三类。半干法典型处理流程是由半干式洗涤塔和布袋除尘器组合而成，以半干式洗涤塔去除酸气，布袋除尘器去除粉尘。由于袋式除尘器是利用过滤的方法完成颗粒物的净化过程，当烟气通过由颗粒物形成的滤层时，气态污染物仍能与滤层中还未起反应的Ca(OH)固体颗粒物发生化学反应而得到进一步的净化。因此，在同等条2件下，半干式净化工艺中的除尘器优先选用袋式除尘器。半干式工艺计算简单，工程投资较低，但对管理的要求较高。本设计方案采用半干式工艺流程。(流程图见总工艺流程图)烟气排放标准如下表所示表8垃圾焚烧厂烟气排放标准mg/m3mg/m3mg/m3TEQng/m3烟气黑度SO2HCl二恶英类数值含义测定均值测定值小时均值小时均值测定均值260注:各项标准限值均以标准状态下含11%O的干烟气为参考值换算。23.3.1半干式洗涤塔喷嘴喷出来的压缩空气混合，利用高效雾化器将消石灰泥浆从塔顶乡下喷入干燥吸收塔中。高温气体与喷入的石灰浆成逆向流的方式充分混合，与石灰浆反应生成则HCl的去除效果可达到95%以上，SO的去除效果可达到80以上。2SO的去除效果焚烧烟气中SO的含量为V=0.0014m3/kg=0.0014851103=1191.4m3SO经处理后SO去除率为80%，则处理后烟气中的含量为：2②HCl的去除效果HCl有一定的过滤作用。袋除尘器运行中控制烟气通过滤料的速度(称为过滤速度)颇为重要。一般取过滤速度为—2m/min，对于大于µm的微粒效率可达99%以上，设备阻力损失约为980—I470Pa。①除尘器处理气体量Q-生产过程产生的气体量；Q=4.25m3/kg×851×1000kg/20h=180838m3/h；sst-除尘器内气体的温度，℃；t=200℃；ccaaaaK-除尘器前的漏风系数；aa>43.3.3烟囱根据现有污染源大气污染物排放限值(GB16297-1996)设定本设计中垃圾焚烧烟气处理段的烟囱高度为60m。选用Y4-73-11锅炉引风机,具体性能参数如下表表10Y4-73-11锅炉引风机全压/全压/Pa1862-1421ST0103流量m3/h308000-384000联轴器风机轴500×160×120160型号转速r/min25D580型号功率kWJS157-10360轴功率kW172-182GB799-76M36×1000效率/%93-84垃圾焚烧过程的热能平衡2CO2n生活垃圾焚烧时会释放一定的热量，在生活垃圾焚烧炉内，为了垃圾的完全燃烧和保证无害化效果，焚烧炉内必须保持一定的温度和一定的燃烧时间，此后高温烟气通过余热锅炉进行热能回收，最后经过烟气净化系统处理后排入大气。垃圾燃烧释放出来的热量除部分被有效热利用外，还有一部分随烟气带走，一部分随灰渣带走，部分从炉墙中向外散失掉。因此根据热力学第一定律-能量守恒定律，垃圾焚烧系统的热能平衡示意图如下图所示：1.供入热及带入热Q入①垃圾燃烧热Q1,入1,入垃圾d②空气带入的物理热Q2,入由于以环境温度为基准点，空气带入的物理热记为0；QkJh入1，入2，入2.支出热Q出①余热利用有效热Q在焚烧过程中，垃圾中含能可用于供热或发电的实际能量转化率分别为60%-②排烟热损失Q2,出，造成部分22co22烟气的体积分数组成为：CO%,HO%,N%,O%,SO%(示例22222CO：V/V==%)则烟气的质量分数组成为：CO%,HO%,N%,O%,SO%。烟气的比22222热容为③不完全燃烧热损失Q3,出在设计中，考虑到是机械炉排焚烧方式，固体不完全燃烧热损失量按供入量的4%计，即：④炉体散热损失Q4,出实际计算中根据经验数据计算，在生活垃圾焚烧中一般按供入热量的3%-5%计。该设计取5%。⑤灰渣、飞灰物理热损失Q5,出灰渣、飞灰屋里热损失Q可按下式计算得出:5,出由于飞灰的含量相对于灰渣的量要小得多，故可按灰渣计。合计Q=Q+Q+Q+Q+Q出1出2出3出4出5出Q2.34108入有效利用热为n==0.94108+0.06108=42.74%有效Q2.34108入表11生活垃圾焚烧热能平衡表余热利用有效热排烟热损失不完全燃烧损失灰渣物理热损失炉体散热损失kJ/h1561000Q1出Q2出Q3出Q4出Q5出垃圾燃烧热空气带入热Q1入Q2入kJ/h00%收入支出生活垃圾燃烧中二恶英的控制二恶英是迄今为止人类所发现的毒性最强的物质，垃圾焚烧过程特别是含氯化合物的废物燃烧过程，是环境中二恶英的一个主要来源。由此，要发展垃圾焚烧技术，二恶英的控制问题尤为重要。焚烧过程中二恶英的形成概括起来有三种形成途c．垃圾本身可能含有痕量的