固体废物处理与处置课程设计-日处理500t城市生活垃圾焚烧处理工艺设计

环境工程（1）班何宏飞日处理500t城市生活垃圾焚烧处理工艺设计课程设计课程名称固体废物处理与处置课程设计题目名称日处理500t城市生活垃圾焚烧处理工艺设计学生学院环境科学与工程学院专业班级环境工程（1）班学号学生姓名指导教师20XX年1月4日

目录一、设计任务 -22-一、设计任务1.1背景资料一、课程设计背景资料本项目垃圾处理规模为500t/d，预计投产时间为2018年，根据项目申请报告对收集范围内生活垃圾产量预测，本项目500t/d的垃圾焚烧炉可以得到保证（考虑到未能全部实现收集的实际情况）。②生活垃圾主要组成根据相关检测中心对垃圾中转站的生活垃圾成分的分析检测，该市生活垃圾的组成见表1。表1市生活垃圾的平均组成(单位：％)类别有机物无机物可回收物动物植物灰土砖瓦陶瓷纸类塑料橡胶纺织物玻璃金属竹木小项(％)1.3537.903.583.0710.1923.9011.541.410.751.14大项(％)39.246.6649.12含水率(％)52.1生活垃圾元素成分见表2。表2市生活垃圾元素分析表(收到基)单位：％元素符号CHNSO灰份水份Qnet.ar(kcal/kg)收到基数值(％)范围33.58～58.644.34—8.960.53～1.560.09—0.3720.45—31.576.09—29.731.65～3.49617—2953均值43.185.910.890.1726.9720.482.401890.4(7901.8kJ/kg)③垃圾设计热值的确定生活垃圾检测报告显示，生活垃圾热值可以达到5000kJ/kg以上，由于垃圾采样时间为4月份(采样时，连续晴天)，含水分较多果皮类垃圾量较少，垃圾热值相对较高，根据相关生活垃圾焚烧厂类比调查，目前生活垃圾焚烧厂设计值一般在1300~1400kcal/kg，考虑到不利季节垃圾含水量会有所增加，生活垃圾热值会下降，本项目方案中将入炉生活垃圾热值取1380kcal/kg(高热值垃圾6000kJ/kg，可以不添加辅助燃料，满足焚烧炉850℃(2)燃煤本工程燃煤由煤炭供应商供应，煤质检验报告，燃煤煤质资料见表4。表4煤质参数表项目单位数值应用基碳Cy％46.1应用基氢Hy％3.28应用基氧Oy％9.70应用基氮Ny％0.80应用基硫Sy％0.56应用基灰份Ay％20.1应用基水份Wy％/挥发份vy％29.63应用基低位发热量QDWyKJ/kg(kcal/kg)23413.28(5599.12)项目主要原辅材料为生活垃圾和煤，年运行小时数按8000h计，日运行时间按24小时计。根据环发[2008]82号，流化床焚烧炉处理生活垃圾发电项目，其消耗热量中常规燃料的消耗量按照热值换算可不超过总消耗量的20％。(4)脱硫剂本工程采用炉外加石灰粉的半干法烟气净化工艺达到脱硫脱酸的目的，石灰粉考虑成品外购，其特性要求如下。对应上述垃圾处理量和燃煤量所需的石灰粉耗量见表5。Ca(OH)2纯度≥80％粒度≤150目Dmax≤1mm比表面积15～20m2/g3分钟生石灰消化温升≥60℃表5石灰粉耗量表石灰量垃圾炉容量小时耗量t/h日耗量t/h年耗量t/a3×500t/d锅炉0.614.44800注：日运行按24h计，年运行按8000h计。(5)活性炭本项目在半干式反应器和布袋除尘器之间串联了活性炭喷射，利用活性炭通过定量给料装置气送进入烟气管道，对燃烧尾气再次进行吸收、净化。(6)锅炉点火燃料锅炉点火采用0#轻柴油。锅炉启动时，首先输送轻柴油至点火器喷嘴，依靠其燃烧热，加热布风板上床料，当床料加热到一定温度时，再启动给煤装置。每台焚烧炉每次点火耗油量为2~3t/h，点火时间为2h/次。因此每台焚烧炉每次点火耗油量为4～6t。3、厂区平面布置本期建设日处理500t垃圾的焚烧炉，根据具体处理量大小和特点提出相应配套的汽轮发电机组（或供热系统）1.2设计内容1、垃圾产生量与特性分析和计算；2、垃圾焚烧厂总体设计；3、垃圾储存设施的设计；4、垃圾焚烧系统设计和设备选型；5、焚烧烟气净化系统设计。1.3设计任务根据规划和所给的其他原始资料，设计相应处理系统，具体内容包括：1、确定处理系统的工艺流程，选择处理构筑物并通过计算确定其尺寸（附必要的草图）；2、处理厂的工艺平面布置图，内容包括：标出处理厂的范围、全部处理构筑物及辅助建筑物、主要管线的布置、主干道及处理构筑物发展的需要；3、处理厂工艺流程高程布置，表示各处理构筑物的高程关系、高度以及排放口的标高；4、按施工图标准画出一个主要处理设施的构筑物（一个即可）的平面、立面和剖面图；5、编写设计说明书、计算书。二、垃圾产生量与特性的分析和计算2.1生活垃圾产生量及其特性分析与计算本项目垃圾处理规模为500t/d，预计投产时间为2018年。该市生活垃圾的组成见表2-1。表1市生活垃圾的组成(单位：％)类别有机物无机物可回收物动物植物灰土砖瓦陶瓷纸类塑料橡胶纺织物玻璃金属竹木小项(％)1.3537.903.583.0710.1923.9011.541.410.751.14大项(％)39.246.6649.12含水率(％)52.1生活垃圾元素成分见表2。表2生活垃圾元素分析表(收到基)单位：％元素符号CHNSO灰份水份Qnet.ar(kcal/kg)收到基数值(％)范围33.58～58.644.34—8.960.53～1.560.09—0.3720.45—31.576.09—29.731.65～3.49617—2953均值43.185.910.890.1726.9720.482.401890.4(7901.8kJ/kg)2.2垃圾设计热值的分析与计算单位质量的垃圾完全燃烧生成的烟气中所含水蒸汽冷凝为0℃水时所放出的全部热量称为高发热量,而当烟气中所含水蒸汽冷却为20℃汽态水时所放出的全部热量称为低发热量。计算垃圾燃烧时应采用低发热热量Qd，且Qd=339.15C+1030H-108.86(O-S)-25.1WkJ/kg其中，C、H、O、S、W分别为垃圾中碳、氢、氧、硫、水分的质量百分数（%）。所以Qd=339.15+1030-108.86(0.2697-0.017)-25.1=7250kJ/kg该市生活垃圾热值可以达到5000kJ/kg以上，由于当时垃圾采样时间为4月份（采样时，连续晴天），含水分较多果皮类垃圾量较少，垃圾热值相对较高，根据浙江省生活垃圾焚烧厂类比调查，目前生活垃圾焚烧厂设计值一般在1300~1400kcal/kg，考虑到不利季节垃圾含水量会有所增加，生活垃圾热值会下降，本项目方案中将入炉生活垃圾热值取1380kcal/kg(高热值垃圾6000kJ/kg，可以不添加辅助燃料，满足焚烧炉850℃的要求)。2.3燃烧辅料分析本工程燃煤的质检报告见下表3。表3煤质参数表项目单位数值应用基碳Cy％46.1应用基氢Hy％3.28应用基氧Oy％9.70应用基氮Ny％0.80应用基硫Sy％0.56应用基灰份Ay％20.1应用基水份Wy％挥发份vy％29.63应用基低位发热量QDWyKJ/kg(kcal/kg)23413.28(5599.12)项目主要原辅材料消耗量见表4。表4主要原辅材料消耗表名称小时耗量(t/h)日耗量(t/d)年耗量(t/a)煤3.08474.0224672垃圾62.51500500000注：年运行小时数按8000h计，日运行时间按24小时计。环发[2008]82号通知要求，焚烧炉处理生活垃圾发电项目的消耗热量中常规燃料的消耗量按照热值换算可不超过总消耗量的20％，本项目常规燃料的消耗量按照热值换算结果为20％，符合环发[2008]82号通知要求。三、处理系统的设计与计算设计各设备部件时应该参考并遵守当时有效的法律法规。垃圾焚烧厂由垃圾仓、垃圾焚烧炉、蒸汽锅炉、烟气净化设备以及附属烟道等构成，根据具体要求和选择的焚烧炉台数，组合生产线。在正常生产中烟气净化的辅助设备可以视为一个整体，即使其中的部分设备处于关闭状态，整个系统亦可以进行作业。共需要设置两套工艺辅助设备，一套投产一套备用。处理系统的工艺流程如下图1：图1工艺流程图3.1垃圾仓的设计与布置垃圾仓是垃圾输送、中转、存放和预处理的场所。生活垃圾的原始堆积密度一般约为0.35t/m3，经过堆积压实后，其堆积密度将增大到0.8~0.9t/m3。城市生活垃圾进仓以后一般要经过翻仓、堆垛、发酵、一般存放3d等步骤后才能送入焚烧炉进行处理。通过在5d左右（冬天一般在7d左右）后，生活垃圾沥水达到合适的发酵程度。如果存放时间过长，发酵时逸出的可燃气体会造成安全隐患。因此从理论上分析可得下式。其中：V—垃圾仓容积，m3a—容积系数，一般取1.2-1.5。由于垃圾仓存在死角，垃圾吊机性能和翻仓程度有限，故垃圾仓的可利用有效容积小于其几何容积；T—存放时间，d；根据经验得出适合燃烧的存放天数，它随地区、季节稍有变化；N—日焚烧垃圾容积量，m3/d。一般来讲，5-7d前的垃圾与当天的垃圾集中在一起燃烧。垃圾吊机的负荷率远高于一般供物料搬运输送吊机。本设计中使用两台吊机，其工作状态按照1/3投料、1/3翻仓倒料、1/3待机设计。城市生活垃圾在料仓中的堆积角约为75º。配备的垃圾吊机的橘瓣式抓斗其张开直径为3m多。垃圾仓长度方向与焚烧炉对齐。垃圾仓越深，底部的垃圾被压得越结实，抓斗越难抓起来，渗滤液越难以排出。所以垃圾仓垃圾的堆积深度一般为12-18m。设计的垃圾仓内壁纵深为L=24m，堆积深度H=12m。垃圾仓a=1.5m，T=5d，垃圾堆积密度0.8t/m3,日焚烧垃圾量500t，故N=500/0.8=625m3，垃圾仓容积为：宽度:3.2焚烧炉型选型和计算焚烧炉的加料漏斗挂在加料漏斗层。垃圾吊车使垃圾供料变为均匀加料。漏斗的容积应能满足1h内最大焚烧量。垃圾通过竖溜槽送到给料机。垃圾竖溜槽可通过液压传动闸板关闭。竖溜槽的尺寸选择要满足竖溜槽中火焰室密闭闭合。给料机根据要求向焚烧炉配送垃圾。每条生产线安装两台给料机，传动是用液压气缸。液压设备由每条生产线中心控制。3.2.1焚烧炉炉型选型选择焚烧炉炉型应注意以下几个主要工艺参数：⑴焚烧温度：850℃-980℃，低于850℃二噁英等有毒物质难以充分分解，高于980℃时则该温度超过了飞灰的熔点，影响炉体寿命。烟气停留时间一般大于2s。在850℃高温条件下，二噁英经过1.7s其分解率便达到99.99%。⑵空气过量系数及扰动强度：一般取1.5-2.2。空气过量系数过大时，过强的扰动会降低烟气温度；空气过量系数过低时，燃烧不充分，则CO含量超标。以上三个参数也是焚烧炉设计经常提到的“3T”原则所要求的（Temperture温度，Time停留时间，Turbulence扰动）⑶燃烧强度：一般取6×105kJ/(m2·h)—20×105kJ/(m2·h)，因炉型而异。燃烧强度值太大会导致燃烧不充分，造成较大的灰渣热灼减量，对材料要求高；燃烧强度值太小，则经济不划算。⑷炉渣热灼减率：低于5%比较合理，太高则不满足有关标准；太低延长停留时间，降低燃烧强度。⑸蒸汽温度：回收热能的重要指标。一定条件下，蒸汽温度越高，发电效率越高。除此之外，炉膛高度，进料高度等与垃圾成分、炉型、燃烧方式有很大关系的参数也会影响焚烧炉工作状况。选择、控制好这些参数能有效实现垃圾减量化、资源化，控制二噁英的产生，避免二次污染，实现无害化。生活垃圾焚烧炉主要有：炉排焚烧炉、流化床炉、回转窑炉、气化熔融炉等。⑴炉排焚烧炉：技术完善，运行可靠性高，是目前垃圾焚烧炉市场上占有市场份额80%以上的主导产品，主要有：链条炉排、往复推动炉排、滚动炉排等。运行稳定、可回收能量，对不同形态的生活垃圾及其焚烧量规模的适应性强，但建设与运行成本高。⑵流化床炉：流化床技术的优点有：①传质速度快，因此处理能力大。②结构简单，适用于气、液、固体废物的焚烧。③有热载体，燃烧稳定、对垃圾变化适应性好、燃烧热效率高。缺点有：①生活垃圾需要进行预处理，破碎为一定粒度后才能入炉。②流动砂循环系统中的流动砂磨损较大。③燃烧速度快，容易产生CO，须随时调节空气量和空气温度。④炉内温度控制较难。⑶回转窑炉：优点是装置设备费用低，电耗较少。缺点是占地多，在生活垃圾焚烧中应用较少，而在在热值较高的工业固体废物及污泥的焚烧上应用较多。⑷气体熔融炉：特点是在操作过程中严格控制进入一燃室和二燃室的空气量，对氧量、炉温控制有较高要求，燃烧工况也难控制。选用焚烧炉时有以下设计原则：卧室炉优于立式焚烧炉，特别是单台处理能力超过100t/d时；炉排型焚烧炉优于回转窑和流化床焚烧炉；炉排优于链条式炉徘；明火燃烧方式优于焖火燃烧方式；合金钢炉排优于秋墨铸铁炉排。此外还需要考虑到未来环保要求的提高，以及更为严格的二噁英类排放量，高温汽化熔融焚烧优于一般的非熔融焚烧；综合考虑技术成熟程度、厂家综合实力、业绩、价格以及服务质量等。考虑到目前我国生活垃圾的实际情况以及现有的环保要求，本设计采用往复式炉排焚烧炉。焚烧炉是一台水平逆向上加燃料炉排炉，有三条轨道。炉排可更换，炉排分固定炉排和移动炉排。炉排的固定是用夹紧结构，由于温度的变化而导致的热膨胀由每个轨道的侧面吸收。在轨道纵向的移动炉排上下排列，相互之间可移动，运动方向与固定炉排相反。每条轨道分四个区，干燥区（低温干燥点火）、焚烧区（两区）和燃尽区，通过有中央单元的汽缸传动。每个轨道下的四个区形成漏斗，收集焚烧漏料。出料输送机采用链条运输机。生活垃圾焚烧厂内焚烧炉台数的合理范围为2-4台，本设计采用2台焚烧炉，单台炉的规格为250t/d。每台炉子配两台除渣器，将冷却下来的渣放到密封振动式运送机。运送机上盖有一个蒸汽吸口，可吸走渣仓中的蒸汽。锅炉点火采用0#轻柴油。每台焚烧炉每次点火耗油量为1~2t/h，点火时间为2h/次，每次点火耗油量为1～2t，年耗油量约为12t。3.2.2炉排机械负荷和热负荷分析与计算机械炉排有链条式、阶梯往复式、多段滚动式和启性炉排等。本设计采用往复式移动机械炉排。⑴炉排机械负荷是表示单位炉排面积的垃圾燃烧速度的指标，即单位炉排面积，单位时间内燃烧的垃圾量，kg/(m2·h)。式中G—炉排机械负荷，kg/(m2·h)；W—垃圾燃烧量，kg/t；t—运行时间，h/d；A—炉排面积，m2选择炉排机械负荷的原则如下：高水分低热值的垃圾采用较低的机械负荷值；较低的焚烧炉渣的热灼减率对应较低的机械负荷值；燃烧空气预热温度越高，机械负荷值越高；每台炉的规模越大，机械负荷值越高；水平炉排稍低于倾斜炉排的机械负荷值；表5主要焚烧炉厂家的选用机械负荷范围MCR热值顺推式炉排逆推式炉排纵式与组合式炉排水平及分段水平炉排摆动炉排滚筒式炉排5860kJ/kg225240202———6280kJ/kg2362355263163/233247266焚烧炉的处理能力W=250t/d，运行时间t=24h/d，单台焚烧炉的机械负荷G=240kg/(m2·h)，单台焚烧炉炉排面积为:我国焚烧炉设备的长度多在10~11m之间，本设计中炉排的长度为10.5m,宽度为4.13m。⑵燃烧空气一次燃烧空气是从垃圾料仓通过风机吸入并向四个区分配的。为冷却焚烧炉排，燃烧空气通过系统和底部出口缝隙进入燃烧室。一次风机的功率可以通过变频调节。如果所燃垃圾热值太低，一次空气可用空气预热器预热。为保证较好的混合和把可燃气体在燃烧室全部燃尽，在燃烧炉顶部吹二次空气。二次空气喷嘴的功率可通过改变转速调节。二次空气从渣仓和锅炉房吸入，一方面可排除渣仓的湿气，另一方面可排走锅炉房的热量。冷却空气不参加燃烧，但要冷却焚烧系统加料器的受热部分，变热后的冷却空气导入渣仓，以免结雾。辅料煤的量与垃圾相比少得多，煤燃烧所需的空气量本设计不做计算，通过提高过剩空气系数的数值来解决这个问题。①理论空气需要量生活垃圾与煤相比C元素的比例没有煤中的高，当然生活垃圾中的H、N、S、O等元素也占有一定的比例，同时生活垃圾中也含有Si、Al、Fe、Cu以及其他的微量元素。把生活垃圾看成是由C、H、N、S、O元素和灰分（矿物质）共同组成的一种固体。生活垃圾焚烧的过程即是其中的这些元素发生剧烈的氧化反应的过程，它首先产生大量的热量和燃烧产物(CO2和H2O)，其次是污染物，如SO2。由质量守恒定律：按化学反应完全燃烧方程式,其中碳燃烧时为氢燃烧时为硫燃烧时为因此，1kg垃圾完全时所需要的氧气量（质量）为空气中氧气的体积分数为21%，故1kg生活垃圾完全燃烧所需理论空气量为②实际空气需要量为保证垃圾中可燃成分完全燃烧，实际供入炉内的空气量一定大于理论空气量。实际消耗量为其中，—空气消耗系数，>1时，则称为空气过剩系数。为了避免在燃烧过程中生成过多的有毒有害二次污染物，如二噁英，并确保垃圾的完全燃烧，空气过剩系数在1.40以上。本设计中空气过剩系数为1.60，故③燃烧产物的烟气量垃圾完全燃烧后生成烟气的主要成分是CO2、H2O、SO2、N2和O2，其中O2是当>1时才会有的。而其他成分所占容积的比例很小，故计算烟气量时忽略不计。时，称为实际烟气量；当时，称为理论烟气量。实际燃烧烟气量：()其中对1kg生活垃圾，当>1时，完全燃烧后的实际烟气量为④烟气温度燃料燃烧产生的热量绝大部分储存在烟气中，因此掌握烟气的温度无论对于了解燃料效率还是进行余热计算都是十分重要的。假设燃料与空气混合燃烧后无热量损失的，燃料烟气所能达到的最高温度称为“绝热火焰温度”，燃料的热值是决定火焰温度的关键因素。实际烟气温度总是低于绝热火焰温度，但理论最高烟气温度（炉膛温度）可通过计算获得。其中，HL为燃料的低热值，kJ/kg；Cpg为废气再T及T0间的平均比热容，在0~100℃范围内，Cpg约为1254kJ/(kg·℃)；T0为大气或助燃空气温度；T为最终废气温度，℃；V为燃烧产生的废气体积，m3。此时T可当成是近似的理论燃烧温度（绝热火焰温度），上式可转变为：⑤余热利用配备余热锅炉以充分利用焚烧炉产生的热量，从而实现垃圾处理的能源化。锅炉直接与余热锅炉相连，由3个空腔辐射部件和1个水平对流管束组成。管束部分气流冷却状况交叉流动末级过热器顺流预过热器逆流蒸发器逆流省煤器逆流末级过热器的使用期大于20000h，为保证烟气烧尽，燃烧室和第一个空转室中侧墙用SIC板和耐料。火焰室烟气在600℃时最低停留时间为2s。从结构原理上来讲，锅炉是自然循环，在焚烧时可以全部利用。在锅炉中没有安装点火和附加燃烧器，在进出口中没有燃烧器也可以保证燃烧。在设计范围内，在燃料炉和锅炉的设计中应充分考虑避免、降低生成的二噁英含量的措施：烟气在锅炉出口温度不低于500℃。在200℃-500℃的温度范围内，在急冷塔内急速降低烟气温度可以有效避免二噁英生成。保持垃圾焚烧发电厂的最佳运行状态。燃烧室热负荷。燃烧室热负荷是衡量单位时间、单位容积所承受热量的指标，这里的燃烧容积是一次燃烧室和二次燃烧室之和。——燃烧室容积热负荷，,热负荷值的范围：连续运行焚烧炉为3.36×105-6.3×105kJ/(m3·h);间断运行焚烧炉为1.68×105-4.2×105kJ/(m3·h)。燃烧室热负荷的大小即表示燃烧火焰在燃烧室内的充满程度。如果燃烧室太小，燃烧室，炉温会过高，则炉壁耐火材料容易损伤，同时烟气的炉内停留时间不足，易引起不完全燃烧，甚至造成一氧化碳在后续烟道中再燃烧，引起爆炸，且炉壁和炉排上也易熔融结块。燃烧室过大时，热负荷偏小，炉壁散热过大，炉温偏低，会使得炉内火焰充满不足，燃烧不稳定，也容易时焚烧灰渣的热灼减量值偏高。设计焚烧炉单台处理能力,，，,Ln=7.23m3/kg,kJ/(m3·℃)，连续运行焚烧炉燃烧室热负荷kJ/(m3·h)，煤焚烧量，燃烧室的容积为：按照炉排的面积热负荷和机械燃烧强度来决定燃烧室的截面尺寸,然后再按照燃烧室的容积热负荷来决定炉膛的高度。本设计中炉膛的高度为9m.直径为7.1m。3.3烟气净化系统的选择（依照教材及文献综述）生活垃圾焚烧烟气中的污染物可分为颗粒物(粉尘)、酸性气体（HCl、HF、SO2、NOx、HBr）、重金属（Hg、Cd、Pd等）和有机剧毒性污染物（二噁英，呋喃等）四大类。烟气净化工艺形式较多，按其系统中是否有废水排出，可分为湿法、半干法和干法三种。⑴湿法净化工艺湿法净化工艺的污染物净化效率最高,可以满足严格的排放标准,是一种成熟的、应用最广的的工艺。湿法脱酸的药剂一般采用烧碱(NaOH)，以提高除酸效率。配置好的烧碱溶液喷人湿式洗涤塔，与烟气中的酸性气体进行反应。洗涤塔产生的废水需经专门处理后排放，处理后的烟气需再加热。烟气脱酸除尘工艺有袋式除尘器+湿式反应塔、半干式反应塔+袋式除尘器、干式反应塔+袋式除尘器3种组合形式。其优缺点及性能比较见表。表63种烟气脱酸除尘方式综合性能比较指标袋式除尘器+湿式反应器半干式反应塔+袋式除尘器干式反应塔+袋式除尘器烟尘排放浓度/（mg/m3）硫氧化物排放浓度/（mg/m3）氯化氢排放浓度/（mg/m3）重金属及二噁英脱除效果二次污染物污泥及废水量二次污染物灰量工艺复杂性初次投资年运行费用<5<50<10佳多少复杂高较高<10<200<30佳无低复杂中中<10<250<50较佳无低简单较低低⑵干法净化工艺干式脱酸有2种方式。一种是干性药剂(一般采用消石灰)和酸性气体在应塔内进行反应；另一种是在进人除尘器前的烟气管道中喷人干性药剂，在此与酸性气体反应。消石灰与酸性气体发生中和反应要有合适温度(140-170℃)，而余热锅炉出口的烟气温度往往高于这个温度，为提高脱酸效率，一般需通过喷水降低烟温.典型的工艺流程是由干式洗气塔与静电除尘器或者布袋除尘器组合而成,以干式洗气塔去除酸气,布袋除尘器或静电除尘器去除粉尘。干法工艺操作简单,工程投资与运行费用均较低,但去除效率相对与湿法、半干法而言最低。干法净化工艺中最好选用袋式除尘器，使干法吸收反应器中未去除的气态污染物进一步得到净化。⑶半干式净化工艺半干法脱酸一般采用氧化钙(CaO)或氢氧化钙为原料，制备成氢氧化钙溶液。利用喷嘴或旋转喷雾器将氢氧化钙溶液喷人反应器中，形成粒径极小的液滴，与酸性气体进行反应。反应过程中水分被完全蒸发，故无废水产生。典型净化工艺由半干式洗气塔与静电除尘器或布袋除尘器组合而成，以半干式洗气塔去除酸气,布袋除尘器或静电除尘器去除粉尘。由于袋式除尘器是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未起反应的氢氧化钙固体颗粒物发生化学反应而得到进一步净化。因此,在同等条件下,半干法净化工艺中的除尘器优先选用袋式除尘器.半干法工艺设计简单,工程投资较低,但对管理的要求较高。选择的烟气净化设备的净化效果可由下式表示。其中—净化效率，%；—进入的污染物质量；—排出的污染物质量；本设计方案采用半干法工艺。3.4喷雾干燥洗气塔喷雾干燥是一种传统的干燥工艺方法。它将需要干燥的介质溶液量将雾滴水分蒸发形成干燥的粉状固体产品收集下来。烟气脱硫的干燥工艺是在干燥发生的同时亦发生化学吸收反应，达到脱硫的目的。本设计中每台焚烧炉配置一套烟气处，理装置。其化学反应机理如下：石灰熟化 物理吸收：亚硝酸盐部分氧化：+(液)反应产物析出：+（固）+（固）总反应方程式：（气）+（固）+（固）3.4.1喷雾干燥烟气脱硫工艺的物料平衡计算与分析⑴烟气条件喷雾干燥吸收塔入口烟气条件为:烟气量162300m3/h,烟气温度180℃，烟气压力-129mmH2O,烟气含湿量8.879%（体积），⑵二氧化硫的去除每台炉排炉烟气中含硫3.084×0.0056+62.5×0.0017烟气中的二氧化硫为0.0824t/h设脱硫剂纯度为90%，则Ca(OH)2用量为0.082464因此脱硫剂用量为0.0970.93.4.2脱硫塔相关尺寸计算⑴喷雾距的计算离心圆盘的喷雾距离通常以水平面上有90%--99%降落的直径作为离心喷雾的喷雾距。Marshall对多叶片圆盘进行试验测得在圆盘下面0.9米处飞翔距离计算式为：圆盘直径；将，所以，喷雾圆盘的喷雾距为1.25米。⑵吸收塔结构尺寸的设计①旋转式雾化塔径的确定对于一般情况，塔径D按下式计算：取②旋转式雾化塔高的确定对于一般情况，，取则=3\*GB2⑶塔气速的选择无论是旋转式雾化器还是喷嘴式雾化器的吸收塔，其塔内的操作空塔气速保持在速度太低，气固混合不好，对于干燥吸收和脱硫反应不利；速度过快，停留时间过短。取空塔气速，停留时间为12秒，而一般要求吸收塔体积须为烟气提供大约10—20秒的停留时间，所以气速的选择基本符合要求。⑷在喷雾干燥烟气脱硫中，吸收塔上部一般设计成圆筒型，为了使干燥产物从吸收塔底部顺利排出，下部锥角要度。3.5二噁英去除装置为了满足越来越严格的垃圾焚烧烟气排放标准，确保二噁英的排放达标，因此常需采用活性炭喷射吸附装置辅助净化。活性炭具有极大的比表面积，少量的活性炭与烟气混和均匀且接触足够长的时间，即可达到高吸附净化效率。活性炭喷射吸附应与袋式除尘器配套，活性炭的喷射位置应在袋式除尘器前的烟气管道中。这样，活性炭在管道中与烟气强烈混合，吸附一定量的污染物，但并未达到饱和，随后再与烟气一起进入后续的袋式除尘器中，停留在滤袋上。本项目在半干式反应器和布袋除尘器之间串联了活性炭喷射，利用活性炭通过定量给料装置气送进入烟气管道，对燃烧尾气再次进行吸收、净化。活性炭外购。设计年用量为236t/a(烟气处理0.1g/m3)。3.6除尘系统设计分析3.6.1袋式除尘器的滤料和结构设计分析⑴滤料滤料式袋式除尘器的主要组成部分之一，袋式除尘器的性能在很大程度上取决于滤料的性能（即过滤效率、透气性和强度等）。这与滤料材质和结构有关。过滤材料的选择应当以含尘气体的物理化学性质、气体温湿度及粉尘的粒度、粘结性、腐蚀性等为依据。要求滤袋有过滤效果好、容量大、透气性好、耐腐蚀、耐高温、机械性强、抗折皱性好、吸湿小、以清除贴上的粉尘、造价低、使用寿命长等特性。⑵结构形式除尘器的进口布置有上进气和下进气两种方式。现在用的较多的是下进气方式，它具有气流稳定、滤袋安装调节容易等优点，但气流方向与粉尘下落方向相反，清灰后会使细粉尘重新积附在滤袋上，清灰效果变差，压损增大。上进气形式可以避免上述缺点，但由于增设了上花板和上进气分配室，使除尘器高度增加，滤袋安装调节复杂，上花板易积灰。在本次设计中，选用下进气方式。除尘器的效率、压损、滤速及滤袋寿命等皆与清灰方式有关，故实际中多数按照清灰方式对待式除尘器进行分类和命名，一般有：简易清袋式除尘器；机械振动式清袋除尘器；逆气流清灰袋式除尘器；气环反吹袋式除尘器；脉冲喷吹袋式除尘器。⑶袋式除尘器的形式袋式除尘器可设计成上进风、下进风、分散式、集中式等多种形式。3.6.2袋式除尘器的设计分析⑴负荷选择原则①压力损失应适当采用一级除尘时，压力损失一般取980-1470；采用二级除尘时，压力损失一般取490—784。②气体含尘浓度高时，取低负荷；气体含尘浓度低时，取高负荷。③除尘器连续操作时间长，取低负荷；连续操作时间短，取高负荷；④清灰周期长，取高负荷；清灰周期短，取低负荷。气体含尘浓度为4g/m3以下时，负荷选取范围为10—45m3/(h.m2)。它取决于滤布品种、粉尘性质确定，一般棉布、容布取10—20m2/(h.m2)。⑵履袋过滤面积的确定滤袋过滤面积由下式确定：式中，A过滤袋过滤面积，m2;Q处理含尘气体量，m3/h--过滤气速，m/min.过滤气速可根据滤料种类和清灰方式参考表3-3进行选择：表7清灰方式和滤料清灰方式和滤料过滤气速/（气体压降/Pa手工振打0.58—0.83600机械与逆气流联合一般滤料玻璃纤维1.66—3.330.83—1.66800--1000脉冲喷吹4.98—6.641000--1200则选择的过滤气速为。所以，⑶滤袋袋数的确定每只滤袋面积为：滤袋袋数由下式确定：式中，n—滤袋袋数，个；滤袋过滤面积，m2；D—单个滤袋直径，m；滤袋直径根据滤布材料确定，一般为100mm600mm。由于处理烟气量较大，我们取500mmL—单个滤袋长度，m。取3米。滤袋长度对除尘效率和压力损失无影响，一般取2—5米，滤袋短占地面积大。滤袋过长会增大除尘器高度，使检修不方便。因此，（个）=21(个)⑷滤袋的排列和间距滤袋的排列有三角形排列和正方形排列。三角形排列占地面积小，但检修不方便，对空气流通也不利，不常采用。正方形排列较常使用，当滤袋的直径为150mm时，间距取180—190mm；直径为210mm时，间距取250—280mm；直径为230mm时,间距取280—300mm。为了便于安装和检修，当滤袋较多时，可将滤袋分为若干组，最多可由6列组成一组，每组之间留有400mm宽的检修道，边排滤袋和壳体间距200mm的检修道。根据滤道的排列方法，在确定滤袋直径后，就可依上述原则确定简易袋时除尘器平面尺寸。滤袋间距取150mm，边排滤袋与壳体间距取200mm检修道。3.7风机设计分析3.7.1风机形式的选择原则根据除尘系统中输送的气体和粉尘的性质，参考如下原则确定和选择风机的形式。⑴气体温度在80℃以下的，选用常温风机；气体温度在80℃以上的，选用耐温的锅炉引风机。⑵通风机布置在除尘器之前的，选用排尘通风机；通风机布置在除尘器之后的，选用普通离心通风机。⑶气体或粉尘具有爆炸或危险性的，应选择防爆通风机。⑷除尘系统总阻力大于2940—3430帕的，选用高压离心通风机；阻力低于2940—3430帕的，选用中低压离心通风机。3.7.2风量计算以及风机选型⑴一次空气风机式中，Vk1一次空气量,m3/h;Ln单位垃圾燃烧所需的实际空气量,m3/kg;m单炉垃圾焚烧量，kg/h;一次空气的分配系数;t一次空气的温度，℃;b当地大气压，kPa.式中，VB1选择一次风机时的计算风量,m3/h；f风机余量，一般取15%-20%a1除尘系统管道漏风附加系数，为0.1—0.15。一次空气对风机输送常温空气，选用DHF—Z系列中高压离心风机。=2\*GB2⑵二次空气风机式中，Vk2二次空气量,m3/h;Ln单位垃圾燃烧所需的实际空气量,m3/kg;m单炉垃圾焚烧量，kg/h;二次空气的分配系数;t二次空气的温度，℃;b当地大气压，kPa.式中，VB2选择一次风机时的计算风量,m3/h；f风机余量，一般取15%-20%a1除尘系统管道漏风附加系数，为0.1—0.15。二次空气对风机GY4-73系列离心风机，选用DHF—Z-IZ系列中高压离心风机。=3\*GB2⑶烟气引风机式中，选择风机时的计算风量,m3/h；除尘系统抽风量，m3/h；a1除尘系统管道漏风附加系数，为0.1—0.15；t烟气的温度，℃;f风机余量，一般取15%-20%。对引风机安装在除尘器之后，输送高温烟气，可确定选用GY4-73系列离心风机。3.8管道系统设计分析3.8.1管道布置一般原则（参考文献上的具体说明）管道的合理布置直接关系到设计和运转的经济合理性。在大气万控制过程中，作为管道布置的一般原则应注意以下几点：⑴布置管道适应对所有管线通盘考虑，统一布置，尽量少占用空间，力求简单、紧凑、平整、美观、而且安装、操作和检修要方便。⑵分析同时，要考虑排送气体的性质。⑶管道布置力求顺直、减少阻力。一般圆形风道强度大、耗用材料少，但占用空间小、易布置。为利用建筑空间，也可制成其他形状。管道敷设应尽量明装，不宜明装时采用暗装。⑷管道应尽量集中成列，平行敷设，并尽量沿墙或柱子敷设，管径大的和保温管应设在靠墙侧。管道与梁、竹、墙、设备及管道之间应有一定的距离，以满足施工、运行、检修和热胀冷缩的要求。各种管件应避免直接连接。⑸管道应尽量避免遮挡室内光线和妨碍门窗的关闭，不应影响正常的生产操作。⑹输送剧毒物的风管不允许是正压，此风馆也不允许穿过其他房间。⑺水平管道应有一定的坡度，以便放气、放水、疏水和防止积尘，一般坡度为0.002-0.005。⑻管道与阀门的重量不宜支撑在设备上，应设支架、吊架。保温管道的支架应设管托。焊缝不得位于支架处，焊缝与支架的距离不应小于管径，至少不得小于管径，至少不得小于200mm.管道焊缝的位置应在施工方便和受力小的地方。⑼确定排入大气的排气口位置时，要考虑排出气体对周围环境的影响。对含尘气体和含毒的排气即使经净化处理后，仍应尽量在高处排放。通常排出口应高于周围建筑2—4米。为保证排出气体能在大气中充分扩散和稀释，排气口可装设锥形帽，或者辅以阻止雨水进入的措施。⑽风管上应设置必要的调节和测量装置（如阀门、压力表、温度计、风量测量孔和采样孔等），或者预留安装测量装置的接口。调节和测量装置应设在便于操作和观察的位置。⑾管道设计中既要考虑便于施工，又要求保证严密不漏。整个系统要求漏损小，以保证吸风口有足够的风量。3.8.2管道系统设计管道设计的原则：在保证使用效果的前提下使管道系统投资和运行费用最低。管道系统设计计算的主要任务是确定管道的位置、选择断面尺寸并计算风道的压力损失，以便根据系统的总风量和总阻力选择适当的风机。选择适当的风速风管内气体流速对通风系统的经济性有较大影响。根据经验总结，要求管道内的风速控制在一定范围内。具体数值见表8和表9：表8工业通风管道内的风速/(m/s)风道部位钢板和塑料风管砖和混凝土风道干管6--144—12支管2--82--6表9除尘风道空气流速/（m/s）灰尘性质垂直管水平管干型砂1113煤灰1012干微尘810⑵管径的选择在已知流量和确定流速以后，管道断面尺寸可按下式计算。