垃圾焚燒發(fā)電工藝設(shè)計(jì)參數(shù)的計(jì)算方法

1、垃圾焚燒發(fā)電工藝設(shè)計(jì)參數(shù)的計(jì)算方法浙江旺能環(huán)保股份有限公司作者：周玉彩摘要：本文介紹了垃圾焚燒發(fā)電爐排爐、汽輪機(jī)組工藝設(shè)計(jì)的參數(shù)計(jì)算方法。關(guān)鍵詞：參數(shù)、垃圾、焚燒、爐排、汽輪機(jī)組。前言：生活垃圾焚燒發(fā)電應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)城市生活垃圾的無(wú)害化、減量化、減容 化和資源化、智能化處理，達(dá)到節(jié)能減排之目的。在生活垃圾焚燒發(fā)電工藝設(shè)計(jì)流程中首 先進(jìn)行垃圾焚燒發(fā)電爐排爐工藝設(shè)計(jì)參數(shù)的計(jì)算，為后續(xù)設(shè)計(jì)提供參數(shù)依據(jù)。一、生活垃 圾焚燒爐排爐工藝設(shè)計(jì)參數(shù)的計(jì)算1、待處理生活垃圾的性質(zhì)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

2、(kJ/kg)設(shè)計(jì)值5800適用范圍30-60表2 :待處理生活垃圾可燃物的元素分析(應(yīng)用基)%項(xiàng)目CHONSCI合計(jì)含量表3 ：要求設(shè)計(jì)主要參數(shù)項(xiàng)目垃圾處理量t/d垃圾存放時(shí)間d年正常工作時(shí)間h煙氣停留時(shí)S燃燒室出口溫度參數(shù)1000578000> 2850-1000根據(jù)垃圾元素成分計(jì)算垃圾低位熱值：LHV=81 C+246H+26S-26O6W (Kcal/Kg)=81 *+246*+26*=1388(Kcal/Kg)*=5800(KJ/Kg)。根據(jù)垃圾元素成分計(jì)算垃圾高位熱值：HHV= LHV+600*(W+9H) = 1388+600+9* )*=(KJ/Kg)。2、處理垃圾的規(guī)模

3、及能力焚燒爐3臺(tái):每臺(tái)爐日處理垃圾350t ；處理垃圾量：1000t/24h= (t/h )；爐系數(shù)：(8760-8000) /8000=；實(shí)際每小時(shí)處理生產(chǎn)能力：(1 + ) = (t/h)；全年處理量：*8000=*104t ；故：每臺(tái)爐每小時(shí)處理垃圾量：350/24*= (t/h )。3、設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算：垃圾倉(cāng)的設(shè)計(jì)和布置已知設(shè)計(jì)中焚燒爐長(zhǎng)度L=75.5米，寬D=18.5米，取垃圾倉(cāng)內(nèi)壁與爐長(zhǎng)度對(duì)齊萬(wàn)=5d,垃圾 的堆積密度取m3求：垃圾的容積工程公式：V=a*T式中：v-垃圾倉(cāng)容積m3;a-容量系數(shù)，一般為，考慮到由于垃圾倉(cāng)存在孔角，吊車性能和翻 倉(cāng)程度以及有效量的缺陷，導(dǎo)致垃圾倉(cāng)可利用

4、的有效容積小于幾何容 積；T-存放時(shí)間，d；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)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=*5*1000/= ( m3 )。故：垃圾倉(cāng)的容積設(shè)計(jì)取18000 ( m3)。垃圾倉(cāng)的深度為HmHm=L*D/V=18000/*= ( m)。故：垃圾池全封閉結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)75.5米，寬18.5米，總深度以6米卸料平臺(tái)為基準(zhǔn)負(fù)13米。 焚燒爐的選擇與計(jì)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(guò)垃圾吊車將間接垃圾 供料變?yōu)榫鶆蚣恿希┒返娜莘e要能滿足“ 1h”內(nèi)最大焚燒量。垃圾通過(guò)豎溜槽送到給料機(jī)，垃圾豎溜槽可通過(guò)液壓傳動(dòng)閘板關(guān)閉，豎溜槽的尺寸選 擇要滿足溜槽中火焰密封閉

5、合，給料機(jī)根據(jù)要求向焚燒爐配送垃圾，每臺(tái)爐安裝配合給料 機(jī)傳動(dòng)用液壓汽缸，液壓設(shè)備由每臺(tái)爐生產(chǎn)線控制中心控制。料斗的容積VdVd=G/24*Kx/ p l式中：Vd料斗的容積(m3)；G-每臺(tái)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?。籔L-垃圾容量，一般(t/rZ)取(t/m3)；Vo=h* =51 ( m3) °故：加料漏斗容積按51m3設(shè)計(jì)并且斗口尺寸應(yīng)大于吊車抓斗直徑的倍。(2)燃燒空氣量及一次、二次助燃空氣量的計(jì)算 以單位重量燃燒所需空氣量以容積 計(jì)算a、理論空氣量由公式：Lo= (8.89C+ (Nm3/kg )；把表2待處理

6、垃圾各元素的含量值代入上式：Lo= ( +* ) *10 2= (Nm3/kg )。b、實(shí)際空氣需要量：Ln=N*Lo式中：N-空氣過(guò)剩系數(shù)，確保垃圾空氣，一般要求燃燒過(guò)程的空氣過(guò)剩系數(shù)在左右，本設(shè) 計(jì)中空氣過(guò)剩系數(shù)??；Ln=*= ( Nm3/kg )。以單位重量燃燒所需空氣量以重量計(jì)算a、理論空氣量由 公式：Lo= (11.6C+ (kg/kg )；把表2待處理垃圾各元素的含量值代入上式：Lo= (*+*+* = ( kg/kg )。b、實(shí)際空氣需要量：Ln=N*Lo式中：N-空氣過(guò)剩系數(shù)，確保垃圾空氣，一般要求燃燒過(guò)程的空氣過(guò)剩系數(shù)在左右，本設(shè) 計(jì)中空氣過(guò)剩系數(shù)??；Ln=*= (kg/kg

7、)。C、設(shè)計(jì)焚燒爐每小時(shí)燃燒垃圾所需空氣總重量為Gw=*103=63036 (kg/h)。設(shè)計(jì)焚燒爐每小時(shí)燃燒垃圾所需空氣總量為L(zhǎng)=G* Ln (Nm3/h )；式中：G-每臺(tái)爐日處理垃圾的量，(t/h )；Ln-實(shí)際空氣需要量，(Nm3/kg )；L=*103* =49572 (Nm3/h )。故：設(shè)計(jì)焚燒爐每小時(shí)燃燒垃圾所需空氣量為49572 ( Nm3/kg)。設(shè)計(jì)二次風(fēng)流量占整個(gè) 助燃空氣量的25%，求得二次風(fēng)助燃空氣量L空2=L*2% (Nm3/h)；L 空 2=L*2%=49572*25%=12393 ( Nm3/h )；L 空 1=49572-12393=37179 (IW/h

8、)。故：設(shè)計(jì)一次風(fēng)助燃空氣量為37179 (Nm3/h )，二次風(fēng)助燃空氣量為12393 (Nm3/h )。(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(jì)算焚燒垃圾爐產(chǎn)物的生成量及成分是根據(jù) 燃燒反應(yīng)的物質(zhì)平衡進(jìn)行計(jì)算，求1kg生活垃圾完全燃燒后產(chǎn)生煙氣量LvLv=Lo+1.867C+0.62C1 (Nm3/kg)=(Nm3/kg)；a、空氣中含水量=實(shí)際空氣量*空氣中水分含量=*= (Nm3/kg)；b、燃燒干煙氣量=總煙氣量-空氣中含水量-垃圾中含水量-氫燃燒產(chǎn)生水量=。 以單位重量燃燒產(chǎn)生的總煙氣量以重量計(jì)算Lw= () L0+3.667C+2S+N+9H+W ( + kg/

9、kg )；=(kg/kg )。(4)生活垃圾焚燒每小時(shí)的排渣量及飛灰量 渣量為生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(shí)排渣量ahzahz=Gr垃圾*A/ ( 100%-5%) t/h ；式中：Gr垃圾一每小時(shí)焚燒垃圾量，h ；A一垃圾中的渣含量，取 ； ahz=*%/95%= (t/h )。故：設(shè)計(jì)出渣量能力為h。爐渣貯坑：一般渣庫(kù)貯坑按3天的容量設(shè)計(jì)，Vzk=*24*3*3= (t/3d )。故:設(shè)計(jì)渣貯坑容量為3天貯渣720噸。飛灰含量am為處理垃圾量的5%，按5%的量取，am=G垃圾*5%= (t/h )。故：設(shè)計(jì)每臺(tái)爐飛灰含量為t/h。每小時(shí)燃燒產(chǎn)物的

10、煙氣 量為：m煙01煙=(G垃圾+G空)(ahz+ath) =+ (t/h )。故：每小時(shí)燃燒產(chǎn)物的煙氣量為h (標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)表4:物料計(jì)算平衡表收入物料支出物料符號(hào)項(xiàng)目數(shù)值符號(hào)項(xiàng)目數(shù)值t/h%t/h%G垃圾垃圾量my排煙量G燃輔助燃料00ahz渣G空空氣ath飛灰ZG人合計(jì)100士 G合計(jì)1005)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:Qi A+Q2人+ Qs人+Q4 a=Qi出+ Q2出+ Qs出+ Q4出+ Qs出式中. Qi入生活垃圾的顯熱量，Kcal/kg ；Q2人一預(yù)熱空氣帶入的熱量，Kcal /kg ；Q3人一外部熱源輸入的熱量，Kcal/k

11、g ；Q4人一單位垃圾完全焚燒時(shí)所放出的熱量，Kcal/kg ；出一煙道氣熱損失，KJ/h ；Q2出一噴入爐內(nèi)水蒸氣所造成熱損失，Kcal/kg；Q3出一不完全燃燒氣體所造成熱損失，Kcal/kg；Q4出一焚燒爐渣及飛灰?guī)ё叩奈锢頁(yè)p失，Kcal/kg ；Q5出一輻射的熱損失，Kcal/kg ；Q5出一不完全燃燒熱損失，Kcal/kg ；輸入熱量計(jì)算1）進(jìn)入焚燒爐內(nèi)的垃圾完全焚燒時(shí)所輸入的熱量進(jìn)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；Qi人=（單位垃圾量）*（垃圾比熱值）*（垃圾進(jìn)料溫度）（Kcal/kg）: =1*25= （ Kcal/kg）；2）預(yù)熱空氣帶入的熱量Q2人=（實(shí)際

12、所需空氣量）*（預(yù)熱空氣比熱）*（預(yù)熱空氣溫度）（Kcal/kg） ； =*250= （Kcal/kg）；3）無(wú)外部熱源輸入的熱量Qs 入=04）單位垃圾完全焚燒時(shí)所放出的熱量Q4 a=1388 （Kcal/Kg）；鍋爐輸入總熱量 Qin=Q-+Q2 +Q3hQ4+0+1388=（Kcal/Kg。）故：輸入熱量Q入=（Kcal/Kg）。輸出熱量計(jì)算1）煙道氣熱損失煙道氣熱損失=燃燒干煙氣量*煙氣平均比熱* （爐排煙氣出口溫度-基準(zhǔn)溫度） （Kcal/Kg）；Qi 出=* （250-25） = （Kcal/Kg）。故：排煙道氣熱損失 Qi 出=（Kcal/Kg。）2）噴入爐內(nèi)水蒸氣所造成熱損失無(wú)

13、噴入爐內(nèi)水蒸氣Q2出=0 ：3)不完全燃燒氣體所造成熱損失Q3 s (1-燃燒效率)* (垃圾含碳量-爐灰含碳量)* (碳不完全燃燒的損失)(Kcal/Kg )；=()*() *5700= (Kcal/Kg)；4)焚燒爐渣及飛灰?guī)ё叩奈锢頁(yè)p失爐灰殘留熱量=灰分含量*灰分比熱* (灰分溫度-基準(zhǔn)溫度)(Kcal/Kg)；Q4 出=* (400-25) = (Kcal/Kg)；5)輻射的熱損失一般設(shè)計(jì)生活垃圾焚燒爐中一般按供人熱量的2%考慮；Q5±= (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)；Q6 出=7700*= (Kca

14、l/Kg)；合計(jì)：Q出=Ql出+ Q2出+ Q3出+ Q4出+ Q5出+ Q6出=+0+= (Kcal/Kg ° )故：總損失熱能量為(Kcal/Kg)。Q總熱量?jī)糁?鍋爐輸入總熱量Qn-總損失熱能量Q出(Kcal/Kg)；=。(6 )鍋爐熱效率：T| 有效=1Q 出/ (LHV+Q1 入+Q2 入)*100%=(1388+)*100%=%65% (符合要求)。表5 :機(jī)械爐排爐生活垃圾焚燒爐熱平衡表收入支出項(xiàng)目符號(hào)數(shù)值項(xiàng)目符號(hào)數(shù)值Kcal/Kg%Kcal/Kg%垃圾燃燒熱Qi A85煙道氣熱損失Qi空氣帶入熱Q2人15不完全燃燒熱損失Q3出爐渣、飛灰?guī)ё叩膿p失Q4出輻射的熱損失Q5

15、出不完全燃燒熱損失Q6出能量?jī)糁礠Z Q收入總計(jì)100Z Q支出總計(jì)1007)蒸汽產(chǎn)氣量計(jì)算已知：過(guò)熱器出口壓力4Mpa,溫度420 始值h42o=Kg,集汽聯(lián)箱入口給水溫度 150，焙值hi5o=15OKcal/Kg,；每小時(shí)垃圾焚燒量為15300 Kg/h，垃圾單位重量的能量 凈值Kg，求每小時(shí)蒸汽產(chǎn)汽量S (Kg/h)。S=(垃圾單位重量的能量?jī)糁?每小時(shí)垃圾焚燒量)/ (增降差值h420- hl50)=(*15300) / ( ) = (Kg/h )故：鍋爐額定連續(xù)蒸汽蒸發(fā)量按30 t/h設(shè)計(jì)。(8 )爐排機(jī)械負(fù)荷護(hù)排機(jī)械負(fù)荷是表示單位爐排面積的垃圾燃燒速度的指標(biāo)，即單位爐排面積，單位

16、時(shí) 間內(nèi)燃燒的垃圾量，kg/Gf=G/式中：Gf爐排機(jī)械負(fù)荷，kg/ ；G垃圾燃燒量kg/d ；t運(yùn)行時(shí)間，h/d ；A-爐排面積，ni。已知：焚燒爐的處理能力G= (t/h )，運(yùn)行時(shí)間t=24小時(shí)，單臺(tái)焚燒爐的機(jī)械負(fù)荷 Gf=150350 kg/，取185 kg/，求：?jiǎn)闻_(tái)焚燒爐排面積:AA=G/=*10 3/185= (m )。故：焚燒爐爐排面積按82.7平方米設(shè)計(jì)。(9 )燃燒室熱負(fù)荷qv燃燒室熱負(fù)荷是衡量單位時(shí)間內(nèi)單位容積所承受熱量指標(biāo)，燃燒容積為一、二次燃燒 室之和。燃燒室熱負(fù)荷的大小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(guò)于充滿，爐溫會(huì)過(guò)高，從而爐壁耐火材

17、料容易損傷，煙氣的爐內(nèi)停留時(shí)間也不 夠，容易引起不完全燃燒，嚴(yán)重時(shí)會(huì)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(guò)大時(shí)，熱負(fù)荷偏小，爐壁過(guò)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(yùn)行焚燒爐熱負(fù)荷值一般在*105*105心/范圍，取qv=*105 KJ/。qv=mQd+CpkLn (ta-to ) /V式中：m.單位時(shí)間的垃圾燃燒量，kg/d ；Qd-垃圾的平均低位熱值，KJ/kg ；Cpk-空氣平均定壓比熱容，KJ/ ( m3. )；Ln-單位質(zhì)量的垃圾獲得的平均燃燒空氣量，m3/kg (標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))；ta-預(yù)熱空氣溫度。C ；

18、 t。一環(huán)境溫度， ； V-燃燒容量積，m3 ;已知：焚燒 爐單臺(tái)處理能力m=h=*104kg/h, Qd=5800KJ/kg, to=2O , ta=250 ,Ln=3.16 m3/kg, CPk= KJ/ (m3. ) , qv=*105 KJ/,求得燃燒室的容積:VV= mQd+CPkLn (ta-to) / qv=*1045800+* (250-20) /*10 5=234.5m3。故：焚燒爐燃 燒容積按235立方米設(shè)計(jì)。、根據(jù)計(jì)算得出垃圾爐性能指標(biāo)及設(shè)計(jì)參數(shù)1000t ;*8000=*104t ；235m3 ；爐膛內(nèi)二次燃燒室停留時(shí)1388Kcal/kg(5800 kJ/kg)；0.5m;3套；0.8m;30t/h .臺(tái)，(30*3=90 t/h )；400 ；焚燒爐日處理垃圾：年處理垃圾： 每臺(tái)爐每小時(shí)燒垃圾量：焚燒爐燃 燒容積：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：煙氣在爐膛內(nèi)二次燃燒室 溫度：> 850 ；煙氣在設(shè)計(jì)垃圾熱值LHV:余 熱鍋爐:余熱鍋爐過(guò)熱汽 蒸發(fā)量：余熱鍋爐過(guò)熱 汽溫度：余熱鍋爐蒸汽 壓力：鍋筒工作壓力： 鍋爐給水溫度：焚燒爐 及余熱鍋爐熱效率年運(yùn) 彳了小時(shí)：一次風(fēng)流量： 一'次風(fēng)溫度：'次風(fēng)流 量：'次風(fēng)風(fēng)溫度：150 ；% ；>8000h ；