【正文】 時使輸送停止。 (3)螺旋給料機 本設(shè)計采用螺旋給料機給料。文丘里供料器的設(shè)計和應(yīng)用與被輸送物料的物性、工廠布置和壓縮空氣氣源有關(guān)。 傳送 系統(tǒng) 傳送系統(tǒng)包括傳送帶及其附屬電機等，是垃圾在各設(shè)備間流動的重要設(shè)備，由于垃圾密度小，比較疏松，且有重質(zhì)物，在傳送中易發(fā)生灑落或下滑，因此垃圾處理的傳送需要特殊設(shè)計。 系統(tǒng)計算 流化氣體（空氣）理論進(jìn)氣量 簡單假定以下條件 [9] (1)有機固體廢棄物的化學(xué)式為 O ； 23 (2)有機固體廢棄物中固定氧可用于燃燒； (3)空氣組成： %O2 和 %N2，兩者體積比為： N2/ O2 = 。 操作速度 流化床操作速度 mfu ku? ，取 6k? ，則 6 /mfu k u m s? ? ? ? 床層空隙度 先考查流化床起始空隙度 mf? ，對于大多數(shù)流化床系統(tǒng)來說，有 ???，這里取 mf ? ? ，那么總 的床層空隙度 [12]： 1 . 0 8 0 . 5 0 . 8 21 . 0 5 ( 1 ) 1 . 0 5 1 . 0 8 0 . 5 ( 1 0 . 5 ) 0 . 1 8mfm f m f m fuuu?? ?? ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? () 25 氣泡占據(jù)床的分額 b? ： 0 . 8 2 0 . 5 0 . 6 41 1 0 . 5mfbmf??? ?? ?? ? ??? () 設(shè)備計算 床徑床高設(shè)計 流化床的截面積 A： 3 24 0 0 0 / 1 .0 31 .0 8 /Q m hAmu m s? ? ? 流化床床徑 D： 4 1 .0 3 4 1 .1 4ADm?? ?? ? ? 根據(jù)流化床床徑，選取流化床床高 H： 6 6 1. 14 6. 84H D m? ? ? ? 進(jìn)氣管直徑 i iQu A? () 式中 iu — 進(jìn)氣管最大氣速，選取 10 /iu m s? ； iA — 進(jìn)氣管截面積， m2。這可以從氣體流出分布器，瞬間的流型和湍動程度，從結(jié)構(gòu) 和操作參數(shù)上予以保證。特別是對于強放熱反應(yīng)過程，不正常流態(tài)化的出現(xiàn)會造成床層物料的燒結(jié)，致使生產(chǎn)過程無法進(jìn)行。圓錐形床底部流體和顆粒的劇烈湍動，可以使流體在床的上部均勻分布，在低流速下操作，可以獲得良好的流態(tài)化質(zhì)量，這在圓柱床中無法做到。進(jìn)氣管的末端堵死，從進(jìn)氣管中點到兩側(cè)距離分別為 的范圍內(nèi)為進(jìn)氣管敝口，氣體從敞口進(jìn)入向下吹入流化床內(nèi)，從床底部返上來將爐內(nèi)物料流化起來。 28 流化床主體的設(shè)計 流化床高度為 ，床體內(nèi)徑為 ，氣體分布板以上為 ，進(jìn)氣管距離分布板 。 2 2221 . 2 0 5 1 . 0 82 1 4 3 2 . 72 2 9 . 8 0 . 0 1gdup P ag?? ? ?? ? ? ? ??? 水柱壓強 gh Pa?? ? ? ? ? 分布板壓降 dp? 低于 水柱壓強，符合要求。 分布板對整個流態(tài)化床的直接作用范圍僅 ～ ，然而它對整個床層的流態(tài)化狀態(tài)卻具有決定的影響。分布板的作用有三條： (1)它必須具有均勻分布?xì)怏w的作用，這可以靠選取分布板的開孔率或分布器壓降與床層壓降之比，以及選擇適當(dāng)?shù)念A(yù)分布手段來達(dá)到。 空氣運動黏度 293K（ 20℃）時 6 10 /gv m s???。為了防止臭氣，傳送帶可考慮放在密封罩內(nèi)。 (5)組合式供料器 將旋轉(zhuǎn)供料器和螺旋供料器與文丘里管組合．即在供料器出口處安置文丘里管，可彌補因泄漏產(chǎn)生的輸送異常，同時減輕因料流太快使文丘里管喪失作用的程度，但兩者的輸送量必須匹配，或使文丘里管的輸送能力略大些。 螺旋給料機具有下述特點： ①螺旋給料機適用于流動性好、無粘性或者粘性很小，原料顆粒度一般小于 50mm，不適用于含水率大、質(zhì)地較硬、粘性高的原料； ②螺旋給料機是一種相對密閉式裝置，輸送能力相對小，功率消耗相對大。旋轉(zhuǎn)葉片供料器的空氣泄漏量與供料器進(jìn)、出口壓差，供料器的規(guī)格，葉片與機殼之間的間隙有關(guān)。對于流動性 差的物料。但容積式供料器耗氣量大，需要大的空壓機配套設(shè)備。 物料輸送方式 物料輸送是將粉、粒料送入輸送管道并使其與氣流混合的必需設(shè)備，特別在正壓輸送系統(tǒng)中，供料器是決定整個氣力輸送裝置性能的主要因素。該四軸垃圾破碎機專為廢料（紙皮，纖維，有機物）前期處理破碎工作而研發(fā)出來的，破碎適用范圍廣，產(chǎn)品可用于大部分廢重垃圾的破碎減容，如可燃物料（木材，紙皮，塑料），各種類型的廢料破碎之后回收和再循環(huán)利用，破碎成顆粒的效果高和更低的保養(yǎng)和維護(hù)成本，可靠性高。 20 破碎機 破碎機根據(jù)原理的不同分為：沖擊式、壓縮式、摩擦式和剪斷式等。 19 2 工藝設(shè)計 工藝流程 工藝確定 通過對各種基本固體廢棄物熱解技術(shù)的總結(jié)，再加上對有機固體廢棄物特 性的分析，考慮采用的工藝組合流程如圖 ： 有機固體廢棄物→預(yù)處理→循環(huán)流化床氣化爐→產(chǎn)物凈化→內(nèi)燃機發(fā)電 圖 循環(huán)流化床氣化爐組合工藝流程圖 注： 1— 進(jìn)料斗； 2— 螺旋進(jìn)料器； 3— 氣化爐； 4— 旋風(fēng)除塵器； 5— 返料器； 6— 水冷設(shè)備； 7— 內(nèi)燃機； 8— 風(fēng)機 預(yù)處理和物料輸送 采用預(yù)處理系統(tǒng)有兩個優(yōu)點：一是可以提高固體廢棄物的熱值，由于我國垃圾低位熱值只有 4000kJ/kg 左右，采用預(yù)處理設(shè)備可將混進(jìn)有機固體廢棄物中的不燃物（如磚瓦、灰土和金屬等）在進(jìn)入流化床前就除去。 有機固體廢棄物熱解技術(shù)在實現(xiàn)無害化、減量化和資源化處理的同時，能有效克服焚燒產(chǎn)生的二惡英污染問題，因而成為新興的、具有較大發(fā)展前景的固體廢棄物處理技術(shù)。其中有機固體廢物的熱解氣化裝置擬采用循環(huán)流化床氣化爐，除灰和除焦油裝置擬采用旋風(fēng)分離器和水冷塔等。某些輕工生產(chǎn)過程也產(chǎn)生大量有機固體廢物，例如糖廠、家具廠、碾米廠等產(chǎn)生的甘蔗渣、木屑、谷殼等。揮發(fā)分導(dǎo)出循環(huán)流化床，產(chǎn)物炭通過旋風(fēng)分離器回到燃燒室參與燃燒。必須指出，燃料區(qū) (層 )這樣清楚的劃分在實際上是觀察不到的，因為區(qū)與區(qū)之間是參差不齊的，這個區(qū)的反應(yīng)也可能在那個區(qū)中進(jìn)行。 4．氧化反應(yīng) 由于碳與二氧化碳、水蒸氣之間的還原反應(yīng)、物料的熱分解都是吸熱反應(yīng)，因此氣化爐內(nèi)必須保持非常高的溫度。 在實際的氣化過程中，上述 反應(yīng)同時進(jìn)行，改變溫度、壓力或組分濃度都對反應(yīng)的化學(xué)平衡產(chǎn)生影響，從而影響產(chǎn)氣成分，而且由于氣體的停留時間很短，不可能完全達(dá)到平衡。該反應(yīng)的平衡常數(shù)見表 。 101 CO 或 CO2 的甲烷化反應(yīng)都屬于均相反應(yīng)，隨著溫度的上升，甲烷含量要比 C+H2O反應(yīng)下降得緩慢。 102 179。 102 600 179。 104 179。 1024 179。反之，為了制取合成原料氣，應(yīng)降低甲烷的含量，則可采用較低的氣化壓力和較高的反應(yīng)溫度。 C+H2 反應(yīng)混合物的組成和平衡常數(shù)見表 。 (3)甲烷生成反應(yīng) 有機固體廢棄物氣化可燃?xì)庵械募淄椋徊糠謥碓从谟袡C固體廢棄物中揮發(fā)分的熱分解和二次裂解，另一部分則是氣化爐中的碳與可燃?xì)庵械臍浞磻?yīng)以及氣體產(chǎn)物的反應(yīng) 15 結(jié)果。水蒸氣與碳的反應(yīng)速率極為緩慢，在 400℃時，幾乎沒有反應(yīng)發(fā)生，只有當(dāng)溫度高于 800℃時，反應(yīng)速率才有明顯增加。在溫度較高時情況相反，有利于生成 CO 的反應(yīng)進(jìn)行。 (2)水蒸氣還原的化學(xué)反應(yīng) C+H2O(g)=CO+H2；△ H=+() C+2H2O(g)=CO2+2H2；△ H=+() 上面的兩個反應(yīng)都是吸熱反應(yīng)，因此溫度增加都將都有利于水蒸氣還原反應(yīng)的進(jìn)行。 同時正向反應(yīng)的體積增加，系統(tǒng)的總平衡壓力將影響平衡時的組成，圖 為壓力對該反應(yīng)平衡混合物組成的影響，由圖 可以看出，壓力的增大使 CO 平衡含量減少。 (3)還原反應(yīng) 有機固體廢棄物經(jīng)熱分解后得到的炭與氣流中的 CO H2O、 H2 發(fā)生還原反應(yīng)生成可燃性氣體。由于有機固體廢棄物中的揮發(fā)組分高，在較低的溫度下（ 300～ 400℃）就可能釋放出 70%左右的揮發(fā)組分，而煤要到 800℃時才釋放出約 30％的揮發(fā)組分。熱分解是一個十分復(fù)雜的過程，其真實的反應(yīng)可能包括若干不同路徑的一次、二次甚至高次反應(yīng)，不同的反應(yīng)路徑得到的產(chǎn)物也不同。 有機固體廢棄物在流化床氣化爐內(nèi)反應(yīng)過程 有機固體廢棄物在流化床氣化爐內(nèi)反應(yīng)的過程很復(fù)雜，隨著氣化裝置的類型、工藝流程、反應(yīng)條件、氣化劑種類、原料性質(zhì)等條件的不同，反應(yīng)的過程也不相同，不過這些過程的基本反應(yīng)包括有機固體廢棄物的干燥、熱分解反應(yīng)、還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)四個過程 [5]。反應(yīng)時間與加熱速度大、最終溫度高使揮發(fā)分（即熱解產(chǎn)物）產(chǎn)量正向相關(guān)。所以間接熱解的反應(yīng)器內(nèi)徑尺寸都做得較小。如采用稀相和密相，就 有一個最恰當(dāng)?shù)臐舛葐栴}。 能量導(dǎo)出率表明了一個事實，即尋求在輸出與輸入的能量關(guān)系上，找到最大的 R，而不是只看系統(tǒng)產(chǎn)出了多少能量。進(jìn)一步分析不難看出，即使是直接熱解尚與物料和產(chǎn)氣導(dǎo)出的流向有關(guān)，是逆向或同向流動情況都是有區(qū)別的。因此，水分的影響一定要與反應(yīng)條件聯(lián)系在一起考察，不能只看一個參與反應(yīng)的反應(yīng)物的條件。所以不是任何物質(zhì)進(jìn)行熱解處理在技術(shù)經(jīng)濟上都是可行性的。如果它以水蒸氣的形式與可燃的熱解氣共存，則會嚴(yán)重降低熱解氣的熱值和可用性。 物料中的含水量 Wy，對不同物料來講其變化非常大，對單一物料而言就比較穩(wěn)定。分析其產(chǎn)物的增減趨勢，一定要將它可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)及能量提供結(jié)合起來 [4]。焦炭的碳成分分析表明，提高溫度和濕度， C含量均會降低。若溫度上升，則氣體量還將增加。 干的純熱解氣含有 65％～ 80％的 H2 和 CO。根據(jù)物質(zhì)平衡測定結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著溫度提高，氣體的產(chǎn)量也增加。實驗的加熱方式為豎井爐間接加 熱方式，準(zhǔn)確地控制熱解爐溫在條件下，得到的相應(yīng)熱解產(chǎn)物特性見表 13。為了說明這點，下面以柏林理工大學(xué)所作的一系列實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行說明。 (3)低溫?zé)峤? 熱解溫度一般在 600℃以下。 按熱解溫度分類 (1)高溫?zé)峤? 熱解溫度一般都在 1000℃ 以上，高溫?zé)峤夥桨覆捎玫募訜岱绞綆缀醵际侵苯蛹訜岱ǎ绻捎酶邷丶冄鯚峤夤に?，反?yīng)器中的氧化 熔渣區(qū)段的溫度可高達(dá) 1500℃，從而將熱解殘留的情性固體（金屬鹽類及其氧化物和氧化硅等）熔化，以液態(tài)渣形式排出反應(yīng)器，清水淬冷后?；?。除流化床技術(shù)外。 直接加熱法的設(shè)備簡單，可采用高溫，其處理量和產(chǎn)氣率也較高，但所產(chǎn)氣的熱值不高，作為單一燃料直接利用還不行，而且采用高溫?zé)峤猓?NOx 產(chǎn)生的控制上，還需認(rèn)真考慮 。采用純氧作氧化劑熱解，其熱解氣熱值可達(dá) 11000kJ/m3（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）。由于燃燒需提供氧氣，因而就會產(chǎn)生 CO H2O 等氣體混在熱解可燃?xì)庵?，稀釋了可燃?xì)?，降低了熱解產(chǎn)氣的熱值。 熱解工藝 熱分解過程由于供熱方式、產(chǎn)品狀態(tài)、熱解爐結(jié)構(gòu)等方面的不同，熱解方式也 各異。但處理成本高，我國大多數(shù)城市采用的是靜態(tài)敞開式堆肥。垃圾填埋場氣體中含有大量甲烷、二氧化碳、及其他微量成分，若不采取適當(dāng)?shù)氖张畔到y(tǒng)進(jìn)行處理，則會在填埋場累積，通過填埋覆蓋層或側(cè)壁向場外釋放，對周圍環(huán)境和人類健康造成很大危害。但由于我國垃圾焚燒處理技術(shù)不成熟，真正建一座好的垃圾焚燒處理場，關(guān)鍵部分的焚燒設(shè)備還需從國外引進(jìn)，單位投資成本高，資金問題沒處解決，只有少數(shù)有條件的大城市可采用。 5 焚燒 許多固體廢物含有潛在的能量。借鑒工業(yè)廢水生物處理可行性的分析方法，通過 BOD5/CODcr 值近似反映可降解有機物占全部有機物質(zhì)的比例，盡管這一方法比較粗糙，但在實際工程中經(jīng)常用做工業(yè)廢水生物處理可行性的評定方法。 (2)有機固體廢棄物可生化性 有機固體廢棄物通過生物轉(zhuǎn)化使有害污染物的毒性隨之改變。畜禽糞便和污泥中常會發(fā)現(xiàn)更多病原細(xì)菌、病毒、原生動物及后生動物，尤其是腸道病原生物體，典型的寄生蟲有阿米巴溶組織、各種線蟲（如蛔蟲、血吸蟲、鉤蟲等），尤其是蛔蟲卵，在污水和污泥中廣泛存在。例如，當(dāng)城 市生活垃圾的低熱值大于 3350kJ/kg 時，垃圾焚燒過程基本不用加入助燃劑，可以實現(xiàn)自然燃燒。揮發(fā)分為分析有機固體 廢棄物可生化性，判斷能否選用堆肥處理工藝提供依據(jù)。有機固體廢 棄物中化學(xué)元素組成是很重要的特性參數(shù)，對有機固體廢棄物處理工藝的選擇和資源化利用程度的評估是非常重要的。 (3)容重 有機固體廢棄物在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量稱為有機固體廢棄物的容重，以 kg/l，kg/m3 或 t/m3 表示。有機固體廢棄物的含水率隨廢棄物種類、成分、季節(jié)、氣候等條件而變化。一般用組成、含水率、容重這三個參數(shù)來表示有機固體廢棄物的物理性質(zhì) [1]。與許多發(fā)達(dá)國家相比，中國城市生活垃圾管理體系仍然很不健全，主要表 現(xiàn)在缺少對垃圾中有用成分進(jìn)行回收、利用的管理機制和技術(shù)設(shè)備，缺少鼓勵垃圾減量化的措施，垃圾的全過程管理尚未實現(xiàn)。從 1989 年頒布《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》以來，我國陸續(xù)實施了很多有關(guān)城市固體廢棄物管理的法律、法規(guī)，如《中華人民共和國固體廢棄物污染環(huán)境防治法》、《城市市容和環(huán)境衛(wèi)生管理條例》、《城市生活垃圾管理辦法》等。 關(guān)鍵詞： 有機固體廢棄物，循環(huán)流化床，熱解，氣化爐 General Specification of D