【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 接成的內(nèi)筒。在進(jìn)行廢物燃燒時(shí)，廢物從加料端進(jìn)入，隨著爐體的轉(zhuǎn)動(dòng)沿內(nèi)壁耐高溫板將廢物由筒體下部帶到筒體上部，然后靠廢物自重落下，使固體廢物由加料端向出料口翻滾、向下移動(dòng)，同時(shí)進(jìn)行固體廢物熱煙干燥、燃燒和燃燼過(guò)程。 影響焚燒的主要因素 固體廢物的焚燒效果，受許多因素的影響，如焚燒爐類型、固體廢物性質(zhì)、物料停留時(shí)間、焚燒溫度、供氧量、物料的混合程度等。 進(jìn)行固體廢物焚燒處理，要求固體廢物有一定的熱值，固體廢物熱值越高，越有利于焚燒過(guò)程的進(jìn)行，越有利于回收利用固體廢物燃燒熱能或進(jìn)行發(fā)電，一般城市生活垃圾的含水量≦50%，低位發(fā)熱值多在3350～8374 kJ/kg。焚燒溫度對(duì)焚燒處理的影響，主要表現(xiàn)在溫度的高低和焚燒爐內(nèi)溫度分布的均勻程度，焚燒溫度越高，越有利于固體廢物中有機(jī)污染物的分解和破壞，焚燒速度也就越快，一般要求生活垃圾焚燒溫度在850～950 ℃。物料停留時(shí)間主要指固體廢物在焚燒爐內(nèi)的停留時(shí)間和煙氣在焚燒爐內(nèi)的停留時(shí)間，～2 h以上，煙氣停留時(shí)間達(dá)到2 s以上。 除以上各影響因素以外，如固體廢物料層厚度、運(yùn)動(dòng)方式、空氣預(yù)熱溫度、進(jìn)氣方式、燃燒器性能、煙氣凈化系統(tǒng)阻力等，也會(huì)影響固體廢物焚燒過(guò)程的進(jìn)行[6]。第二章 焚燒系統(tǒng)簡(jiǎn)介 焚燒工藝系統(tǒng)介紹 焚燒工藝概述 就不同時(shí)期、不同爐型以及不同的固體廢棄物種類和處理要求而言，固體廢物焚燒技術(shù)和工藝流程也大不相同，如間歇焚燒、連續(xù)焚燒、固定爐排焚燒、流化床焚燒、回轉(zhuǎn)窯焚燒、機(jī)械爐排焚燒等，不同的焚燒技術(shù)和工藝流程有各自的不同特點(diǎn)。 目前大型現(xiàn)代化生活垃圾焚燒技術(shù)的基本過(guò)程大體相同?，F(xiàn)代化生活垃圾焚燒工藝流程主要包括：前處理系統(tǒng)、進(jìn)料系統(tǒng)、焚燒爐系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、灰渣系統(tǒng)、余熱利用系統(tǒng)及自動(dòng)化控制系統(tǒng)組成。固體廢物焚燒的前處理系統(tǒng)，主要包括固體廢物運(yùn)輸、計(jì)量、登記、進(jìn)場(chǎng)、卸料、混料、破碎、手選、磁選、篩分等；進(jìn)料系統(tǒng)主要是向焚燒爐定量給料，同時(shí)將垃圾池中的垃圾與焚燒爐的高溫火焰和高溫?zé)煔飧糸_(kāi)、密閉，以防止焚燒爐火焰通過(guò)進(jìn)料口向垃圾池垃圾反燒和高溫?zé)煔夥锤Z；焚燒爐系統(tǒng)是整個(gè)工藝系統(tǒng)的核心，是固體廢物進(jìn)行蒸發(fā)、干燥、熱分解和燃燒的場(chǎng)所?？諝庀到y(tǒng)即為助燃系統(tǒng)，是焚燒爐非常重要的組成部分，它除了為固體廢物的正常燃燒提供必需的助燃氧氣外，還有冷卻爐排、混合爐料和控制煙氣氣流等作用。煙氣系統(tǒng)是固體廢物焚燒爐系統(tǒng)的主要污染源，設(shè)置煙氣系統(tǒng)的目的是去除煙氣中的大量顆粒狀污染物質(zhì)和氣態(tài)污染物質(zhì)，使達(dá)到國(guó)家有關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，最終排入大氣[6]。 生活垃圾焚燒工藝流程圖 焚燒爐爐型的分類 焚燒爐按爐型可分為爐排爐、流化床爐和回轉(zhuǎn)窯爐等類型。(1) 爐排型焚燒爐爐排型焚燒爐形式多樣，其應(yīng)用占全世界垃圾焚燒市場(chǎng)總量的80%以上。該爐型最大優(yōu)勢(shì)在于技術(shù)成熟，運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，適用范圍廣，絕大部分固體垃圾不需要任何預(yù)處理可直接進(jìn)爐燃燒，尤其應(yīng)用于大規(guī)模垃圾集中處理。(2) 回轉(zhuǎn)窯焚燒爐回轉(zhuǎn)窯焚燒爐是一種成熟的技術(shù)，如果待處理的垃圾中含有多種難燃燒的物質(zhì)，或垃圾的水分變化范圍較大，回轉(zhuǎn)窯是唯一理想的選擇?；剞D(zhuǎn)窯可處理的垃圾范圍廣，特別是在工業(yè)垃圾的焚燒領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。 機(jī)械爐排示意圖(a) 臺(tái)階式爐排；(b) 臺(tái)階往復(fù)式爐排；(c) 履帶往復(fù)式爐排；(d) 搖動(dòng)式爐排；(e) 逆動(dòng)式爐排；(f) 滾筒式爐排(3) 流化床焚燒爐流化床焚燒爐可以對(duì)多種垃圾進(jìn)行焚燒處理，它的最大優(yōu)點(diǎn)是可以使垃圾完全燃燒，并對(duì)有害物質(zhì)進(jìn)行最徹底的破壞，一般排出爐外的未燃物均在1%左右，垃圾殘?jiān)畹?，有利于環(huán)境保護(hù)，同時(shí)也適用于焚燒高水分的污泥類物質(zhì)[7]。： 焚燒爐的結(jié)構(gòu)及作用效果比較名稱垃圾適應(yīng)性爐排形式耗電量焚燒效果適用范圍爐排式焚燒爐對(duì)垃圾成充分適應(yīng)性較好類似鏈條鍋爐，爐排做水平運(yùn)動(dòng)，對(duì)垃圾翻動(dòng)性較差一般垃圾層內(nèi)部溫度較高，但尾氣溫度不高，有害氣體處理不徹底，殘余物為渣，不易出灰以利于余熱利用，比較適合中小型城鎮(zhèn)往復(fù)爐排式焚燒爐不能含有大量金屬及建筑垃圾，對(duì)高分子垃圾適應(yīng)性一般爐排往復(fù)運(yùn)動(dòng)，分頂熱、燃燒、燃盡三階段，對(duì)垃圾翻動(dòng)性較好一般煙氣溫度高，對(duì)有害氣體處理徹底，殘余物不板結(jié)，便于出灰便于發(fā)電及余熱利用，有發(fā)展前途流化床焚燒爐對(duì)垃圾大小及金屬、建筑材料適應(yīng)性不強(qiáng)，對(duì)垃圾含水量適應(yīng)性較高垃圾在強(qiáng)大熱氣流作用下，在流化床上做沸騰運(yùn)動(dòng)，垃圾翻動(dòng)性極好一般煙氣溫度高，有害氣體處理徹底，殘余物不結(jié)渣，便于出灰便于發(fā)電及余熱利用、有發(fā)展前途立式窯焚燒爐對(duì)垃圾成分適用性一般類似立式水泥窯，垃圾靠重力作用向下運(yùn)動(dòng)和翻動(dòng)一般垃圾層內(nèi)部溫度高，煙氣溫度不高，有害氣體處理不徹底，殘余物為渣，不利于出灰不利于余熱利用，比較適合于中小城鎮(zhèn) 流化床焚燒爐流化床燃燒系統(tǒng)主要由焚燒爐本體、高溫燃燒室、啟動(dòng)燃燒室、余熱鍋爐、螺旋給料系統(tǒng)、振動(dòng)排渣機(jī)、尾氣處理裝置、尾部排塵器和鼓、引風(fēng)機(jī)等組成，其中焚燒爐本體由流化床密相焚燒區(qū)和稀相區(qū)構(gòu)成，流化床密相區(qū)床層中有大量的惰性床料(如煤灰或砂子等)，其熱容量很大，能夠滿足固體廢物的蒸發(fā)、熱解、燃燒所需大量熱量的要求。由布風(fēng)裝置送到密相區(qū)的空氣使床層處于良好流化狀態(tài)，床層內(nèi)傳熱工況十分優(yōu)越，床內(nèi)溫度均勻穩(wěn)定，維持在 800℃～900℃，～ s，過(guò)?？諝?00%～150%，有利于有機(jī)物的分解和燃燒，焚燒后產(chǎn)生的煙氣夾帶著少量固體顆粒及未燃盡的有機(jī)物進(jìn)入流化床稀相區(qū)，由二次風(fēng)送入的高速空氣流在爐膛中心形成旋轉(zhuǎn)切圓，使擾動(dòng)強(qiáng)烈，混合充分，未燃盡成分在此可繼續(xù)進(jìn)行燃燒。流化床垃圾焚燒技術(shù)具有如下突出優(yōu)勢(shì)：(1) 能夠有效控制垃圾焚燒過(guò)程中有害氣體的產(chǎn)生。由于垃圾焚燒溫度在850～950 ℃之間時(shí)，NOx生成量非常低。當(dāng)燃燒溫度1300 ℃時(shí)，NOx才會(huì)大量生成。采用循環(huán)流化床垃圾焚燒鍋爐，其爐膛溫度一般在850 ℃左右，因此可控制NOx的生成。 流化床焚燒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 (2) 爐內(nèi)加石灰石可有效脫硫。由于脫硫劑在爐膛中是在最佳的反應(yīng)溫度( 850 ℃左右)下進(jìn)行脫硫，且爐膛出口處布置有分離器及返料裝置，從而提高脫硫劑在爐內(nèi)的停留時(shí)間；當(dāng)Ca/S比為1：2時(shí)，脫硫效率大于85%，可有效脫除垃圾燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的HCl、HF、SO2等有害氣體。(3) 燃燒徹底。垃圾中有機(jī)物可100%燒掉，焚燒后垃圾可減量70%，減容90%以上，灰渣無(wú)臭味，可直接填埋。流化床焚燒生活垃圾鍋爐對(duì)垃圾進(jìn)料的要求應(yīng)該滿足以下5個(gè)條件：(1) 垃圾進(jìn)料裝置工作穩(wěn)定、可靠，并具有不小于120%的超負(fù)荷進(jìn)料能力；(2) 進(jìn)料連續(xù)均勻，有較準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)比；(3) 進(jìn)料裝置本身以及與鍋爐連接處有較好的密封性, 對(duì)廠區(qū)環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生污染；(4) 對(duì)進(jìn)料垃圾的適應(yīng)性好；(5) 整個(gè)裝置操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、控制性能應(yīng)與垃圾熱電廠規(guī)范相適配[8]。流化床焚燒爐的技術(shù)特點(diǎn): 需要石英砂作為輔料，需要摻煤才能理想燃燒，在煤價(jià)較低或上網(wǎng)電價(jià)較高的情況下，摻煤越多焚燒廠的經(jīng)濟(jì)效益越好；可以混燒多種廢物，但是進(jìn)料越均勻越好，一般需要有前分選和破碎工序；焚燒爐內(nèi)垃圾處于懸浮流化狀態(tài)，為瞬時(shí)燃燒，飛灰量大，飛灰量是爐排爐的3～4倍；物料處于懸浮狀態(tài)，煙氣流速高，對(duì)焚燒爐的沖刷和磨損比較嚴(yán)重；流化床爐的檢修相對(duì)較多，年運(yùn)行時(shí)間相對(duì)較短，通常只有6000～8000小時(shí)；流化床爐起爐和停爐較為方便；減少金屬酸性腐蝕，發(fā)電效率較高[9]。 鼓泡流化床焚燒爐鼓泡流化床布風(fēng)系統(tǒng)采用風(fēng)管和風(fēng)帽結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的流化床焚燒爐在韓國(guó)和日本污泥處理領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，具有以下優(yōu)點(diǎn)：風(fēng)管下的砂床蓄熱量大，可減小污泥水分和熱值的波動(dòng)對(duì)燃燒的影響，使低熱值的污泥燃燒更加穩(wěn)定；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修容易、磨損問(wèn)題小、維修費(fèi)用低；燃燒效率高；燃燒溫度均勻；運(yùn)行費(fèi)用低；撥散器提高了污泥在床內(nèi)分布的均勻性，給料和燃燒穩(wěn)定；啟動(dòng)時(shí)間短。 鼓泡流化床焚燒爐結(jié)構(gòu)示意圖 回旋流化床投入的垃圾被回旋運(yùn)動(dòng)的流動(dòng)砂卷進(jìn)砂中并燃燒。砂中的燃燒效率高，因此即使垃圾性質(zhì)有大幅的變動(dòng)，也可保持穩(wěn)定的燃燒。流動(dòng)砂回旋的效果使?fàn)t內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生局部高溫、且溫度均一，所以高熱值的垃圾也不會(huì)產(chǎn)生結(jié)塊。由于砂的強(qiáng)力回旋運(yùn)動(dòng)，粗大的垃圾也易破碎分散成細(xì)狀而完全燃燒。由于砂的回旋運(yùn)動(dòng)，大的不燃物可以被砂移動(dòng)至不燃物排出口而排出?；匦骰驳慕M成要素是：(1) 流動(dòng)空氣的風(fēng)量差；(2) 左右空氣量比中央部分多，傾斜式爐床；(3) 爐床由中央向爐兩端的不燃物排出口傾斜，回旋流效果；(4) 從左右二側(cè)部分向上吹起的砂被導(dǎo)流板阻擋回流到爐的中延部分。 回旋流化床 異重流化床異重流化床能夠穩(wěn)定燃燒，并可以通過(guò)特殊的風(fēng)分配及組織方式保證高效內(nèi)循環(huán)燃燒和順暢排渣，同時(shí)采取了較全面的防止二次污染的措施，負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍寬，燃料適應(yīng)性好，特別適合城市生活垃圾組成隨季節(jié)性變化大的特點(diǎn)，當(dāng)城市垃圾的熱值隨季節(jié)及天氣變化或影響而過(guò)低時(shí)或用戶要求需較大的產(chǎn)汽量以供發(fā)電或供熱應(yīng)用時(shí)，可將城市垃圾與輔助燃料在同一焚燒爐內(nèi)混燒。異重流化床特征在于它具有焚燒爐本體，焚燒爐本體上依次設(shè)有風(fēng)室、布風(fēng)裝置、爐膛，在爐膛下端側(cè)壁設(shè)有給煤口、垃圾給料口。爐膛四周設(shè)有二次進(jìn)風(fēng)口，二次風(fēng)口接二次風(fēng)機(jī)，爐膛出口設(shè)有爐內(nèi)分離器，水平煙道處設(shè)有過(guò)熱器，鍋爐尾部上方設(shè)有省煤器，下方設(shè)有空氣預(yù)熱器，冷卻后的煙氣經(jīng)灰斗引出，爐膛上方設(shè)有汽包，風(fēng)室依次與床下自動(dòng)點(diǎn)火裝置、油泵、油箱相接，空氣由鼓風(fēng)機(jī)提供，布風(fēng)裝置后部設(shè)有排渣口和冷渣分選及冷卻裝置、冷卻風(fēng)機(jī)，冷渣分選裝置上方接床料回送管。異重流化床的主要特點(diǎn)是:(1) 高比重惰性物料循環(huán)；(2) 特殊布風(fēng)結(jié)合定向風(fēng)帽結(jié)構(gòu)；(3) 二次風(fēng)旋渦分段燃燒；(4) 垃圾滲濾液回噴爐膛焚燒。 異重流化床 循環(huán)流化床能適應(yīng)低位垃圾燃料組成，采用定向均勻布風(fēng)，燃燒穩(wěn)定，選用外置過(guò)熱器，解決了HCl腐蝕問(wèn)題，提高熱能回收效率。由于焚燒爐爐內(nèi)含有一定量的爐料，爐內(nèi)氣、固流體強(qiáng)烈混合，垃圾進(jìn)入爐內(nèi)即和熾熱的石英砂迅速、充分混合，垃圾從加熱、干燥到燃燒全過(guò)程完成迅速，焚燒爐蓄熱量大，著火條件好，燃燒穩(wěn)定性好。垃圾減量化程度最高，灰渣可綜合利用。循環(huán)流化床焚燒爐具有以下的優(yōu)點(diǎn)：(1) 處理廢棄物種類適應(yīng)性強(qiáng)：循環(huán)流化床燃燒穩(wěn)定,爐內(nèi)溫度場(chǎng)均勻。由于流化床密相區(qū)擁有大量的高溫物料，床層的熱容量大,能提供低熱值、高水分的垃圾干燥、熱解和燃燒所需的大量熱量，所以適合焚燒各種發(fā)熱值的廢棄物，以煤為輔助燃料，可大幅度降低運(yùn)行成本，符合國(guó)情；(2) 焚燒效率高：由于爐內(nèi)氣體和固體，固體和固體之間的強(qiáng)烈混合，使廢物與灼熱的床料直接接觸，增大了廢棄物的熱解率。同時(shí)，由于相互之間的不斷碰撞，使未燃燒的部分不斷暴露出來(lái)，進(jìn)一步增加了廢物的燃燒程度；(3) 煙氣排放性能好：由于循環(huán)流化床采用低溫(850～950 ℃)、分級(jí)燃燒，限制了熱力型氮氧化物的形成，在循環(huán)流化床中加入合適的吸附劑(如石灰石)，可以大大降低SO2和HCl的排放。在稀相區(qū)噴尿素或氨水可進(jìn)行爐內(nèi)脫氮，保證NOx、SO2和HCl的排放濃度符合環(huán)保要求；(4) 循環(huán)流化床垃圾焚燒爐無(wú)爐排等轉(zhuǎn)動(dòng)部件，設(shè)備故障少，維修工作量少，設(shè)備投資低。缺點(diǎn)：循環(huán)流化床耗電量較高，飛灰量大，存在爐內(nèi)耐火材料磨損問(wèn)題。目前耐火材料已經(jīng)過(guò)關(guān)，磨損問(wèn)題已經(jīng)得到比較好的解決[9,10,11]。 循環(huán)流化床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 小結(jié)綜上所述，因?yàn)榱骰卜贌隣t具有以下7個(gè)特點(diǎn)：(1) 能夠有效控制垃圾焚燒過(guò)程中有害氣體的產(chǎn)生；(2) 燃燒徹底；(3) 爐內(nèi)加石灰石可有效脫硫；(4) 處理廢棄物種類適應(yīng)性強(qiáng)；(5) 焚燒效率高；(6) 煙氣排放性能好；(7) 無(wú)爐排等轉(zhuǎn)動(dòng)部件，設(shè)備故障少，維修工作量少，設(shè)備投資低；故本設(shè)計(jì)中選用流化床焚燒爐。第三章 焚燒爐的設(shè)計(jì)計(jì)算 焚燒爐的設(shè)計(jì)初始參數(shù)(1) 日處理量：150 t/d = t/h =6250 kg/h(2) 燃燒室熱負(fù)荷: ，故本設(shè)計(jì)中取燃燒室熱負(fù)荷為。(3) 生活垃圾元素分析。 垃圾元素分析(%)項(xiàng)目數(shù)值項(xiàng)目數(shù)值 56(4) 垃圾焚燒爐設(shè)計(jì)規(guī)范。 焚燒爐設(shè)計(jì)參數(shù)焚燒爐容量：100 蒸汽參數(shù)：450 ℃ MPa離開(kāi)焚燒爐的灰渣溫度：400 ℃灰渣含碳量：%冷空氣溫度：30 ℃熱空氣溫度：300 ℃排煙溫度：160 ℃給水溫度：150 ℃鈣硫比：Ca/S=2脫硫劑成分：石灰石脫硫效率：%燃燒效率：﹥99% 焚燒爐基本參數(shù)的確定 (1) 爐溫的確定爐溫代表垃圾的焚燒溫度，合適的焚燒溫度能使垃圾中有害組分在高溫下氧化、分解，適當(dāng)提高焚燒溫度可抑制黑煙的產(chǎn)生，但過(guò)高的焚燒溫度會(huì)增加垃圾中金屬的揮發(fā)量和NOx物的生成量，因此不能隨意提高焚燒溫度。根據(jù)垃圾的物料組成和對(duì)有害物的有效去除選擇垃圾的焚燒溫度:一般垃圾焚燒溫度：850～ 1 000 ℃含氰化物垃圾：850～ 900 ℃含氯化物垃圾：800～ 850 ℃去除二惡英的焚燒溫度：≥925 ℃上述焚燒溫度多通過(guò)增設(shè)二燃室引入一燃室富含可燃?xì)獾臒煔膺M(jìn)行二次燃燒后取得，初步認(rèn)為: 垃圾發(fā)熱量低于5500 KJ/kg時(shí)，如不附加燃料將難以達(dá)到1000 ℃爐溫。二燃室內(nèi)煙氣流速取4～6 m/s，在保證煙氣流速≥2 s 的條件下確定二燃室高度或長(zhǎng)度。本設(shè)計(jì)中二燃室的煙氣流速取5 m/s，煙氣停留時(shí)間為2 s。(2) 空氣過(guò)剩系數(shù)的確定由于垃圾組分的特殊性必須采用高的空氣過(guò)剩系數(shù)才有可能實(shí)現(xiàn)完全燃燒。另外，焚燒爐內(nèi)除應(yīng)保持合適的焚燒溫度、良好的攪拌混合程度、足夠的煙氣停留時(shí)間(所謂三T)外，確保煙氣中含有6%～12%氧含量對(duì)抑制二惡英的生成十分重要?；谏鲜鲋T多原因，通過(guò)采取過(guò)剩50%～90%的空氣量,即空氣過(guò)剩系數(shù)。常用數(shù)據(jù)是: 一燃室,