【導(dǎo)讀】師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過(guò)的材料。均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文。不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位。印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理?，F(xiàn)本人同意將本作品收錄于《北京石。版論文的內(nèi)容一致，如因不同而引起學(xué)術(shù)聲譽(yù)上的損失由本人自負(fù)。目前,城市生活垃圾的處理方法主要有三種：填埋、堆肥和焚燒。型有機(jī)械爐排焚燒爐、流化床焚燒爐、回轉(zhuǎn)式焚燒爐和CAO焚燒爐。理系統(tǒng)，焚燒系統(tǒng)，煙霧生化除塵系統(tǒng)及煤氣發(fā)生爐。使畢業(yè)生增強(qiáng)綜合運(yùn)用知識(shí)、檢索資料、應(yīng)用文獻(xiàn)，外語(yǔ)閱讀及翻譯能力，

　　

【正文】 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℃ ， 平均停留時(shí)間 ～ s， 過(guò)?？諝?100%～ 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 ， 流化床焚燒系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 如圖 所示。 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)大量生活垃圾焚燒系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 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。 圖 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]。 生活垃圾焚燒系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 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 。如圖 。 圖 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 ， 如圖 為回旋流化床結(jié)構(gòu)圖。 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，所以高熱值的垃生活垃圾焚燒系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 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。 回旋流化床的組成要素是： (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。 圖 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 ，其結(jié)構(gòu)如圖 。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 : 生活垃圾焚燒系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 (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 。 圖 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 ； 生活垃圾焚燒系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 (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]，其 結(jié)構(gòu)及流程如圖 。 圖 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。 生活垃圾焚燒系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 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 : 4(8 15) 10?～ 3/ ( )kcal m h? ，故本設(shè)計(jì)中取燃燒室熱負(fù)荷為 412 10? 3/ ( )kcal m h? 。 (3) 生活垃圾元素分析， 如表 所示 。 表 垃圾元素分析 (%) 項(xiàng)目 數(shù)值 項(xiàng)目 數(shù)值 C H N S O Cl A W 56 (4) 垃圾焚燒爐設(shè)計(jì)規(guī)范，如表 。 表 焚燒爐設(shè)計(jì)參數(shù) 焚燒爐容量： 100 3m 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 ℃ 生活垃圾焚燒系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 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 ?? ～ ,二燃室 ? ? ～ 。 (3) 煙囪高度要求 焚燒爐 焚燒量 100 t/d 時(shí) ， 煙囪最低允許高度 25 m； 100～ 300 t/d 時(shí) ， 最低高度 40 m； 焚燒量 300 t/d 時(shí) ， 最低高度 60 m。 故本設(shè)計(jì)中取煙囪高度為 50 m。 空氣及煙氣量的計(jì)算 空氣量 的計(jì)算 完成燃燒反應(yīng)的最少空氣量就是理論空氣量，即化學(xué)計(jì)量的空氣量。計(jì)算理論空氣量和實(shí)際空氣量有許多公式，如先利用生活垃圾中碳、氫、硫、氧等元素的含量來(lái)計(jì)算焚燒需要的理論空氣量，然后再通過(guò)空氣過(guò)剩系數(shù)計(jì)算出實(shí)際空氣量，即空氣量。計(jì)算公式如下 [6]： 1 . 8 6 6 5 . 5 6 0 . 7 0 . 7C H S OV w w w w? ? ? ?理 氧 (35) = 理 氧理 空 (36) 式中： V理 氧 —— 焚燒理論氧氣量， 3/m kg ； V理 空 —— 焚燒理論空氣量， 3/m kg ； Cw ， Hw ， Sw ， Ow 為 C， H， S， O 元素在生活垃圾中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 本設(shè)計(jì)中取 %Sw ? ， %Cw ? ， %Hw ? ， %Ow ?