【正文】 類物質(zhì)對流化床進料和排渣裝置造成危害，并影響爐內(nèi)的正常工況。本設(shè)計擬采用破碎機 +粉粹機的預(yù)處理方式。 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。沖擊式破碎機一般由帶擊錘的轉(zhuǎn)軸將物品破碎，一般適合于砂石、煤塊、金屬等脆硬性物質(zhì)，在處理垃圾中，可以用于破碎 家具、鋼筋混凝土以及大型金屬和廢塑料制品等；壓縮式破碎機憑借兩條緊密結(jié)合的履帶將廢棄物壓縮并破碎，適用于玻璃、水泥和硬塑料等脆性材料；摩擦式破碎機靠在兩個硬的表面間互相摩擦并經(jīng)輪摩加以磨碎后將垃圾破碎，也可與沖擊錘結(jié)合使用，雖然可將垃圾破碎為較小的尺寸，但摩擦作用比較耗費動力。 剪斷式破碎機將廢棄物壓碎并予剪斷，適合于處理回轉(zhuǎn)式破碎機無法破碎的汽車輪胎、大口徑木材、金屬類制品的切斷。圖 為一種型號為 Q9150 的四軸垃圾破碎機結(jié)構(gòu)圖。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)和維護成本，可靠性高。該設(shè)備的四軸動刀把料斗內(nèi)的有機固體廢棄物破碎，直到有機固體廢棄物規(guī)格能完全通過刀軸下的篩網(wǎng)為止，因此無需額外的或外部設(shè)備即可完成把有機固體廢棄物破碎成大小一致的顆粒。 圖 四軸垃圾破碎機結(jié)構(gòu)圖 21 粉粹機 經(jīng)破碎機處理后的有機固體廢棄物最小粒徑約為 3cm，不能滿足流化床氣化條件，需要進一步粉碎。 本設(shè)計選擇型號 為 SCF600400 的粉碎機，預(yù)計出料平均粒徑為 300μ m。 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。常見的供料器有容積式供料器、旋轉(zhuǎn)葉片供料器、螺旋式供料器、文丘里式供料器，以及它們的組合，本設(shè)計采用螺旋式進料器。 (1)容積式供料器 容積式供料器是高壓密相氣力輸送系統(tǒng)廣泛采用的供料設(shè)備。它的密封性能好，除空氣與物料進入所需要閥門外，無其他運動部件，因此故障少；可減少物料顆粒的降級及磨損；操作 時無噪音。但容積式供料器耗氣量大，需要大的空壓機配套設(shè)備。同時容積式供料器多屬于間歇輸送，存在的主要問題是密相輸送所具有的低速、磨損小、尾氣過濾少等優(yōu)點在一次輸送循環(huán)即將完畢時不再存在，可能出現(xiàn)比稀相輸送更高的速度，以至產(chǎn)生更大的管道磨損和料粒破碎，而且料氣比降低。 (2)旋轉(zhuǎn)葉片供料器 旋轉(zhuǎn)葉片供料器屬連續(xù)供料裝置，常用于低壓稀相輸送系統(tǒng)。由于這類供料裝置轉(zhuǎn)子葉片與機殼之間存在間隙，如果供料器出口處空氣壓力高于進口處的壓力，空氣則通過間隙與物料混合影響物料的表觀密度，從而使供料器的容積效率降低。對于流動性 差的物料。反向氣流會阻止料斗內(nèi)物料的下落，使供料速度不均勻。嚴(yán)重時使輸送停止。雖然有些特制的旋轉(zhuǎn)葉片供料器可將泄漏的空氣排到供料器外部并通過除塵器來防止其對物料下落的影響，但由于泄漏量仍然存在，且不可能實現(xiàn)高壓輸送，故旋轉(zhuǎn)葉片供料器一般適用于系統(tǒng)壓力不超過 的情況。旋轉(zhuǎn)葉片供料器的空氣泄漏量與供料器進、出口壓差，供料器的規(guī)格，葉片與機殼之間的間隙有關(guān)。當(dāng)進出口壓差為 時，空氣泄漏量可達 1m3/min。 (3)螺旋給料機 本設(shè)計采用螺旋給料機給料。螺旋給料機料封原理：螺旋給料機就是在中心 軸安裝 22 了螺旋片，軸和螺旋片在一固定的外殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)，具有輸送原料功能的機械裝置，當(dāng)改變螺旋的螺徑或者螺旋時，給料機的輸送能力就會發(fā)生改變，通過給料機輸送能力的變化使原料在給料機內(nèi)堆積，從而起原料密封的作用，這就是料封。 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。 (4)文丘里供料器 原理是利用由收縮段或噴嘴噴出的高速空氣在喉管部位造成等于或略低 于大氣壓的壓力，使粉、料加速在擴散管內(nèi)轉(zhuǎn)換為輸送所需的壓力，對物料進行壓力氣力輸送。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)。如果設(shè)計和使用不當(dāng)，不但發(fā)揮不了它應(yīng)有的作用，而且還會造成一些不利的影響。 (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。這種組合式的供料裝置在許多氣力輸送系統(tǒng)中使用。 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。根據(jù)垃圾特性，傳送帶有應(yīng)有特殊的形狀和坡度，并有防止垃圾向側(cè)面滑離的擋板。為了防止臭氣，傳送帶可考慮放在密封罩內(nèi)。手選帶更要注意臭氣問題，可考慮采用類似于家庭用抽油煙機的原理設(shè)計去除臭氣系統(tǒng)。 系統(tǒng)計算 流化氣體（空氣）理論進氣量 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 = 。 有機固體廢棄物的摩爾重量，即相對于每摩爾碳的質(zhì)量，為 100 2 3 .2 / ( )4 .3 1M g m o l?? 碳 完全燃燒時，有 1. 4 0. 6 2 2 2 2 2( 8 ) 8CH O a O N CO H O aN? ? ? ? ? () 其中 0 .7 0 .61 1 .0 522a ? ? ? ? 因此，理論空氣條件下有機固體廢棄物 /空氣的質(zhì)量比： 2 3 .2( ) 0 .1 61 .0 5 ( 3 2 3 .7 8 2 8 )f samm ??? ? ? 單位質(zhì)量有機固體廢棄物完全燃燒需要空氣的標(biāo)準(zhǔn)體積： 0 3 31 . 0 5 ( 1 3 . 7 8 ) 2 2 . 4 1 0 5 . 0 0 /2 3 . 2aV m k g???? ? ? ? 設(shè)計有機固體廢棄物流量為 2022 /kg h ，則完全燃燒時理論空氣流量應(yīng)為： 35 .0 0 2 0 0 0 1 0 0 0 0 /rQ m h? ? ? 設(shè)計空氣進氣量為完全燃燒進氣量的 40%，此時理論空氣流量應(yīng)為： 3100 00 400 0 /Q m h? ? ? 根據(jù)前文，可得熱解方程式： 1 . 4 0 . 6 2 22 4 2 2 20 . 4 ( 3 . 7 8 )0 . 3 0 . 6 0 . 1 0 . 3 0 . 2 0 . 4 3 . 7 8C H O a O NC O C O C H H H O a N??? ? ? ? ? ? ? () 由式 ()可得熱解進氣量與產(chǎn)氣量之比為 2: 即產(chǎn)氣量為： 340 00 3. 1 / 2 62 00 /cQ m h? ? ? 臨界流化速度 根據(jù)資料 [10]，冷態(tài)時能夠流化的床層，熱態(tài)時一定可以流化， 24 選擇空氣為流化氣體，根據(jù)資料 [11]，空氣密度 293K（ 20℃）時 /g kg m? ?。 空氣運動黏度 293K（ 20℃）時 6 10 /gv m s???。 取有機固體廢棄物密度 312 00 /p kg m? ?，顆粒平均直徑 ? ， 計算冷態(tài)臨界流化速度 mf? [10]： 0. 58 4 0. 58 40. 52 8 0. 52 80. 05 6 0. 05 6 60 .0 0 0 3 1 2 0 0 1 .2 0 50 .2 9 4 ( ) 0 .2 9 4 ( )1 5 .0 6 1 .2 0 50 .1 8 /p p gmfggduvms??? ?? ?? ? ? ?? () 終端速度 先假定屬過渡區(qū)，球形度參數(shù)φ p 取 ，修正系數(shù) 2 5. 31 4. 88 2. 67pk ?? ? ? 計算終端速度： 2() ( 1 2 0 0 1 . 2 0 5 ) 0 . 0 0 0 3 9 . 81 . 7 4 1 . 7 4 1 . 8 /1 . 2 0 5 2 . 6 7p g pt gdgu m sk?? ?? ? ? ?? ? ? ?? () 雷諾數(shù)61 . 2 0 5 1 . 8 0 . 0 0 0 3R e 4 3 . 71 5 . 0 6 1 0g t pgudv????? ? ??，與假設(shè)一致。 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? ? ? ? 進氣管直徑 i iQu A? () 式中 iu — 進氣管最大氣速，選取 10 /iu m s? ； iA — 進氣管截面積， m2。 則 [13] 240001 0 0 .1 1 13600 ii AmA??， 進氣管直徑： 0 .1 1 1 0 .1 8 8i Aidm??? ? ? 26 設(shè)備選型 氣體分布板 氣體分布板是保證流態(tài)化床具有良好而穩(wěn)定的流態(tài)化的重要構(gòu)件，由于其固有的不均勻和不穩(wěn)定的特性，合理設(shè)計氣體分布裝置顯得尤為重要。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)分布手段來達到。 (2)它必須使流態(tài)化床有一個良好的起始流態(tài)化狀態(tài)，保證在分布器附近創(chuàng)造一個良好的氣固接觸條件，使所有粒子都動起來，從而排除形成“死床”的可能。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。 (3)在長期操作過程中，分布器不被堵塞和磨蝕，在操作過程中或在突然停止操作后，固體粒子不返流入分布器，以免造成惡劣后果。 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。如果分布板設(shè)計不合理，氣體分布不均勻，造成溝流和死區(qū)，會使床層不能正常流態(tài)化。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)過程無法進行。 分布板壓降 dp? 的計算 [14]： 222 gdup g?? ??? () 式中 ? — 阻力系數(shù)，取 ?? ； ? — 開孔率，取 ?? 。 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。 分布板開孔設(shè)計： 根據(jù)公式 27 2()dN D?? () 式中 ? — 開孔率， ?? ； N — 開孔個數(shù)； d — 小孔直徑，取 ? ； D —床徑 開孔個數(shù)： 220 .0 1 1 .1 4 8120 .0 0 2DN d? ?? ? ? 圖 氣體分布板示意圖 床型的選擇 流化床有多種類型，圓柱形或錐形床，錐形床具有許多優(yōu)點，對于粒度分布很廣的顆粒，圓錐型或錐形床的高線速可以保證粗顆粒的流態(tài)化，同時頂部的低線速則可以抑止顆粒的揚析，減少粉塵率。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。但由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作比較困難，因為 圓柱床的結(jié)構(gòu)簡單，制作容易、設(shè)備容積利用率高，所以選擇圓柱型自由床。 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 ，進氣管距離分布板 。進氣管為一敞口式進氣管。進氣管的末端堵死，從進氣管中點到兩側(cè)距離分別為 的范圍內(nèi)為進氣管敝口，氣體從敞口進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。流化床主體的