生活垃圾焚烧系统设计.doc

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1、密 级 公开学 号 070374 毕 业 设 计（论 文） 生活垃圾焚烧系统设计 院（系、部）：机械工程学院姓 名：班 级：环 071专 业：环境工程指导教师：周翠红教师职称：副教授 2011 年 6 月 16 日北京北京石油化工学院学位论文授权使用协议论文生活垃圾焚烧系统设计系本人在北京石油化工学院学习期间创作完成的作品，并已通过论文答辩。本人系作品的唯一作者，即著作权人。现本人同意将本作品收录于北京石油化工学院学位论文全文数据库。本人承诺：已提交的学位论文电子版与印刷版论文的内容一致，如因不同而引起学术声誉上的损失由本人自负。本人完全同意本作品在校园网上提供论文目录检索、文摘浏览以及全文部

2、分浏览服务。公开级学位论文全文电子版允许读者在校园网上浏览并下载全文。注：本协议书对于非公开学位论文在保密期限过后同样适用。院系名称：机械工程学院作者签名：学 号：0703742011 年 6 月 16 日 北 京 石 油 化 工 学 院毕 业 设 计 （论 文） 任 务 书学院（系、部） 机械工程学院 专业 环境工程系 班级 环071 学生姓名 指导教师/职称 周翠红/副教授 1. 毕业设计（论文）题目生活垃圾焚烧系统设计2.任务起止日期： 2011 年 2 月 21 日 至 2011 年 6 月 19 日3.毕业设计（论文）的主要内容与要求(1) 课题简介目前,城市生活垃圾的处理方法主要有

3、三种：填埋、堆肥和焚烧。生活垃圾焚烧炉，是焚烧生活垃圾的设备。生活垃圾焚烧炉由垃圾前处理系统，焚烧系统，烟雾生化除尘系统及煤气发生炉（辅助点火焚烧）四大系统组成。垃圾焚烧技术在国外的应用和发展已有几十年的历史，比较成熟的炉型有机械炉排焚烧炉、流化床焚烧炉、回转式焚烧炉和CAO焚烧炉。(2) 任务与要求本课题以生活垃圾焚烧炉为重点内容，设计焚烧炉的结构尺寸、垃圾前处理系统，焚烧系统，烟雾生化除尘系统及煤气发生炉。使用UG NX软件对主要部件，特别是烟雾生化除尘系统与煤气发生炉进行三维实体模拟。(3) 预期培养目标使毕业生增强综合运用知识、检索资料、应用文献，外语阅读及翻译能力，以及绘图能力、三维

4、建模能力和设计能力，培养毕业生独立分析与思考能力。(4) 应提交的成果 检索资料：中文文献不少于10篇，英文文献不少于3篇； 开题报告或文献综述； 焚烧炉结构设计计算 不低于3张零号图纸的工作量； 毕业设计论文。4.主要参考文献1 王秉铨. 生活垃圾焚烧炉的选型与设计J.北京:工业加热，2001(4)；21-27.2 李运忠. LLL - 100型城市生活垃圾焚烧炉设计J. 江苏环境科技，2002(2)；7-8.3 唐伟，何平，张新学. 城市生活垃圾焚烧处理技术的比选J.北京: 应用能源技术，2009(8)；8-10.4 丁建东，唱鹤鸣. 流化床垃圾焚烧炉设计和焚烧工艺的研究J . 南通大学学

5、报，2007，6(1)；34-37.5 钱惠国. 回转窑式废弃物焚烧炉的设计J. 动力工程 ，2002，22(3)；1819-1923.6 Byung-Hoon Kim，Se-Jin Lee.A case study of dioxin monitoring in and aroundan industrial waste incinerator in Korea. Chemosphere，2005，58(11)；1589-1599.7 Kyoung-Soo Kim , Sun-Kyoung Shin , Kyoung-Sim Kim. National monitoring of PCDD/

6、DFs in environmental media around incinerators in Korea. Environment International， 2008，34(2); 202-209.5.进度计划及指导安排第1周 校内外文献查阅，撰写文献综述；第2周 撰写开题报告；第3周 翻译与本题目有关英文资料；第4周 焚烧炉总体结构设计；第5周 焚烧炉结构设计计算；第6周 进风，进料系统设计计算；第7周 排渣，输送系统设计计算；第8周 三维实体模拟；第9周 撰写论文；第10周 绘制图纸；第11周 绘制图纸；第12周 绘制图纸；第13周 修改论文与图纸；第14周 整理毕设资料并上交；

7、第15周 教师评阅，制作幻灯片；第16周 答辩及相关准备工作；第17周 根据答辩小组意见修改并上交毕设档案。任务书审定日期 年 月 日 系（教研室）主任（签字） 任务书批准日期 年 月 日 教学院（系、部）院长（签字） 任务书下达日期 年 月 日 指导教师（签字） 计划完成任务日期 年 月 日 学生（签字） 摘 要随着城市人口的增长、经济的发展和居民生活水平的不断提高，城市生活垃圾产生量逐年迅速增长。因此，对垃圾采取焚烧处理可以实现垃圾的无害化、减量化和资源化三大目标，代表着今后处理大量城市生活垃圾的发展趋势。 本论文设计内容为生活垃圾焚烧系统，系统主要包括：进料系统、焚烧炉系统、烟气系统、除

8、尘系统等。其中焚烧炉系统主要选用的是流化床焚烧炉，其主要优点有处理废弃物种类适应性强、烟气排放性能好、焚烧效率高等，对焚烧炉炉膛高度、深度及直径进行了设计计算；除尘系统主要选用的是高温旋风分离器，其除尘效率可达90%以上，同时还对旋风筒的直径、排气口、出渣口及旋风分离器的沉降速度、分级效率、压降等进行设计；烟气系统主要是空气及烟气量的设计计算；热量回收主要是对垃圾焚烧热量的计算。此外，还对焚烧炉进行了三维实体模拟。本论文不仅对对焚烧系统进行了研究，还对焚烧炉的结构进行了优化，运用了流化床焚烧炉的燃烧彻底、能够有效控制垃圾焚烧过程中有害气体的产生、操作简单、运行稳定等优点。关键词： 生活垃圾，焚

9、烧炉，流化床，除尘系统AbstractWith the urban population growth, economic development and continuous improvement of living standards, the amount of garbage generated rapid growth year after year. Therefore, incineration of garbage can be taken harmless waste, reduction of the three goals and resources, represen

10、t a large number of municipal solid waste treatment in the future development trend. Solid waste incineration systems were designed in the paper, waste incineration system includeed: feed system, incinerator system, flue gas system, dust removal system. Burning furnace system in which the choices we

11、re the main fluidized bed incinerator, the main advantage of adaptability in dealed with the waste type, flue gas emissions performance, burning efficiency, and the incinerator furnace height, depth and diameter of the design calculation. Dust removal system was mainly used in high temperature cyclo

12、ne, the collection efficiency of more than 90%, while designed for the diameter of the cyclone, exhaust port, the slag port and the cyclone setted velocity, separation efficiency, pressure drop etc. Such as the design of the gas system was mainly the design of air and flue gas volume calculations. W

13、aste heat recovery mainly on the calculation of calories burned. In addition, the incinerator were also three-dimensional simulation. This paper not only for the incineration system were studied, but also for the structure of the incinerator were optimized, the use of a fluidized bed incinerator bur

14、nned completely, can effectively control the process of waste incineration produces harmful gases, simple, stable and so on. Key words： garbage，incinerator，Fluidized bed，dust removal system目 录第一章 前 言11.1 选题背景11.2 研究意义11.3垃圾焚烧的发展及焚烧技术应用21.3.1 垃圾焚烧的发展现状21.3.2国外垃圾焚烧技术应用现状21.3.3 国内垃圾焚烧技术应用31.4 垃圾焚烧原理及焚烧

15、技术31.4.1燃烧机理31.4.2 焚烧原理41.4.3 焚烧技术41.4.4影响焚烧的主要因素5第二章 焚烧系统的简介62.1 焚烧工艺介绍6 2.1.1 焚烧工艺的概述62.1.2 焚烧炉的分类72.2 流化床焚烧炉82.2.1鼓泡式流化床102.2.2 回旋流化床102.2.3 异重流化床112.2.4循环流化床122.2.5 小结15第三章 焚烧系统设计计算143.1 焚烧炉设计初始参数143.2 焚烧炉基本参数的确定143.3 空气及烟气量计算153.3.1 空气量计算153.3.2 烟气量计算163.3.3 分离效率计算173.3.4 脱硫效率计算183.4 垃圾发热量计算193

16、.5理论燃烧温度计算193.6可利用热值计算203.7 前处理系统213.8 焚烧炉炉膛尺寸计算223.8.1 炉膛直径和深度的确定223.8.2 炉膛高度的确定223.9 炉膛开孔设计243.9.1 燃料入口243.9.2 脱硫剂入口243.9.3 一次风和二次风入口243.9.4 炉膛出口243.9.5 循环物料进口243.9.6 炉膛排渣口243.10 风载荷计算253.10.1 风力计算253.10.2 风弯矩计算293.11 各种载荷引起的轴向力303.11.1 计算压力引起的轴向拉应力303.11.2 重力载荷引起的轴向拉应力303.11.3最大弯矩引起的轴向拉应力31第四章 换热

17、系统及布风装置的设计334.1 外置式换热器（EHE）的简介334.2 外置式换热器（EHE）的设计334.3 炉膛受热面的结构354.4 对流受热面的设计计算354.5 回料装置的设计364.5.1 回料装置的作用364.5.2 回料阀的分类364.5.3 回料阀的工作原理374.5.4 U阀的设计计算374.6 布风装置的设计384.6.1 布风装置的作用384.6.2 布风板的设计38第五章 旋风分离器的设计计算425.1 旋风分离器简介425.2 旋风分离器结构设计425.2.1 入口风速确定435.2.2 旋风筒直径计算435.2.3 导流片选取445.2.4 离心力沉降速度计算45

18、5.2.5 气流旋转圈数465.2.6 理论切割直径465.2.7 理论分级分离效率475.2.8 旋风分离器的压降计算495.3 旋风分离器耐火材料铺设495.4 烟气净化工艺选择505.5 垃圾焚烧烟气排放标准51第六章 焚烧炉三维实体模拟536.1 UG NX软件介绍546.2 焚烧炉的三维模拟546.3 布风板的三维模拟56第七章 结论与展望597.1 结论597.2对进一步研究的展望59参考文献60致 谢62声 明63第一章 前 言1.1 选题背景目前全国600多座城市中约有三分之二的城市陷入垃圾围城的困境。中国仅“城市垃圾”的年产量就近1.7亿吨，这些城市垃圾绝大部分是露天堆放。随

19、着城市人口的增长、经济的发展和居民生活水平的不断提高，城市生活垃圾产生量逐年迅速增长。它不仅影响城市景观，同时污染了大气、水和土壤，对城镇居民的健康构成威胁，垃圾已成为城市发展中的棘手问题。垃圾不仅造成公害，更是资源的巨大浪费1。由于垃圾焚烧法可以快速减容且回收部分能源，自80年代起在美国、日本等发达国家就开始应用并实现垃圾焚烧发电，目前已发展成为一门新兴的产业，美国从80年代起，政府投资70亿美元，兴建90座焚烧厂，年总处理能力3000万吨，全美最大的垃圾焚烧发电厂正在底特律市兴建，日处理垃圾量为4000吨，发电总装65 MW。德国有十多家垃圾热电站，比利时、法国等国也都建有垃圾焚烧发电厂2

20、。我国城市生活垃圾焚烧事业起步较晚，源于20世纪80年代，真正起步于九十年代初，同国外发达国家相比，虽然受技术、经济、垃圾性质等因素的影响，但发展却非常迅速。目前全国主要城市均已建设了生活垃圾焚烧处理厂。许多小城镇、医院等，也建有相应的固体废物焚烧处理设施3。2011年全国生活垃圾无害化处理率力争达到74%，全国城市生活垃圾累积堆存量已达70亿吨，占地约80多万亩。 “十一五”期间规划新增生活垃圾无害化处理能力32万吨/日，其中城市为25.3万吨/日，县城为6.7万吨/日。截止2008年底，全国共建设生活垃圾焚烧厂100 座,其中建成56 座，在建44 座，超过70%的生活焚烧厂集中在我国经济

21、最为发达的东部地区，广东、浙江、江苏和4个直辖市位居前四位，四地合计占全国生活垃圾焚烧处理总量的近六成，80%以上的生活垃圾焚烧厂是在20032008年建设的。北京市年产垃圾量672万吨，每天的产量是1.84万吨，每年垃圾的平均增长比例是8%。北京现有垃圾处理设施23座，处理能力1.04万吨/日，但是现在的处理量已经达到1.74万吨/日。1.2 研究意义 垃圾焚烧处理的目的在于最大限度地减少垃圾对环境的污染，改善目前存在的填埋处理需占用大量土地的现状，对垃圾采取焚烧处理可以实现垃圾的无害化、减量化和资源化三大目标，代表着今后处理大量城市生活垃圾的发展趋势。 固体废物无害化处理的基本任务是将固体

22、废物通过工程处理，达到不污染周围自然环境和不危害人体健康的目的。固体废物减量化的任务是通过适宜的手段减小固体废物的数量和容积，一是单纯通过处理和利用对已经生成的固体废物进行减量，二是通过产品设计和销售过程的规范，将“减量化”延伸到固体废物产生源的控制与管理上。固体废物资源化的任务是采取工艺措施从固体废物中回收有用的物质和能源，贯穿固体废物的产生、收集、运输和处理处置的每一个环节1,5。1.3 垃圾焚烧的发展及焚烧技术应用1.3.1垃圾焚烧的发展现状对生活垃圾和危险废物进行焚烧处理，始于19世纪中后期。19世纪以后，英国、美国、法国、德国等国家，先后开展了大量有关垃圾焚烧的研究和试验，并相继建成

23、了一批用于处理生活垃圾的焚烧炉，这些焚烧炉设备简陋，没有烟气净化处理设施，基本采用间歇操作、人工加料和人工排渣等，焚烧效率低，残渣量大。进入20世纪以来，垃圾焚烧技术有了新的发展，相继出现了机械化操作的连续垃圾焚烧炉，且设置了必要的旋风除尘等烟气净化处理装置；到了20世纪60年代，世界发达国家的垃圾焚烧技术已初具现代化，出现了连续运行的大型机械化炉排并由机械除尘、静电收尘和洗涤等技术构成的较高效率的烟气净化系统。特别是在70至90年代，固体废物焚烧技术得到空前的快速发展和广泛应用，生活垃圾和危险废物焚烧技术日趋完善，移动式机械炉排焚烧炉已成为应用最多的主流炉型4,5。1.3.2 国外垃圾焚烧技

24、术应用现状 2006年统计，全世界共有生活垃圾焚烧厂近2200座，其中生活垃圾焚烧发电厂约1000座，总焚烧处理能力为62.1万吨/日，年焚烧生活垃圾总量约为1.65亿吨。生活垃圾焚烧厂主要分布于发达国家和地区，共有35个国家和地区建有生活垃圾焚烧厂。按生活垃圾年焚烧处理能力分析，欧盟19个国家共建有焚烧厂425座，年处理能力约为6360万吨，占38%；日本共建有焚烧厂1374座，年处理能力约为4030万吨，占24%；美国共建有焚烧厂143座，年处理能力约为314万吨，占19%；东亚部分地区（中国、中国台湾、韩国、新加坡、泰国等）共建有焚烧厂160座，年处理能力约为2400万吨，占15%；其它

25、地区（俄罗斯、乌克兰、加拿大、巴西、摩纳哥等）共建有焚烧厂30座，年处理能力约为600万吨，占4%。日本是世界上垃圾焚烧技术起步最早、最为成熟的国家，它的焚烧炉数量居世界第一。1998年日本共建有生活垃圾焚烧厂1676座，年焚烧处理能力约为3760万吨，占76.1%，到2004年日本的生活垃圾焚烧厂为1374座，年焚烧处理能力约为4030万吨，占77.4%，这6年间(19982004)焚烧厂数量减少了302座，降幅为22%，同期焚烧处理量增长了270万吨，增幅为7.2%。焚烧厂的数量减少，焚烧处理量反增是日本近年来生活垃圾焚烧的现状，2006年日本生活垃圾年焚烧处理能力虽维持在4031万吨的水

26、平，但比例已提高到78.4%5。1.3.3 国内垃圾焚烧技术应用随着国民经济和城市建设的发展，我国许多经济比较发达的城市开始引进国外先进的焚烧工艺和设备来处理城市生活垃圾。国内第一个垃圾焚烧发电厂在1987年投入运行，垃圾焚烧发电在“九五”期间得到一些城市特别是南方大中城市的重视。20世纪80年代后期,深圳垃圾发电厂从日本引进了逆推式机械炉排焚烧炉技术，拉开了我国城市生活垃圾现代化焚烧技术的序幕4。有一些不同炉型的焚烧炉相继从国外引进，如珠海环卫综合厂引进美国焚烧技术于2000年投产，上海浦东御桥垃圾焚烧厂引进法国焚烧技术于2001年投产运行，哈尔滨垃圾焚烧厂引进日本流化床技术于2002年竣工

27、投产。与此同时，国内也开发出了很多不同容量、不同工作原理的生活垃圾焚烧炉，如常州三立开发的100吨型倾斜翻版链条炉排焚烧炉，中科院开发的100吨循环流化床,浙江大学开发的150吨异重循环流化床焚烧炉。截至2007年底，中国垃圾焚烧发电厂总数已达75座，其中建成50座，在建25座。2008年，上海1亿千瓦时垃圾发电项目、成都九江环保发电厂、温岭35千伏垃圾焚烧发电厂、邯郸市垃圾填埋气回收利用发电项目等项目已陆续开工建设。全国各地垃圾发电项目遍地开花，垃圾发电技术逐渐成熟，设备国产化进程加快。1.4 垃圾焚烧原理及焚烧技术1.4.1燃烧机理完全燃烧或理论反应式如下：式中：为可燃物质化学组成式。经过

28、焚烧处理，生活垃圾、危险废物和辅助燃料中的碳、氢、氧、氮、硫、氯等元素，分别转化为碳氢化合物、氮氧化合物、硫氧化合物、氯化物及水等物质组成的烟，不可燃物质、灰分等成为炉渣。焚烧炉烟气和残渣是固体废物焚烧处理的最主要污染物。1.4.2 焚烧原理 生活垃圾和危险废物的燃烧称为焚烧，是包括蒸发、挥发、分解、烧结、熔融和氧化还原等一系列复杂的物理变化和化学反应，以及相应的传质和传热的综合过程。进行燃烧必须具备：可燃物质、助燃物质和引燃火源，并在着火条件下才会燃烧。 可燃物质燃烧是一系列十分复杂的物理变化和化学反应过程，通常将焚烧过程分为干燥、热分解、燃烧三个阶段。焚烧过程实际上就是干燥脱水、热化学分解

29、、氧化还原反应的综合作用过程。干燥是利用焚烧系统热能，使入炉固体废物水分汽化，蒸发的过程；热分解是固体废物中的有机可燃物质，在高温作用下进行化学分解和聚合反应的过程；燃烧是可燃物质的快速分解和高温氧化过程。1.4.3 焚烧技术焚烧技术主要包括：层状燃烧技术、流化燃烧技术和旋转燃烧技术。(1) 层状燃烧技术层状燃烧技术是最基本的焚烧技术。层状燃烧过程稳定，技术较为成熟，应用非常广泛，其系统包括固定炉排焚烧炉、水平机械焚烧炉、倾斜机械焚烧炉等。垃圾在炉排上着火燃烧，热量来自上方的辐射、烟气的对流以及垃圾层内部，在炉排上着火的垃圾在炉排和气流的翻动或搅动作用下，使垃圾层松动，不断的推动下落，促进垃圾

30、的着火和燃烧。(2) 流化燃烧技术流化燃烧技术是较为成熟的固体废物焚烧技术，它利用空气流和烟气流的快速运动，使媒介料和固体废物在焚烧过程中处于流态化状态，并在流态化状态下进行固体废物的干燥、燃烧和燃烬，采用流化燃烧技术的设备有流化床焚烧炉。(3) 旋转燃烧技术旋转燃烧技术主要设备是回转窑焚烧炉。回转窑焚烧炉是一种可旋转的倾斜钢制圆筒，桶内加装耐火衬里或由冷却水管和有孔钢板焊接成的内筒。在进行废物燃烧时，废物从加料端进入，随着炉体的转动沿内壁耐高温板将废物由筒体下部带到筒体上部，然后靠废物自重落下，使固体废物由加料端向出料口翻滚、向下移动，同时进行固体废物热烟干燥、燃烧和燃烬过程。1.4.4 影

31、响焚烧的主要因素 固体废物的焚烧效果，受许多因素的影响，如焚烧炉类型、固体废物性质、物料停留时间、焚烧温度、供氧量、物料的混合程度等。 进行固体废物焚烧处理，要求固体废物有一定的热值，固体废物热值越高，越有利于焚烧过程的进行，越有利于回收利用固体废物燃烧热能或进行发电，一般城市生活垃圾的含水量50%，低位发热值多在33508374 kJ/kg。焚烧温度对焚烧处理的影响，主要表现在温度的高低和焚烧炉内温度分布的均匀程度，焚烧温度越高，越有利于固体废物中有机污染物的分解和破坏，焚烧速度也就越快，一般要求生活垃圾焚烧温度在850950 。物料停留时间主要指固体废物在焚烧炉内的停留时间和烟气在焚烧炉内

32、的停留时间，通常要求垃圾停留时间能达到1.52 h以上，烟气停留时间达到2 s以上。 除以上各影响因素以外，如固体废物料层厚度、运动方式、空气预热温度、进气方式、燃烧器性能、烟气净化系统阻力等，也会影响固体废物焚烧过程的进行6。第二章 焚烧系统简介2.1 焚烧工艺系统介绍2.1.1 焚烧工艺概述 就不同时期、不同炉型以及不同的固体废弃物种类和处理要求而言，固体废物焚烧技术和工艺流程也大不相同，如间歇焚烧、连续焚烧、固定炉排焚烧、流化床焚烧、回转窑焚烧、机械炉排焚烧等，不同的焚烧技术和工艺流程有各自的不同特点。 目前大型现代化生活垃圾焚烧技术的基本过程大体相同，如图2.1所示。现代化生活垃圾焚烧

33、工艺流程主要包括：前处理系统、进料系统、焚烧炉系统、空气系统、烟气系统、灰渣系统、余热利用系统及自动化控制系统组成。固体废物焚烧的前处理系统，主要包括固体废物运输、计量、登记、进场、卸料、混料、破碎、手选、磁选、筛分等；进料系统主要是向焚烧炉定量给料，同时将垃圾池中的垃圾与焚烧炉的高温火焰和高温烟气隔开、密闭，以防止焚烧炉火焰通过进料口向垃圾池垃圾反烧和高温烟气反窜；焚烧炉系统是整个工艺系统的核心，是固体废物进行蒸发、干燥、热分解和燃烧的场所。空气系统即为助燃系统，是焚烧炉非常重要的组成部分，它除了为固体废物的正常燃烧提供必需的助燃氧气外，还有冷却炉排、混合炉料和控制烟气气流等作用。烟气系统是

34、固体废物焚烧炉系统的主要污染源，设置烟气系统的目的是去除烟气中的大量颗粒状污染物质和气态污染物质，使达到国家有关排放标准的要求，最终排入大气6。图2.1 生活垃圾焚烧工艺流程图2.1.2 焚烧炉炉型的分类 焚烧炉按炉型可分为炉排炉、流化床炉和回转窑炉等类型。(1) 炉排型焚烧炉炉排型焚烧炉形式多样，其应用占全世界垃圾焚烧市场总量的80%以上。该炉型最大优势在于技术成熟，运行稳定、可靠，适用范围广，绝大部分固体垃圾不需要任何预处理可直接进炉燃烧，尤其应用于大规模垃圾集中处理。如图2.2为各种机械炉排示意图。(2) 回转窑焚烧炉回转窑焚烧炉是一种成熟的技术，如果待处理的垃圾中含有多种难燃烧的物质，

35、或垃圾的水分变化范围较大，回转窑是唯一理想的选择。回转窑可处理的垃圾范围广，特别是在工业垃圾的焚烧领域应用广泛。图2.2 机械炉排示意图(a) 台阶式炉排；(b) 台阶往复式炉排；(c) 履带往复式炉排；(d) 摇动式炉排；(e) 逆动式炉排；(f) 滚筒式炉排(3) 流化床焚烧炉流化床焚烧炉可以对多种垃圾进行焚烧处理，它的最大优点是可以使垃圾完全燃烧，并对有害物质进行最彻底的破坏，一般排出炉外的未燃物均在1%左右，垃圾残渣最低，有利于环境保护，同时也适用于焚烧高水分的污泥类物质7。各焚烧炉的结构及作用效果如下表2.1所示：表2.1 焚烧炉的结构及作用效果比较名称垃圾适应性炉排形式耗电量焚烧效

36、果适用范围炉排式焚烧炉对垃圾成充分适应性较好类似链条锅炉，炉排做水平运动，对垃圾翻动性较差一般垃圾层内部温度较高，但尾气温度不高，有害气体处理不彻底，残余物为渣，不易出灰以利于余热利用，比较适合中小型城镇往复炉排式焚烧炉不能含有大量金属及建筑垃圾，对高分子垃圾适应性一般炉排往复运动，分顶热、燃烧、燃尽三阶段，对垃圾翻动性较好一般烟气温度高，对有害气体处理彻底，残余物不板结，便于出灰便于发电及余热利用，有发展前途流化床焚烧炉对垃圾大小及金属、建筑材料适应性不强，对垃圾含水量适应性较高垃圾在强大热气流作用下，在流化床上做沸腾运动，垃圾翻动性极好一般烟气温度高，有害气体处理彻底，残余物不结渣，便于出

37、灰便于发电及余热利用、有发展前途立式窑焚烧炉对垃圾成分适用性一般类似立式水泥窑，垃圾靠重力作用向下运动和翻动一般垃圾层内部温度高，烟气温度不高，有害气体处理不彻底，残余物为渣，不利于出灰不利于余热利用，比较适合于中小城镇2.2 流化床焚烧炉流化床燃烧系统主要由焚烧炉本体、高温燃烧室、启动燃烧室、余热锅炉、螺旋给料系统、振动排渣机、尾气处理装置、尾部排尘器和鼓、引风机等组成，其中焚烧炉本体由流化床密相焚烧区和稀相区构成，流化床密相区床层中有大量的惰性床料(如煤灰或砂子等)，其热容量很大，能够满足固体废物的蒸发、热解、燃烧所需大量热量的要求。由布风装置送到密相区的空气使床层处于良好流化状态，床层内

38、传热工况十分优越，床内温度均匀稳定，维持在 800900，平均停留时间1.05.0 s，过剩空气100%150%，有利于有机物的分解和燃烧，焚烧后产生的烟气夹带着少量固体颗粒及未燃尽的有机物进入流化床稀相区，由二次风送入的高速空气流在炉膛中心形成旋转切圆，使扰动强烈，混合充分，未燃尽成分在此可继续进行燃烧，流化床焚烧系统结构如图2.3所示。流化床垃圾焚烧技术具有如下突出优势：(1) 能够有效控制垃圾焚烧过程中有害气体的产生。由于垃圾焚烧温度在850950 之间时，NOx生成量非常低。当燃烧温度1300 时，NOx才会大量生成。采用循环流化床垃圾焚烧锅炉，其炉膛温度一般在850 左右，因此可控制

39、NOx的生成。图2.3 流化床焚烧系统结构图 (2) 炉内加石灰石可有效脱硫。由于脱硫剂在炉膛中是在最佳的反应温度( 850 左右)下进行脱硫，且炉膛出口处布置有分离器及返料装置，从而提高脱硫剂在炉内的停留时间；当Ca/S比为1：2时，脱硫效率大于85%，可有效脱除垃圾燃烧过程中产生的HCl、HF、SO2等有害气体。(3) 燃烧彻底。垃圾中有机物可100%烧掉，焚烧后垃圾可减量70%，减容90%以上，灰渣无臭味，可直接填埋。流化床焚烧生活垃圾锅炉对垃圾进料的要求应该满足以下5个条件：(1) 垃圾进料装置工作稳定、可靠，并具有不小于120%的超负荷进料能力；(2) 进料连续均匀，有较准确的调节比

40、；(3) 进料装置本身以及与锅炉连接处有较好的密封性, 对厂区环境不会产生污染；(4) 对进料垃圾的适应性好；(5) 整个装置操作简单、维护方便，结构、系统、控制性能应与垃圾热电厂规范相适配8。流化床焚烧炉的技术特点: 需要石英砂作为辅料，需要掺煤才能理想燃烧，在煤价较低或上网电价较高的情况下，掺煤越多焚烧厂的经济效益越好；可以混烧多种废物，但是进料越均匀越好，一般需要有前分选和破碎工序；焚烧炉内垃圾处于悬浮流化状态，为瞬时燃烧，飞灰量大，飞灰量是炉排炉的34倍；物料处于悬浮状态，烟气流速高，对焚烧炉的冲刷和磨损比较严重；流化床炉的检修相对较多，年运行时间相对较短，通常只有60008000小时

41、；流化床炉起炉和停炉较为方便；减少金属酸性腐蚀，发电效率较高9。2.2.1 鼓泡流化床焚烧炉鼓泡流化床布风系统采用风管和风帽结构，该结构的流化床焚烧炉在韩国和日本污泥处理领域有广泛的应用，具有以下优点：风管下的砂床蓄热量大，可减小污泥水分和热值的波动对燃烧的影响，使低热值的污泥燃烧更加稳定；结构简单、维修容易、磨损问题小、维修费用低；燃烧效率高；燃烧温度均匀；运行费用低；拨散器提高了污泥在床内分布的均匀性，给料和燃烧稳定；启动时间短。如图2.4为鼓泡流化床焚烧炉结构示意图。图2.4 鼓泡流化床焚烧炉结构示意图2.2.2 回旋流化床投入的垃圾被回旋运动的流动砂卷进砂中并燃烧。砂中的燃烧效率高，因

42、此即使垃圾性质有大幅的变动，也可保持稳定的燃烧，如图2.5为回旋流化床结构图。流动砂回旋的效果使炉内不会产生局部高温、且温度均一，所以高热值的垃圾也不会产生结块。由于砂的强力回旋运动，粗大的垃圾也易破碎分散成细状而完全燃烧。由于砂的回旋运动，大的不燃物可以被砂移动至不燃物排出口而排出。回旋流化床的组成要素是：(1) 流动空气的风量差；(2) 左右空气量比中央部分多，倾斜式炉床；(3) 炉床由中央向炉两端的不燃物排出口倾斜，回旋流效果；(4) 从左右二侧部分向上吹起的砂被导流板阻挡回流到炉的中延部分。图2.5 回旋流化床2.2.3 异重流化床异重流化床能够稳定燃烧，并可以通过特殊的风分配及组织方

43、式保证高效内循环燃烧和顺畅排渣，同时采取了较全面的防止二次污染的措施，负荷调节范围宽，燃料适应性好，特别适合城市生活垃圾组成随季节性变化大的特点，当城市垃圾的热值随季节及天气变化或影响而过低时或用户要求需较大的产汽量以供发电或供热应用时，可将城市垃圾与辅助燃料在同一焚烧炉内混烧。异重流化床特征在于它具有焚烧炉本体，焚烧炉本体上依次设有风室、布风装置、炉膛，在炉膛下端侧壁设有给煤口、垃圾给料口，其结构如图2.6所示。炉膛四周设有二次进风口，二次风口接二次风机，炉膛出口设有炉内分离器，水平烟道处设有过热器，锅炉尾部上方设有省煤器，下方设有空气预热器，冷却后的烟气经灰斗引出，炉膛上方设有汽包，风室依

44、次与床下自动点火装置、油泵、油箱相接，空气由鼓风机提供，布风装置后部设有排渣口和冷渣分选及冷却装置、冷却风机，冷渣分选装置上方接床料回送管。异重流化床的主要特点是:(1) 高比重惰性物料循环；(2) 特殊布风结合定向风帽结构；(3) 二次风旋涡分段燃烧；(4) 垃圾渗滤液回喷炉膛焚烧。图2.6 异重流化床2.2.4 循环流化床能适应低位垃圾燃料组成，采用定向均匀布风，燃烧稳定，选用外置过热器，解决了HCl腐蚀问题，提高热能回收效率。由于焚烧炉炉内含有一定量的炉料，炉内气、固流体强烈混合，垃圾进入炉内即和炽热的石英砂迅速、充分混合，垃圾从加热、干燥到燃烧全过程完成迅速，焚烧炉蓄热量大，着火条件好

45、，燃烧稳定性好。垃圾减量化程度最高，灰渣可综合利用。循环流化床焚烧炉具有以下的优点：(1) 处理废弃物种类适应性强：循环流化床燃烧稳定,炉内温度场均匀。由于流化床密相区拥有大量的高温物料，床层的热容量大,能提供低热值、高水分的垃圾干燥、热解和燃烧所需的大量热量，所以适合焚烧各种发热值的废弃物，以煤为辅助燃料，可大幅度降低运行成本，符合国情；(2) 焚烧效率高：由于炉内气体和固体，固体和固体之间的强烈混合，使废物与灼热的床料直接接触，增大了废弃物的热解率。同时，由于相互之间的不断碰撞，使未燃烧的部分不断暴露出来，进一步增加了废物的燃烧程度；(3) 烟气排放性能好：由于循环流化床采用低温(8509

46、50 )、分级燃烧，限制了热力型氮氧化物的形成，在循环流化床中加入合适的吸附剂(如石灰石)，可以大大降低SO2和HCl的排放。在稀相区喷尿素或氨水可进行炉内脱氮，保证NOx、SO2和HCl的排放浓度符合环保要求；(4) 循环流化床垃圾焚烧炉无炉排等转动部件，设备故障少，维修工作量少，设备投资低。缺点：循环流化床耗电量较高，飞灰量大，存在炉内耐火材料磨损问题。目前耐火材料已经过关，磨损问题已经得到比较好的解决9,10,11，其结构及流程如图2.7所示。图2.7 循环流化床结构简图2.2.5 小结综上所述，因为流化床焚烧炉具有以下7个特点：(1) 能够有效控制垃圾焚烧过程中有害气体的产生；(2) 燃烧彻底；(3) 炉内加石灰石可有效脱硫；(4) 处理废弃物种类适应性强；