城市垃圾焚烧厂
基本工艺参数与物料平衡设计
目录
前言 .................................................................................................................................................. 1 第一章 概论 ..................................................................................................................................... 1
1.1城市生活垃圾处理与利用 ................................................................................................. 1
1.1.1卫生填埋法 .............................................................................................................. 1 1.1.2堆肥与垃圾再生利用 .............................................................................................. 2 1.1.3垃圾焚烧法 .............................................................................................................. 2 1.2设计背景 ............................................................................................................................. 3
1.2.1国内垃圾焚烧厂的现状 .......................................................................................... 3 1.2.2国内的垃圾焚烧设备现状 ...................................................................................... 4 1.3设计标准 ............................................................................................................................. 4 1.4设计目的 ............................................................................................................................. 5 第二章 方案选定 ............................................................................................................................. 5
2.1设计原则 ............................................................................................................................. 5
2.1.1技术原则 .................................................................................................................. 5 2.1.2污染控制项目 .......................................................................................................... 6 2.2余热利用 ............................................................................................................................. 7 2.3烟气净化工艺 ..................................................................................................................... 7 第三章 设计计算 ............................................................................................................................. 8
3.1城市生活垃圾成分分析 ..................................................................................................... 8 3.2燃烧空气的计算 ................................................................................................................. 9
3.2.1理论空气需要量 ...................................................................................................... 9 3.2.2实际空气需要量 .................................................................................................... 10 3.2.3燃烧产物的烟气量 ................................................................................................ 10 3.2.4绝热火焰温度的计算 ............................................................................................ 11 3.2.5焚烧过程的物质平衡计算 .................................................................................... 12 3.2.6焚烧过程的能量平衡 ............................................................................................ 14
第四章 焚烧炉炉型选择及计算 ................................................................................................... 18
4.1概述及原则 ....................................................................................................................... 18 4.2机械炉排焚烧炉 ............................................................................................................... 18 4.3焚烧炉选择 ....................................................................................................................... 19 4.4炉排机械负荷和热负荷计算 ........................................................................................... 20 第五章 结论及建议 ....................................................................................................................... 22 第六章 设计小结 ........................................................................................................................... 23 参考文献............................................................................................................ 错误!未定义书签。
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前言
城市生活垃圾是指在城市居民日常生活中或为城市日常生活提供服务的活动中产生的废弃物或丢弃物，是固体废物的一种。城市生活垃圾具有产量大、增长快、危害重等特点，已经广泛引起人们的普遍关注。我国目前的城市生活垃圾处理处置技术最常用的为卫生填埋和露天堆放，占总处理量的79.2%，其次为堆肥化，占18.8%，仅2%的生活垃圾采用的处理方式是焚烧技术，见图1。
图1城市生活垃圾处理与处置方式饼状图
垃圾焚烧方法与其它处方法理相比较, 能更好地达到垃圾处理无害化、减量化、资源化的目标, 且具有占地面积小,运行稳定、卫生、可靠,对周边环境影响小等优点。城市生活垃圾焚烧技术在美国、日本等发达国家已得到广泛应用, 并产生了良好的环保和经济效益。焚烧垃圾、回收能源的方法是我国处理城市生活垃圾的一个主要发展方向。
第一章 概论
1.1城市生活垃圾处理与利用
城市生活垃圾的填埋、堆肥及焚烧三种工艺的简介及优缺点的比较。 1.1.1卫生填埋法
卫生填埋法是国内外应用最为广泛的垃圾处理方法，此方法处理量大，方便易行，但填埋场占用大量的土地资源，不发达国家和发展中国家由于经济落后，大多采用简易填埋法，其产生的垃圾渗滤液对地下水和地表水造成严重的二次污染。
卫生填埋是指能对填埋场气体和渗滤液进行控制的填埋方式，卫生填埋与简
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易填埋的根本区别主要在于卫生填埋过程中采取了底、侧层防渗与废气收集处理，垃圾表层覆盖压实作业等措施，从而避免了目前采用的简易填埋方式下产生的二次污染。在我国卫生填埋是垃圾处理必不可少的最终处理手段，也是现阶段我国垃圾处理的主要方式。
卫生填埋优点：技术成熟，运行管理简单，处理量大，灵活性强，适用范围广，投资及运行费用较低。
卫生填埋缺点：选址较困难、减容效果差、占地面积大、对周围环境会有一定影响。
1.1.2堆肥与垃圾再生利用
堆肥是使垃圾中的有机质在微生物的作用下进行生物化学反应，最后形成腐殖质，可作肥料或土壤改良剂。堆肥包括好氧发酵和厌氧发酵两种方式。一般常用好氧发酵工艺，周期短、无害化效果好。堆肥法依靠自然界中广泛存在的细菌、放线菌、真菌等微生物，人为地、可控制地促进可被生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。通过堆肥化我们可以把有机物转化为有机肥料，这种有机肥料作为最终产物不仅稳定，而且不危害环境。
堆肥法的优点：投资较低，技术简单、有机物分解后可作为肥料再利用从而达到资源的循环利用，垃圾减量明显。
堆肥法的缺点：对垃圾分类要求高、有氧分解过程中产生的臭味会污染环境，堆肥成本过高或质量不佳影响堆肥产品销售。 1.1.3垃圾焚烧法
焚烧法是将垃圾中的可燃成分在高温（800℃～1000℃）条件下经过燃烧反应，可燃成分充分氧化，最终成为无害稳定的灰渣。焚烧法一般可使垃圾大幅度减容，大大减少了占地并能回收热能用于生活取暖和发电。焚烧是目前世界上—些经济发达国家广泛采用的一种城市生活垃圾处理技术。 焚烧处理的优点有：
（1）圾焚烧处理后，垃圾中的病原休被彻底消灭，燃烧过程中产生的有毒有害气体和烟尘经处理达标后排放，无害化程度高；
（2）经过焚烧，垃圾中可燃成分被高温分解后一般可减容80％～90％，减容效果好，可节约大量填埋场占地，经分选后的垃圾焚烧效果更好；
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（3）垃圾被作为能源来利用，垃圾焚烧所产生的高温烟气，其热能被转变为蒸汽，用来供热及发电，还可回收铁磁性金属等资源，可以充分实现垃圾处理的资源化；
（4）垃圾焚烧厂占地面积小，尾气经净化处理后污染较小，可以靠近市区建厂。既节约用地又缩短了垃圾的运输距离，对于经济发达的城市，可因地制宜，发展以焚烧、减容为主的综合处理。
（5）焚烧处理可全天候操作，不易受天气影响； 焚烧处理的缺点有：
（1）焚烧法投资大，占用资金周期长；
（2）焚烧对垃圾的热值有一定要求，一般不低5000kJ/kg，限制了它的应用范围。
（3）焚烧过程中产生的二噁英问题，必须有很大的资金投入才能进行有效处理。
因此，卫生填埋方法适用于选址容易、生活垃圾混装的城市。堆肥法适用于卫生填埋场地缺乏，城市生活垃圾垃圾分类系统较完善且生活垃圾中可生物降解的有机物含量大于40%的城市。焚烧处理方法适用于卫生填埋场地缺乏、生活垃圾热值高、经济条件较发达的城市。 1.2设计背景
1.2.1国内垃圾焚烧厂的现状
2009年，我国大陆地区已经运行的垃圾焚烧厂为93座，日处理总规模71,253t，单位厂日处理规模766.16t，实际日处理量55,396t，实际单位厂日处理量595.66t，焚烧设施利用率77.75%。与欧盟、日本、美国等其他国家的垃圾焚烧厂建设运行情况比，我国单位垃圾焚烧厂处理规模最大，结合历年垃圾处理情况，说明我国垃圾焚烧厂的建设规模趋于大型化。此外2010年垃圾焚烧厂达到106座，表明我国垃圾焚烧项目正在高速发展中。从年等效利用时数与焚烧设施利用率看，我国垃圾焚烧厂的运行状况处于偏低水平，表明需进一步提高我国垃圾焚烧厂的运行管理水平。另一原因是，我国的垃圾焚烧技术是炉排型与流化床型（处理规模占30%以上）焚烧炉技术共同发展。其中，采用流化床焚烧锅炉的多属于大中型垃圾焚烧厂，但等效利用时数及焚烧设施利用率低于炉排型焚烧
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