天津泰达环保垃圾焚烧厂废气处理工艺设计

1、天津泰达环保垃圾焚烧厂废气处理工艺设计PROCESSDESIGNOFWASTEGASTREATMENTOFTIANJINTEDAENVIRONMENTALPROTECTIONGARBAGEINCINERATION专业：环境工程姓名：XXX指导教师姓名：申请学位级别：学士论文提交日期：2015年6月10日学位授予单位：天津科技大学摘要垃圾焚烧废气是一种排放量较大、种类很多、排放较集中的废气，垃圾焚烧废气中含有多种污染物，其中包含酸性气体、颗粒物，重金属及其二恶英。垃圾焚烧废气的特点为具有腐蚀性，能见度低，气味难闻，致癌。这种废气如果不及时治理，会对人体健康和生存环境造成很大的危害。本设计采用3T

2、+E焚烧工艺+SNCR脱硝+干式脱酸+活性炭喷射+布袋除尘器+湿式脱酸+活性炭吸附床工艺综合治理废气。采用3T+E焚烧工艺，能使CO的排放量达到排放标准，而且排放的二恶英以及氮氧化物排放量降低。利用活性炭喷射+布袋除尘器，可以有效的处理废气中的二恶英，重金属及颗粒物。利用干式脱酸+湿式脱酸，高效脱酸。活性炭吸附床吸附未处理干净的二恶英，氮氧化物以及硫化物等，导致综合的处理效率更高。本设计采用的废气处理工艺为：首先采用3T+E焚烧工艺，然后向焚烧炉喷尿素脱硝，接着进入余热锅炉进行余热回收，再进入降温塔，使温度降低到150C左右，防止二恶英的再生成及使下列反应更高效，再接着向烟道内喷入消石灰粉和活

3、性炭粉末，此时烟气到达了布袋除尘器，除颗粒物、重金属及消石灰和活性炭粉末，后面就是湿式反应塔进行二次除酸，最后到达了活性炭吸附床进行最后的尾气处理。此刻，气体排放的浓度达到生活垃圾焚烧污染控制标准(GB18485-2014)。处理后，降低对空气的污染，对国家经济的发展与改善天津当地的空气环境都是很重要的。关键词：垃圾焚烧废气；脱酸；二恶英；废气处理；活性炭吸附ABSTRACTWasteincinerationfluegasisplentiful，various，concentratedWasteincinerationfluegascontainsheavymetals，dioxins，par

4、ticulatematter，acidgasesandotherpollutantsWastegasischaracterizedbycorrosive，lowvisibility，smelly，carcinogenicIfthiswasteisnottimelytreated，itwilldoharmtohumanhealthandthelivingenvironmentThisdesignuses3T+E+SNCRdenitration+drydeacidification+activatedcarboninjection+bagfilter+wetdeacidification+acti

5、vatedcarbonadsorptionbedprocesscomprehensivecontrolemissionsUsing3T+Eincinerationprocess，itmakesCOemissionstomeetemissionstandardsandtoreduceemissionsofdioxinsandnitrogenoxidesTheuseofactivatedcarboninjection+bagfiltercaneffectivelydealwithemissionsofdioxins，heavymetalsandparticulatemattersActivated

6、carbonbedofadsorptioncanremoveuntreateddioxins，sulfide，nitrogenoxides，etcSotheoverallprocessismoreefficientTheexhaustgastreatmentprocessisasfollowsFirstly，3T+Eincinerationprocess，thenspraytheureatothedenitrationincinerator，thenenterthewasteheatboiler，thetemperatureisloweredtoabout150C,topreventthere

7、-creationofdioxinandpromotesthefollowingreaction,followedbyinjectinglimeintothefluedustandactivatedcharcoalpowder,thenthesmokereachesthebagfilter,inadditiontoparticulatematters,heavymetals,limeandactivatedcarbonpowder,afterthatthetwowetreactortowerromovetheacidonceagain,andfinallytotheactivatedcarbo

8、nadsorptionbedforthefinalexhaustgastreatmentAtthistimeexhaustgasconcentrationreachesgarbageburningpollutioncontrolstandards(GB18485-2014)Afterprocessing，reducethepollutiontotheair，andthedevelopmentofnationaleconomyandimprovetheairenvironmentoftianjinlocalareveryimportantKeywords:Wasteincineration；Ac

9、id；Dioxins；Fluegastreatment；Activatedcarbonadsorption目录TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 第一章绪论0 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 第二章设计说明书2第一节工程概述2第二节垃圾焚烧废气处理概况4第三节本设计工艺流程确定8 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 第三章设计计算书14第一节焚烧炉15第二节余热锅炉22第三节旋风除尘器22第四节干法喷射30第五节袋式除尘器3

10、1第六节湿式洗涤塔34第七节烟囱37第八节设备选型38 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 第四章平面布置40第一节处理单元构筑物的平面布置40第二节管道的平面布置40第三节厂区道路和围墙设计41第四节辅助建筑物41 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 第五章成本估算42第一节投资估算42第二节废气处理成本计算43 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 第六章环境经济损益分析44参考文献46致谢47附录48第一章绪论一、垃圾焚烧废气简介大气是人类生存的保

11、障，它同土地、能源以及水等重要要素一起构成了人类生存及经济、社会发展重要的基本条件。生活垃圾焚烧废气是一种排放量大、种类多、排放比较集中的废气。其中含有多种污染物，其中包含酸性气体、颗粒物，重金属以及二恶英等物。焚烧的垃圾中包含发热量较低、含水率较高的废旧的电池、日光灯、电子设备、涂料以及温度计等。总而言之，生活垃圾焚烧废气污染，是工业治理废气的中的一个重要环节。现在，我国不断的城市化，导致城市的生活垃圾量不断的急速增长，而垃圾焚烧厂大大的解决了这些问题。而目前我国城市一年的生活垃圾清运量约为1.55亿吨，而且平均每年以约3%的速度增加，且只经过简单处理的生活垃圾，2003年以来，我国的生活垃

12、圾量不断地连续增长，再加上没有清运的垃圾，导致中国的城市生活垃圾堆存量还在快速的增加，目前，历年城镇的生活垃圾的存量已高达到了60多亿吨，导致大量土地资源被占据。因为垃圾填埋场用地的消耗正在殆尽，大部分城市转向生活垃圾焚烧发电，开始修建了“变废为宝”的生活垃圾焚烧厂。所以，随着生活垃圾焚烧厂等相关行业的发展，处理生活垃圾焚烧废气逐渐的成为了处理工业废气中的一个必不可少的元素。在2014年7月1日起，我国开始实施了生活垃圾焚烧污染控制标准(GB18485-2014)1，自从开始实施，我国的生活垃圾焚烧厂废气污染物的排放不再以生活垃圾焚烧污染控制标准(GB18485-2001)为标准。二、天津泰达

13、环保垃圾焚烧厂简介天津泰达环保有限公司是一家规模庞大的的垃圾燃烧厂公司，所以解决天津泰达环保有限公司的废气处理问题也是改善我国整体废气处理现状的体现。在生活垃圾焚烧工艺的焚烧过程中，一定会有大量的废气产生，如何使这些废气处理后达到国家的排放标准，降低对环境的污染成为了目前首先要研究解决的问题。垃圾焚烧厂废气处理是工业废气排放中的一个突出的环境问题，处理垃圾焚烧废气，是改善环境质量，适合人类生存的重要途径，同样是现在经济建设需要面临的问题。技术先进为了达到公司可持续发展的目标，为了提供公司强有力的持续发展，自从2004年底，天津泰达环保垃圾焚烧厂设立了研究中心，把从国外引进的先进科研技术进行消化

14、、吸收及创新，自主开发研究具有知识产权的先进的技术和装备，熟练的掌握生活垃圾焚烧及生活垃圾处理核心的技术，为拓展公司项目形成了强大的支撑，推进了公司产业化的发展进程。从2006年，科研中心开始走向独立化的运作，注册了天津泰达环保有限公司。积极的搭建了自己技术科研平台，组建了天津市工业节能减排工程技术中心，与中科院大连化物所、天津大学以及中科院热物理所等单位展开了多方面的合作，申请且被批准建设了博士后科研工作站。（二）循环经济的优势天津泰达环保垃圾焚烧厂进行的运作完全依照循环经济的思路，把垃圾焚烧进行发电，把焚烧后的废渣进行制砖，把烟气中产生的余热进行取暖，最后就剩下了水蒸汽向大气中排放，形成了

15、一个完整的循环经济产业链。据了解，日前，该焚烧厂燃烧后的剩下的废渣用来制砖的工艺已经通过了国家有关部门的鉴定，在年内即将有专门的生产线，来进行批量的生产，生产后，每天可生产建筑用砖500多吨2。第二章设计说明书第一节工程概述一、设计依据及原则设计依据该厂的进出气浓度资料；生活垃圾焚烧污染控制标准(GB18485-2014)；生活垃圾焚烧炉(CJ/T118-2000)；道式余热锅炉设计导则(JB/T7603-1994)；袋式除尘器性能测试方法(GB12138-89)；袋式除尘器用滤料框架技术条件(JB/T5917-2006)；袋式除尘器滤料及滤袋技术条件(GB12625-2007)；工业设备及管

16、道绝热工程设计规范(GB50264-97)；湿法烟气脱硫装置专用设备吸收塔浆液喷嘴(JB/T10964-2010)；活性碳吸附罐技术条件(JB/T10193-2010)；烟囱设计规范(GB50051-2013)；除尘器性能测试方法(ZBJ88002.2-88)；其它有关的废气处理设计规范与国家及地方标准等；有关的土建及工程施工、安装定额等。设计原则严格达到国家对气体排放标准的各项规定，废气处理后必须使各项排气浓度指标达到城市废气排放要求。本设计的前提是不影响处理效果，能充分的利用本有的构筑物及设施，节省工程所用的费用，降低占地面积及运行费用。考虑到本工程的具体要求及特点，选用最成熟、可靠的处理

17、设备及工艺，尽可能的选用新材料、先进性兼管、新技术以及实用性强，并以实用可靠性为主。本设计的处理工艺流程要求耐腐蚀，有可靠的运行稳定性。降低环境污染，不影响周围居民的正常生活。本处理系统运行应该有较大的大的灵活性与调节余地，来适应进气流量的变化。二、设计气体质量及其排放的标准（一）设计流量4000m3/h（二）进气质量垃圾焚烧厂的进气浓度表2-1进气质量颗粒物（mg/m3）氮氧化物（mg/m3）二氧化硫（mg/m3）氯化氢（mg/m3）一氧化汞及其化合碳(mg/m3)物（mg/m3）处理前45003006001000500.4二恶英类铊、镉以及其的化合铜、铅、锑、锰、铬、钻、镍(ngTEQ/m

18、3)物(mg/m3)及砷等及其的化合物（mg/m3）处理前3.0510（三）出气浓度处理程度执依照生活垃圾焚烧污染控制标准（GB18485-2014）,具体排放如表2-2所示。表2-2出气浓度颗粒物氮氧化物二氧化硫氯化氢一氧化汞及其化合(mg/m3(mg/m3(mg/m3（mg/m3碳物)(mg/m3)(mg/m3)处理后202508050500.05二恶英类铊、镉以及其的化合铜、铅、锑、锰、铬、钻、镍(ngTEQ/m3)物(mg/m3)及砷等及其的化合物（mg/m3）处理前3.0510第二节生活垃圾焚烧废气处理概况生活垃圾焚烧废气是在垃圾焚烧中产生的废气，一种排放量大、种类多、排放比较集中的

19、废气。其中含有多种污染物，其中包含酸性气体、颗粒物，重金属以及二恶英等物。焚烧的垃圾中包含发热量较低、含水率较高的废旧的电池、日光灯、电子设备、涂料以及温度计等。垃圾含燃烧后在废气中会包含镉、铅、铬、汞及其化合物等重金属。而含水率高，发热量低，导致燃烧补充分，或垃圾本身中就含有二恶英物质的，所以燃烧的废气中会包含有二恶英污染物。重金属气体与二恶英气体对人体健康危害最严重，长期接触过量的这些气体，会降低人类的免疫功能，会导致生殖以及遗传功能的改变、致癌和中毒。而废气中包含的二氧化硫、氨、氢、氯化氢、氮氧化物以及粉尘不仅对人体的健康产生了威胁，还会对环境产生威胁。氢、氨会使空气中散发着恶臭，影响着

20、空气质量。二氧化硫、氮氧化物、氯化氢、粉尘能降低大气的能见度，会出现酸雨，会损坏植物、建筑物，对环境有着较大的破坏。因此，采取必要措施来减少垃圾焚烧废气对人类与环境的影响是迫在眉睫的。针对生活垃圾焚烧产生的烟气污染物中的重金属、二恶英、酸性气体及颗粒物等多种污染物，主要用下列方法去除3。一、烟气脱酸工艺的选择烟气中的酸性气体净化工艺按照有无废水的产生分为干法、半干法及湿法三种处理工艺，每一种工艺都包含有各自的组合形式，也都包含有各自的优点及缺点4。(一)干法脱酸干法脱酸就是在干性药剂在反应塔内或在进入除尘器之前的烟道内与酸性气体反应5。干法脱酸大多选用的是消石灰(Ca(OH)药剂，让酸性气体与

21、Ca(OH)微粒表22面直接的接触，会发生中和化学反应，产生了无害的中性盐颗粒，之后会经过除尘器，会把烟气中的粉尘、没有参加化学反应的药剂以及盐颗粒一起捕集下来，从而达到脱酸的目的。干法脱酸的特点：1、工艺流程简单，不需要再配置其它复杂的石灰浆的制备与分配系统，设备的出故障率较低，维护方便。2、药剂的使用量较大，运行的费用较高。3、脱酸效率相对湿法和半干法低些。（二）半干法脱酸半干法脱酸时一般采用氢氧化钙（Ca（OH）或氧化钙（CaO）为药剂，制备成2Ca（OH）浆液，在废气净化的流程工艺中一般放在除尘设备的前面，因为注入的2石灰浆会在反应塔里形成大量的颗粒物，必须用除尘器来去除。由喷嘴或旋转

22、喷雾器将Ca（OH）浆液喷到反应器中，形成的粒径非常小的液滴。又由于水分挥发2后会使废气的温度降低并提高废气的湿度，使酸性气体与石灰浆中和反应为盐颗粒，掉落到底部4。在半干法中没有反应完全的石灰，会随着烟气进入下一阶段的除尘器，假若这个除尘设备是袋式除尘器，那么，没有反应的部分石灰会附在滤袋上，并会与通过滤袋的酸性气体发生进一步的反应，会提高脱酸效率，也会提高石灰浆的利用率。半干法脱酸的特点：1、半干法反应塔的脱酸效率较高，HCI去除率可以超过90%，此外，对一般的有机污染物与重金属的去除率也很好，若在后面的除尘器是袋式除尘器，那么重金属的去除效率可以到达99%以上。2、没有废水的排放，耗水量

23、比湿式洗涤塔的少。3、工艺简单，投资和运行的费用相对比较低。4、石灰浆的制备系统比较复杂。（三）湿法脱酸湿法脱酸选用的是与洗涤塔类似的形式，当废气进入洗涤塔后，会通过酸性气体与碱性浆液的充分接触，从而会得到很好的脱酸效果。洗涤塔应放在除尘器的后方，为了防止喷嘴被颗粒污染物堵塞而影响到正常的操作。与此同时，湿式洗涤塔一定不能放在袋式除尘器的前方，因为湿度比较高的烟气会导致颗粒物堵塞到滤布，气体最终不能通过滤布。而湿式洗涤塔产生的废水经过浓缩，污泥到达除尘器的前面时，会进入干燥塔来进行干燥，最终会以干态形式排出来。湿式洗涤塔一般使用NaOH碱浆，很少使用石灰（Ca（OH）浆液，为了避免结垢刃。2湿

24、法脱酸的特点：1、工艺复杂，配套的设备比较多。2、净化效率比较高，对HCl的脱除效率可以超过95%，对SO的脱除也可超2过80%。3、产生包含有高浓度的无机氯盐和重金属的废水，需要经处理后才可以排放。4、处理完的废气因为温度降低到露点以下，所有需要再加热，为了防止烟囱在出口处形成白烟的现象，造成不良的景观。二、脱硝工艺的选择（一）SNCR工艺经过实验我们可发现，选择非催化还原法（SNCR）来去除氮氧化物的技术是在没有催化剂的前提下，把包含有NH基的还原剂（如尿素、氨水或氨气等）喷入温x度在800C1100C区域内的炉膛，此时，还原剂会迅速地热分解为NH及其它的3副产物，紧接着，NH会与烟气中的

25、氮氧化物发生反应，从而而生成氮气和水。3这个工艺的占地小，反应温度高，催化剂价格适中，反应后的N排如空气，没有2第二次污染，脱硝的效率达到4080%左右。目前为止，我国数量不多的生活垃圾焚烧厂均采用SNCR技术来脱除烟气中的氮氧化物。（二）SNR工艺选择性催化还原法脱硝技术是在催化剂作用下，烟气中喷入氨，将NO还X原成N和H0。烟气脱硝效率80%,出口氨气排放量V3ppm，完全达到国家标22准，SO转化为SO的转化率VI%，建设费用相对较高。23三、颗粒的去除袋式除尘器可去除二恶英、重金属及粒状等污染物的颗粒物。袋式除尘器一般包含几组密闭的集尘单元，其中包含几个经笼骨来支撑的滤袋。烟气经过袋式

26、除尘器的下半部分进入，再由下往上开始流动，当包含尘的烟气经过滤袋时，颗粒状的污染物会被滤布来过滤，并且滤布上附着。袋式除尘的除尘效率很高，一般情况下在99%之上，除尘器的出口气体的含尘浓度一般在数十mg/m3之内，对亚微米粒径的细尘有较高的分级效率。袋式除尘的处理风量范围广，小的仅是lmin数万m3，大的可以达到lmin数万m3，可以用在工业炉窑上的烟气除尘，大气污染物排放会降低。维护操作比较方便，结构也很简单。在除尘效率相同的前提下，袋式除尘器的造价比电除尘器低。当采用P84、聚四氟乙烯及玻璃纤维等耐高温的滤料时，可以高温在200C以上的情况下运行。对粉尘不敏感，不会受粉尘及其电阻的影响。G

27、B18485-2014生活垃圾焚烧污染控制标准中明确规定出生活垃圾焚烧厂除尘设备必须采用的是布袋除尘器7。四、重金属净化生活垃圾焚烧产生的废气中具有挥发状态的重金属污染物，一部分会在温度降低时可以凝结成颗粒状、在飞灰的表面被吸附或凝结，就可以接着被布袋除尘器捕集去除。所以，生活垃圾焚烧厂的烟气净化工艺的温度越低，则重金属的去除效率越高。一些没有办法被吸附及其凝结的重金属氯化物，可以利用它易溶于水的特性，可以经过湿式洗气塔浆液把废气中的重金属吸收下来。五、二恶英去除及控制（一）二恶英的去除同时脱硫、脱硝、除二恶英。对于烟气中二恶英的脱除,大部分会选用活性炭喷射+布袋除尘器的办法。该种方法又分为了

28、两种方式,一是活性炭喷射+布袋除尘,另一种则是布袋除尘器+活性炭滤布的吸附法。联合使用时，当活性炭的喷入量是100mg/m3时，布袋的出口温度越低，则袋式除尘器的进口烟气中包含的二恶英的浓度越低，当袋式除尘器的出口温度是160时，则二恶英的浓度是0.5ng-TEQ/m3。根据研究可以指出，当活性炭的喷入量是50100mg/m3时，那么二恶英的去除效率就可以高达99%以上。在现实的运用中，在袋式除尘器的前方喷入石灰石与活性炭等吸附剂8，会发现袋式除尘器的进口温度较高时，二恶英在喷入活性炭后的去除效率达到90%左右。在烟道里喷入活性炭可以有效地去除烧结的烟气中的二恶英，这个方法所使用的吸附剂是95

29、口m的褐煤活性焦，可以使烟气中的二恶英浓度下降到0.30.4ngI-TEQ/m3。这个方法的系统简单而高效，但是吸附过后的活性炭是不能进行回收再生的，只能当做固体废弃物或危险废物进行固化处理或填埋。为了控制二恶英的二次生成，进入除尘器入口的温度应该低于200C。对于二恶英、氮氧化物、一氧化碳等物质，能在垃圾焚烧中，有效地控制生成的量。所以我们需要对二恶英、氮氧化物、一氧化碳的生成进行有效地控制，来降低之后的净化废气设备的使用。（二）二恶英的控制二恶英有两种形成方式:一是在焚烧的过程中，由于局部的供氧不足容易产生二恶英，二是在焚烧以后，有金属催化剂及一定的温度（300500C）条件下，烟气中可再

30、次形成二噁英，烟气中二噁英的最大产生浓度一般为14ng/Nm3。针对垃圾焚烧过程中二恶英类物质的产生原理，首先采取控制焚烧技术避免二恶英的产生，垃圾焚烧炉的燃烧技术要符合“三T”（Time，TurbulenceandTemperature）的原则，就是在垃圾焚烧的过程中，对垃圾要进行充分的混合和翻滚，确保燃烧均匀与完全；焚烧炉炉温控制在850C-950C之内（PCDD/PCDF会在800C以上就能完全的分解）；在炉膛的出口，氧气量要控制在6-8%,烟气在炉内停留时间2s以上，保证二噁英的充分分解；同时也要通过分级配风，来改善炉体内的流动结构，减少垃圾焚烧而产生的二恶英；采用余热锅炉将烟气由85

31、0C迅速降至300C以下，时间要控制在2s之内，尽可能的缩短烟气在温度区为300-500C的停留时间，来降低二恶英类的物质再生成。六、氮氧化物及一氧化碳的控制（一）氮氧化物的控制控制氮氧化物的方法，就是要遵循3T+E燃烧控制的基本原则，运用低氮的燃烧法，包括合理的设计焚烧炉的几何尺寸、有效控制供给一次空气和优化二次的空气、烟气的停留时间要保证、要保持烟气中低氧的含量及烟气要充分的混合等，通过这些办法，在降低NO生成的同时，也可减少CO的生成并破坏二恶英x类等有机污染物的合成。通过这些方法，氮氧化物的生成浓度基本可以控制在300mg/Nm3之内。（二）一氧化碳的控制一氧化碳是因为燃料不完全燃烧而

32、产生，它的产生量与一次空气量、二次燃烧的空气份额、二次燃烧的空气喷入炉内方式与炉体内操作的温度等相关。目前，对一氧化碳的脱除主要由控制燃烧的方式来控制，不再需要一氧化碳的去除设备。控制一氧化碳排放的主要措施有:增强焚烧炉内的燃烧，保证焚烧炉内有一定的氧气量，使它出现了还原性的气氛，同时运用二次风段的燃烧方式与二次风的对冲方式，保证焚烧炉内与空气充分的混合，改善了炉内的燃烧状况，同时，经过控制炉内的温度来减少一氧化碳的排放温度。第三节本设计工艺流程的确定一、概述生活垃圾焚烧废气治理的基本原则是：优先考虑净化率高和技术优化的工艺，推广排出清洁烟气的工艺，不会造成周围环境污染，尽量减少各处理工序的排

33、废能力，在同等的处理能力时，选择投资及运行费用低的，符合我国经济、技术条件10。二、工艺流程的确定垃圾焚烧厂废气是一种排放量大、种类多、排放比较集中的废气。生活垃圾焚烧烟气中含有颗粒物、酸性气体、重金属、二恶英等多种污染物。本设计的废气处理方法可分为3T+E焚烧工艺，SNCR脱硝，旋风除尘器，干法喷射，布袋除尘器，湿式脱酸，活性炭吸附床，其主要特点如下11：1、3T+E焚烧工艺可以有效的减少氮氧化物，二恶英及一氧化碳的合成，致使一氧化碳的量生成时就已经达到国家标准，使去除氮氧化物及二恶英的工艺也简单了很多。2、SNCR法脱硝，直接向焚烧炉内喷射尿素，不需要催化剂，而且不需要重新加热，因此，工程

34、上用SNCR脱硝比SCR脱硝应用的多一些。3、干法脱酸+布袋除尘器+湿法脱酸不仅能提高脱酸效率，而且还能脱除干法喷射的颗粒物。4、活性炭吸附床能吸附未完全处理的废气，运行费用主要是活性炭的价格高，如果前面除去的干净，运行费用会大大降低，此活性炭吸附床起到的是保险作用。三、工艺流程说明根据以上生活垃圾焚烧废气的特点，结合国内外的先进生活垃圾焚烧废气处理技术，选用3T+E焚烧工艺+SNCR脱硝+干式脱酸+活性炭喷射+布袋除尘器+湿式脱酸+活性炭吸附床工艺处理生活垃圾焚烧废气。（一）工艺流程图根据以上的分析与方案的比选，选定该项目的废气处理工艺为3T+E焚烧工艺+SNCR脱硝+干式脱酸+活性炭喷射+

35、布袋除尘器+湿式脱酸+活性炭吸附床，图2-1是通过细化的本设计的流程图。排灰排灰3T+排灰排灰3T+E焚烧工艺热水或蒸汽水线图2-1生活垃圾焚烧的废气处理流程灰线一-五、工艺流程特点本设计的工艺流程选用的是“3T+E焚烧工艺+SNCR脱硝+干式脱酸+活性炭喷射+布袋除尘器+湿式脱酸+活性炭吸附床”的工艺处理生活垃圾焚烧废气，有以下的特点：（1）本工艺处理路线成熟，效果稳定而可靠。（2）对酸性高，二恶英高的废气有特效。（3）运行费用适当，且处理效率较好，废气经过处理后，除尘效率99.8%,脱氟效率90%,脱氯效率95%,脱硫效率85%,重金属Hg、Cd、Pb去除效率均90%。（4）抗腐蚀能力强，

36、运行较稳定。六、主要构筑物介绍（一）焚烧炉19世纪末的时候，开始出现了焚烧炉，并运用在了垃圾焚烧的处理方面。通过一个世纪多的实践与研究，垃圾的焚烧技术开始有很大进步。垃圾是否在炉排炉上的垃圾充分燃烧的核心保证是要保证3T+E的原则（Temperature炉膛内的燃烧温度，Time废气在炉膛停留时间，Turbulence燃烧烟气的湍流程度，Ex-cessoxygen空气的过热量）。根据本市的垃圾特点及垃圾量，本设计的焚烧炉是日本的TAKUMA城市的SN型垃圾焚烧炉，配置的是SN型连续运转式的机械炉排。焚烧炉的主要特性：1、多个风室提供空气，根据垃圾的流向分成了7个部分，可以结合燃烧需要进行配风。

37、2、炉条具有很高的通风能力，炉条内配有喷嘴，可以不受垃圾层厚度影响，均匀的提供氧气。3、炉条与炉条之间的间隙很小，炉条间连接与炉条垫块形成了无空隙结构。4、耐久性非常的高。鳍片配置在炉条的内侧，导致冷却率（冷却的面积/受热的面积）比较高，可以预防炉条烧损。炉条的材料使用特殊耐热的铸钢。5、具有很好的搅拌性能。炉排片最大的行程是250mm，垃圾的翻起、搅拌以及运送是炉排片来回的运动导致的。炉条的高度有150mm，炉条间的重叠导致落差增大，能有效的燃烧垃圾可燃烧的部分。6、炉条的拆装方便。炉条拆装构造使用了嵌入式，垫块和炉排可以单独的拆卸。7、干燥段、燃烧段与燃尽段是炉排按燃烧过程分的几个阶段，调

38、节速度和行程使用了四个驱动装置。（二）余热锅炉在生活垃圾焚烧中，焚烧的过程产生了大量的热量，为了节省能源，充分的利用生产过程产生的余热，余热锅炉是不可缺少的设备。利用在工业中生产的烟气或余热来产生蒸汽或热水的装置叫做余热锅炉。余热锅炉分为管壳式以及烟道式两种。本工艺设计选用的是烟道式的余热锅炉12。烟道式余热锅炉是一种受热面的装置，它主要布置成烟道形式的水管型，其构架和炉墙是单独的，所以，它为一种较大型余热锅炉的装置。它的高温部分（第一烟道）是一种比较大辐射冷却室，它的后部是对流受热区的烟道。烟道式余热锅炉有直通式及多烟道式两种装置。前者是从前到后做水平直通的运动，而后者是做上下转弯的流动。大

39、型的烟道式余热锅炉主要有两种形式，分别是非强制循环和强制循环。除此之外，较低压余热锅炉通常会设置成上、下两个汽包，中等压强的余热锅炉会设置有上、下两个汽包或只有一个上汽包，而高压的余热锅炉通常只会设置一个上汽包。（三）袋式除尘器过滤型除尘器的主要型式是袋式除尘器，袋式除尘器中的含尘气体是经过过滤材料的阻隔与粘附作用从而达到固气分离的效果，是高效的除尘器中用途最广的，脱除效率可以超过99.9。1、袋式除尘器的分类（1）按照滤袋的形状分类，包含有圆袋式的除尘器，扁袋式的除尘器，还有其他袋式的除尘器。（2）按照过滤的方式进行分类，包含有外滤式得袋式除尘器与内滤式的袋式除尘器。（3）按照进风的方式进行

40、分类，包含有上进气式除尘器与下进气式除尘器。（4）按照风机位置进行分类，包含有吸入式的除尘器与压入式的除尘器。（5）按照除尘器清灰的方式进行分类，包含有机械振动类的清灰除尘器与脉冲清灰的袋式除尘器。2、滤料的分类滤料的材质已经趋向使用的温度高、耐腐蚀与吸湿率低这些方面发展了，滤料的织物从二维结构发展为三维交错随机性的排列针刺。滤料一般为天然的滤料、合成的纤维以及无机的纤维13。3、袋式除尘器选型的原则（1）必须要满足排放标准的要求。（2）考虑到粉尘颗粒物理性质对除尘设备的影响。（3）气体的含尘浓度大小。（4）烟气的温度以及烟气的其他物理化学性质对除尘设备的影响与要求。（5）对粉尘收集的问题。（

41、6）设置除尘器的位置及可利用的空间等因素。4、确定除尘器形式本设计的除尘器为逆喷式（分室）脉冲除尘器，它的主要优点是处理量很大，除尘效率很高。本设计的滤料采用的是厚的针刺毡。除尘效率可高达99.9%。（四）旋风除尘器旋风除尘器一种除尘装置。含尘气流的旋转运动是除沉机理，把降尘颗粒利用离心力从气流中分离，并且在器壁上收集，然后利用重力把降尘颗粒掉落在灰斗内。1885年，旋风除尘器开始投入使用，到现在已经发展到多种型号。依照流入方式，分为轴向进入式和切向进入式两类。当压力损失相同时，前者的处理量大约是后者的3倍，并且气流分布是均匀的14。1、旋风除尘器的特点（1）旋风除尘器的内部没有运动的部件，维

42、护很方便；（2）制作的管理非常方便；（3）在处理相同风量的情况下，体积较小、结构简单，价格又便宜；（4）当作为预处理器使用的时候。可采用立式安装，使用很方便；（5）当处理很大的风量时，可以多台并联的使用，效率与阻力不受影响；（6）可以耐400摄氏度的高温，如果采用的是特殊耐高温的材料，也能耐更高的温度；（7）除尘器的内部设有耐磨的内衬后，可以净化含有高磨蚀性的粉尘的烟气。（8）可以采用干法清灰，可以回收有利用价值的粉尘。2、旋风除尘器的选型原则15（1）当选择除尘器时，要考虑工况阻力损失情况与结构的形式，尽可能的使其减少动力消耗并且方便制造维护。（2）旋风除尘器能够捕集到最小尘粒应该等于或者稍

43、微小于被处理的气体粉尘密度。（3）旋风除尘器的密封性要好，保证不漏风。特别是负压的操作，更应注意到卸料的锁风装置。（4）易燃易爆的粉尘（如煤粉等）应该装有防爆的装置。防爆的装置通常会在入口管道加上一个安全的防爆阀门。第三章设计计算书第一节焚烧炉、待处理生活垃圾的主要组成成分一）待处理的生活垃圾性质1、待处理生活垃圾的主要组成见下列表格表3-1待处理生活垃圾性质生活垃圾含水率（%）【含灰率（%）【可燃物（%）密度（t/m3）LHV低位热值(kj/kg)设计值47.421.7730.930.355800适用范围30-604186-6700表3-2处理前生活垃圾可燃烧物的元素分析（应用基）%项目CH

44、ONSCl合计含量20.60.98.530.10.120.6830.93表3-3规定设计的主要参数项目处理垃圾垃圾存放时一年正常工烟气停留的在燃烧室出的量(t/d)的间（d）作的时间（h）时间（s）口的温度（C）参数15005-780002850-10002、根据垃圾元素成分计算垃圾低位热值：LHV=81C+246H+26S-26O-6W(Kcal/Kg)=81x20.6+246x0.9+26x0.12-26x0.12-6x47.4=1388(Kcal/Kg)x4.18=5800(KJ/Kg)3、根据垃圾元素成分计算垃圾高位热值：HHV=4LHV+600 x(W+9H)x4.18=1388+6

45、00(0.474+9x0.009)x4.18=7193.78(KJ/Kg)o(二)处理垃圾的能力及其规模共3台焚烧炉：每台焚烧炉每天处理的垃圾量为4001；xx处理垃圾量：1200t一24h=50(t/h);炉系数：(8760-8000)一8000=0.095;实际每小时的处理生产能力：50 x(1+0.095)=54.75(t/h)；全年的处理量：54.75x8000=43.8x104t;故：一台焚烧炉一小时处理的垃圾量为：400十24x1.05=17.5(t/h)。设计的参数计算：1、垃圾仓的设计与布置设本设计的焚烧炉的长度L=75.5m,宽D=18.5m，本设计取垃圾仓内壁与锅炉长度对齐

46、，T二5d，本设计的垃圾堆积密度取0.35t/m3，求垃圾的容积，VV=axT(3-1)式中：V垃圾仓的容积,m3；a容量系数，一般取1.21.5，本设计为1.2；T存放的时间，d；依照经验，可以得到适当的存放的天数，它随着季节和地区变化稍有变化；V=1.2x5x1000/0.35=17142.86(m3)。故：本设计垃圾仓的容积取18000(m3)。垃圾仓深度为Hm，H=LxD/V=18000/75.5x18.5=12.88(m)。m(3-2)故，垃圾池是全封闭的结构，长75.5m，宽18.5m，总深度以6m的卸料平台为基准负13米。二、焚烧炉选择和计算1、焚烧炉加料漏斗料斗的容积VDV=(

47、G十24)x(K十p)DxL(3-3)式中：VD料斗的容积(m3)G每台焚烧炉日处理的垃圾量，(t/h)可靠系数，考虑到吊车在运垃圾的速度及其他因素，通常取1.5；PL垃圾的容量，一般为0.3-0.6(t/m3)PL0.4（t/m3）；VD=(400一24)x(1.5一0.4)=62.5m32、燃烧空气量及一次、二次助燃空气量的计算以单位重量燃烧所需空气量以容积计算理论空气量由公式：L=(8.89C+26.7H+3.33S-3.33O)x10-2(Nm3/kg)；0(3-4)把表2未处理的垃圾各元素含量值代入上式中：L=(8.89x20.6+26.7x0.9+3.33x0.12-3.33x8.

48、53)x10-2=1.8(Nm3/kg)。0实际空气需要量:L=NxLn0(3-5)式中：N空气的过剩系数，确保燃烧垃圾是有足够的空气，通常燃烧过程空气的过剩系数范围为1.5-1.9，本设计计算取1.7；L=1.7x1.8=3.06(Nm3/kg)。n以单位重量燃烧所需空气量以重量计算理论空气量由公式：L=(11.6C+34.78H+4.35S-4.35O)x10-2(kg/kg)；0(3-6)把表2未处理的垃圾各元素含量值代入上式中：L=(11.6x20.6+34.78x0.9+4.35x0.12-4.35x8.53)x10-2=2.34(kg/kg)。实际空气需要量:L=NxLn0(3-7

49、)式中：N空气的过剩系数，确保焚烧垃圾有足够的空气，通常燃烧过程空气的过剩系数范围为1.5-1.9，本设计计算取1.7；L=1.7x2.34=3.98(kg/kg)。nC、所设计的焚烧炉每小时燃烧垃圾所需空气总重量G=3.98x17.5x103=69650(kg/h)。w3-8)本设计计算的焚烧炉一小时燃烧垃圾所需空气量是L=GxL(Nm3/h);n(3-9)式中:G每台炉的日处理垃圾量，(t/h)；L实际空气所需量，(Nm3/kg);nL=17.5x103x3.06=53550(Nm3/h)故：本设计计算的焚烧炉一小时燃烧垃圾所需空气量是53550(Nm3/kg)。本设计计算的二次风流量占整

50、个助燃空气量的22左右，本设计取24，求得二次风助燃空气量为L=Lx24%(Nm3/h);空2(3-10)L=Lx24%=53550 x24%=12852(Nm3/h);空2L=53550-12852=40698(Nm3/h)。空1(3-11)故：设计一次风助燃空气量为40698(Nm3/h)，二次风助燃空气量为12853(Nm3/h)。3、燃烧产物烟气量以单位重量燃烧产生的总烟气量以容积计算垃圾焚烧炉产物的成分和生成量由燃烧反应物质的平衡计算，求1kg的生活垃圾彻底燃烧后产生的烟气量L，取m=1.6vL=(m-0.21)L+1.867C+0.7S+0.8N+11.2H+1.24W+0.62C

51、l(Nm3/kg);(3-v012)=(1.6-0.21)x1.8+1.867x0.206+0.7x0.0012+0.8x0.001+11.2x0.009+1.24x0.474+0.62x0.0068(Nm3/kg);=3.581(Nm3/kg);空气中含水量=实际空气量x空气中水分含量，将空气中的水分含量为0.015,L=3.06(Nm3/kg)代入式子，nL=3.06x0.015=0.0459(Nm3/kg);v(3-13)燃烧干烟气量=总烟气量-空气中含水量-垃圾中含水量-氢燃烧产生水量=3.581-0.0459-0.474-9x0.009=2.98(Nm3/kg)。3-14)以单位重量

52、燃烧产生的总烟气量以重量计算L二(m-0.2)L+3.667C+2S+N+9H+W+1.03Cl(kg/kg)w0(3-15)=(1.6-0.2)x2.34+3.667x0.206+2x0.0012+0.001+9x0.009+0.474+1.03x0.0068=4.60(kg/kg)4、生活垃圾焚烧每小时的排渣量及飞灰量排渣量是未燃可燃物量与生活垃圾的灰渣量的和，灰渣热灼减率是5%,则一小时的排渣量ahza=GrxA/(100%-5%)t/h；hz垃圾(3-16)式中：G每小时焚烧的垃圾量，17.5t/h；垃圾A垃圾中渣的含量，取20.5%；a=17.5x20.5%/95%=3.8(t/h)

53、。hz故：设计出渣量的能力为3.8t/h。炉渣贮坑：一般渣库贮坑按3天的容量设计，V=3.8x24x3x3=820.(8t/3d)。zk(3-17)故:设计渣贮坑容量为3天贮渣830吨。飞灰含量a为处理垃圾量的0.55%，按5%的量取，fha=Grx5%=0.875(t/h)。fh垃圾故：设计每台炉飞灰的含量为0.88t/h。每小时燃烧产物的烟气量为：m烟m=(G+G)-(a+a)=17.5+69.65-3.8-0.875=82.47(5t/h)烟垃圾空hzth(3-18)故：一小时燃烧产物生成的烟气量是82.475t/h(标准状态下)。5、垃圾焚烧炉的能量平衡根据垃圾焚烧炉系统平衡条件与力学

54、的第一定律，能量守恒定律得：Q+Q+Q+Q=Q+Q+Q+Q+Q1入2入3入4入1出2出3出4出5出(3-19)式中：Q生活垃圾的显热量，Kcal/kg；1入Q预热空气带入的热量，Kcal/kg；2入Q外部热源输入的热量，Kcal/kg；3入Q单位垃圾完全焚烧时所放出的热量，Kcal/kg；4入Q烟道气热损失，KJ/h；1出Q喷入炉内水蒸气所造成热损失，Kcal/kg；2出6Q不完全燃烧气体所造成热损失，Kcal/kg；3出Q焚烧炉渣及飞灰带走的物理损失，Kcal/kg；4出Q辐射的热损失，Kcal/kg；5出Q不完全燃烧热损失，Kcal/kg；5出输入热量计算1）进入焚烧炉内的垃圾完全焚烧时所

55、输入的热量进入焚烧炉焚烧的垃圾总热量是显热量及完全燃烧热量的和；Q=（单位垃圾量）x（垃圾比热值）x（垃圾进料温度）（Kcal/kg）1入=1x0.732x25=18.3（Kcal/kg）；3-20）2）预热空气带入的热量Q=（实际所需空气量）x（垃圾比热值）x（垃圾进料温度）（Kcal/kg）2入=3.06x0.314x220=211.3（8Kcal/kg）；3-21）3）无外部热源输入的热量=03入4）单位垃圾完全焚烧时所放出的热量Q=1388（Kcal/Kg）；4入锅炉输入总热量Q=Q+Q+Q+Q=18.3+211.38+0+1388=1617.68（Kcal/Kg）。IN1入2入3入4

56、入故：输入热量Q=1617.68（Kcal/Kg）。入输出热量计算1）烟道的气热损失烟道气热损失=燃烧干烟气量x烟气平均比热x（炉排烟气出口温度-基准温度）（Kcal/Kg）；Q=2.98x0.355x（220-25）=206.29（Kcal/Kg）。1出（3-22）故：排烟道气热损失Q=206.29（Kcal/Kg）。1出喷入炉内水蒸气所造成热损失无喷入炉内水蒸气Q=0；2出不完全燃烧气体所造成热损失Q=(1-燃烧效率)x(垃圾含碳量-炉灰含碳量)x(碳不完全燃烧的损3出失)(Kcal/Kg)；=(1-0.99)x(0.206-0.05)x5700=8.89(Kcal/Kg)；(3-23)焚

57、烧炉渣及飞灰带走的物理损失炉灰残留热量二灰分含量x灰分比热x(灰分温度-基准温度)(Kcal/Kg)；Q=0.206x0.25x(600-25)=29.61(Kcal/Kg)；4出(3-24)辐射的热损失一般设计生活垃圾焚烧炉中一般按供入热量的2%考虑；Q=1617.68x0.02=32.35(Kcal/Kg)；5出(3-25)不完全燃烧热损失垃圾内碳完全燃烧发热量x炉灰含碳量x垃圾含碳量(Kcal/Kg)；Q=7700 x0.05x0.206=79.31(Kcal/Kg)；6出(3-26)合计：Q=Q+Q+Q+Q+Q出1出Q2出3出4出5出6出=206.29+0+8.89+29.61+32.

58、35+79.31=356.45(Kcal/Kg)。故：总损失热能量为356.45(Kcal/Kg)。Q(总热量的净值)二Q(锅炉输入的总热量)-Q.(总损失的热能量)IN出(Kcal/Kg)；=1617.68-365.45=1252.23(Kcal/Kg)。6、锅炉热效率：n=l-Q/(LHV+Q+Q)x100%有效出1入2入(3-27)=1-356.45/(1388+18.3+211.38)xl00%=78.0%65%(符合要求)。7、蒸汽产气量计算已知：过热器的出口压力为4Mpa，温度为420C，焓值h为420789.6Kcal/Kg，集汽联箱入口的给水温度为150C，焓值h为150Kca

59、l/Kg,；150一小时的垃圾焚烧量是17500Kg/h,垃圾在单位重量的能量净值为1252.23cal/Kg，求一小时的蒸汽产汽量S(Kg/h)。S=(垃圾单位的重量能量净值x小时垃圾的焚烧量)/(焓的降差值h-420h)150=(1252.23x17500)/(789.6-150)=34262.1(Kg/h)(3-28)故：锅炉额定连续蒸汽蒸发量按35t/h设计。8、炉排机械负荷炉排机械负荷指的是单位的炉排面积垃圾燃烧的速度指标，就是单位的炉排面积，单位的时间内焚烧的垃圾量，kg/(m2.h)Gf=G/(t-A)(3-29)式中：G炉排机械负荷，kg/(m2.h)；fG垃圾燃烧量kg/d；

60、t运行时间，h/d；A炉排面积，皿2。已知：焚烧炉处理能力为G=17.5(t/h)，运行的时间t=24小时，一台焚烧炉机械负荷G=150-350kg/(m2.h)，本设计取300kg/(m2.h)，求：一台焚烧炉f排的面积:AA=G/(t-G)=17.5x103/350=50(卅)。f故：焚烧炉炉排的面积依照50平方米设计的，那么炉排总宽度取5米，炉排总长度是10米。9、燃烧室热负荷qv燃烧室热负荷是用来权衡单位的时间，单位容积要承受的热量指标，燃烧的容积是一、二次燃烧室的和。连续运行焚烧炉热负荷值一般在3.36x1056.3x105KJ/(m3.h)范围，取q=4.5x105KJ/(m3.h