垃圾焚化炉质能平衡

1、垃圾焚化炉质能平衡第1页，共30页，2022年，5月20日，11点47分，星期二内容垃圾组成与低位发热量焚化流程与质量平衡关系质量平衡计算理论空气量计算过剩空气比空气污染防治计算第2页，共30页，2022年，5月20日，11点47分，星期二内容垃圾组成与低位发热量焚化流程与质量平衡关系质量平衡计算理论空气量计算过剩空气比空气污染防治计算第3页，共30页，2022年，5月20日，11点47分，星期二垃圾组成与低位发热量垃圾采样三成份分析:水分、灰份、可燃份物理组成可燃物:第4页，共30页，2022年，5月20日，11点47分，星期二垃圾组成与低位发热量物理组成不可燃物化学组成C、H、O、N、S、

2、Cl低位发热量第5页，共30页，2022年，5月20日，11点47分，星期二垃圾组成与低位发热量低位发热量(LHV)意义：系指垃圾经完全燃烧后，垃圾之水份皆为气态时之发热量。单位：kcal/kg热值过高：总处理容量下降、腐蚀上升热值过低：无法维持炉温、栽炉、燃烧不完全、灼烧减量不过。当热值降至14001450 kcal/kg时，需开启辅助燃烧器。第6页，共30页，2022年，5月20日，11点47分，星期二垃圾组成与低位发热量低位发热量(LHV)主要燃烧物质C、C + O2 CO2+8100 kcal/kg-C (C完全燃烧)C + 0.5O2 CO+2400 kcal/kg-C (C不完全燃

3、烧)H2 + 0.5O2 H2O + 34250 kcal/kg-H2S + O2 SO2+ 2250 kcal/kg-S (S完全燃烧)第7页，共30页，2022年，5月20日，11点47分，星期二垃圾组成与低位发热量低位发热量(LHV)例题: 某垃圾水分55%,灰份,22.4%,可燃份22.6%,元素分析C:10%,H:2%,O:10%,N:0.5%,S:0.1%假设:完全燃烧,O2均为H2OC+O2CO2+8100 kcal/kg-C 810010100=810H2 + 0.5O2 H2O + 34250 kcal/kg-H2 34250 (2-10/8) 100=256.87S + O

4、2 SO2+ 2250 kcal/kg-S (S完全燃烧) 22500.1100=2.25水水蒸气 600 (9 2+55) 100= 438LHV=810+256.87+2.25-438=631.1第8页，共30页，2022年，5月20日，11点47分，星期二垃圾组成与低位发热量小时处理量热负荷MCR最大额定出力第9页，共30页，2022年，5月20日，11点47分，星期二采样分析目的分析项目用途与目的物理性质物理组成(可燃物及不可燃物)推估低位发热量化学性质三成份分析灰渣输送贮存清理系统规划化学组成计算助燃氧气量空气量及燃烧废气量推估低位发热量发热量 ( 高、低位发热量 )焚化系统热平衡计

5、算焚化温度控制及补助燃料系统规化助燃空气预热温度设定燃烧室体积设计第10页，共30页，2022年，5月20日，11点47分，星期二内容垃圾组成与低位发热量焚化流程与质量平衡图质量平衡计算理论空气量计算过剩空气比空气污染防治计算第11页，共30页，2022年，5月20日，11点47分，星期二焚化处理流程第12页，共30页，2022年，5月20日，11点47分，星期二第13页，共30页，2022年，5月20日，11点47分，星期二质量平衡图可显示各制程之质量流率状况显示各种LHV下之质量流率状况为各系统设备容量设计之准则第14页，共30页，2022年，5月20日，11点47分，星期二内容垃圾组成与

6、低位发热量焚化流程与质量平衡图质量平衡计算燃烧空气量计算废气量计算空气污染防治计算第15页，共30页，2022年，5月20日，11点47分，星期二质量平衡计算理论需氧量在理想状态下燃烧时所消耗的氧量 O0=1.867C+5.6H+0.7S-0.7O (Nm3/kg)(A)C+O2CO2 C(含碳量 kg)/12(分子量g/mole) 1000 (g/kg) 22.4(L/mole) 1000 (L/Nm3)=1.867C (Nm3/kg)(B) H2+0.5O2H2O H(含氢量 kg)/222.42 =5.6H Nm3/kg(C) S+O2SO2 S(含S量 kg)/3222.4 =0.7S

7、 Nm3/kg(D) OO2 O(含氧量 kg)/1622.42 =0.7O Nm3/kg第16页，共30页，2022年，5月20日，11点47分，星期二质量平衡计算理论空气量在理想状态下燃烧时所消耗的空气量 A0= O0 0.21 (空气中之含氧量) = 8.89C+26.7H+3.33S-3.33O (Nm3/kg)过剩空气系数完全燃烧之假设在仅供应理论空气量之条件下是无法被满足的,因为氧化反应仅发生在垃圾之表面，需要充分的反应时间，因此需要超量供应助燃空气，并加强搅拌能力。一般介于1.62.0第17页，共30页，2022年，5月20日，11点47分，星期二质量平衡计算燃烧空气量即理论空气

8、量 过剩空气系数一、二次风比例LHV 高，需较高的二次风（7:3)冷却并提供搅拌，增加燃烧效率LHV 低，需较高的一次风量 (8:2)加强垃圾干燥第18页，共30页，2022年，5月20日，11点47分，星期二质量平衡计算例题 理论空气 A0= O0 0.21 (空气中之含氧量) = 8.89C+26.7H+3.33S-3.33O = (8.89*18.89+26.7*2.57+3.33*0.04 -3.33*12.1)/100 =1.96 (Nm3/kg) 实际空气量= A01.6=3.136 (Nm3/kg)元素分析 (%)可燃份 %过剩比CHONS34.541.618.892.5712.

9、10.550.04第19页，共30页，2022年，5月20日，11点47分，星期二质量平衡计算例题呈上题，若每小时废气处理量10吨，一次风与二次风比例8:2，则一次风量为?实际空气量=3.136 (Nm3/kg) 处理量 3.136 10,000 kg =31,360 (Nm3)一次风量 = 31,360 0.8 =25,088(Nm3)第20页，共30页，2022年，5月20日，11点47分，星期二质量平衡计算燃烧废气量VCO2=22.4(L/mole)1000(L/m3)*C(kg)*1000(g/kg) 12 (g/mole) = 22.4*C/12 (Nm3/kg)VH2O=22.4(

10、H/2+W/18) (Nm3/kg)VSO2=22.4(S/32) (Nm3/kg)VO2=0.21Va-V0 (Nm3/kg)VN2=0.79Va +22.4(N/28)第21页，共30页，2022年，5月20日，11点47分，星期二质量平衡计算燃烧废气量V=(m-0.21)Va+ 22.4/12(C+6H+2/3W+3/8S+3/7N) (Nm3/kg)0.21Va-V0+0.79Va=Va-V0 =mVa-0.21Va=(m-0.21)Va其他成分VHCl=22.4(Cl/35.5) (0.88%1000ppm)粒状污染物=灰份*10%锅炉灰=灰份*10%底灰=灰份*80%+未燃份第22

11、页，共30页，2022年，5月20日，11点47分，星期二质量平衡计算例题实际废气量= (m-0.21)Va+ 22.4/12(C+6H+2/3W+3/8S+3/7N)理论空气量= 1.96 (Nm3/kg)实际废气量= (2-0.21)*1.96+(22.4/12)(0.1889+6*0.0257 +2/3*0.4997+3/8*0.0004+3/7*0.0055) =4.78 (Nm3/kg)元素分析 (%)可燃份 %过剩比CHONS34.54218.892.5712.10.550.04第23页，共30页，2022年，5月20日，11点47分，星期二焚化处理流程0.3S1By Vendor

12、第24页，共30页，2022年，5月20日，11点47分，星期二废气处理消石灰反应Ca(OH)2+2HCl CaCl2+2H2OCa(OH)2+SO2 CaSO3+2H2O出半干式洗烟塔后废气中颗粒含飞灰CaCl2CaSO3未反应之Ca(OH)2 第25页，共30页，2022年，5月20日，11点47分，星期二废气处理消石灰用量理论需求量(MHCl/36.5/2+MSO2/64)*74(消石灰分子量)*(安全系数)/纯度安全系数:1.62.0纯度:9095%第26页，共30页，2022年，5月20日，11点47分，星期二废气处理消石灰用量例题废气流量:161,023.5 Nm3/hr锅炉出口废

13、气浓度:HCl:750 ppmSOx:60.9 ppm消石灰纯度:90%安全系数=1.6加药量: (MHCl/36.5/2+MSO2/64)*74(消石灰分子量)*(安全系数)/纯度 MHCl=7501000000161023.522.436.5=196.6 kg/hr MSO2=60.91000000161023.522.464=28.1 kg/hr (196.6/36.5/2+28.1/64)*741.60.9=412 kg/hr第27页，共30页，2022年，5月20日，11点47分，星期二废气处理半干式洗烟塔去除效率HCl:50%SOx:5%半干式洗烟塔飞灰量=10%总灰量CaCl2反应生成量:MHCl36.520.5111SO2反应生成量:MSO2640.05120Ca(OH)2剩余量MCa(OH)2=喷入量-MHCl36.52740.5-MSO264740.05总灰量=锅炉出口灰量+ CaCl2反应生成量+ CaSO3反应生成量+Ca(OH)2剩余量第28页，共30页，2022年，5月20日，11点47分，星期二废气处理活性碳喷入量0.10.15 g/Nm3采气送空气速度20 m/s袋式集尘器入口particle 量半干式出口particle+活性碳+反应生成物+Ca