焚烧炉数据计算

随着城市对生活垃圾处理要求的不断提高，作为垃圾处置的手段之一——垃圾焚烧处理逐渐被一些城市采用，垃圾焚烧具有选址容易，占地面积小，资源化、无害化、减量化程度较高的优点，但是垃圾焚烧技术要求高、烟气处理要求严格，对垃圾燃烧温度一般要求控制在850℃以上，从而使垃圾燃烧较彻底并防止二恶英的产生；而垃圾燃烧的关键是对燃烧空气量的调整。我们以上海浦东国际机场的垃圾焚烧炉为例，对垃圾焚烧炉的燃烧风量进行测算。

1上海浦东机场垃圾焚烧流程

上海浦东国际机场的垃圾焚烧炉采用日本月岛机械株式会社提供的回转式垃圾焚烧炉，设计垃圾处理量为30t/d，主要处理上海浦东国际机场的航空垃圾，其工艺流程如图1。

图1上海浦东机场垃圾焚烧工艺流程

航空垃圾水分、可燃分、灰分、元素含量及垃圾发热量见表2。

3燃烧过程计算

燃料燃烧发热量的近似计算，可采用杜隆经验公式，其公式表示为：

高位发热量：HHV=33858C＋142120(H－O/8)＋10450S，(kJ/kg)。

低位发热量：LHV=33858C＋1198H－17765O＋10450S－2508W，(kJ/kg)。

其中C、H、O、S为燃料中各成分的百分比，W为燃料的水百分比。

3.1助燃燃油

助燃燃油采用0#柴油，其组成成分见表3。

其发热量：

HHV=33858C＋142120(H－O/8)＋10450S=33858×0.86＋142120(0.11－0.01/8)+10450×0.02=44782.43(kJ/kg)。

LHV=33858C+1198H－17765O+10450S—2508W=33858×0.86+1198×0.11－177650.01+10450×0.02—2508×0=426.81(kJ/kg)。

表2垃圾水分、可燃分、灰分、元素含量及垃圾发热量(％，除低位发热量外)

表30#柴油的组成成分(％)

3.2理论空气量

100kg0#柴油组成成分：

C：86kg，H：11kg，O：1kg，S：2kg。

其反应过程需氧量：

C+O2→CO2，86/12=7.167kmol；

2H2+O2→2H2O，11/(2×2)=2.75kmol；

S+O2→SO2，2/32=0.063kmol；

O2，1/32=0.031kmol。

100kg燃料总需氧量O2=7.167+2.75+0.063-0.031=9.949kmol。

空气中O2含量占21％、N2为79％(体积分数)，100kg燃料总需空气量=9.949/0.21=47.376kmol。

1kmol=22.4m3，1kg0#柴油所需空气量：47.376×22.4/100=10.61m3。

3.3空气比

过剩空气系数m为1.2～2.0，

m=1.2时，空气量=10.61×1.2=12.73m3/kg燃料；

m=1.5时，空气量=10.61×1.5=15.92m3/kg燃料；

m=2.0时，空气量=10.61×2.0=21.22m3/kg燃料。

3.4航空垃圾燃烧计算

航空垃圾处理量为1250kg/h，航空垃圾发热量为：

HHV=33858C+142120(H一O/8)+10450S=33858×0.2588+142120(0.0458—0.1/8)+10450×0.0005=12363.31d/kg。

LHV=33858C+1198H一17765O+10450S一2508W=33858×0.2588+1198×0.0458—17765×0.1+10450×0.0005—2508×0.326=10511kJ/kg。

焚烧航空垃圾所需理论空气量为：

C：1250×0.2588：323.5kg/h。323.5/12=26.958kmol/h。

H：1250×0.0458：57.25kg/h。57.25/(2×2)=14.3125kmol/h。

O：1250×0.10：205.0kg/h205.0/32=6.406kmol/h。

N：1250×0.0024=3kg/h。3/28=0.107kmol/h。

S：1250×0.0005：0.625kg/h。0.625/32=0.020kmol/h。

焚烧1250kg的航空垃圾的需氧量O2=26.958+14.3125+0.02—

6.406=34.885kmo1，所需的空气量=34.885/0.21=166.117×22.4=3721m3。

不同过剩空气系数的空气量：

过剩空气系数m一般为1.3～1.5，

当m=1.3时：空气量=3721×1.3=4837m3/h；

当m=1.4时：空气量=3721×1.4=5209m3/h；

当m=1.5时：空气量=3721×1.5=5582m3/h。

排气量的计算：

当m=1.5时：空气量=5582(m3/h)/22.4=249.196kmol/h。

N2：5582×0.79=4409.8(m3/h)；

O2：5582×0.21=1172.2(m3/h)，

1172.2/22.4=52.33kmol/h

剩余O2：52.330—34.885=17.445kmol/h，

N2：4409.8/22.4=196.886kmol/h，

CO2：26.958kmol/h，

O2：17.445kmol/h，

N2：0.107+196.866=196.973kmol/h，

SO2：0.02kmol/h

HC1：0.095kmol/h，

H2O：22.639+28.625=51.2kmol/h。

由以上计算可以估算垃圾焚烧时所需的风量，即柴油和空气的供应关系为15.92m3/kg燃料；垃圾和空气的关系为5209m3/h=5209/1250=4.1672m3/kg垃圾。

从浦东机场垃圾焚烧炉的实际运转情况看，按照上述比例调节的风量，火焰燃烧呈橘黄色，垃圾焚烧残渣中残留的可燃物质量分数<5％，烟气排放中颗粒物<50mg/cm3、CO<100mg/cm3、HCl<100mg/cm3、S O 2<100mg/cm3、NO<200mg/cm3、二恶英<0.5μg/cm3。

4结论

根据航空垃圾的组成计算焚烧炉的空气量是可行的，计算结果可以用于指导焚烧炉的实际操作