垃圾焚烧发电工程设计

垃圾焚烧发电工程设计案例介绍

浙江旺能环保股份有限公司 周玉彩

摘 要：本文介绍了采用分段倾斜逆推往复炉排垃圾焚烧发电厂设计的案例。 关键词：设计案例 垃圾 焚烧 炉排 前 言

生活垃圾焚烧发电技术和分段倾斜逆推往复式炉排垃圾焚烧炉主要应用于环境保护领域，实现城市生活垃圾的无害化、减量化、减容化和资源化、智能化处理，达到节能减排之目的。垃圾焚烧发电厂主要工艺系统由：进厂垃圾计量系统；垃圾卸料及贮存系统；垃圾及辅助燃料进料系统；垃圾焚烧系统；焚烧余热利用系统；烟气净化和排放系统；灰渣处理系统；污水处理系统；烟气排放在线监测系统；垃圾焚烧自动控制系统等组成。 一、生活垃圾焚烧发电工艺过程

运载垃圾的运输车称重(设: 30t地磅一台,地磅输出的信号将连接控制电脑数据库,储存记录时间,车辆编号,总重量和净重等数据)后驶向垃圾坑卸料区,卸料区一般室内布置,进出料口设置气幕机以防卸料区臭气外逸,飞虫苍蝇进入。车辆根据信号灯把垃圾通过垃圾倾卸门（设：卸料门自动开启、自动关闭）倾倒于垃圾贮坑中(在垃圾卸料坑口设计阻位拦嵌,以防垃圾车翻入),然后垃圾起重机(设:3台,每台10 m3双层轨道布置,液压抓斗的起升机构设双卷筒四绳四吊点液压抓斗)将垃圾送至焚烧炉的送料斗，经送料斗及给料溜槽使炉室封闭，给料器根据燃料燃烧控制的指令使用液压油驱动器按设定的速度把垃圾推到分段倾斜逆推往复式炉排上，炉排设固定炉排块与往复运行炉排块组成的炉床，通过炉排往复运动将垃圾不断搅动并推向前进，垃圾在炉床干燥区(控制烟温在200℃左右，垃圾在此区上停留时间为30min左右)、燃烧区(控制烟温在850～1000℃,垃圾在此区上停留时间30min左右)、燃烬区(控制烟温在550～650℃,垃圾在此区上停留时间为1h左右,尽可能减小炉渣的热灼减率，热灼减率小于3％)三个过程中焚烧完成，燃烬的炉渣排到水封冷渣机中。冷渣机内贮有水并保持着一定的水位起到水封作用，确保炉内负压的稳定，灰渣在出渣机内熄火和降温后被推送出来。垃圾焚烧炉燃烧所需一次风取自垃圾坑上部，一次风的功率可由变频调节，保持封闭垃圾坑内微负压运行防止臭味外逸，一次风经蒸气加热器加热200～230℃后送至焚烧炉底部向3个区分配，干燥区底部一次风占一次风总量的15%，燃烧区底部一次风占一次风总量的75%，燃烬区底部一次风占一次风总量的10%左右，各区采取分仓送风，一次风共分3级配置，因此设置3个相互隔离的风室。一次风作用是一次风通过系统到炉底部在通过炉排缝隙、气孔进入燃烧室,冷却炉排后进入炉内烘干垃圾及助燃。二次风取自室内炉顶前部空气，二次风是热风经蒸气加热器加热200～230℃后，二次风通

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过风门调节送至炉第一通道的前、后墙上的一排二次风喷嘴，喷入燃烧区加强燃烧。其流量约占整个助燃空气量的22%左右,垃圾与助燃空气系统所提供的一次、二次助燃空气在焚烧炉中混合燃烧，一般控制炉内负压在-50～-30Pa左右。焚烧炉以独特的炉排结构和运动方式确保垃圾稳定而充分地燃烧，燃烧室出口确保烟气在≥850℃,持续停留时间大于 2s，有效分解二恶英/呋喃并抑制其生成。燃烧所产生的热能被余热锅炉转换成蒸汽（蒸汽压力、蒸汽温度400℃、28t/h*3），蒸汽被送到汽轮机发电机组（设：*2），转换成电能，输送并入电网。在炉膛后上部装有2个燃油量200Kg/h的助燃油，供启动升温时或炉燃烧不稳定时助燃。垃圾在燃烬段燃烬后剩下的灰渣落入冷渣除渣机内冷却。余热锅炉第二、第三、第四通道排除的灰渣由排灰渣锁气器经输灰机送出落入冷渣机中后推到振动输送机经过抛灰机抛到灰渣贮坑中。振动输送带上方悬挂的自动永磁铁除铁器将铁吸出，汇集后打包回收。渣库行吊（设：5t/h *2）把渣装到车上运送到厂外进行危险废弃物填埋场处理。省煤器出口的烟气（200℃左右）经过喷雾干燥式吸收塔在经过布袋除尘器烟气处理装置除去有害气体和粉尘后经引风机抽出，由100m烟筒排往大气。喷雾塔、布袋除尘器收集下来的飞灰与烟气处理系统的残余物由压缩空气输送装置收集到灰仓, 经加湿搅拌器加湿后再放到车上运送到厂外进行危险废弃物填埋场处理。图1给出垃圾焚烧发电工艺流程图。

密封垃圾车称量

电网 电能 气-气预热器 垃圾 汽轮发电机 蒸汽 垃圾储坑 焚烧炉 渣 烟气 余热锅炉 灰 反应塔 细灰 袋式除尘器 飞灰 烟囱排放 石灰浆制备 活性炭仓 石灰储仓 渗滤水处理 污水处理 灰渣坑 密封车 储灰仓 密封车 填埋 作建材或铺路 图1 垃圾焚烧发电工艺流程图

二、分段倾斜逆推往复式炉排垃圾焚烧炉的结构及特点

分段倾斜逆推往复式炉排垃圾焚烧炉包括料斗、给料溜槽、给料器、反推

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往复式炉排、炉膛、液压系统、润滑系统、推灰器、二次风喷嘴等系统。图2给出机械往复逆推炉排垃圾焚烧炉型工艺示图。该炉是针对垃圾热值低、含水量高的特点(含水量30%-60%)开发的逆推式机械焚烧炉，其炉排向下与水平面成24°倾角，炉排上的垃圾通过可动炉排片的逆向运动而得到充分的搅动、混合及滚动；燃料与炉排之间有相对运动，相对于发热值较低的生活垃圾更易着火和燃烧完全，其燃烧过程有明显的区域性，各区域的分界面基本与炉排垂直。生活垃圾热值适应范围在4500kJ/kg～12000 kJ/kg。即使垃圾平均低位热值4180KJ/kg及垃圾处理量满负荷的情况下，也无需添加辅助燃料，仍可保证燃烧稳定，确保燃烧室出口温度维持在850℃以上，烟气在此区域停留时间大于2秒，保证了二恶英的分解。

图2 分段倾斜逆推往复式炉排垃圾焚烧炉型工艺示图

三、生活垃圾焚烧炉的工程设计 1、处理生活垃圾的性质

生活垃圾主要取至南方某沿海城市2006年、2007年、2008年实测结果分别总统计并分析测定得出。

表1：待处理生活垃圾的性质 生活垃圾 含水率(%) 密度（t/m3） 低位热值（kj/kg） 设计值 45 5250 适用范围 30-60 表2：待处理生活垃圾的元素分析（应用基）% 项目 C H O N S CI W A 合计 -3

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含量 100 表3：主要的设计参数 项垃圾处理量垃圾存放时年正常工作时烟气停留时 燃烧室出口温目 t/d 间d 间h s 度℃ 参1000 5~7 8000 ﹥2 850~1000 数 2、处理垃圾的规模及能力

焚烧炉3台: 每台炉日处理垃圾350t； 处理垃圾量： 1000t/24h=h；

炉系数： （8760-8000）/8000=； 实际生产能力：*（1+）=h;

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全年处理量： *8000=*10t

故:每台炉处理垃圾量：350/24*=h;超载量为h。 3、 设计计算：

垃圾仓的设计和布置

已知设计中焚烧炉长度L=75米，宽D=18米，取垃圾仓内壁与炉长度对齐，a=,T=7d,垃圾的堆积密度取m3

求：垃圾的容积工程公式：V=a*T 式中： V----垃圾仓容积m3；

a--- 容量系数，一般为～，考虑到由于垃圾仓存在孔角，吊车性能和翻仓程度以及有效量的缺陷，导致垃圾仓可利用的有效容积小于几何容积；

T--- 存放时间，d；根据经验得出适合燃烧存放天数，它随地区及季

节稍有变化；

V=a*T=*5*1000/=10833m3 故：垃圾仓的容积设计 取10000m3。 垃圾仓的深度为Hm

H=L*D/V=10000/75*18=7.5m

故：垃圾坑全封闭结构，长60米，宽18米，总深度7.5米。

焚烧炉的选择与计算 （1）焚烧炉的加料漏斗

焚烧炉的加料漏斗挂在加料漏斗层，通过垃圾吊车将间接垃圾供料变为均匀加料，漏斗的容积要能满足“1h”内最大焚烧量。

垃圾通过竖溜槽送到给料机，垃圾竖溜槽可通过液压传动闸板关闭，竖溜槽的尺寸选择要满足溜槽中火焰密封闭合，给料机根据要求向焚烧炉配送垃圾，每台炉安装配合给料机传动用液压汽缸，液压设备由每台炉生产线控制中心控制。

料斗的容积VD

VD=G/24*Kx/ρL

式中： VD---料斗的容积m3;

G--- 每台炉日处理垃圾的量，t/h;

Kx---可靠系数，考虑吊车在炉焚烧垃圾的速度等因素，一般取；

ρL---垃圾容量，一般～ t/m3取m3;

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VD=h* =51 m3

A---炉排面积，㎡。

故：加料漏斗容积按50m3设计并且斗口尺寸应大于吊车抓斗直径的倍。 （2）炉排机械负荷

护排机械负荷是表示单位炉排面积的垃圾燃烧速度的指标，即单位炉排面积，单位时间内燃烧的垃圾量，kg/

Gf=G/

式中： Gf---炉排机械负荷，kg/；

G---垃圾燃烧量kg/d； t---运行时间，h/d； A---炉排面积，㎡。

已知：焚烧炉的处理能力G=350t/d，运行时间t=24小时，单台焚烧炉的机械负荷Gf=150～350 kg/，取185 kg/，求：单台焚烧炉排面积:A

A=G/=350*103/(24*185)=㎡

故：单台焚烧炉炉排面积不小于78.8平方米，炉排总宽度取6米，炉排总长度为12米，隔墙为0.5米。 （3）燃烧室热负荷qv

燃烧室热负荷是衡量单位时间内单位容积所承受热量指标，燃烧容积为一、二次燃烧室之和。

燃烧室热负荷的大小即表示燃烧火焰在燃烧室内的充满程度，燃烧室太小，燃烧室内火焰过于充满，炉温会过高，从而炉壁耐火材料容易损伤，烟气的炉内停留时间也不够，容易引起不完全燃烧，严重时会造成一氧化碳，在后续烟道中再燃烧，炉壁和炉排上也易熔融结块；燃烧室过大时，热负荷偏小，炉壁过大，炉温偏低，炉内火焰充满不足，燃烧不稳定，也容易使焚烧炉灰渣的热灼量值偏高。

连续运行焚烧炉热负荷值一般在*105～*105KJ/范围，取qv=*105 KJ/ 。

qv=m[Qd+CpkLn(ta-t0)]/V

式中： m--- 单位时间的垃圾燃烧量，kg/d；

Qd---垃圾的平均低位热值，KJ/kg； Cpk-- 空气平均定压比热容，KJ/（m3.℃）；

Ln---单位质量的垃圾获得的平均燃烧空气量，m3/kg（标准状态）； ta---预热空气温度℃； t0---环境温度，℃； V--- 燃烧容量积，m3

已知：焚烧炉单台处理能力m=h=*104kg/h, Qd=5250KJ/kg, t0=20℃,

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ta=230℃, Ln=3.16 m/kg, Cpk= KJ/（m.℃）, qv=*105 KJ/,求得燃烧室的容积:V

V= m[Qd+CpkLn(ta-t0)]/ qv=*104[5250+*（230-20）]/*105=212.5m3

故：焚烧炉单台燃烧容积按213立方米设计。

（4）燃烧空气量及一次、二次助燃空气量的计算

理论空气量由公式：L0=(8.C++-0.75C-2 m3把表2待处理垃圾各元素的含量值代入上式 ：

L0=（*+*+*）*10-2=2.18 m3/kg 实际空气需要量:Ln=N*L0

式中: N---空气过剩系数，确保垃圾空气，一般要求燃烧过程的空气过剩系

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数在左右，本设计中空气过剩系数取；

Ln=*=3.16 m3/kg

一、二次助燃空气总量，燃烧炉每小时额定负荷所需的空气总量。

G空=Grx(1+a)

式中： Gr---焚烧炉每小时处理的垃圾量 t/h；

a--- 风量密度，一般为；

已知：设计中，生活垃圾每小时处理量Gr=h,实际每吨垃圾焚烧需3.16m3的空气，a=

求：焚烧炉每小时额定负荷所需的额量G空

G空=Gr*Ln*（1+a）=*103**=h

故：设计焚烧炉每小时燃烧垃圾所需空气量为h。

本设计一次、二次助燃空气由两台风机单独送风，则一次、二次风机容量应分别确定，设计二次风流量占整个助燃空气量的22%，求得二次风助燃空气容量G空2

G空2=G空*22%=*22%=h

一次风助燃空气容量为：G空1=G空-G空2=故：设计一次风助燃空气量为h，二次风机助燃空气量为h（标准状态下）。 （5）燃烧产物的烟气量

焚烧垃圾炉产物的生成量及成分是根据燃烧反应的物质平衡进行计算，求1kg生活垃圾完全燃烧后产生烟气量Vn

Vn=0.01867C++++0.06C1+++L0(m3/kg)

按我国锅炉计算标准，干空气的含湿量g=10g/kg，将n=代入上式中，可得每公斤垃圾燃烧产生的烟气量为：

Vn=*+*+*+*45+*+*+* *10+3.99m3每小时燃烧产物的烟气量为：m烟

m烟=（G垃圾+G空）-（ahz+ath）=+故：每小时燃烧产物的烟气量为h （标准状态下）

（6）生活垃圾焚烧每小时的排渣量及飞灰量

①渣量为生活垃圾中灰渣的量和未燃的可燃物的量之和，灰渣的热灼减率为5%，则求每小时排渣量ahz

ahz=Gr垃圾*A/（100%-5%）

式中 ： Gr垃圾 ---每小时焚烧垃圾量，h;

A---垃圾中的渣含量，取%； ahz=*%/95%=h

故：设计渣量为h，每台炉冷渣除渣机设计两台，每台渣机除渣按2*= t/h的除渣能力。

②炉渣贮坑：一般渣库贮坑按3天的容量设计,

Vzk=*24*3*3=3d

故:设计渣贮坑容量为3天贮渣720T。

③飞灰含量afh为处理垃圾量的～5%，按5%的量取，

afh=G垃圾*5%= t/h

故：设计每台炉飞灰含量为 t/h。

表4：物料计算平衡表 收入物料 支出物料 -6

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符号 G垃圾 G燃 G空 afz 飞灰 ∑G入 100 ∑G出 合计 100 （7）垃圾焚烧炉的能量平衡

根据垃圾焚烧炉系统平衡条件，力学第一定律能量守恒定律得：

Q1入+Q2入=Q1出+ Q2出+ Q3出+ Q4出+ Q5出

式中：Q1入---生活垃圾焚烧时所放出的热量，KJ/h; Q2入---空气带入的物理热量，KJ/h;

Q1出---余热利用有效热量，KJ/h; Q2出---排烟热损失，KJ/h;

Q3出---不完全燃烧热损失，KJ/h; Q4出---焚烧炉散热损失，KJ/h;

Q5出---焚烧炉渣及飞灰带走的物理损失，KJ/h; ①供热及带入热量

ⅰ 垃圾燃烧热Q1入=G垃圾*Qd

式中：G垃圾---每台炉每小时处理掉的垃圾量，kg/h； Q1入=*103*5250=*107 KJ/h； ⅱ 空气带入的物理热量Q2入， Q2入=VKCPKt0

式中：VK---空气流量，m3/h;

Cpk---温度t0时的比热容，KJ/（m3·℃）; t0---供气空气的环境温度，t0=20℃；

由于以环境温度为基准点，空气带入的物理热为Q1入=0， 合计：Q入=Q1入==*107 KJ/h

② 支出热

ⅰ 有效利用率Q1出=η*Q1入

式中η---考虑供热或发电能量转化率一般设计中垃圾利用率取40%

Q1出=40%**107=*107KJ/kg ⅱ 排烟热损失Q2出 Q2出=(ty-t0)

式中：my---烟气流量；

Cpy---烟气比热容，KJ/（m3·℃），一般取 KJ/（m3·℃）； ty---排烟出口温度，℃，一般取430℃； t0---环境温度，℃，一般取20℃； Q2出=*103*（430-20）=*107KJ/h

3不完全燃烧热损失，Q3出 ○

在设计中，考虑机械炉排焚烧方式，固体不完全燃烧热损失按供入量的4%计。在设计中气体不完全燃烧损失量按供入量的1%，那么不完全燃烧的损失

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数值 t/h 垃圾量 辅助燃0 料 空气 合计 项目 % 0 符号 my ahz 数值 t/h 排烟量 渣 项目 % - 好好学习，天天向上

为：

Q3出=（%+%）**107=*107KJ/h

4灰渣，飞灰物理热损失Q4出，灰渣飞灰物理损失，Q4出可按下式计算 ○

Q4出=ahzChz(thz-t0) ， 飞灰忽略不计； 式中：ahz---灰渣量，t/h ， ahz=h；

Chz---灰渣的比热， KJ/(kg.℃),一般取 KJ/(kg.℃)； thz---出炉灰渣的温度，℃，一般取600℃； t0---环境温度，℃，一般取20℃；

Q4出 =3300**(600-20)=*107KJ/h ⑤炉体散热损失Q5出

一般设计生活垃圾焚烧炉中一般按供入热量的5%考虑

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Q5出 =*10*5%=*10KJ/h

合计: Q出 =Q1出+ Q2出+ Q3出+ Q4出+ Q5出

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=*10+*10+*10+*10+*10

=*107KJ/h 相对误差：

△δ=∣（Q入-Q出）/Q入∣=∣（**107）/*107∣ =%<5% 故： 符合要求。 有效利用热为：

η有效 =（Q1出+Q4出）/Q入=（*107+*107）/*107=%

表5：机械炉排炉生活垃圾焚烧炉热平衡表 收 入 支 出 项 符 数 值 项 目 符 合 数 值 目 号 KJ/h % KJ/h % 垃圾燃Q1入 *107 余热利用有效Q1出 *107 41 烧热 热 空气带Q2入 *106 排烟热损失 Q2出 *107 入热 不完全燃烧热Q3出 *107 损失 灰渣物理热损Q4出 *107 失 炉体散热损失 Q5出 *107 误 差 △Q *107 ∑Q收入 总计 *107 100 ∑Q支出 总计 *107 100 四、垃圾炉性能指标及参数

焚烧炉 3台

日处理垃圾按: 1000t ； 年处理垃圾: *8000=*104 t ； 每台炉每小时烧垃圾量: h； 烘干区、燃烬区垃圾厚度: ～0.5m;

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燃烧区料层厚: ～0.8m;

炉渣热灼减率 : ＜3%； 烟气在炉膛出口温度: ≥850℃；

烟气在炉膛出口停留时间：≥2秒 ； 烟气速度: ＜5 m/s；

垃圾热值按: 1256Kcal/kg(5250 kJ/kg)设计； 余热锅炉: 3套；

余热锅炉过热汽蒸发量: 28t/h台； 余热锅炉过热汽温度: 400℃； 余热锅炉蒸汽压力:

锅炉给水温度: 140℃； 焚烧炉及余热锅炉热效率: 79%； 年运行小时： ≥8000h；

五、余热锅炉的机构及系统

根据建设部2001年颁布的CJ/T118-2000《生活垃圾焚烧锅炉》行业规定，大型生活垃圾焚烧炉必须配备余热锅炉部分。此余热锅炉均采用垂直式布置。余热锅炉主要结构包括水冷壁、锅炉管束、过热器、省煤器、减温器、汽包、安全部件等。余热锅炉直接安装在焚烧炉膛烟气出口的上部，设4个通道、单汽包、自然循环水管式锅炉、集中下降管三垂直烟道加尾部垂直烟道，中支撑结构，室内布置。锅炉四周为全膜式壁结构，锅炉设计防爆刚性梁和膨胀中心。炉膛上方第一通道四周布满膜式水冷壁（钢管材质20G/GB3087、管壁厚大于5mm），以保持高温烟气在炉内有较长的反应时间（烟气速度一般在3～4m/s），促使有害成分完全分解;第一垂直通道水冷壁下部用高炭化硅砖耐火材料（年更换率＜3%）敷设有相当长的卫燃带，用以减缓热交换的速度，使在此区域内的烟气温度保持着不低于850℃，有利于二恶英最大限度的分解。敷设卫燃带还可避免水冷壁裸露在高温烟气中而产生的高温腐蚀。烟气经凝渣管从上而下通过第二垂直通道，采用辐射传热进行热交换，再急转进入满布对流受热面的第三垂直通道和第四垂直通道，加快了热交换的速度;第三垂直通道内按烟气流程自下而上布置了一级高温蒸发管束（钢管材质15 CrMoG）、三级过热器（钢管材质12Cr1MoVi或15 CrMoVG），一级低温蒸发管束（钢管材质20G/GB3087）。三级过热器之间布置有两级减温器，减温器采用喷水减温以控制过热器出口蒸汽温度，保护过热器。这样布置是使进入过热器的烟温控制在600℃以下，同时防止低熔点物质和酸性气体对过热器的高温腐蚀；第四垂直通道内布置了四级省煤器管箱（钢管材质20G/GB3087），为防止低温腐蚀，进入省煤器给水温度为140℃以上。故设计在任何工况下要求省煤器出口的烟气温度大于200℃左右,避免产生低温腐蚀。所有受热面管均为可疏水式。锅炉构架采用全钢构架，按抗七级地震设计。锅炉给水经省煤器预热后进入给水母管，然后分成三路，一路进入锅筒，另两路分别进入一、二级减温器。锅筒由两组链片和吊杆悬吊于顶板梁上内部采用单蒸发系统。蒸汽从锅筒中引出至过热器入口集箱，随后被分配到吊挂管中，经吊挂管出口进入过热器。各级过热器管系部件均悬挂于顶部梁格上。设计考虑清除各受热面上集灰，在第三、四垂直烟通道上布置有燃气脉冲吹灰器装置。

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六、分段倾斜逆推往复式炉排炉的炉排技术特点：

1、分段倾斜逆推往复式炉排为倾斜床面，无阶段落差，垃圾在同一段炉排上完成烘干、燃烧、燃烬的全过程。炉排片表面与给料平台之间有1.2m左右的垂直落差,使炉排上横向垃圾厚度均匀且垃圾尽可能散开,保证燃烧的垃圾不会被反推上给料平台。炉排由交替设置的活动炉排片和静止的炉排片组成。每个炉排片均朝上面，前端有上凸推面增重头，分成并列三叉，每个叉的朝炉后面上有一圆形一次风孔，直径为10～15㎜，一次风通过风孔送入炉内。炉排片侧面有三个孔，中部两个，后部一个，用于炉排片间的横向紧固；炉排片尾部为一沟槽，用于炉排在动、静炉排架上的定位和承载。见图6。炉排采用较小的机械负荷，逆流式炉型, 炉排动静交替叠放，分两段液压传动机构,燃烬段单独用一液压传动机构。见图3、图4。

图3 液压驱动炉排的测视图

图4 液压驱动炉排的俯视图

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图5 动静炉排列与列隔墙示图

2、分段倾斜逆推往复式炉排由交替设置的活动炉排和静止炉排片组成，一列炉排片纵向共有14片，第14片后设置落渣滑板；横向有10片，分散制造，安装后连接成一体。可双列炉排或多列炉排并行构成一炉，炉排总体与水平面成24°倾角。炉排上的垃圾通过活动炉排片的逆向运动而得到充分的搅动、混合及滚动；燃料与炉排之间产生相对运动(见图5)，使低位发热值较低的生活垃圾更易着火和完全燃烧。

3、一次风占助燃空气量的70%连续均匀分布，燃烧较好，通过特殊设计，冷却高效，炉排较低维护费用。

4、一次风温度较高，且分段入风，焚烧炉炉膛设较长的前后拱，加强对炉排上垃圾的热辐射，且在前后拱设二次风加强炉内烟气的扰动。这些措施为垃圾的干燥、燃烧及燃烬创造了有利条件。

5、炉排片采用合金钢（ZG25Cr20NiRe）或铸铁（RTCr16Mo）特殊设计，冷却效果佳，炉排片前端为角锥设计，可避免熔融灰渣附着，并可以破碎成团垃圾易于其充分燃烧，炉排使用寿命长。见图6

6、垃圾热值适应范围广：对热值低的垃圾，无需添加辅助燃料，能够稳定燃烧。

7、通过对给料速度及周期、炉排运动速度及周期、一、二次风配比均由DCS自动控制完成对燃烧最佳的调节。

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图6 动静炉排示意图

七、燃烧过程的控制方法

1、通过调整加料器的冲程与速度调整垃圾进料速度； 2、根据燃烧过程工况调整炉排往复运动的速度；

3、根据燃烧垃圾情况调整气室挡板的开度以调节一次风量； 4、通过关闭料斗井的挡板保持炉内负压； 5、通调节二次风量控制二次燃烧室炉温；

八、烟气污染物控制措施方案

设计采用先进半干式旋转喷雾反应塔加活性炭喷射与布袋除尘器的净化方式。烟气净化系统流程见图7

图7 生活垃圾焚烧烟气半干法净化工艺流程图

1—烟气；2—喷雾干燥塔；3—布袋除尘器；4—引风机；5—烟囱；6—石灰；

7—石灰仓；8—石灰熟化仓；9—石灰浆液制备箱；10—水；11—活性炭；

12—活性炭仓；13—文丘里喷射器；14—排灰渣；15—排飞灰

烟气处理量50000～72785m3/h台 烟气净化线3条

1、酸性气体的净化原理 烟气中酸性气体的净化主要是通过酸碱中和反应进行的,碱性吸收剂采用

Ca(OH)2主要反应如下:

2HCI+Ca(OH)2---------->CaCI+2H2O 2HF+Ca(OH)2 ---------->CaF2+2H2O SO2+Ca(OH)2+1/2O2------>CaSO4+H2O

在半干式反应塔中,烟气和液雾状Ca(OH)2吸收剂充分接触,通过气-液和气-固传质反应,最终除去有害酸性气体。 2、酸性气体的净化方法

烟气中酸性气体采用了半干法吸收工艺。主要由半干法反应塔及石灰浆制备系统等部分组成。余热锅炉出口烟气额定温度为200℃左右。烟气通过反应塔

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上部切线进入反应塔内旋转而下，10﹪的Ca(HO) 2 溶液通过高速马达驱动旋转喷雾器进入反应塔接触高温烟气，使烟气有害酸性气体（HCI、HF、SO2）和Ca(HO) 2 雾滴发生中和反应，生成固体盐类，少量落到反应塔底部，烟气在塔内停留18秒的反应时间，将反应塔内烟气温度从218℃迅速降低到温度149℃，喷雾器干燥反应塔出口处的烟温设定值为141℃～149℃，以防后部袋滤器受损，大部分盐类落到反应塔底部排出并使二恶英浓度相对降低。喷雾器上设计12个直径10mm的喷嘴，喷嘴装在转速10000r/min的旋转盘上，液体由转轮中间进入，然后扩散至转轮表面，形成一层薄膜，使石灰浆充分雾化，由于高速离心作用液膜逐渐向转轮外边移动，经剪力作用将薄膜成30～100um大小的液滴，达到充分反应目的。石灰浆根据进入烟筒HCI含量检测值，直接控制石灰浆射剂量。按反应塔出口烟温的高低限值控制石灰浆射的开停。使用活性炭喷雾可使二恶英去除率提高到83%以上。采用以上工艺和设备，可使HCI、HF的脱除效率达到98%，SO2 的脱除效率达到85%

石灰浆制备系统包括石灰储仓、消化罐、稀释罐、循环泵和管路。其作用是按反应塔对石灰浆液浓度和石灰浆量的要求连续将石灰浆液供至反应塔。

重金属通过在反应塔出口的烟道上喷入活性炭50mg/m3来吸附，吸附有重金属的活性炭和其他重金属通过布袋式除尘器最终被除掉。其他重金属在布袋式除尘器的脱除效率达到85%。汞在布袋式除尘器的脱除效率达到98%

二恶英/呋喃的控制主要有三个方面：一是采用先进成熟的炉型及技术，经过模拟优化设计及DCS控制，使焚烧垃圾炉得到充分的燃烧和烟气净化工艺良好的执行。二是炉膛设计使烟风具有良好的组织流态，确保焚烧炉燃烧室出口烟气温度不低于850℃,烟气在此处有2秒以上的停留时间，同时O2浓度不低于6%，并合理控制助燃空气的风量，温度和注入位置，使空气有效进行扰动（即：三T控制）。三是在反应塔出口烟道喷入活性炭吸附，最终由布袋式除尘器除掉。滤袋组成的总过滤面积为2000m2

颗粒物主要由布袋式除尘器除去。

3、布袋式除尘器在整个烟气处理系统中起着双重作用。

、将烟气与烟尘、固态物质分离。由于这些烟尘、反应物和活性炭等颗粒物附着有重金属和二恶英/呋喃等污染物，在除尘的过程中将这些污染物从烟气中清除。一般布袋式除尘器的出口烟尘浓度设计值小于5mg/m3

、残留酸性气体中和污染物吸附的二次反应。在袋式除尘器的除尘过程中，滤袋外积累了含有未完全反应的石灰和活性炭的粉尘层，烟气在通过时，残留的酸性气体和其他污染物继续被中和吸收并二次反应，使除尘整体系统处理能力大大提高。

4、布袋式除尘器其他设计要求

、 自动控制设计可根据滤袋粉尘层厚度进行滤袋的压缩空气脉冲自动清灰。

、布袋式除尘器设计可根据焚烧炉大气污染物排放标准，按国家标准设计值设计，烟气排放达到或超过国家“GB18485-2001生活垃圾焚烧污染控制标准”。

、 布袋式除尘器的滤袋材料采用具有表面过滤功能、透气功能、耐腐蚀和耐高温强的滤袋，可选PTEF聚四氟材料或P84材料。

、 烟气净化系统的阻力

烟气净化系统阻力可根据厂家设备实际情况设计。 九、汽轮机组及附机设计

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汽轮机根据蒸汽压力不同设1～3个定压,定量抽汽口,供加热助燃空气和给水加热,以提高整个垃圾焚烧厂的热效率.抽汽用途与发电系统无关故设计为纯冷凝式汽轮机组。

1、汽轮机组技术参数要求

额定功率具有两级非调节抽汽的凝汽式汽轮发电机组。 额定进汽压力 ;

额定进汽温度 390℃; 汽轮机进汽量 30 t/h

一级非调抽汽量 t/h 压力 温度260℃; 二级非调抽汽量 t/h 压力 温度184℃; 排汽压力 MPa; 耗气量 h;

年发电量 亿;(其中,亿自用电) 上网电量 亿; 2、汽轮机系统配套设计

第一级抽汽引至第一级一次空气加热器用于加热焚烧炉一次风，按焚烧炉空气加热器要求，蒸汽压力大于,故汽轮机第一级抽汽压力设计为 MPa(MAX= MPa),热交换后的凝结水回送到除氧器;第二级抽汽引至除氧器给水加热除氧之用,除氧器的工作压力为 MPa,要求该级蒸汽压力设计为 MPa(MAX= MPa)。机组的冷却方式为水冷，采用机力通风冷却塔二次循环水冷却系统。冷却下来的凝结水由凝结水泵经汽封加热器送入除氧器。除氧器出来的水经给水泵 MPa/140℃给水流量h)送入锅炉。3炉2机设2台除氧器，除凝结水回送到除氧器外，还有3路进入除氧器。1）化学补充水（20℃， t/h）每台除氧器的化学补充水量为 t/h ；2) 一级抽汽加热第一级一次空气加热器的凝结水(110℃, t/h),进每台除氧器的水量为 t/h；3）锅炉汽包蒸汽加热第二级一次空气加热器的凝结水(105℃, t/h),进每台除氧器的水量为 t/h，根据垃圾焚烧发电厂的工艺特点,系统设计了100%容量的汽机旁路系统。汽机旁路系汽机旁路系统中有2套汽机旁路蒸汽转换阀（即一级减温减压器），每套蒸汽转换阀的容量相当于1台汽机的额定进汽量。设2级减温减压器，其中2级减温减压装置均装于冷凝器的喉部。一级减温减压器将新蒸汽减温减压至 MPa/160 ℃,然后在经过二级减温减压器装置进入冷凝器，设计流量70 t/h。一级减温水由给水泵出口引出，参数为 MPa/130℃；二级减温水由凝结水泵出口引出参数为 MPa

3、汽轮机调节系统采用了与DCS系统有良好信号接口的DEH低压透平油电液调系统。

4、汽轮机循环冷却水塔选自然通风双曲线冷却塔950㎡1座。 十、余热锅炉对给水水质的要求

采用固定床逆流再生工艺,复床加混床离子交换制备容量为6t/h的脱盐水系统。脱盐水送入2台50t/h汽压为 MPa的除氧器及水箱，再经给水泵送入余热锅炉。

十一、 DCS自动控制系统要求

抓吊吊垃圾采用电视监控,对运行烟尘也采用电视监控,以便运行人员根据电视显示情况,及时跟踪。锅炉系统采用DCS分散控制系统。是由工程师站、操作站、控制站、以太网和控制网、本地和远程I/O站及打印机等构成，把主设备的控制、电气控制和现场各辅机系统控制融为一体，具有热工及电气过程

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的数据采集、远程监视及控制、故障报警、历史趋势分析管理、实时数据库、信息储存、通信和打印等功能，实现了焚烧锅炉的数据采集、过程监视（DAS）；生产过程的摸拟量参数的调节控制（MCS）；生产过程的开关量控制和逻辑控制（SCS）以及锅炉燃烧安全监视（FSSS）等的全自动控制。

1、监控级

每条主流程生产线由为备用的操作站进行监控。公用工程由6台操作站、1台工程师站进行监控，其中汽轮发电机组、高压变配电系统、锅炉汽水系统及垃圾称重系统监控。

2、控制级

、主控室：主流程及部分公用工程（汽轮发电机组、高压配电系统、锅炉汽水系统、灰渣系统）的DCS设在控制室。

、就地岗位：在装置附近设置DCS，完成装置的监控功能，

重要信息是通过总线传至主控室操作站。垃圾起重机3台、灰渣起重机2台、化水站、循环水系统、空压系统、及称量磅站均设置DCS装置。

、在主控室通过DCS对电机等可进行控制,在DCS控制介面上体现。 、电气系统设有微机保护通过通讯上传DCS显示。 十二、电力系统

发电机额定电压选，2台发电机采用单母线分段接线，主变压器为2台油浸式电力变压器，容量为10MVA,采用室内布置,与系统采用双回线并网,并网电压35KV

厂用电设计3台环氧树脂浇注厂用变压器，容量为1600KVA，另设计一台1600KVA备用变压器。

35KV并网线路、主变压器、厂用变压器、备用变压器、发电机、等继电保护均采用微机自动保护装置。设引风机、一次风机、二次风机为变频调速控制。 十三、辅助助燃供油系统

设辅助助燃柴油库房，其储油罐2台，25m3。配套2台500kg/h齿轮油泵。 十四、压缩空气

为供压缩空气给脉冲式布袋除尘器、石灰储罐槽斗、酸性气吸塔、气力输送烟灰、燃烧器油雾化、仪表、气动控制阀等，故设计流量20 m3/min压力 双螺杆式压缩机3台,配套冷干机3台。 十五、废水的处理

废水有生活垃圾渗沥水,生活污水和生产污水。治理的措施将生活和生产污水经预处理后,排入城市污水管网进一步处理或设专用管道送到污水厂。排放浓度严格执行GB79《污水综合排放标准》。 十六、噪声

利用优良设备降低生活垃圾焚烧设备运转的噪声,同时设置消声器,隔声墙,减震等措施。噪声

严格执行GB12348《工业企业厂界噪声标准》。

参考文献:

[1]汪玉林.垃圾发电技术及工程实例 .北京:化学工业出版社,2003

[2]宁平,张承中,陈建中.固体废物处理与处置实践教程.北京:化学工业出版社,2005

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[3]CJJ90—2002.生活垃圾焚烧处理工程技术规范 [4]GB18485—2002.生活垃圾焚烧污染控制标准 [5]GB/T18750—2002生活垃圾焚烧锅炉标准

[6]建设部2001.城市生活垃圾焚烧处理工程项目建设标准

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