焚烧炉设计作业

固废课程设计作业2-焚烧设施设计焚烧炉设计作业学号：10271012 姓名：马涛习题1：某生活垃圾焚烧厂单炉处理能力8t/h，垃圾含可燃物45%（碳 21%、氢3%，氧19%、氮1.4%、硫0.6%），水分35%、灰分20%；炉栅残渣含碳量5%；进人炉膛的废物温度为65，离开炉栅残渣的温度为650；残渣的比热为0.323kJ/(kg)；水的汽化潜热2420kJ/kg；辐射损失为总炉膛输入热量的0.5%；碳的热值为 32564kJ/ kg ，计算：（1）理论空气量、实际空气量（m=2，空气湿度1%）（2）理论烟气量、实际烟气量（3）废物燃烧后可利用的热量（4）烟气温度，要求烟气温度达到850，求助燃空气温度（5）烟气急冷要求从500降至180，水冷或空冷的冷媒用量（6）采用中温中压余热锅炉，估算发电量解：（1）理论空气量、实际空气量表1 垃圾的湿基组成及可燃分元素组成水分（wt%）灰分（wt%）可燃分（wt%）CHONS合计3520213191.40.645可燃分元素组成（%）46.676.6742.223.111.33100空气湿度1%，垃圾完全氧化所需的理论空气量（含水蒸气）为：空气比m=2，实际空气量（含水蒸气）为：（2）理论烟气量、实际烟气量（1）理论湿烟气量理论烟气总量表2 理论空气量时烟气组成组分CO2H2ON2SO2合计体积(Nm3/kg)0.3920.79241.6380.00422.8266百分比(%)13.8728.0357.950.15100（2）实际湿烟气量表3 实际空气量时烟气组成组分CO2H2ON2SO2O2合计体积(Nm3/kg)0.3920.81323.26480.00420.43244.9066百分比(%)7.9916.5766.540.098.81100（3）废物燃烧后可利用热值根据Dulong公式，该垃圾可燃分的高位热值为：垃圾的湿基低位热值为：以1kg垃圾为基准计算。（1）残渣中未燃烧的碳含热量未燃烧碳的量灰分质量为：总残渣量为：未燃烧碳的量为： 未燃烧碳的热损失（2）计算水的汽化潜热总水量：水的汽化潜热：注：水的汽化潜热在计算低位热值时已考虑（3）辐射损失（4）残渣带走的显热（5）可利用的热值=垃圾湿基低位热值各种热损失之和（4）助燃空气温度tg=850，查上图得0850各组分的Cp（内插法），见表4。表4 烟气组分定压比热容烟气组分CO2H2ON2SO2O2体积(Nm3/kg)0.3920.81323.26480.00420.4324百分比(%)7.9916.5766.540.098.810850定压比热容Cp(kcal/Nm3)0.5170.4020.3300.5250.349Cp(kcal/Nm3)0.04130.06660.21960.00050.0307烟气平均比热：kcal/Nm3=0.3587 kcal/Nm3热平衡计算（以0为基准）输入热量：式中：垃圾显热注：Cpr0.6-0.7kcal/kg，取0.65。垃圾的低位热值助燃空气的显热则：输出热量：式中：烟气显热垃圾升温至着火温度(200)所需的热量炉壁散热损失焚烧灰渣及未燃尽组分造成的热损失则：热平衡：即： 试算法取ta=213，Cpa=0.313，因此，助燃空气温度为213。（5）烟气急冷要求从500降至180，水冷或空冷的冷媒用量（1）水冷式烟气组分CO2H2ON2SO2O2合计体积(Nm3/kg)0.3920.81323.26480.00420.43244.9066百分比(%)7.9916.5766.540.098.81100t1=500时定压比热容Cp(kcal/Nm3)0.4770.3800.3190.4940.334Cp(kcal/Nm3)0.03810.06300.21230.00040.02940.3432t2=180时定压比热容Cp(kcal/Nm3)0.4260.3630.3120.4470.318Cp(kcal/Nm3)0.03400.06010.20760.00040.02800.3301喷水冷却烟气所需水量可通过下面的能量平衡式进行求解：其中，G：燃烧的排气量（Nm3/min） t1：喷雾前气体温度（）t2：喷雾后气体温度（）Cp1：温度为t1时混合气体的定压比热（kcal/Nm3）Cp2：温度为t2时混合气体的定压比热（kcal/Nm3）Cpw：温度为t2时水蒸气的定压比热（kcal/Nm3）：喷雾的蒸发效率（%），取90%W：喷雾水量（L/min）tw1：给水温度（），取20tw2：冷却室外排水温度（），取80将数据代入能量平衡式：求得W=122.26 L/min（2）空气冷却其中，G：燃烧的排气量（Nm3/h） t1：高温气体温度（）t2：降温后气体温度（）Cp1：高温气体的定压比热（kcal/Nm3）Cpa：为温度为ta时空气的定压比热（kcal/Nm3）取进气温度为20，Cpa =0.311 kcal/Nm3Cp2：为温度为t2时气体的定压比热（kcal/Nm3）Ae：冷却用空气量（Nm3/h）ta：冷却用空气流入（），取20Cpa2：为温度为t2时空气的定压比热（kcal/Nm3）t2=180，Cpa2=0.313 kcal/Nm3将数据代入上式：求得Ae=87858.3Nm3/h（6）采用中温中压余热锅炉，估算发电量中温中压（400，4.0MPa）余热锅炉的发电效率约为21%发电量为习题2： 固体废物水泥窑共处置是指在水泥生产过程中，使用固体废物来替代燃料或原料，从废物中再生能量和材料的固体废物处理技术。污泥的水泥窑共处置已经被认为是我国目前处理污泥的可行技术。水泥窑单线水泥熟料生产能力为4500t/d，所需标煤约110kg/t-熟料。水泥生产要求燃烧器温度达到2000（即最高烟气温度）。假设拟采用该水泥生产线共处置含水率约为80%的污泥（具体计算参数附后），处置能力为300t/d。请计算：（1）直接处理含水率约为80%的污泥，烟气温度能否符合水泥生产要求？如若不能，该生产线最高共处置能力是多少？（2）采用干化脱水方法对污泥进行预处理，预处理后含水率降至50%，假设其他元素分配保持不变，烟气温度能否符合水泥生产要求？解：（1）污泥表1 污泥的湿基组成及可燃分组成水分W（wt%）灰分f（wt%）可燃分（wt%）CHONS合计80.7611.843.480.892.630.300.107.4可燃分组成（%）47.012.035.54.11.4100理论需氧量：理论空气量：由题可知，污泥高位热值H0=2550kcal/kg，则污泥低位热值为：标煤查资料得标煤组成，见表2表2 标煤组成水分W（wt%）灰分f（wt%）可燃分（wt%）CHONS合计102554.63.65.50.90.465标煤低位热值为7000kcal/kg理论需氧量：理论空气量：混合燃料燃烧熟料4500t/d，所需标煤110kg/t熟料，即标煤用量495t/d；处置污泥300t/d1kg混合燃料含标煤495/(495+300)=0.623kg，污泥300/(495+300)=0.377kg1kg混合燃料的理论空气量为： 式中，QL：燃料的低位热值(kJ/kg)A0：理论空气量(kg/kg)Cp：近似等压比热容，在02000范围内，Cp0.336(kcal/Nm3)T：绝热火焰温度T0：助燃空气温度取m=2，将数据代入公式：，求得T0=396.2只有助燃空气温度在396.2以上时，烟气温度才能符合水泥生产要求。但这个温度需要耗费大量能量，与实际应用中助燃空气温度不符，因此可认为直接处理含水率约为80%的污泥时，烟气温度不能符合水泥生产要求。假设助燃空气温度为320，设1kg混合燃料中含xkg污泥。求得x=0.1，即可处理污泥（2）采用干化脱水方法对污泥进行预处理，预处理后含水率降至50%。以1kg污泥为基准，设污泥脱水质量为xkg/kg污泥，求得x=0.6152。表3 预处理后污泥的湿基组成及可燃分组成水分W（wt%）灰分f（wt%）可燃分（wt%）CHONS合计5030.789.042.316.830.780.2619.22可燃分组成（%）47.0312.0235.544.061.35100理论需氧量：理论空气量：污泥低位热值为：1kg混合燃料的理论空气量为： 取m=2，将数据代入公式：，求得T0=476只有助燃空气温度在476以上时，烟气温度才能符合水泥生产要求。但这个温度需要耗费大量能量，与实际应用中助燃空气温度不符，因此可认为烟气温度不能符合水泥生产要求。