文献综述-工业固体废物回转焚烧炉窑装置设计

有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985学生毕业设计（论文）文 献 综 述题目 工业固体废物回转焚烧炉窑装置设计 院（系） 机械与动力工程学院 专业班级 学生姓名 指导教师（签字） 文献综述摘要 随着我国工业化和城市化的发展，工业固体废弃物和城市生活垃圾日渐增多。大量存在垃圾必须得到有效的处理。目前，对于废弃物的处理主要有填埋法、堆肥法及焚烧处理。因为填埋法和堆肥法存在占用土地面积大，容易产生二次污染等问题而迫使人们蒋目光转向无害化，减量化，资源化的垃圾焚烧处理技术上。我国的垃圾焚烧处理行业正进入热潮阶段，由于垃圾的焚烧在国内积累的经验不多，因此必须认真研究和应用垃圾焚烧处理技术。关键词：工业固体废弃物 焚烧 回转炉窑 发电1 概述随着经济的发展、人口的不断增多以及人民生活水平的日益提高，工业固体废弃物和城市垃圾的产生量也日渐增多。在当今世界，大量的垃圾已成为城市中一个长期存在的污染源。对垃圾的处理不当，可能会造成严重的大气污染、水污染和土壤污染，并将占用大量的土地。垃圾对环境的污染已经成为日益严重的问题。如何经济、有效地进行垃圾处理。垃圾焚烧是目前固体废弃物处理的有效途径之一。在西方发达国家，垃圾焚烧技术的应用已经有将近130年的历史，而且目前仍被认为是最有效、经济的垃圾处理技术之一。我国对垃圾的处理目前基本上仍采用露天堆放和填埋法，而在垃圾焚烧技术的研究、开发和应用方面起步较晚。相比之下，我国垃圾焚烧设备的设计、生产和应用的水平和规模与发达国家的差距还很大。因此对我国来说，了解垃圾焚烧炉燃烧技术及设备的发展趋势，进而学习和掌握先进的垃圾焚烧炉设计和制造技术显得非常迫切和重要。.工业固体废弃物的含义及分类工业固体废物是指在生产建设中产生在一定时间和地点无法利用而被丢弃的污染环境的固态和半固态废弃物质。固体废物是污染物质的主要形态之一,防止固体废物污染是我国环境保护的一项重要工作内容。工业固体废弃物主要来源于 冶金,煤炭,火力发电 三大部门.工矿企业生产活动过程中排放的固体废弃物,主要包括:采选废渣,主要包括矿山剩出废石,掘进废石,煤矸石,选矿废石及尾矿等；燃料废渣，主要指燃煤渣、烟道灰、粉煤灰、页岩灰等；冶金废渣，主要指黑色和有色等冶金企业排出的残渣废物，如高炉渣、钢渣、铁合金渣、各种有色金属废渣以及各种粉尘和污泥等；普通化工及石油化工产出的废渣，如硫酸渣、电石渣、碱渣、废催化剂等；放射性废弃物，主要指核工业生产过程中产生的放射性废弃物。在工业废弃物中，还可能包括不同行业丢弃的各种不合格产品，如废玻璃、废陶瓷、造纸废渣、废建材、废塑料和废化纤等。.工业固体废弃物主要处理的意义据有关资料统计，全世界工业每年产生约21亿吨固体废弃物，其中美国大约4亿吨，日本约3亿吨。随着我国经济的高速发展,我国工业固体废物产生量已经由1981年的3.76亿吨增加到1996年的6.59亿吨,几乎翻了一番。我国至2000年工业固体废弃物产生量已接近7亿吨，历年累积已达60亿吨。固体废弃物处理的意义在于，不仅可以有效解决因垃圾堆放而产生的占用土地，污染土壤，污染水体，污染大气，影响环境卫生与市容等问题，还可以有效利用可回收资源。还可以利用垃圾焚烧发电。1.工业固体废弃物处理的方式目前国内、外垃圾处理方式采用的主要有卫生填埋、高温堆肥和焚烧等三种处理方式131卫生填埋的工艺如下：推平压实覆土 132垃圾堆肥垃圾堆肥前必须经过分选，垃圾分选工艺和配套设备如下：工艺配置：(进料一次发酵)行车/抓斗-组合式筛分匀料机-输送机-破袋/筛分一体化机-慢速皮带输送机-磁选/人工拣选/风选/电池分选-一次高温发酵垃圾经过分选后即可进行，堆肥工艺配置：(一次好氧发酵二次堆垛後熟)可腐物-仓顶定量布料-好氧发酵-定量出料-(水选-湿磨-脱水)-二次发酵后熟133焚烧 焚烧是一种对垃圾进行高温热化学处理的技术，将垃圾作为固体燃料送入炉膛内燃烧，在8001000的高温条件下，垃圾中的可燃组分与空气中的氧进行剧烈的化学反应，释放出热量并转化为高温的燃烧气和少量性质稳定的固定残渣。当垃圾有足够的热值时，垃圾能靠自身的能量维持自燃，而不用提供辅助燃料。垃圾燃烧产生的高温燃烧气可作为热能回收利用，性质稳定的残渣可直接填埋处置。经过焚烧处理，垃圾中的细菌、病毒能被彻底消灭，各种恶臭气体得到高温分解，烟气中的有害气体经处理达标后排放。 焚烧处理与其它城市垃圾处理处置方法相比具有以下独特的优点：减容效果好消毒彻底灭病原菌减轻或消除后续处置过程对环境的影响有利于实现城市垃圾的资源化处理效率高 基于以上这些优点，可以说焚烧处理是实现垃圾无害化、减量化和资源化的最有效的手段之一，是未来垃圾处理的发展方向。2 国内外对工业固体废弃物焚烧处理的主要设备用于垃圾焚烧的炉窑主要有马丁炉，LXRF立式、式旋转窑焚烧炉，冲抛动式垃圾焚烧炉，流化床焚烧炉。垃圾焚烧处理所用炉型在国际上以德国的马丁炉、等最为出名。2.1马丁炉型.1马丁炉型垃圾焚烧炉的主要特点：炉排的材质要求和加工精度要求高，要求炉排与炉排之间的接触面相当光滑、排与排之间的间隙相当小；处理垃圾范围广泛。但是，在垃圾贮坑的垃圾进行分区堆栈、发酵、翻拌混合可使垃圾的组分均匀； 炉排炉的炉床由众多的炉条组成。马丁炉条用高铬耐热、耐磨铸铁制造，材质性能较为优异，结构上也有独到之处，炉条的筋板作成封闭的一次风通道，利用一次风的高速流动将炉条的热量带走，起到散热翅片的作用，有效地降低炉条的工作温度，从而延长了炉条的使用寿命；操作实现全部机械化、自动化；很好的焚烧处理效果，产生烟气量少，尾气易于处理，二恶英排放能达到环保标准。.1.马丁炉型垃圾焚烧炉工作原理垃圾通过进料斗进入倾斜向下的炉排（炉排分为干燥区、燃烧区、燃尽区），由于炉排之间的交错运动，将垃圾向下方推动，使垃圾依次通过炉排上的各个区域（垃圾由一个区进入到另一区时，起到一个大翻身的作用），直至燃尽排出炉膛。燃烧空气从炉排下部进入并与垃圾混合；高温烟气通过锅炉的受热面产生热蒸汽，同时烟气也得到冷却，最后烟气经烟气处理装置处理后排出。 .1.马丁炉型垃圾焚烧炉燃烧机理垃圾由垃圾车运来后，卸入垃圾池中，垃圾吊车将卸下的垃圾进行翻拌、混合，并按垃圾贮坑的作业程序进行分区堆栈、发酵、翻拌混合可使垃圾的组分均匀，避免进炉的垃圾热值忽高忽低，从而导致炉温过大的波动；堆栈发酵是解决高水份、低热值垃圾焚烧的重要经验，其机理是析出部分水分且产生沼气，既提高了进炉垃圾的热值，又使垃圾容易着火燃烧。经过二三天左右堆栈发酵的垃圾由吊车抓取投进垃圾料斗。料斗与料槽的接合处设有料门，用于点火起炉和熄火停炉操作过程中，料槽内没有垃圾，关闭料门可使炉膛与外界隔开，维持炉内负压。按升温曲线达到投放垃圾时，料门开启，垃圾沿料槽下落到给料平台并充满整个料槽，给料装置将垃圾推送落炉排上，垃圾在炉排翻送过程中受到燃烧器和炉内的热辐射以及一次风的吹烘，水份迅速蒸发，着火燃烧，炉温逐步升高，当炉温达到600时，燃烧器退出，垃圾焚烧进入正常状态，炉温继续升高并维持在850左右。垃圾在炉排上依次通过干燥、燃烧和燃烬三个区域，垃圾中的可燃成份完全燃烧，不可燃的灰渣由炉渣滚筒送出落入出渣机中，出渣机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，由振动输送带送去灰渣贮坑，在抛灰机的作用下落入灰渣贮坑中，垃圾经焚烧处理后成为稳定、无害的灰渣。振动输送带还有一个作用是使灰渣中的金属物暴露出来，便于悬挂在振动输送带上方的除铁器将其吸出，汇集后打包回用。垃圾焚烧过程中，有些细灰从炉条之间的缝隙落到各风室中，这些灰称之为漏灰，定时由漏灰排出系统依次打开风室下面的活门，漏灰在风室的风压作用下落入灰槽中，灰槽一端通出渣机，另一端带有风门与公共风室连接，漏灰排出系统按程序将风门瞬时打开，将漏灰吹送入出渣机中，最后与灰渣一起被排走。灰渣贮坑上方装有桥式抓斗起重机，用抓斗将汇集在灰渣贮坑中的灰渣抓取，装车外运、填埋。燃烧用的空气取自（垃圾池是密封）垃圾贮坑的上方，由鼓风机抽吸和压送进行二级加热，第一级为蒸汽暖风机，第二级为烟气暖风机，风温提高到250左右，然后分成一次风和二次风，一次风进入到炉排下方的公共风室，通过各风室风门的调节，获得最佳的风量分配，最后经炉条的风道穿过垃圾层进入炉膛，提供垃圾焚烧所需的氧量；二次风通过二次风风道经调节风门从燃烧室上方前、后拱处的两排喷嘴喷射进炉膛，对燃烧气进行扰动和补充氧量，达到充分燃烧的目的。燃烧空气从垃圾贮坑抽取是为了将这些被污染带有恶臭的空气送入炉内进行高温处理，并维持垃圾贮坑的负压状态，避免其外逸而造成周围环境的污染。垃圾燃烧产生的高温烟气在引风机的抽吸下首先通过锅炉第一通道，第一通道水冷壁下部用耐火材料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通道和第四通道，加快了热交换的速度，在锅炉出口处烟温降至380左右。随后通过布置有管式烟气暖风机的第五通道，与空气进行最后的热交换，被冷却到270左右。为了保证静电除尘器入口的烟气温度稳定在设定的温度值，锅炉的第四通道设有旁路烟道和调节挡板，通过调节流经第四通道的烟气量来控制静电除尘器入口的烟温。完成热交换后的烟气进入烟气处理系统。马丁炉用于焚烧垃圾发电流程图：2.1.4马丁炉的缺点马丁炉结构较为复杂，投资大；各个环节必须严密控制，稍有差错都有可能对环境造成很大破坏。2.2旋转窑焚烧炉 在国内即以LXRF旋转窑焚烧炉较为先进， LXRF旋转窑焚烧炉又有立式和卧式两种，以下为LXRF旋转窑焚烧炉的两种炉型：LXRF系列旋转热解焚烧炉是由深圳市汉氏固体废物处理设备有限公司和清华大学环境科学与工程系共同研制开发、生产制造的，是垃圾焚烧过程中的关键设备。该研制项目为深圳市高新技术项目，并已申报国家863计划。国家建设部的建设行业垃圾处理科技发展“十五”计划和2010年规划大纲将此技术的研发列入2006-2010年的科技发展目标中，该焚烧炉采用当今世界上最为先进的热解气化焚烧技术，在焚烧炉主体设计上采用了独特的专利技术221LXRF系列旋转热解焚烧炉的特点设备利用率高，灰渣中含碳量低，过剩空气量低，有害气体排放量低，垃圾热值低时燃烧困难： 燃烧机理先进；制造、运行成本较对国内垃圾适应性强。适合于我国城镇低热值、高水分、不分拣的生活垃圾；特别适合于医疗废物等特种垃圾；部分工业废弃物；不需要预处理，操作实现全部自动化；处理效果好，产生烟气量少，尾气易于处理，二恶英排放几乎为零好。222工作原理回转式焚烧炉是用冷却水管或耐火材料沿炉体排列，炉体水平放置并略为倾斜。通过炉身的不停运转，使炉体内的垃圾充分燃烧，同时向炉体倾斜的方向移动，直至燃尽并排出炉体223焚烧机理 该炉从结构上分为热解气化炉和二燃室。热解气化炉内燃烧层次分布，从上往下依次分为干燥段、热解段、燃烧段、燃烬段和冷却段。进入热解气化炉的垃圾首先在干燥段由热解段上升的烟气干燥，其中的水分挥发；在热解气化段分解为一氧化碳、气态烃类等可燃物并形成混合烟气，混合烟气被吸入二燃室燃烧；热解气化后的残留物（液态焦油、较纯的碳素以及垃圾本身含有的无机灰土和惰性物质等）沉入燃烧段充分燃烧，温度高达1100-1300，其热量用来提供热解段和干燥段所需能量。燃烧段产生的残渣经过燃烬段继续燃烧后进入冷却段，由热解气化炉底部的一次风冷却（同时残渣预热了一次风），经炉排的机械挤压、破碎后，渣系统排出炉外。一次风穿过残渣层给燃烧段提供了充分的助燃氧。空气在燃烧段消耗掉大量氧气后上行至热解段，并形成了热解气化反应发生的欠氧或缺氧条件。由此可以看出，垃圾在热解气化炉内经热解后实现了能量的两级分配：裂解成分进入二燃室焚烧，裂解后残留物留在热解气化炉内焚烧，垃圾的热分解、气化、燃烧形成了向下运动方向的动态平衡。在投料和排渣系统连续稳定运行时，炉内各反映段的物理化学过程也持续稳定进行，从而保证了热解气化炉的持续正常运转。2.2.4回转炉窑的缺点回转炉窑主要的缺点在于运转过程中的振动，支撑部分容易磨损。回转炉窑的发电流程图如下：3 固体废弃物焚烧处理存在的问题及对应措施31焚烧时产生的污染物在垃圾焚烧过程中产生颗粒状和气体状两种物质。废气中的重金属、SOx，会对环境造成污染。特别是在焚烧PVC、塑料等氯化高分子垃圾时，会产生大量氯气，从而成为主要的污染源。焚烧垃圾时产生的污染物：粒子状：粉尘、飞灰重金属：As、 Be、 Cd、Pd、 Hg、 Ni等有毒有机物：凝缩在飞灰中的二恶英、呋喃等气体状：SOx 、HCl、SO2、HF、H2SO4氮氧化物：NO、NO2毒性有机物：废气中含有的二噁英、呋喃等不完全燃烧产物：CO、各种碳化氢(THC) 产生污染物的原因如下：首先是因为垃圾成分不均匀，导致垃圾无法得到充分的干燥处理。其次是因为焚烧时空气比例难以控制、没能很好地控制一次空气分布、压力不够充分，此外因为氧气浓度过低或过多而造成的垃圾搅拌不够充分也会产生污染物，而废气滞留时间不足、垃圾投料速度调节不当、焚烧室温度不均引起的温度差异过大、不考虑垃圾的水分而进行统一处理等也会产生污染物。1) 氮氧化物 在氮氧化物中对空气造成污染的是二氧化氮和一氧化氮，而NO2与NO相比量很少，废气中NOx的9095%为NO。减少氮氧化物的方法大体上有焚烧控制方法和脱氮方法（干式和湿式）,在本案所讲的设备中分为由空气中的氮气转换的热力型NOx和由垃圾(特别是食物垃圾)中的氮氧化物转换的燃料NOx。垃圾中的1020%会进行转换，焚烧产生的NOx中有7080%是燃料NOx，因此要安装半干式反应塔对氮氧化物进行处理。 2) 粉尘和金属类 焚烧后的残留物通常分为炉渣和飞灰。炉渣残留在焚烧室底部，因为在高温的焚烧室内得到充分的氧化，所以不会引起额外的环境污染问题。如果飞灰直接通过烟囱排放的话，会给周围环境造成很大污染，所以要经多步布袋除尘设备进行除尘处理。焚烧设施中的飞灰引起人们的关注是因为飞灰中含有很多有害物质。 3) SOx及其它气体污染物 城市垃圾一般含有0.12%的硫分，而其中3060%转换为SO2 气体，氯的一半则以HCl形态排放出来。SOx的控制方法有干式、半干式、利用碱性喷雾的湿式洗涤器。32烟气处理系统的选择3.2.1 酸性气体的净化 垃圾焚烧过程中产生的酸性气体主要是HCL、HF、NOX和SOX，其传统的净化方法有湿法、半干法和干法三种32.2 二噁英和重金属的净化为了满足越来越严格的垃圾焚烧烟气排放标准，确保重金属和二噁英的排放达标，在烟气净化流程中采用活性炭吸附辅助净化措施。由于活性炭有极大的比表面积，因此，即使是少量的活性炭，只要与烟气混合均匀，且接触时间足够长，就可以达到很高吸附净化效率。由于PCDDS和PCDFS二噁英类有机污染物越来越受到国家的重视，危险废物焚烧污染控制标准中对其排放浓度制定了严格的标准。据此，我们建议采取以下措施从源头上加以控制：源头遏制：对垃圾进行分拣，将能产生二恶英的塑料等成分剔出，从源头上遏制二恶英的产生控制炉膛和二燃室的温度不低于850，并且烟气在二次炉内的停留时间不小于2秒，使二噁英彻底分解。高温烟气采用急冷措施，使烟气从850快速冷却至250，缩短了烟气在500300的二噁英易重新合成温度区间的停留时间，减少了因烟气温度降低而导致二噁英重新合成的几率。选用高效布袋除尘器，并在进入布袋除尘器前的烟道上设置活性炭喷射装置，进一步吸附二噁英。3.2.3 颗粒污染物的净化 静电除尘器和袋式除尘器广泛用于发达国家垃圾焚烧厂对烟气中颗粒物的净化，国外的工程实践表明，静电除尘器可以使颗粒物的浓度控制在45mg/Nm3以下，而袋式除尘器可以使颗粒物的浓度控制在更低的水平，同时具有净化其它污染物的能力（如重金属、PCDDS等）。因此，袋式除尘器的净化效果优于静电除尘器。但是袋式除尘器虽然易受气体温度和颗粒物粘性的影响，致使滤料（耐高温、耐冲击）的造价增加和对清灰不利，但净化效率却不受颗粒物比电阻和原始浓度的影响。而太高或太低的比电阻却使静电除尘的净化效率降低，故二者各有其优缺点。由于袋式除尘器在高效除尘的同时兼有净化其它污染。垃圾焚烧过程产生的金属颗粒，灰尘会造成二次污染染物的作用，近年来国内外的现代化垃圾焚烧厂大都采用袋式除尘器。参考文献1王伟,袁光钰 我国的固体废弃物处理处置的现状与发展 环境科学,1997 ,18 (2) :8790.2郑明辉,张兵 台湾城市垃圾焚烧处理现状 环境科学研究,2000 ,13 (3) :2426.33张静 浦东新区生活垃圾焚烧场工程实例 上海环境科学,2000 ,19 (1) :3739.4葛俊,徐旭 垃圾焚烧重金属污染物的控制现状环境科学研究,2001 ,14 (3) :6264.5Li , Chun2The , Zhuang , Huan2Kai. 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