【正文】 Mechanical grate incinerator technology and applications running College ： Power and mechanical college Subject ： Energy power systems and automation Name ： Cheng cheng Directed by ： Professor Zhu quanli October 2020 3 郑 重 声 明 本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。 本人签名： 日期： 4 摘 要 生活垃圾焚烧炉按照燃烧方式的不同分为机械炉排式、流化床式、回转窑式等 类主要技术，层状燃烧方式的机械炉排式生活垃圾焚烧炉以其独特的技术特点和丰富的结构形式在国内外得到了广泛推广，其应用量占全世界垃圾焚烧市场总量的80%以上，已成为国际上垃圾焚烧处理的主选技术。机械炉排炉更能够适应国内垃圾高水分、低热值的特性，确保垃圾的完全燃烧。经济性高，垃圾不需要预处理直接进入炉内，运行费用相对较低。设备寿命长，稳定可靠，运行维护方便，国内已有成熟的技术和设备 。 本文就现如今一些资料结合运行经验对机械式炉排焚烧炉焚烧系统工艺流程、系统设备介绍、烟气净化系统、 垃圾焚烧技术优化以及烟气污染物排放标准做一个详细的介绍。 Equipment。 Incineration technology optimization。目前已堆积 70 亿吨，而且还在以 8%递增。中国现有 668 个地级城市几乎都被快速增长的垃圾所包围，将危害百姓，也困扰各地政府。 机械炉排焚烧炉 (下面简称机械炉排炉 )是世界上比较常用的炉排式生活圾焚烧炉炉型。从上世纪八十年代开始，随着引进国外先进技术与设备，我国炉排炉技术的应开始普及。已建成的并投入使用的炉排炉生活垃圾焚烧厂在北方城市中有天津双港垃圾焚烧厂、北京高安屯垃圾焚烧厂、张家港市垃圾焚烧厂等：在江浙一带城市中有上 海江桥垃圾焚烧厂、常熟市垃圾焚烧厂等；在南方城市中有广州李坑生活垃圾焚烧发电厂一期、深圳南山垃圾焚烧厂、 深圳宝安垃圾电厂、 中山中心组团垃圾焚烧厂 、东莞科维垃圾焚烧电厂以及东莞南城中科垃圾焚烧电厂 等。 结 合 垃圾焚烧发电厂的实际运行情况，对焚烧炉存在的结焦、积灰、腐蚀等问题提出了相应的解决办法。密封门在正常运行过程中处于常开状态。 （如图 1） 给料器 给料器处于上炉排的前端，给料器 高于炉排 米， SITY2020 炉型由 8 个给料小车组成 4 组，每个给料小车之间由一列宽为 200mm 的铸件框架分开，给料小车的作用主要是将溜槽内的垃圾输送到炉排表面，同时完成垃圾的部分滤水功能，滤出的水由给料小车下部的渗滤水管输送到渗滤液池。（如图 2） 给料小车 给料小车 连接液压缸 连接液压缸 铸件框架 给料器示意图 图 2 11 炉排 整个焚烧炉的炉排由左至右分成四列，中间由三组宽度为 200mm 的铸件框架完全分开，每列炉排由 10 个活动级和 10 个固定级炉排组成，每级炉排由 16块单独的炉排片通过高强度螺栓连接组成，在运动中实行同步运动，总行程为420mm。整个炉排由上至下采用 24 度前倾式设计，每列炉排分成上下两组，上炉排由独立的一支液压缸驱动，下部与两个灰斗固定连接，分别为垃圾燃烧提供干燥与燃烧功能 ；下炉排也由一支独立的液压缸驱动，下部与两个灰斗固定连接，分别为垃圾提供燃尽和灰渣输送功能。垃圾焚烧后的灰渣通过料层调节挡板后就直接进入底部的捞渣机。如果太高的话，那么垃圾料层太厚，炉排的机械负荷太重，容易损 坏连接部件；如果太低的话，那么垃圾无法燃尽就会 余热锅炉 炉膛 料层调节挡板 落 渣 口 料层 调节 挡板 示意 图 图 4 13 掉入捞渣机，造成二次污染，因此在运行过程中一定要控制好料层调节挡板的高度。捞渣机内有装有一定的水，形成一定的水位，形成密封，不让冷风从捞渣机漏入炉膛 。除此之外，垃圾燃烧所需要的一次风也是经过灰斗进入炉膛的。此数据是一台炉的。除此之外，还有炉排下托辊、托辊轴承、斜档轮、导向轮、炉排片之间连接等。引风机处于布袋除尘器后、烟囱前，主要是让炉膛处于微负压（ 30帕 —— 50 帕之间。一次风机的入口在垃圾坑的上方，把垃圾坑里的空气引入炉膛燃烧，使垃圾坑也处于微负压状态 。焚烧炉前后分别设计前后拱，前拱设计宽阔平坦主要是吸收燃烧段热量并反射至干燥段，加速垃圾的干燥速度，在前拱上部装有 21 根高位二次风管，下部装有12 根地位二次风管，用以提供焚烧炉燃烧用的空气，后拱设计 斜狭长，主要是吸收尾部灰渣热量并反射至炉内，减少大量的热损失，提高焚烧炉的热效率。 17 第 3 章 烟气净化系统 烟气净化工艺流程 从焚烧炉过来的烟气在喷雾塔之前喷入活性碳，通过强烈的 湍流 作用，活性碳与烟气混合均匀，吸附重金属、二噁英等。也就是说，活性炭吸附应与布袋除尘器配套，这样，活性炭在管道中和喷雾塔中与烟气强烈混合，吸附一定量的污染物，但未达到饱和，随后在与烟气一起进入后续的布袋除尘器中，停留在布袋上，与缓慢地通过布袋的烟气充分接触，最终达到对烟气中重金属、二噁英等污染物的吸附净化。烟气在通过扩散器沿着圆柱 锥形室的轴 线在半干式喷雾塔内向下流动。烟气离开半干式喷雾塔后 , 进入下一级除尘设备 —— 脉冲清灰布袋除尘器，未反应完的石灰附在布袋上面继续吸收酸性气体。 经过中和反 应、吸附、过滤出来的重金属和飞灰分别在半干式喷雾塔和布袋除尘器的下部通过埋刮板输灰机进行收集输送到大灰仓，经过打包填埋。 Hydrochloric acid (HCl) 盐酸 Sulphur dioxide (SO2) 二氧化硫 中和反应是气 /固态之间的不同状态物质的反应。 盐酸和氟化氢与氢氧化钙反应分别生成氯化钙和氟化钙： . 2HCl(g) + Ca(OH)2(s)→ CaCl2(s) + 2 H2O(g) . 2HF(g) + Ca(OH)2(s)→ CaF2(s) + 2 H2O(g) . SO2(g) + Ca(OH)2(s)→ CaSO3(s) + H2O(g) . CaSO3(s) + 1/2 O2(g)→ CaSO4(s) . SO3(g) + Ca(OH)2(s)→ CaSO4(s) + H2O(g) 酸性气体与氢氧化钙的中和产物 (CaCl2, CaSO3, CaSO4) 是固体 . 半干法式喷雾塔 19 喷雾冷却塔由喷雾器和塔体组成（如图 9） ， Ca(OH)2和水在喷雾冷却塔内和烟气接触产生化学反应。同时向烟气喷水，控制烟气的出口温度在合适的范围内。 将适当浓度的石灰浆液通过旋转喷雾器从脱酸塔顶部喷嘴喷入。这是烟气净化系统中最主要的二个控制参数。筒体直径 7500mm，筒体高 17000mm，倒锥体的锥角 50～ 60176。整个塔体外壁设有保温层。的下倾角，使烟气经过塔顶的气流分布器均匀进入塔内。随后 烟气从倒锥体体内的排烟道排出，部分颗粒物及反应残余物从底部排出。 喷雾冷却塔底部设有空气锤，防止反应生成物粘结。（如图 10） 除尘器采用压缩空气脉冲清灰，压缩空气由空压站提供。 布袋式除尘器 烟气进口 烟气出口 图 10 21 除尘器的运行包括过滤、清 灰、切出都由自带的 PLC 自动控制。滤料经过高温热定型后，使滤袋尺寸稳定性能极好。 垃圾焚烧烟气中水分比较高 ,再经过反应塔内增湿降温，到除尘器时，烟气中水分含量在 23～ 25%之间，甚至于高达 35%。因此，必须保证器壁的温度在 130℃以上 (实际温度要达到 140℃ )，这样除尘器的外壳必须伴热及保温。 除尘器设有循环预热系统。直到除尘器内温度达到 130℃以上，才允许焚烧烟气进入。 以上动作全部由 PLC控制。分为二条线单独配置。 石灰浆制备系统 22 石灰浆系统包括石灰仓、石灰定量给料螺旋、石灰浆制备槽、石灰浆分配槽、石灰浆泵以及连接各个设备的输送机、管道、阀门、 清洗措施等。石灰浆泵一用一备。石灰仓为一台，有效容积～ 100m3。配制槽内设有搅拌器，以使石灰浆均质和防止沉淀。 高位 —— 停止进料 (水 ) 低位 —— 进料加水 低低 —— 石灰浆出口管阀门关闭 ,搅拌机停止工作 配制槽内的石灰浆间歇地进入分配槽内。分配槽同样设有搅拌机和高、低、低低三个配制液位计，其功能和材料和配制槽相同，只是当液位为超低时，不是关闭出口阀，而是停泵。 由于石灰浆是一种悬浮液 , Ca(OH)2只有一小部分溶解于水，大部分呈微小颗粒悬浮于水中，容易沉淀和有较高的琢磨性，因此石灰浆泵除需要满足上面二个要求，另外还有将块状物破碎的功能。 活性炭储 仓由以下部分组成： 储仓本体 带有气动阀门的进料管 高、低料位开关 自动释压阀 仓顶除尘器 23 流化装置 出料口的手动隔离阀及气动阀 喷入活性炭吸附烟气中的 Hg 等重金属气溶胶和微粒。活性炭从仓底流出经专用的电动给料器进入下部斗中，再分二个出口分别供给二条焚烧线。输送活性炭的管道是采用耐磨的钢管。活性炭的出口端之所以接到反应塔的烟气出口 管中是为了尽可能延长活性炭在烟气中同烟气接触时间，最终活性炭吸附在布袋除尘器的滤袋上，继续吸附烟气中的 Hg 等重金属，在随着布袋除尘器的清灰，落入灰斗中，随同细灰一起排出。 垃圾接收、储存及输送系统 该系统主要包括：垃圾称重设施 汽车衡、卸料大厅、卸料门、垃圾储坑、抓斗起重机。量程根据城市最大型的运输车辆总重确定，称重精度 20kg。卸

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