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1、Mass balance质能平衡内容垃圾组成与低位发热量焚化流程与质量平衡关系质量平衡计算理论空气量计算过剩空气比空气污染防治计算内容垃圾组成与低位发热量焚化流程与质量平衡关系质量平衡计算理论空气量计算过剩空气比空气污染防治计算垃圾组成与低位发热量垃圾采样三成份分析:水分、灰份、可燃份物理组成 可燃物:垃圾组成与低位发热量物理组成 不可燃物化学组成C、H、O、N、S、Cl低位发热量垃圾组成与低位发热量低位发热量(LHV) 意义：系指垃圾经完全燃烧后，垃圾之 水份皆为气态时之发热量。 单位：kcal/kg 热值过高：总处理容量下降、腐蚀上升 热值过低：无法维持炉温、栽炉、燃烧 不完全、灼烧减量不
2、过。当热值降至 14001450 kcal/kg时，需开启辅助燃烧 器。垃圾组成与低位发热量低位发热量(LHV)主要燃烧物质C、C + O2 CO2+8100 kcal/kg-C (C完全燃烧)C + 0.5O2 CO+2400 kcal/kg-C (C不完全燃烧)H2 + 0.5O2 H2O + 34250 kcal/kg-H2S + O2 SO2+ 2250 kcal/kg-S (S完全燃烧)垃圾组成与低位发热量低位发热量(LHV)例题: 某垃圾水分55%,灰份,22.4%,可燃份 22.6%,元素分析 C:10%,H:2%,O:10%,N:0.5%,S:0.1% 假设:完全燃烧,O2均为
3、H2OC+O2CO2+8100 kcal/kg-C 810010100=810 H2 + 0.5O2 H2O + 34250 kcal/kg-H2 34250 (2- 10/8) 100=256.87 S + O2 SO2+ 2250 kcal/kg-S (S完全燃烧) 22500.1100=2.25 水水蒸气 600 (9 2+55) 100= 438 LHV=810+256.87+2.25-438=631.1垃圾组成与低位发热量小时处理量热 负 荷MCR 最大额 定出力采样分析目的分析项目用途与目的物理性质物理组成(可燃物及 不可燃物)推估低位发热量化学性质三成份分析灰渣输送贮存清理 系统
4、规划 化学组成计算助燃氧气量空 气量及燃烧废气量 推估低位发热量 发热量 ( 高、低位 发热量 )焚化系统热平衡计算焚 化温度控制及补助燃料 系统规化助燃空气预热 温度设定燃烧室体积设 计内容垃圾组成与低位发热量焚化流程与质量平衡图质量平衡计算理论空气量计算过剩空气比空气污染防治计算焚化处理流程质量平衡图可显示各制程之质量流率状况显示各种LHV下之质量流率状况为各系统设备容量设计之准则内容垃圾组成与低位发热量焚化流程与质量平衡图质量平衡计算燃烧空气量计算废气量计算空气污染防治计算质量平衡计算理论需氧量在理想状态下燃烧时所消耗的氧量O0=1.867C+5.6H+0.7S-0.7O (Nm3/kg
5、) (A)C+O2CO2 C(含碳量 kg)/12(分子量g/mole) 1000 (g/kg) 22.4(L/mole) 1000 (L/Nm3)=1.867C (Nm3/kg)(B) H2+0.5O2H2O H(含氢量 kg)/222.42 =5.6H Nm3/kg(C) S+O2SO2 S(含S量 kg)/3222.4 =0.7S Nm3/kg(D) OO2 O(含氧量 kg)/1622.42 =0.7O Nm3/kg质量平衡计算理论空气量在理想状态下燃烧时所消耗的空气量A0= O0 0.21 (空气中之含氧量) = 8.89C+26.7H+3.33S-3.33O (Nm3/kg)过剩空
6、气系数完全燃烧之假设在仅供应理论空气量之条件下是 无法被满足的,因为氧化反应仅发生在垃圾之表 面，需要充分的反应时间，因此需要超量供应助 燃空气，并加强搅拌能力。一般介于1.62.0质量平衡计算燃烧空气量即理论空气量 过剩空气系数一、二次风比例LHV 高，需较高的二次风 （7:3)冷却并提供搅拌，增加燃烧效率LHV 低，需较高的一次风量 (8:2)加强垃圾干燥质量平衡计算例题理论空气 A0= O0 0.21 (空气中之含氧量) = 8.89C+26.7H+3.33S-3.33O = (8.89*18.89+26.7*2.57+3.33*0.04-3.33*12.1)/100 =1.96 (Nm
7、3/kg)实际空气量= A01.6=3.136 (Nm3/kg)元素分析 (%)可燃份 %过剩比 CHONS 34.541.618.892.5712.10.550.04质量平衡计算例题呈上题，若每小时废气处理量10吨， 一次风与二次风比例8:2，则一次风量 为?实际空气量=3.136 (Nm3/kg) 处理量3.136 10,000 kg =31,360 (Nm3)一次风量 = 31,360 0.8 =25,088(Nm3)质量平衡计算燃烧废气量VCO2=22.4(L/mole)1000(L/m3)*C(kg) *1000(g/kg) 12 (g/mole) = 22.4*C/12 (Nm3/
8、kg)VH2O=22.4(H/2+W/18) (Nm3/kg)VSO2=22.4(S/32) (Nm3/kg)VO2=0.21Va-V0 (Nm3/kg)VN2=0.79Va +22.4(N/28)质量平衡计算燃烧废气量V=(m-0.21)Va+ 22.4/12(C+6H+2/3W+3/8S+3/7N) (Nm3/kg) 0.21Va-V0+0.79Va=Va-V0=mVa-0.21Va=(m-0.21)Va 其他成分VHCl=22.4(Cl/35.5) (0.88%1000ppm)粒状污染物=灰份*10%锅炉灰=灰份*10%底灰=灰份*80%+未燃份质量平衡计算例题实际废气量= (m-0.2
9、1)Va+ 22.4/12(C+6H+2/3W+3/8S+3/7N) 理论空气量= 1.96 (Nm3/kg) 实际废气量= (2-0.21)*1.96+(22.4/12)(0.1889+6*0.0257 +2/3*0.4997+3/8*0.0004+3/7*0.0055)=4.78 (Nm3/kg)元素分析 (%)可燃份 %过剩比 CHONS 34.54218.892.5712.10.550.04焚化处理流程0.3S1By Vendor废气处理消石灰反应Ca(OH)2+2HCl CaCl2+2H2OCa(OH)2+SO2 CaSO3+2H2O出半干式洗烟塔后废气中颗粒含飞灰CaCl2CaSO
10、3未反应之Ca(OH)2 废气处理消石灰用量理论需求量(MHCl/36.5/2+MSO2/64)*74(消石 灰分子量)*(安全系数)/纯度安全系数:1.62.0纯度:9095%废气处理消石灰用量例题 废气流量:161,023.5 Nm3/hr 锅炉出口废气浓度: HCl:750 ppm SOx:60.9 ppm 消石灰纯度:90% 安全系数=1.6 加药量:(MHCl/36.5/2+MSO2/64)*74(消石灰分子量)*(安全系数)/ 纯度MHCl=7501000000161023.522.436.5=196.6 kg/hrMSO2=60.91000000161023.522.464=28
11、.1 kg/hr(196.6/36.5/2+28.1/64)*741.60.9=412 kg/hr废气处理半干式洗烟塔去除效率 HCl:50% SOx:5% 半干式洗烟塔飞灰量=10%总灰量 CaCl2反应生成量: MHCl36.520.5111 SO2反应生成量: MSO2640.05120 Ca(OH)2剩余量 MCa(OH)2=喷入量-MHCl36.52740.5- MSO264740.05 总灰量=锅炉出口灰量+ CaCl2反应生成量+ CaSO3反应生成 量+Ca(OH)2剩余量废气处理活性碳喷入量 0.10.15 g/Nm3 采气送 空气速度20 m/s 袋式集尘器入口particle 量 半干式出口particle+活性碳+反应生成物 +Ca(OH)2 HCl 总去除效率：95% CaCl2: MHCl0.536.520.95111 SO2总去除效率:85% CaSO3: MSO30.95640.85120 Ca(OH)2残留量=半干式出口量- MHCl0.536.520.9574- MSO30.95640.8574焚化处理流程0.3S1By Vendor
