焚烧炉焚烧固体废料计算书

焚烧炉焚烧固体废料计算书

焚烧炉焚烧固体废料，其处理量为230㎏/H，该废料的热值为5000kcal/kg。利用天然气进行焚烧，焚烧出的烟气温度约在1100℃左右，现要利用该部分的余热将该厂锅炉出来的热水升温，该热水的规格为2.5Mpa，150℃，流量为10T/H，计算热水能升高的度数？同时计算该方案的节能情况。

具体计算如下：利用烟气余热，在列管式热热器中（即废热锅炉） 将275℃的导热油升温到300℃，再利用导热油为热源将热水在板式热交换器中进行热交换，达到热水升温的目的。 一、 计算焚烧炉所需天然气耗量：

230㎏/h的固体废物完全燃烧需放出的热量 Q=230㎏/h×5000 kcal/kg=1.15×106 kcal/h

无需燃料的情况下,该焚烧炉的热灼解率为99%,通过增加天燃气消耗10%热量保持稳定的燃烧状态,焚烧炉的有效热负荷：

Qe=10%×1.15×106 =1.15×105 (kcal/h)

焚烧炉的热效率按90%计算；所需天然气耗量按公式 B= Qe/(Qarnet×η) 式中Qarnet为低位发热值。

天然气燃料的低位发热值为8500kcal/Nm3

天然气耗量B= Qe/Qarnet×η=1.15×105/（8500×0.9）=15 Nm3/h

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二、 计算燃烧固体及天然气所需的空气量

1、 燃烧单位固体废料所需理论空气量，按下式进行

L0（固废）=（0.24/1000）Qd+0.5

式中Qd为固体废料的热值，其单位为kJ/kg Qd=5000 kcal/kg=20900kJ/kg 单位理论空气消耗量：

L0（固废）=（0.24/1000）Qd+0.5=5.516 m3/kg 取燃烧固体废料的空气剩余系数α=1.5 单位实际空气消耗量：

L（固废）= αL0（固废）=1.5×5.516=8.3 m3/kg

2、 燃烧单位Nm3天然气所需理论空气消耗量,按下列公式进行:

L0（天然气）=（0.264/1000）Qd+0.02

式中天然气的Qd值为8500kcal/Nm3=35530 kJ/Nm3 L0（天然气）=（0.264/1000）Qd+0.02=9.4 m3/Nm3 取燃烧天然气所需的空气过剩余系数α=1.1 燃烧单位Nm3天然气所需实际空气消耗量 L（天然气）=1.1×9.4=10.34 m3/Nm3 该焚烧炉焚烧时所需的空气量为 L=230×8.3＋15×10.34=2064.1 m3/h

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三、 计算燃烧生成的烟气量

1、燃烧单位固体废物所生成的烟气量按下列公式进行计算： V0（固废）=（0.21/1000）Qd+1.65＋（α-1）L0 =（0.21/1000）×20900＋1.65＋0.5×5.516 =8.8 m3/kg

2、燃烧单位天然气所生成的烟气量按下列公式进行计算： V0（天然气）=（0.018/1000）Qd+αL0

=（0.21/1000）×35530＋1.1×9.4＋0.38 =11.36 m3/Nm3 该焚烧炉所生成的烟气量

V=8.8×230＋11.36×15=2194.4 m3/h

四、 计算烟气量的组成

固体废料主要成份为碳,其余燃烧完全所生成的气体主要是CO2 。

单位固体废物所生成的烟气的组成 VN2=8.3×0.79=6.56 m3/kg VCO2=8.8－6.56=2.24 m3/kg

天然气的主要成份为CH4,其余燃烧产物为CO2和H2O, CH4＋2O2 CO2 ＋2H2O 燃烧单位Nm3天然气所得到的烟气构成 VN2=10.34×0.79=8.17 m3/Nm3

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VCO2

=（1/2）×10.34×0.21=1.01 m3/Nm3

V3H2

O =2.18 m/Nm3

焚烧炉燃烧时所生成的烟气量的构成 VN2=6.56×230＋8.17×15=1631.4 m3/h VCO2

=2.24×230＋1.01×15=530.4 m3/h

VHO =2.18×15=32.7 m32

/h

五、 计算生成烟气的温度

燃烧固体废物及天然气所释放的热量： Q=230×5000＋8500×15=1.28×106 (kcal/h) =5.35×106 (kJ/h) 考虑在燃烧过程中热损失为30%

则用于烟道气升温的热量Q有效=70%Q=70%×5.35×106 =3.745×106 kJ/h

从资料查询鼓风机鼓入的空气温度取25℃,其焓值取35 kJ/ m3输入空气的焓I1=2064.1×35=7.22×104 kJ/h 假定燃烧后烟气的温度为1100℃

查相关资料在1100℃时, CO2的焓值2465.4 kJ/ m3 N2的焓值1549.8 kJ/ m3 H2O的焓值1932 kJ/ m3 在该温度下烟气的总焓

I1100℃=ICO2×VCO2＋IN2×V N2＋IH2

O×VH2

O

4

=2465.4×530.4＋1549.8×1631.4＋1932×32.7 =3.89×106 kJ/h

生成烟气所吸收的热量Q吸= I1100℃－I1

=3.8×106 kJ/h≈Q有效

故假定燃烧后烟气的温度为1100℃成立

六、 计算利用废热锅炉升温导热油的量

导热油由275℃升温至300℃，在此温度区域查相关资料其平均比热容为2.717kJ/（kg. ℃）焚烧炉生成的烟气温度在1100℃;在进入废热锅炉时,考虑到热损失其温度定在1000℃,考虑到设备投资因素,出废热锅炉烟气设定为400℃. 查相关资料

在1000℃时, CO2的焓值2209.2 kJ/ m3 N2的焓值1398.6 kJ/ m3 H2O的焓值1730.4kJ/ m3 在400℃时, CO2的焓值774.5 kJ/ m3 N2的焓值528.4 kJ/ m3 H2O的焓值628.3kJ/ m3 I1000℃=ICO2×VCO2＋IN2×V N2＋IHO×V HO

2

2

=3.51×106 kJ/h

I400℃= ICO2×VCO2＋IN2×V N2＋IHO×V HO

2

2

=1.3×106 kJ/h

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烟气在1000℃ 500℃的过程中,释放的热量 Q放= I1000℃－I400 =2.21×106 kJ/h

其中有95%的热量用于导热油升温 导热油的量

W= Q吸/Cp·?t=（0.95·Q放）/ Cp·?t

=（0.95×2.21×106）/（2.717×25） =3.09×104 kg/h

七、 利用导热油为加热介质，计算热水下升温

查相关资料2.5MPa,150℃的水,其比热容1.11 kcal/（kg. ℃）为转换为4.64kJ/（kg. ℃）利用板式换热器进行热水的加热, 假定板式换热器的热效率为95%，根据能量守恒定律.其计算热水的升温

?t=（W油·Cp油·?t油×95%）/（W水·Cp水）

=（3.09×104×2.717×25×0.95）/（10×103×4.64）

=43

导热油温差300℃～275℃

热水的初始温度为150℃利用上述方案能将水温提升至193℃

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八、 利用天然气热水锅炉直接加热热水，计算上述温差下天然气耗量

热水要实现上述温差所吸收的热量

Q吸= W·Cp·?t=10，000×1.11×43=4.773×105 kcal/h 热水锅炉的热效率取85%，则所需消耗天然气的量 V= Q吸/(0.85·Qnetar) =4.773×105/(0.85·8500) =66Nm3/h

通过上述计算，利用烟气余热每小时可节省天然气51 Nm3。

结论:1、该方案完全可行，每天可节省3062元/天的能源。

2、相当于增加了一台10T的热水锅炉。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/tpuv.html