垃圾焚燒脫硫除塵器循環(huán)加熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

耿存友，王雄飛

（安徽盛運(yùn)環(huán)保工程有限公司，合肥 230051）

1 前言

某公司通過(guò)對(duì)循環(huán)流化床、逆推往復(fù)式爐排爐這兩種垃圾焚燒爐在各自不同的垃圾焚燒工況下的脫硫除塵系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)踐進(jìn)行跟蹤分析，總結(jié)了垃圾焚燒爐從啟爐-運(yùn)行-停爐-再運(yùn)行各環(huán)節(jié)垃圾焚燒的尾氣對(duì)布袋除塵器的影響因素。認(rèn)為垃圾焚燒爐啟爐時(shí)垃圾成分復(fù)雜，煙氣在50℃～60℃、濕度大，HCl、SOx、NOx含量高等。煙氣長(zhǎng)時(shí)間處于露點(diǎn)之下會(huì)結(jié)露，大量酸、堿物質(zhì)、粉塵吸濕黏附在與煙氣接觸的除塵器表面形成酸、堿腐蝕。在除塵器內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)件表面形成酸、堿或電化學(xué)腐蝕。潮濕粉塵與濾袋接觸導(dǎo)致嚴(yán)重糊袋，使濾袋失去工作效能。因此，必須充分做好啟爐時(shí)脫硫除塵系統(tǒng)的運(yùn)行準(zhǔn)備工作。

有企業(yè)總結(jié)出一套循環(huán)加熱系統(tǒng)熱力計(jì)算的簡(jiǎn)算方法，在垃圾焚燒脫硫除塵系統(tǒng)上按此法選型設(shè)計(jì)的除塵器循環(huán)加熱系統(tǒng)，只要在垃圾焚燒爐啟爐前開(kāi)啟旁通和循環(huán)輔助加熱系統(tǒng)，待進(jìn)入旁通的煙氣溫度和循環(huán)加熱后布袋除塵器內(nèi)部溫度均升至煙氣露點(diǎn)溫度之上后，除塵器再進(jìn)入工作狀態(tài)，就能杜絕因啟爐時(shí)煙氣進(jìn)入除塵器后溫度降至結(jié)露點(diǎn)導(dǎo)致的除塵器構(gòu)件腐蝕、布袋糊袋等現(xiàn)象，確保脫硫除塵系統(tǒng)后期的運(yùn)營(yíng)質(zhì)量，穩(wěn)定脫硫除塵效果，延長(zhǎng)了脫硫除塵系統(tǒng)的使用壽命。

2 布袋除塵器正常工作要求

生活垃圾焚燒煙氣露點(diǎn)溫度為130℃～145℃，進(jìn)入袋式除塵器的煙氣溫度必須控制在145℃以上。綜合其他因素，袋式除塵器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的溫度須控制在145℃～155℃范圍內(nèi)。

3 熱循環(huán)輔助加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 循環(huán)加熱系統(tǒng)的工作條件

焚燒爐啟爐前首先關(guān)閉除塵器進(jìn)、出風(fēng)管道上的截?cái)嚅y，打開(kāi)旁通閥。打開(kāi)循環(huán)加熱系統(tǒng)上的雙層密封閥，啟動(dòng)循環(huán)加熱風(fēng)機(jī)后啟動(dòng)預(yù)噴涂系統(tǒng)，再啟動(dòng)熱循環(huán)電加熱器及各監(jiān)測(cè)儀表，使除塵器進(jìn)入內(nèi)部熱風(fēng)循環(huán)加熱的工作狀態(tài)。當(dāng)除塵器內(nèi)部溫度上升到一定值時(shí)，啟動(dòng)除塵系統(tǒng)引風(fēng)機(jī)、焚燒爐點(diǎn)火啟爐、煙氣經(jīng)旁通管道外排。當(dāng)焚燒爐的煙氣溫度，除塵器內(nèi)部溫度，除塵器進(jìn)、出口的差壓均達(dá)到初設(shè)經(jīng)驗(yàn)值時(shí)，關(guān)閉循環(huán)加熱系統(tǒng)，打開(kāi)除塵器進(jìn)、出口端的截?cái)嚅y，關(guān)閉旁通閥，保持預(yù)噴涂仍在工作狀態(tài)，除塵器進(jìn)入工作狀態(tài)后當(dāng)除塵器內(nèi)部溫度穩(wěn)定在露點(diǎn)以上時(shí)停止預(yù)噴涂。

循環(huán)電加熱器必須與循環(huán)風(fēng)機(jī)連鎖。開(kāi)機(jī)順序：循環(huán)風(fēng)機(jī)→電加熱器；關(guān)機(jī)順序：空氣電加熱器（1分鐘后）→循環(huán)風(fēng)機(jī)。循環(huán)風(fēng)機(jī)不開(kāi)時(shí)，空氣電加熱器不得開(kāi)啟。

3.2 循環(huán)加熱系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)

加熱系統(tǒng)必須采用熱風(fēng)循環(huán)加熱，才能保證除塵器的各個(gè)角落加熱均勻。循環(huán)輔助加熱系統(tǒng)的工藝設(shè)備配置由：循環(huán)風(fēng)機(jī)、電加熱器、雙層密封閥和熱循環(huán)管道、測(cè)溫測(cè)壓元件組成，工藝流程如下圖。

循環(huán)加熱系統(tǒng)工藝流程圖

循環(huán)加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)首選合適功率的電加熱器和合適風(fēng)量的循環(huán)風(fēng)機(jī)。電加熱器單位時(shí)間內(nèi)提供的總熱量Q總必須大于在設(shè)定溫度下的除塵系統(tǒng)各部件損失的熱量Q損、在除塵器內(nèi)循環(huán)氣體吸收的熱量Q氣、除塵器箱體、濾袋、袋籠所吸收的熱量Q吸之和。除塵系統(tǒng)損失熱量Q損應(yīng)包括：除塵器外殼（保溫）的熱損失Q1，除塵器進(jìn)、出口部分管道熱損失Q2，加熱系統(tǒng)管道熱損失Q3，循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)、出口閥門(mén)部分熱損失Q4，除塵器進(jìn)出口兩端閥門(mén)漏風(fēng)熱損失Q5，除塵器本體漏風(fēng)熱損失Q6等。

（1）Q1～Q4的表面散熱計(jì)算：

式中：

Q —表面熱損失，kJ/h；

α—綜合修正系數(shù)，取1.3～1.4；

F —總散熱面積，m2；

t內(nèi)—內(nèi)部氣體設(shè)計(jì)溫度（取155℃，高于酸露點(diǎn)溫度10℃左右）；

t外—當(dāng)?shù)厥彝鉁囟龋妫?/p>

取t外=25℃（下同）；

K —傳熱系數(shù)。

式中：

α1—外表面放熱系統(tǒng)KK/m2·℃·h，取20；

α2—內(nèi)表面放熱系統(tǒng)KK/m2·℃·h，取10；

δ —保溫層厚度，m，取0.1；

λ—保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)，巖棉取λ=0.044 KK/m2·℃·h。

（2）Q5、Q6滲透所引起的散熱計(jì)算：

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每個(gè)（共2個(gè)）閥門(mén)漏風(fēng)率≤1.5%，而除塵器本體漏風(fēng)率為2%。兩者之和為5%，滲透熱損失應(yīng)按下式計(jì)算：

式中：

Q —滲漏熱損失，kJ/h；

L —漏風(fēng)量（除塵器容積×漏風(fēng)率5%）；

γ—1.1825kg/m3（25℃時(shí)空氣容重）；

C —比熱，kJ/kg·℃，25℃時(shí)，空氣比熱1.03。

（3）Q氣除塵器內(nèi)氣體加熱至設(shè)定溫度時(shí)所需的熱量計(jì)算：

式中：

Q氣—滲漏熱損失，kJ/h；

L —除塵器容積。

（4）Q吸除塵器箱體（含袋籠、濾袋）、管道加熱至設(shè)定溫度時(shí)所需的熱量計(jì)算：

式中：

Q吸—滲漏熱損失，kJ/h；

m —除塵器與加熱氣體接觸的箱體質(zhì)量（kg）；

C鋼—比熱，kJ/kg·℃，當(dāng)25℃時(shí)，鋼的比熱0.45。

實(shí)際內(nèi)循環(huán)的氣體量、漏風(fēng)量是由循環(huán)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量決定的，循環(huán)加熱系統(tǒng)的工作時(shí)長(zhǎng)應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)狀況適當(dāng)延長(zhǎng)。

3.3 循環(huán)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量計(jì)算

循環(huán)加熱系統(tǒng)的提供的總熱量：Q總=Q損+Q氣+Q吸之和，其中：Q損=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6

然后根據(jù)Q總計(jì)算出所需要加熱循環(huán)風(fēng)量（L1）。此風(fēng)量為循環(huán)加熱風(fēng)機(jī)風(fēng)量選取依據(jù)。

式中：

L1—循環(huán)加熱風(fēng)量，m3/h。

3.4 循環(huán)加熱器的功率和加熱時(shí)間計(jì)算

空氣電加熱器功率P=（L1×Δt）/（3000×η）式中：

P —空氣電加熱器功率，kW；L1—送風(fēng)量，m3/h；

△t —空氣溫升，℃；

η —電加熱器熱效率，一般為85%。循環(huán)加熱器的加熱所需的時(shí)間t=

式中：

t —時(shí)間，s；

Q總—電熱，kJ；

P —功率，kW。

4 結(jié)語(yǔ)

以上循環(huán)加熱系統(tǒng)的熱力計(jì)算為垃圾焚燒脫硫除塵器循環(huán)加熱系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)、循環(huán)加熱器、循環(huán)加熱風(fēng)機(jī)選型提供了理論支持。該計(jì)算方法經(jīng)實(shí)際應(yīng)用和校核證實(shí)是可行的，具備一定的參考價(jià)值?！?/p>