生活垃圾焚烧系统设计设计

公开 ******

学 号

毕 业 设 计（论 文）

生活垃圾焚烧系统设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期：

使用授权说明

本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名： 日 期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名： 日期： 年 月 日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名： 日期： 年 月 日

导师签名： 日期： 年 月 日

指导教师评阅书

指导教师评价： 一、撰写（设计）过程 1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 指导教师： （签名） 单位： （盖章） 年 月 日

评阅教师评阅书

评阅教师评价： 一、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 评阅教师： （签名） 单位： （盖章） 年 月 日 教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价： 一、答辩过程 1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、学生答辩过程中的精神状态 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 评定成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 教研室主任（或答辩小组组长）： （签名） 年 月 日 教学系意见： 系主任： （签名） 年 月 日

北京石油化工学院 学位论文授权使用协议

论文《生活垃圾焚烧系统设计》系本人在北京石油化工学院学习期间创作完成的作品，并已通过论文答辩。

本人系作品的唯一作者，即著作权人。现本人同意将本作品收录于《北京石油化工学院学位论文全文数据库》。本人承诺：已提交的学位论文电子版与印刷版论文的内容一致，如因不同而引起学术声誉上的损失由本人自负。

本人完全同意本作品在校园网上提供论文目录检索、文摘浏览以及全文部分浏览服务。公开级学位论文全文电子版允许读者在校园网上浏览并下载全文。

注：本协议书对于非公开学位论文在保密期限过后同样适用。

院系名称：机械工程学院 作者签名： 学 号：070374 2011 年 6 月 16 日

北 京 石 油 化 工 学 院

毕 业 设 计 （论 文） 任 务 书

学院（系、部） 机械工程学院 专业 环境工程系 班级 环071 学生姓名 指导教师/职称 周翠红/副教授 1. 毕业设计（论文）题目

生活垃圾焚烧系统设计

2.任务起止日期： 2011 年 2 月 21 日 至 2011 年 6 月 19 日 3.毕业设计（论文）的主要内容与要求 (1) 课题简介

目前,城市生活垃圾的处理方法主要有三种：填埋、堆肥和焚烧。生活垃圾焚烧炉，是焚烧生活垃圾的设备。生活垃圾焚烧炉由垃圾前处理系统，焚烧系统，烟雾生化除尘系统及煤气发生炉（辅助点火焚烧）四大系统组成。垃圾焚烧技术在国外的应用和发展已有几十年的历史，比较成熟的炉型有机械炉排焚烧炉、流化床焚烧炉、回转式焚烧炉和CAO焚烧炉。

(2) 任务与要求

本课题以生活垃圾焚烧炉为重点内容，设计焚烧炉的结构尺寸、垃圾前处理系统，焚烧系统，烟雾生化除尘系统及煤气发生炉。使用UG NX软件对主要部件，特别是烟雾生化除尘系统与煤气发生炉进行三维实体模拟。

(3) 预期培养目标

使毕业生增强综合运用知识、检索资料、应用文献，外语阅读及翻译能力，以及绘图能力、三维建模能力和设计能力，培养毕业生分析与思考能力。

(4) 应提交的成果

① 检索资料：中文文献不少于10篇，英文文献不少于3篇； ② 开题报告或文献综述； ③ 焚烧炉结构设计计算

④ 不低于3张零号图纸的工作量； ⑤ 毕业设计论文。 4.主要参考文献

[1] 王秉铨. 生活垃圾焚烧炉的选型与设计[J].北京:工业加热，2001(4)；21-27. [2] 李运忠. LLL - 100型城市生活垃圾焚烧炉设计[J]. 江苏环境科技，2002(2)；7-8.

[3] 唐伟，何平，张新学. 城市生活垃圾焚烧处理技术的比选[J].北京: 应用能源技术，2009(8)；8-10.

[4] 丁建东，唱鹤鸣. 流化床垃圾焚烧炉设计和焚烧工艺的研究[J] . 南通大学学报，2007，6(1)；34-37.

[5] 钱惠国. 回转窑式废弃物焚烧炉的设计[J]. 动 力 工 程 ，2002，22(3)；1819-1923.

[6] Byung-Hoon Kim，Se-Jin Lee.A case study of dioxin monitoring in and aroundan industrial waste incinerator in Korea. Chemosphere，2005，58(11)；15-1599.

[7] Kyoung-Soo Kim , Sun-Kyoung Shin , Kyoung-Sim Kim. National monitoring of PCDD/DFs in environmental media around incinerators in Korea. Environment International， 2008，34(2); 202-209.

5.进度计划及指导安排

第1周 校内外文献查阅，撰写文献综述； 第2周 撰写开题报告；

第3周 翻译与本题目有关英文资料； 第4周 焚烧炉总体结构设计； 第5周 焚烧炉结构设计计算；

第6周 进风，进料系统设计计算； 第7周 排渣，输送系统设计计算； 第8周 三维实体模拟； 第9周 撰写论文； 第10周 绘制图纸； 第11周 绘制图纸； 第12周 绘制图纸； 第13周 修改论文与图纸； 第14周 整理毕设资料并上交； 第15周 教师评阅，制作幻灯片； 第16周 答辩及相关准备工作；

第17周 根据答辩小组意见修改并上交毕设档案。

任务书审定日期 年 月 日 系（教研室）主任（签字） 任务书批准日期 年 月 日 教学院（系、部）院长（签字） 任务书下达日期 年 月 日 指导教师（签字） 计划完成任务日期 年 月 日 学生（签字）

摘 要

随着城市人口的增长、经济的发展和居民生活水平的不断提高，城市生活垃圾产生量逐年迅速增长。因此，对垃圾采取焚烧处理可以实现垃圾的无害化、减量化和资源化三大目标，代表着今后处理大量城市生活垃圾的发展趋势。

本论文设计内容为生活垃圾焚烧系统，系统主要包括：进料系统、焚烧炉系统、烟气系统、除尘系统等。其中焚烧炉系统主要选用的是流化床焚烧炉，其主要优点有处理废弃物种类适应性强、烟气排放性能好、焚烧效率高等，对焚烧炉炉膛高度、深度及直径进行了设计计算；除尘系统主要选用的是高温旋风分离器，其除尘效率可达90%以上，同时还对旋风筒的直径、排气口、出渣口及旋风分离器的沉降速度、分级效率、压降等进行设计；烟气系统主要是空气及烟气量的设计计算；热量回收主要是对垃圾焚烧热量的计算。此外，还对焚烧炉进行了三维实体模拟。

本论文不仅对对焚烧系统进行了研究，还对焚烧炉的结构进行了优化，运用了流化床焚烧炉的燃烧彻底、能够有效控制垃圾焚烧过程中有害气体的产生、操作简单、运行稳定等优点。

关键词： 生活垃圾，焚烧炉，流化床，除尘系统

Abstract

With the urban population growth, economic development and continuous improvement of living standards, the amount of garbage generated rapid growth year after year. Therefore, incineration of garbage can be taken harmless waste, reduction of the three goals and resources, represent a large number of municipal solid waste treatment in the future development trend.

Solid waste incineration systems were designed in the paper, waste incineration system includeed: feed system, incinerator system, flue gas system, dust removal system. Burning furnace system in which the choices were the main fluidized bed incinerator, the main advantage of adaptability in dealed with the waste type, flue gas emissions performance, burning efficiency, and the incinerator furnace height, depth and diameter of the design calculation. Dust removal system was mainly used in high temperature cyclone, the collection efficiency of more than 90%, while designed for the diameter of the cyclone, exhaust port, the slag port and the cyclone setted velocity, separation efficiency, pressure drop etc. Such as the design of the gas system was mainly the design of air and flue gas volume calculations. Waste heat recovery mainly on the calculation of calories burned. In addition, the incinerator were also three-dimensional simulation. This paper not only for the incineration system were studied, but also for the structure of the incinerator were optimized, the use of a fluidized bed incinerator burnned completely, can effectively control the process of waste incineration produces harmful gases, simple, stable and so on.

Key words： garbage，incinerator，Fluidized bed，dust removal system

目 录

第一章 前 言 ........................................................................................................................... 1

1.1 选题背景 ........................................................................................................................1 1.2 研究意义 ........................................................................................................................1 1.3垃圾焚烧的发展及焚烧技术应用 ............................................................................2

1.3.1 垃圾焚烧的发展现状 .............................................................................................2 1.3.2国外垃圾焚烧技术应用现状 ..................................................................................2 1.3.3 国内垃圾焚烧技术应用 .........................................................................................3

1.4 垃圾焚烧原理及焚烧技术 .........................................................................................3

1.4.1燃烧机理 ..................................................................................................................3 1.4.2 焚烧原理 .................................................................................................................4 1.4.3 焚烧技术 .................................................................................................................4 1.4.4影响焚烧的主要因素 ..............................................................................................5

第二章 焚烧系统的简介 ........................................................................................................ 6

2.1 焚烧工艺介绍 ................................................................................................................6

2.1.1 焚烧工艺的概述 ..................................................................................................... 6

2.1.2 焚烧炉的分类 .........................................................................................................7

2.2 流化床焚烧炉 ...............................................................................................................8

2.2.1鼓泡式流化床 ....................................................................................................... 10 2.2.2 回旋流化床 ........................................................................................................... 10 2.2.3 异重流化床 ........................................................................................................... 11 2.2.4循环流化床 ............................................................................................................ 12 2.2.5 小结 ....................................................................................................................... 15

第三章 焚烧系统设计计算 ................................................................................................. 14

3.1 焚烧炉设计初始参数 ................................................................................................ 14 3.2 焚烧炉基本参数的确定 ........................................................................................... 14 3.3 空气及烟气量计算 .................................................................................................... 15

3.3.1 空气量计算 ........................................................................................................... 15 3.3.2 烟气量计算 ........................................................................................................... 16 3.3.3 分离效率计算 ....................................................................................................... 17 3.3.4 脱硫效率计算 ....................................................................................................... 18

3.4 垃圾发热量计算 ......................................................................................................... 19 3.5理论燃烧温度计算 ..................................................................................................... 19 3.6可利用热值计算 .......................................................................................................... 20 3.7 前处理系统 .................................................................................................................. 21 3.8 焚烧炉炉膛尺寸计算 ................................................................................................ 22

3.8.1 炉膛直径和深度的确定 ....................................................................................... 22 3.8.2 炉膛高度的确定 ................................................................................................... 22

3.9 炉膛开孔设计 .............................................................................................................. 24

3.9.1 燃料入口 ............................................................................................................... 24 3.9.2 脱硫剂入口 ........................................................................................................... 24 3.9.3 一次风和二次风入口 ........................................................................................... 24 3.9.4 炉膛出口 ............................................................................................................... 24 3.9.5 循环物料进口 ....................................................................................................... 24 3.9.6 炉膛排渣口 ........................................................................................................... 24

3.10 风载荷计算 ................................................................................................................ 25

3.10.1 风力计算 ............................................................................................................. 25 3.10.2 风弯矩计算 ......................................................................................................... 29

3.11 各种载荷引起的轴向力 ......................................................................................... 30

3.11.1 计算压力引起的轴向拉应力 ............................................................................. 30 3.11.2 重力载荷引起的轴向拉应力 ............................................................................. 30 3.11.3最大弯矩引起的轴向拉应力 .............................................................................. 31

第四章 换热系统及布风装置的设计 ................................................................................. 33

4.1 外置式换热器（EHE）的简介 ................................................................................ 33 4.2 外置式换热器（EHE）的设计 ................................................................................ 33 4.3 炉膛受热面的结构 .................................................................................................... 35 4.4 对流受热面的设计计算 ........................................................................................... 35 4.5 回料装置的设计 ......................................................................................................... 36

4.5.1 回料装置的作用 ................................................................................................... 36 4.5.2 回料阀的分类 ....................................................................................................... 36 4.5.3 回料阀的工作原理 ............................................................................................... 37 4.5.4 U阀的设计计算 ................................................................................................. 37

4.6 布风装置的设计 ......................................................................................................... 38

4.6.1 布风装置的作用 ................................................................................................... 38

4.6.2 布风板的设计 ....................................................................................................... 38

第五章 旋风分离器的设计计算 ........................................................................................ 42

5.1 旋风分离器简介 ......................................................................................................... 42 5.2 旋风分离器结构设计 ................................................................................................ 42

5.2.1 入口风速确定 ....................................................................................................... 43 5.2.2 旋风筒直径计算 ................................................................................................... 43 5.2.3 导流片选取 ........................................................................................................... 44 5.2.4 离心力沉降速度计算 ........................................................................................... 45 5.2.5 气流旋转圈数 ....................................................................................................... 46 5.2.6 理论切割直径 ....................................................................................................... 46 5.2.7 理论分级分离效率 ............................................................................................... 47 5.2.8 旋风分离器的压降计算 ....................................................................................... 49

5.3 旋风分离器耐火材料铺设 ....................................................................................... 49 5.4 烟气净化工艺选择 .................................................................................................... 50 5.5 垃圾焚烧烟气排放标准 ........................................................................................... 51 第六章 焚烧炉三维实体模拟 ............................................................................................... 53

6.1 UG NX软件介绍 ........................................................................................................ 6.2 焚烧炉的三维模拟 .................................................................................................... 6.3 布风板的三维模拟 .................................................................................................... 56 第七章 结论与展望 ................................................................................................................. 59

7.1 结论 ............................................................................................................................... 59 7.2对进一步研究的展望 ................................................................................................. 59 参考文献 ..................................................................................................................................... 60 致 谢 ..................................................................................................................................... 62 声 明 ..................................................................................................................................... 63

第一章 前 言

1.1 选题背景

目前全国600多座城市中约有三分之二的城市陷入垃圾围城的困境。中国仅“城市垃圾”的年产量就近1.7亿吨，这些城市垃圾绝大部分是露天堆放。随着城市人口的增长、经济的发展和居民生活水平的不断提高，城市生活垃圾产生量逐年迅速增长。它不仅影响城市景观，同时污染了大气、水和土壤，对城镇居民的健康构成威胁，垃圾已成为城市发展中的棘手问题。垃圾不仅造成公害，更是资源的巨大浪费[1]。

由于垃圾焚烧法可以快速减容且回收部分能源，自80年代起在美国、日本等发达国家就开始应用并实现垃圾焚烧发电，目前已发展成为一门新兴的产业，美国从80年代起，投资70亿美元，兴建90座焚烧厂，年总处理能力3000万吨，全美最大的垃圾焚烧发电厂正在底特律市兴建，日处理垃圾量为4000吨，发电总装65 MW。德国有十多家垃圾热电站，比利时、法国等国也都建有垃圾焚烧发电厂[2]。

我国城市生活垃圾焚烧事业起步较晚，源于20世纪80年代，真正起步于九十年代初，同国外发达国家相比，虽然受技术、经济、垃圾性质等因素的影响，但发展却非常迅速。目前全国主要城市均已建设了生活垃圾焚烧处理厂。许多小城镇、医院等，也建有相应的固体废物焚烧处理设施[3]。

2011年全国生活垃圾无害化处理率力争达到74%，全国城市生活垃圾累积堆存量已达70亿吨，占地约80多万亩。 “十一五”期间规划新增生活垃圾无害化处理能力32万吨/日，其中城市为25.3万吨/日，县城为6.7万吨/日。截止2008年底，全国共建设生活垃圾焚烧厂100 座,其中建成56 座，在建44 座，超过70%的生活焚烧厂集中在我国经济最为发达的东部地区，广东、浙江、江苏和4个直辖市位居前四位，四地合计占全国生活垃圾焚烧处理总量的近六成，80%以上的生活垃圾焚烧厂是在2003～2008年建设的。

北京市年产垃圾量672万吨，每天的产量是1.84万吨，每年垃圾的平均增长比例是8%。北京现有垃圾处理设施23座，处理能力1.04万吨/日，但是现在的处理量已经达到1.74万吨/日。

1.2 研究意义

垃圾焚烧处理的目的在于最大限度地减少垃圾对环境的污染，改善目前存在

的填埋处理需占用大量土地的现状，对垃圾采取焚烧处理可以实现垃圾的无害化、减量化和资源化三大目标，代表着今后处理大量城市生活垃圾的发展趋势。 固体废物无害化处理的基本任务是将固体废物通过工程处理，达到不污染周围自然环境和不危害人体健康的目的。固体废物减量化的任务是通过适宜的手段减小固体废物的数量和容积，一是单纯通过处理和利用对已经生成的固体废物进行减量，二是通过产品设计和销售过程的规范，将“减量化”延伸到固体废物产生源的控制与管理上。固体废物资源化的任务是采取工艺措施从固体废物中回收有用的物质和能源，贯穿固体废物的产生、收集、运输和处理处置的每一个环节

[1,5]

。

1.3 垃圾焚烧的发展及焚烧技术应用

1.3.1垃圾焚烧的发展现状

对生活垃圾和危险废物进行焚烧处理，始于19世纪中后期。19世纪以后，英国、美国、法国、德国等国家，先后开展了大量有关垃圾焚烧的研究和试验，并相继建成了一批用于处理生活垃圾的焚烧炉，这些焚烧炉设备简陋，没有烟气净化处理设施，基本采用间歇操作、人工加料和人工排渣等，焚烧效率低，残渣量大。

进入20世纪以来，垃圾焚烧技术有了新的发展，相继出现了机械化操作的连续垃圾焚烧炉，且设置了必要的旋风除尘等烟气净化处理装置；到了20世纪60年代，世界发达国家的垃圾焚烧技术已初具现代化，出现了连续运行的大型机械化炉排并由机械除尘、静电收尘和洗涤等技术构成的较高效率的烟气净化系统。特别是在70至90年代，固体废物焚烧技术得到空前的快速发展和广泛应用，生活垃圾和危险废物焚烧技术日趋完善，移动式机械炉排焚烧炉已成为应用最多的主流炉型[4,5]。

1.3.2 国外垃圾焚烧技术应用现状

2006年统计，全世界共有生活垃圾焚烧厂近2200座，其中生活垃圾焚烧发电厂约1000座，总焚烧处理能力为62.1万吨/日，年焚烧生活垃圾总量约为1.65亿吨。

生活垃圾焚烧厂主要分布于发达国家和地区，共有35个国家和地区建有生活垃圾焚烧厂。按生活垃圾年焚烧处理能力分析，欧盟19个国家共建有焚烧厂425座，年处理能力约为6360万吨，占38%；日本共建有焚烧厂1374座，年处理能力约为4030万吨，占24%；美国共建有焚烧厂143座，年处理能力约为314万吨，占19%；东亚部分地区（中国、中国、韩国、新加坡、泰国等）共建

有焚烧厂160座，年处理能力约为2400万吨，占15%；其它地区（俄罗斯、乌克兰、加拿大、巴西、摩纳哥等）共建有焚烧厂30座，年处理能力约为600万吨，占4%。

日本是世界上垃圾焚烧技术起步最早、最为成熟的国家，它的焚烧炉数量居世界第一。1998年日本共建有生活垃圾焚烧厂1676座，年焚烧处理能力约为3760万吨，占76.1%，到2004年日本的生活垃圾焚烧厂为1374座，年焚烧处理能力约为4030万吨，占77.4%，这6年间(1998～2004)焚烧厂数量减少了302座，降幅为22%，同期焚烧处理量增长了270万吨，增幅为7.2%。焚烧厂的数量减少，焚烧处理量反增是日本近年来生活垃圾焚烧的现状，2006年日本生活垃圾年焚烧处理能力虽维持在4031万吨的水平，但比例已提高到78.4%[5]。 1.3.3 国内垃圾焚烧技术应用

随着国民经济和城市建设的发展，我国许多经济比较发达的城市开始引进国外先进的焚烧工艺和设备来处理城市生活垃圾。国内第一个垃圾焚烧发电厂在1987年投入运行，垃圾焚烧发电在“九五”期间得到一些城市特别是南方大中城市的重视。20世纪80年代后期,深圳垃圾发电厂从日本引进了逆推式机械炉排焚烧炉技术，拉开了我国城市生活垃圾现代化焚烧技术的序幕[4]。

有一些不同炉型的焚烧炉相继从国外引进，如珠海环卫综合厂引进美国焚烧技术于2000年投产，上海浦东御桥垃圾焚烧厂引进法国焚烧技术于2001年投产运行，哈尔滨垃圾焚烧厂引进日本流化床技术于2002年竣工投产。与此同时，国内也开发出了很多不同容量、不同工作原理的生活垃圾焚烧炉，如常州三立开发的100吨型倾斜翻版链条炉排焚烧炉，中科院开发的100吨循环流化床,浙江大学开发的150吨异重循环流化床焚烧炉。

截至2007年底，中国垃圾焚烧发电厂总数已达75座，其中建成50座，在建25座。2008年，上海1亿千瓦时垃圾发电项目、成都九江环保发电厂、温岭35千伏垃圾焚烧发电厂、邯郸市垃圾填埋气回收利用发电项目等项目已陆续开工建设。全国各地垃圾发电项目遍地开花，垃圾发电技术逐渐成熟，设备国产化进程加快。

1.4 垃圾焚烧原理及焚烧技术

1.4.1燃烧机理

完全燃烧或理论反应式如下：

CxHyOzNuSvClw(xv

ywz1(yw))O2xCO2wHCluN2vSO2H2O44222式中：CxHyOzNuSvClw为可燃物质化学组成式。

经过焚烧处理，生活垃圾、危险废物和辅助燃料中的碳、氢、氧、氮、硫、氯等元素，分别转化为碳氢化合物、氮氧化合物、硫氧化合物、氯化物及水等物质组成的烟，不可燃物质、灰分等成为炉渣。焚烧炉烟气和残渣是固体废物焚烧处理的最主要污染物。 1.4.2 焚烧原理

生活垃圾和危险废物的燃烧称为焚烧，是包括蒸发、挥发、分解、烧结、熔融和氧化还原等一系列复杂的物理变化和化学反应，以及相应的传质和传热的综合过程。进行燃烧必须具备：可燃物质、助燃物质和引燃火源，并在着火条件下才会燃烧。

可燃物质燃烧是一系列十分复杂的物理变化和化学反应过程，通常将焚烧过程分为干燥、热分解、燃烧三个阶段。焚烧过程实际上就是干燥脱水、热化学分解、氧化还原反应的综合作用过程。干燥是利用焚烧系统热能，使入炉固体废物水分汽化，蒸发的过程；热分解是固体废物中的有机可燃物质，在高温作用下进行化学分解和聚合反应的过程；燃烧是可燃物质的快速分解和高温氧化过程。 1.4.3 焚烧技术

焚烧技术主要包括：层状燃烧技术、流化燃烧技术和旋转燃烧技术。 (1) 层状燃烧技术

层状燃烧技术是最基本的焚烧技术。层状燃烧过程稳定，技术较为成熟，应用非常广泛，其系统包括固定炉排焚烧炉、水平机械焚烧炉、倾斜机械焚烧炉等。垃圾在炉排上着火燃烧，热量来自上方的辐射、烟气的对流以及垃圾层内部，在炉排上着火的垃圾在炉排和气流的翻动或搅动作用下，使垃圾层松动，不断的推动下落，促进垃圾的着火和燃烧。

(2) 流化燃烧技术

流化燃烧技术是较为成熟的固体废物焚烧技术，它利用空气流和烟气流的快速运动，使媒介料和固体废物在焚烧过程中处于流态化状态，并在流态化状态下进行固体废物的干燥、燃烧和燃烬，采用流化燃烧技术的设备有流化床焚烧炉。

(3) 旋转燃烧技术

旋转燃烧技术主要设备是回转窑焚烧炉。回转窑焚烧炉是一种可旋转的倾斜钢制圆筒，桶内加装耐火衬里或由冷却水管和有孔钢板焊接成的内筒。在进行废物燃烧时，废物从加料端进入，随着炉体的转动沿内壁耐高温板将废物由筒体下部带到筒体上部，然后靠废物自重落下，使固体废物由加料端向出料口翻滚、向下移动，同时进行固体废物热烟干燥、燃烧和燃烬过程。 1.4.4 影响焚烧的主要因素

固体废物的焚烧效果，受许多因素的影响，如焚烧炉类型、固体废物性质、物料停留时间、焚烧温度、供氧量、物料的混合程度等。

进行固体废物焚烧处理，要求固体废物有一定的热值，固体废物热值越高，越有利于焚烧过程的进行，越有利于回收利用固体废物燃烧热能或进行发电，一般城市生活垃圾的含水量≦50%，低位发热值多在3350～8374 kJ/kg。焚烧温度对焚烧处理的影响，主要表现在温度的高低和焚烧炉内温度分布的均匀程度，焚烧温度越高，越有利于固体废物中有机污染物的分解和破坏，焚烧速度也就越快，一般要求生活垃圾焚烧温度在850～950 ℃。物料停留时间主要指固体废物在焚烧炉内的停留时间和烟气在焚烧炉内的停留时间，通常要求垃圾停留时间能达到1.5～2 h以上，烟气停留时间达到2 s以上。

除以上各影响因素以外，如固体废物料层厚度、运动方式、空气预热温度、进气方式、燃烧器性能、烟气净化系统阻力等，也会影响固体废物焚烧过程的进行[6]。

第二章 焚烧系统简介

2.1 焚烧工艺系统介绍

2.1.1 焚烧工艺概述

就不同时期、不同炉型以及不同的固体废弃物种类和处理要求而言，固体废物焚烧技术和工艺流程也大不相同，如间歇焚烧、连续焚烧、固定炉排焚烧、流化床焚烧、回转窑焚烧、机械炉排焚烧等，不同的焚烧技术和工艺流程有各自的不同特点。

目前大型现代化生活垃圾焚烧技术的基本过程大体相同，如图2.1所示。现代化生活垃圾焚烧工艺流程主要包括：前处理系统、进料系统、焚烧炉系统、空气系统、烟气系统、灰渣系统、余热利用系统及自动化控制系统组成。

固体废物焚烧的前处理系统，主要包括固体废物运输、计量、登记、进场、卸料、混料、破碎、手选、磁选、筛分等；进料系统主要是向焚烧炉定量给料，同时将垃圾池中的垃圾与焚烧炉的高温火焰和高温烟气隔开、密闭，以防止焚烧炉火焰通过进料口向垃圾池垃圾反烧和高温烟气反窜；焚烧炉系统是整个工艺系统的核心，是固体废物进行蒸发、干燥、热分解和燃烧的场所。空气系统即为助燃系统，是焚烧炉非常重要的组成部分，它除了为固体废物的正常燃烧提供必需的助燃氧气外，还有冷却炉排、混合炉料和控制烟气气流等作用。烟气系统是固体废物焚烧炉系统的主要污染源，设置烟气系统的目的是去除烟气中的大量颗粒状污染物质和气态污染物质，使达到国家有关排放标准的要求，最终排入大气[6]。

图2.1 生活垃圾焚烧工艺流程图

2.1.2 焚烧炉炉型的分类

焚烧炉按炉型可分为炉排炉、流化床炉和回转窑炉等类型。

(1) 炉排型焚烧炉

炉排型焚烧炉形式多样，其应用占全世界垃圾焚烧市场总量的80%以上。该炉型最大优势在于技术成熟，运行稳定、可靠，适用范围广，绝大部分固体垃圾不需要任何预处理可直接进炉燃烧，尤其应用于大规模垃圾集中处理。如图2.2为各种机械炉排示意图。

(2) 回转窑焚烧炉

回转窑焚烧炉是一种成熟的技术，如果待处理的垃圾中含有多种难燃烧的物质，或垃圾的水分变化范围较大，回转窑是唯一理想的选择。回转窑可处理的垃圾范围广，特别是在工业垃圾的焚烧领域应用广泛。

图2.2 机械炉排示意图

(a) 台阶式炉排；(b) 台阶往复式炉排；(c) 履带往复式炉排；

(d) 摇动式炉排；(e) 逆动式炉排；(f) 滚筒式炉排

(3) 流化床焚烧炉

流化床焚烧炉可以对多种垃圾进行焚烧处理，它的最大优点是可以使垃圾完全燃烧，并对有害物质进行最彻底的破坏，一般排出炉外的未燃物均在1%左右，垃圾残渣最低，有利于环境保护，同时也适用于焚烧高水分的污泥类物质[7]。

各焚烧炉的结构及作用效果如下表2.1所示：

表2.1 焚烧炉的结构及作用效果比较

耗电量

名称 垃圾适应性 炉排形式 焚烧效果 垃圾层内部温度较高，但尾气温度不高，有害气体处理不彻底，残余物为渣，不易出灰 烟气温度高，对有害气体处理彻底，残余物不板结，便

于出灰 烟气温度高，有害气体处理彻底，残余物不结渣，便于

出灰

适用范围

炉排式焚烧炉 往复炉排式焚烧炉 流化床焚烧炉

对垃圾成充分适应性较好

类似链条锅炉，炉排做水平运动，对垃圾翻动性较差 炉排往复运动，分顶热、燃烧、燃尽三阶段，对垃圾翻

动性较好 垃圾在强大热气流作用下，在流化床上做沸腾运动，垃圾翻动性极好 类似立式水泥窑，垃圾靠重力作用向下运动和翻动

一般

以利于余热利用，比较适合中小型城镇

不能含有大量金属及建筑垃圾，对高分子垃圾适应性一般

对垃圾大小及金属、建筑材料适应性不强，对垃圾含水量适应性较高

一般

便于发电及余热利用，有发展前途 便于发电及余热利用、有发展前途

一般

立式窑焚烧炉

对垃圾成分适用

性一般 一般

垃圾层内部温度高，烟气温度不高，不利于余热利有害气体处理不彻用，比较适合底，残余物为渣，于中小城镇 不利于出灰

2.2 流化床焚烧炉

流化床燃烧系统主要由焚烧炉本体、高温燃烧室、启动燃烧室、余热锅炉、螺旋给料系统、振动排渣机、尾气处理装置、尾部排尘器和鼓、引风机等组成，其中焚烧炉本体由流化床密相焚烧区和稀相区构成，流化床密相区床层中有大量的惰性床料(如煤灰或砂子等)，其热容量很大，能够满足固体废物的蒸发、热解、燃烧所需大量热量的要求。由布风装置送到密相区的空气使床层处于良好流化状态，床层内传热工况十分优越，床内温度均匀稳定，维持在 800℃～900℃，平均停留时间1.0～5.0 s，过剩空气100%～150%，有利于有机物的分解和燃烧，焚烧后产生的烟气夹带着少量固体颗粒及未燃尽的有机物进入流化床稀相区，由二次风送入的高速空气流在炉膛中心形成旋转切圆，使扰动强烈，混合充分，未燃尽成分在此可继续进行燃烧，流化床焚烧系统结构如图2.3所示。

流化床垃圾焚烧技术具有如下突出优势：

(1) 能够有效控制垃圾焚烧过程中有害气体的产生。由于垃圾焚烧温度在850～950 ℃之间时，NOx生成量非常低。当燃烧温度>1300 ℃时，NOx才会大量

生成。采用循环流化床垃圾焚烧锅炉，其炉膛温度一般在850 ℃左右，因此可控制NOx的生成。

图2.3 流化床焚烧系统结构图

(2) 炉内加石灰石可有效脱硫。由于脱硫剂在炉膛中是在最佳的反应温度( 850 ℃左右)下进行脱硫，且炉膛出口处布置有分离器及返料装置，从而提高脱硫剂在炉内的停留时间；当Ca/S比为1：2时，脱硫效率大于85%，可有效脱除垃圾燃烧过程中产生的HCl、HF、SO2等有害气体。

(3) 燃烧彻底。垃圾中有机物可100%烧掉，焚烧后垃圾可减量70%，减容90%以上，灰渣无臭味，可直接填埋。

流化床焚烧生活垃圾锅炉对垃圾进料的要求应该满足以下5个条件： (1) 垃圾进料装置工作稳定、可靠，并具有不小于120%的超负荷进料能力； (2) 进料连续均匀，有较准确的调节比；

(3) 进料装置本身以及与锅炉连接处有较好的密封性, 对厂区环境不会产生污染；

(4) 对进料垃圾的适应性好；

(5) 整个装置操作简单、维护方便，结构、系统、控制性能应与垃圾热电厂规范相适配[8]。

流化床焚烧炉的技术特点: 需要石英砂作为辅料，需要掺煤才能理想燃烧，在煤价较低或上网电价较高的情况下，掺煤越多焚烧厂的经济效益越好；可以混烧多种废物，但是进料越均匀越好，一般需要有前分选和破碎工序；焚烧炉内垃圾处于悬浮流化状态，为瞬时燃烧，飞灰量大，飞灰量是炉排炉的3～4倍；物料处于悬浮状态，烟气流速高，对焚烧炉的冲刷和磨损比较严重；流化床炉的检修相对较多，年运行时间相对较短，通常只有6000～8000小时；流化床炉起炉和停炉较为方便；减少金属酸性腐蚀，发电效率较高[9]。 2.2.1 鼓泡流化床焚烧炉

鼓泡流化床布风系统采用风管和风帽结构，该结构的流化床焚烧炉在韩国和日本污泥处理领域有广泛的应用，具有以下优点：风管下的砂床蓄热量大，可减小污泥水分和热值的波动对燃烧的影响，使低热值的污泥燃烧更加稳定；结构简单、维修容易、磨损问题小、维修费用低；燃烧效率高；燃烧温度均匀；运行费用低；拨散器提高了污泥在床内分布的均匀性，给料和燃烧稳定；启动时间短。如图2.4为鼓泡流化床焚烧炉结构示意图。

图2.4 鼓泡流化床焚烧炉结构示意图

2.2.2 回旋流化床

投入的垃圾被回旋运动的流动砂卷进砂中并燃烧。砂中的燃烧效率高，因此即使垃圾性质有大幅的变动，也可保持稳定的燃烧，如图2.5为回旋流化床结构图。流动砂回旋的效果使炉内不会产生局部高温、且温度均一，所以高热值的垃

圾也不会产生结块。由于砂的强力回旋运动，粗大的垃圾也易破碎分散成细状而完全燃烧。由于砂的回旋运动，大的不燃物可以被砂移动至不燃物排出口而排出。

回旋流化床的组成要素是： (1) 流动空气的风量差；

(2) 左右空气量比部分多，倾斜式炉床；

(3) 炉床由向炉两端的不燃物排出口倾斜，回旋流效果；

(4) 从左右二侧部分向上吹起的砂被导流板阻挡回流到炉的中延部分。

图2.5 回旋流化床

2.2.3 异重流化床

异重流化床能够稳定燃烧，并可以通过特殊的风分配及组织方式保证高效内循环燃烧和顺畅排渣，同时采取了较全面的防止二次污染的措施，负荷调节范围宽，燃料适应性好，特别适合城市生活垃圾组成随季节性变化大的特点，当城市垃圾的热值随季节及天气变化或影响而过低时或用户要求需较大的产汽量以供发电或供热应用时，可将城市垃圾与辅助燃料在同一焚烧炉内混烧。

异重流化床特征在于它具有焚烧炉本体，焚烧炉本体上依次设有风室、布风装置、炉膛，在炉膛下端侧壁设有给煤口、垃圾给料口，其结构如图2.6所示。炉膛四周设有二次进风口，二次风口接二次风机，炉膛出口设有炉内分离器，水平烟道处设有过热器，锅炉尾部上方设有省煤器，下方设有空气预热器，冷却后的烟气经灰斗引出，炉膛上方设有汽包，风室依次与床下自动点火装置、油泵、油箱相接，空气由鼓风机提供，布风装置后部设有排渣口和冷渣分选及冷却装置、冷却风机，冷渣分选装置上方接床料回送管。

异重流化床的主要特点是:

(1) 高比重惰性物料循环； (2) 特殊布风结合定向风帽结构； (3) 二次风旋涡分段燃烧； (4) 垃圾渗滤液回喷炉膛焚烧。

图2.6 异重流化床

2.2.4 循环流化床

能适应低位垃圾燃料组成，采用定向均匀布风，燃烧稳定，选用外置过热器，解决了HCl腐蚀问题，提高热能回收效率。由于焚烧炉炉内含有一定量的炉料，炉内气、固流体强烈混合，垃圾进入炉内即和炽热的石英砂迅速、充分混合，垃圾从加热、干燥到燃烧全过程完成迅速，焚烧炉蓄热量大，着火条件好，燃烧稳定性好。垃圾减量化程度最高，灰渣可综合利用。

循环流化床焚烧炉具有以下的优点：

(1) 处理废弃物种类适应性强：循环流化床燃烧稳定,炉内温度场均匀。由于流化床密相区拥有大量的高温物料，床层的热容量大,能提供低热值、高水分的垃圾干燥、热解和燃烧所需的大量热量，所以适合焚烧各种发热值的废弃物，以煤为辅助燃料，可大幅度降低运行成本，符合国情；

(2) 焚烧效率高：由于炉内气体和固体，固体和固体之间的强烈混合，使废物与灼热的床料直接接触，增大了废弃物的热解率。同时，由于相互之间的不断碰撞，使未燃烧的部分不断暴露出来，进一步增加了废物的燃烧程度；

(3) 烟气排放性能好：由于循环流化床采用低温(850～950 ℃)、分级燃烧，了热力型氮氧化物的形成，在循环流化床中加入合适的吸附剂(如石灰石)，可以大大降低SO2和HCl的排放。在稀相区喷尿素或氨水可进行炉内脱氮，保证NOx、SO2和HCl的排放浓度符合环保要求；

(4) 循环流化床垃圾焚烧炉无炉排等转动部件，设备故障少，维修工作量少，设备投资低。

缺点：循环流化床耗电量较高，飞灰量大，存在炉内耐火材料磨损问题。目前耐火材料已经过关，磨损问题已经得到比较好的解决[9,10,11]，其结构及流程如图2.7所示。

图2.7 循环流化床结构简图

2.2.5 小结

综上所述，因为流化床焚烧炉具有以下7个特点： (1) 能够有效控制垃圾焚烧过程中有害气体的产生； (2) 燃烧彻底；

(3) 炉内加石灰石可有效脱硫； (4) 处理废弃物种类适应性强； (5) 焚烧效率高； (6) 烟气排放性能好；

(7) 无炉排等转动部件，设备故障少，维修工作量少，设备投资低； 故本设计中选用流化床焚烧炉。

第三章 焚烧炉的设计计算

3.1 焚烧炉的设计初始参数

(1) 日处理量：150 t/d =6.25 t/h =6250 kg/h

(2) 燃烧室热负荷: (8～15)104kcal/(m3h)，故本设计中取燃烧室热负荷为12104kcal/(m3h)。

(3) 生活垃圾元素分析，如表3.1所示。

表3.1 垃圾元素分析(%) 项目 数值 项目 数值

C 19.75 N 0.48

O 9.61 A

12.4

H 1.56 S 0.28 Cl 0.23 W

56

(4) 垃圾焚烧炉设计规范，如表3.2所示。

表3.2 焚烧炉设计参数

焚烧炉容量：100 m 离开焚烧炉的灰渣温度：400 ℃ 冷空气温度：30 ℃ 排烟温度：160 ℃ 钙硫比：Ca/S=2 脱硫效率：74.05% 3蒸汽参数：450 ℃ 3.82 MPa 灰渣含碳量：1.5% 热空气温度：300 ℃ 给水温度：150 ℃ 脱硫剂成分：石灰石 燃烧效率：﹥99% 3.2 焚烧炉基本参数的确定 (1) 炉温的确定

炉温代表垃圾的焚烧温度，合适的焚烧温度能使垃圾中有害组分在高温下氧化、分解，适当提高焚烧温度可抑制黑烟的产生，但过高的焚烧温度会增加垃圾中金属的挥发量和NOx物的生成量，因此不能随意提高焚烧温度。根据垃圾的物料组成和对有害物的有效去除选择垃圾的焚烧温度:

一般垃圾焚烧温度：850～ 1 000 ℃

含氰化物垃圾：850～ 900 ℃ 含氯化物垃圾：800～ 850 ℃

去除二恶英的焚烧温度：≥925 ℃

上述焚烧温度多通过增设二燃室引入一燃室富含可燃气的烟气进行二次燃烧后取得，初步认为: 垃圾发热量低于5500 KJ/kg时，如不附加燃料将难以达到1000 ℃炉温。二燃室内烟气流速取4～6 m/s，在保证烟气流速≥2 s 的条件下确定二燃室高度或长度。

本设计中二燃室的烟气流速取5 m/s，烟气停留时间为2 s。 (2) 空气过剩系数的确定

由于垃圾组分的特殊性必须采用高的空气过剩系数才有可能实现完全燃烧。另外，焚烧炉内除应保持合适的焚烧温度、良好的搅拌混合程度、足够的烟气停留时间(所谓三T)外，确保烟气中含有6%～12%氧含量对抑制二恶英的生成十分重要。基于上述诸多原因，通过采取过剩50%～90%的空气量,即空气过剩系数

 1.31～1.5。常用数据是: 一燃室 1.31～1.5,二燃室 0.25～0.3。

(3) 烟囱高度要求

焚烧炉焚烧量 < 100 t/d 时，烟囱最低允许高度25 m；100～300 t/d 时，最低高度40 m；焚烧量 >300 t/d时，最低高度60 m。

故本设计中取烟囱高度为50 m。

3.3 空气及烟气量的计算

3.3.1空气量的计算

完成燃烧反应的最少空气量就是理论空气量，即化学计量的空气量。计算理论空气量和实际空气量有许多公式，如先利用生活垃圾中碳、氢、硫、氧等元素的含量来计算焚烧需要的理论空气量，然后再通过空气过剩系数计算出实际空气量，即空气量。计算公式如下[6]：

V理氧1.866wC5.56wH0.7wS0.7wO (3-5)

V理空=V理氧0.21 (3-6)

式中：

V理氧——焚烧理论氧气量，m3/kg；

V理空——焚烧理论空气量，m3/kg；

wC， wH， wS， wO为C，H，S，O元素在生活垃圾中的质量分数。 本设计中取wS0.28%，wC19.75%，wH1.56%，wO9.61%，则：

V理氧1.866wC5.56wH0.7wS0.7wO

1.86619.75%5.561.56%0.70.28%0.79.61%

0.390 m3/kg

V理空V理氧0.210.3901.857 m3/kg 0.21 由《三废处理工程技术手册——固体废物卷》查得：

流化床焚烧炉过剩空气系数为：1.31～1.5，本设计中取1.4 若过剩空气系数为：

V空 (3-7) =V理空则实际空气量为： V空=V理空 (3-8) V空=V理空1.41.8572.600 m3/kg 焚烧炉小时空气量Vk (标准状态下)

VkGV空 (3-9)

式中:

G ——小时垃圾焚烧量，kg/h，故G6250 kg/h。

3 VkGV空62502.60016250 m/h

3.3.2 烟气量的计算

计算焚烧烟气量，首先利用烟气的成分和经验公式计算出理论烟气量，然后再通过过剩空气系数计算烟气量。计算公式如下[6]：

V理烟=VCO2VSO2VN2VH2O (3-10)

其中：

VCO21.866wC VSO2=0.7wS VN2=0.79V空+0.8wN

VH2O=11.1wH+0.8wH2O+0.0161V理空

故：

V理烟=1.866wC0.7wS0.79V空+0.8wN11.1wH0.8wH2O0.0161V理空

=1.86619.75%+0.70.28%+0.792.600+0.80.48%+11.11.56%

+1.2456%+0.01611.857 3.326 m3/kg

式中：

VCO2——烟气中CO2的理论量，m3/kg；

VSO2——烟气中SO2的理论量，m3/kg； VN2——烟气中N2的理论量，m3/kg； VH2O——烟气中H2O的理论量，m3/kg； wN ——烟气中N元素的质量分数；

wH2O——烟气中H2O的质量分数。

由理论烟气量和过剩空气系数可求得烟气量：

V(0.21)V理空1.866wC11.1wH0.7wS0.8wN1.24wH2O (3-11)

式中：

V——实际烟气量，m3/kg； V理烟——理论烟气量，m3/kg；

本设计中，1.4，V理空1.857 m3/kg，wC19.75%，wH1.56%，

wS0.28%，wN0.48%，wH2O56%，则：

V(0.21)V理空1.866wC11.1wH0.7wS0.8wN1.24wH2O

(1.40.21)1.8571.86619.75%11.11.56%0.70.28%

0.80.48%1.2456% 3.452 m3/kg

焚烧炉小时烟气量Vy (标准状态下)

Vy=GV (3-12)

Vy=GV62503.45221575 m3/h

3.3.3 分离效率的计算

af1Gd(100Cd)/100 (3-1)

BA式中：

af——飞灰份额，%；

Gd——底灰排放量，kg/h； Cd——底灰含碳量，%； B——入炉燃料消耗量，kg/h；

A——生活垃圾中的灰分，%。

af1Gd(100Cd)/100

BA 1701001.5%/100

625012.4% 19.03%90.97%

故分离效率：

式中：

an (3-2)

anafan——循环倍率，一般对于多灰、多水分、低热值的燃料，其循环倍率

可取 6～10，故取an=8；

an8.79%

anaf80.90973.3.4 脱硫效率的计算

0SO2式中：

1.998S （3-3） V0SO——SO2原始排放浓度，mg/m3；

2 S——生活垃圾中的硫分，%；

V——1 kg垃圾完全燃烧时产生的烟气量，m3/kg。

1.998S0SO2V1.9980.28%106

3.452 1620.626 mg/m3 脱硫效率：

SO2(1SO)100% （3-4） 0SO22式中：

SO——脱硫效率，%；

2SO——SO2最高允许排放浓度，mg/m3，见《锅炉大气污染物排放标准

2GB13271—2001》，取SO21200 mg/m3；

0SO2——SO2原始排放浓度，mg/m3。 则脱硫效率为:

SO2SO1200)100%74.05% (10)100% (11620.626SO223.4 垃圾发热量的计算

单位质量的垃圾完全燃烧后，燃烧生成的烟气中所含水蒸汽冷凝为0°水时所放出的全部热量称为高位发热量；反之，烟气中所含水蒸汽冷却为20°汽态水时所放出的全部热量称为低位发热量，进行垃圾燃烧计算时应采用低发热热量，用

Qd表示。

Qd339.15C1030H108.86(OS)25.1W kJ/kg (3-13)

式中：C、H、O、S、W分别为垃圾中碳、氢、氧、硫、水分的质量百分数，%。

Qd339.15C1030H108.86(OS)25.1W

=339.1519.75%+10301.56%108.86 （9.61%0.28%）25.156% 6690.068 kJ/kg

3.5 理论燃烧温度的计算

当燃烧系统处于绝热状态时，反应物在经过化学反应生成平衡产物的过程中所释放的热量全部用来提高系统的温度，系统最终所达到的温度称为理论燃烧温度[6]。即：

T式中：

LHV298 (3-14) 41.213.5910LHV(1EA)T——绝热火焰温度，K；

LHV——低位发热量，kJ/kg；

EA——空气过量率，也为空气过剩系数； mst——理论空气量，kg； me——过剩空气质量，kg；

设计中：LHV=6690.068 kJ/kg，EA=1.2，故：

TLHV298 41.213.5910LHV(1EA) =6690.068+298 41.213.59106690.068(11.2) =1147.004 K 874 ℃

3.6 可利用热值的计算

生活垃圾含可燃物 31.6%、水分 0.56%、惰性物(即灰分) 12.4%，垃圾中可燃物元素组成如表3.1所示。固体废物的热值为 6690.068 kJ/kg，炉渣含碳量 1.5%；空气进入炉膛的温度为 65℃，离开炉膛的温度为 874℃；残渣的比热为 0.323 kJ/kg（kg．℃）；水的汽化潜热为 2420 kJ/kg；辐射损失为总炉膛输入热量的 0.5%；碳的热值为 325kJ/kg，以生活垃圾 1kg为计算基准[6,12]。 (1) 残渣中未燃烧的碳的质量

① 未燃烧碳的质量

惰性物的质量：1kg0.1240.124 kg 0.124总残渣量为：0.126 kg

10.015未燃烧碳的质量：(0.1260.124)kg 0.002 kg ② 未燃烧碳的热损失

325kJ/kg0.002kg 65.128 kJ

(2) 计算水的热化热

① 计算生成水的总质量

总水量＝固体废物原含水量＋组分中氢和氧结合生成水的量 固体废物原含水量1kg0.560.56 kg

组分中氢和氧结合生成水的量1kg0.015690.1404 kg 总水量0.560.1404 kg0.7004 kg

②水的热化热为：2420kJ/kg0.7004 kg1694.97 kJ

(3) 辐射热损失（机械热损失）为进入焚烧炉总能量的0.5%

6690.068kJ0.5%33.45 kJ

(4) 残渣带出的显热

0.126kg0.323kJ/kg(kg℃)(87465)℃32.92 kJ

(5) 可利用的热值

可利用的热值Q＝固体废物总热值－各种热损失之和

6690.06865.1281694.9733.4532.92 kJ

4863.60 kJ

3.7 前处理系统

垃圾焚烧厂前处理系统也可称为垃圾接收贮存系统，一般工艺流程如图3.1所示：

图3.1 焚烧厂前处理系统

生活垃圾由垃圾运输车运入垃圾焚烧厂，经过地衡称重后进入垃圾卸料平台（也可称为倾斜平台），按控制系统指定的卸料门倒入垃圾贮坑。

在此系统中，如果设有大件垃圾破碎机，可用吊车将大件垃圾抓入破碎机中进行处理，处理后的大件垃圾重新倒入垃圾贮坑。可通过分析垃圾成分的统计数据及大件垃圾所占的比例，决定垃圾焚烧厂是否要设置大件垃圾破碎机。

本设计中因为全部都是生活垃圾，没有大件垃圾，故不需设置破碎机。 称重系统的关键设备是地衡，它由车辆的承载台、指示重量的称重装置、连接信号输送转换装置和称重装置等组成。承载台根据地横最大称重决定其标准尺寸，垃圾焚烧厂地衡一般最大称重为15～20吨，近年来垃圾收集车呈大型化趋势，出现了称重大于30吨的地衡。

一般的垃圾焚烧厂都有多个卸料门，卸料门在无投入垃圾的情况下处于关闭状态，以避免垃圾贮坑中的臭气外溢。为了垃圾贮坑中的堆高相对均匀，应在垃圾卸料平台入口处和卸料门前设置自动指示灯，以便控制卸料门的开启。在垃圾焚烧技术发达的国家，这些设施一般都采用自动化系统，实现了卸料平台无人操作，当垃圾车到达卸料门前时，传感器感知到车辆到达，自动控制卸料门的开闭。

垃圾贮坑的容积设计以能贮存3～5 t的垃圾焚烧量为宜。贮存的目的是将原生垃圾在贮坑中进行脱水；吊车抓斗在贮坑中对垃圾进行搅拌，使垃圾组分均匀；在搅拌过程中也会脱去部分泥砂。

吊车抓斗从垃圾贮坑中抓起垃圾，进入进料漏斗，漏斗中的垃圾沿进料滑槽落下，由饲料器将垃圾推入预热段，焚烧炉在驱动机构的作用下使垃圾依次通过燃烧段和燃烬段，燃烧后的炉渣落入炉渣贮坑[4]。

3.8 焚烧炉炉膛尺寸计算

3.8.1 炉膛直径和深度的确定

在直径和炉深的确定方面，一般采用直径与深度之比为1：1或 1：2来算得，但炉深不宜超过8 m，以保证二次风的穿透。

故本设计中取直径为 6 m，炉深为 6 m。 3.8.2 炉膛高度的确定

(1) 满足脱硫所需的炉高

用脱硫所需烟气在炉膛内停留时间t（烟气在炉膛内停留时间一般为2～5 s，本设计中取2 s）与炉膛中心烟气速度v（取为炉膛平均运行风速的1.5倍）相乘，即为所需炉膛高度H，即：

Htv （3-15）

本设计中取炉膛内停留时间为2 s，由《三废处理工程技术手册——固体废物卷》查得：烟气速度为5 m/s，则：

Htv21.5515 m

(2) 满足小于临界粒径一次通过炉膛时燃尽所需的炉高

根据旋风分离器的设计得出其所能捕集的最小颗粒直径，即颗粒临界直径

dc，按下式可算得粒径小于4 mm的颗粒燃尽时间tb为：

tbcdccO48kO （3-16）

式中：

c——垃圾的密度，kg/m3，一般为200～500 kg/m3；

dc——颗粒临界直径，m；

cO——氧气浓度，一般可用炉膛平均氧气浓度，kg/m； kO——反应速度常数，m/s。

3kO可用Field计算式(3-17)计算：

kO595Tpexp149200 （3-17） RTp式中：

Tp——燃料绝对温度，K；

R——气体常数，等于8.314 kJ/kmol。

本设计中取垃圾的密度为200 kg/m3，空气的密度为1.293 kg/m3，颗粒临界直径为0.004 m，氧气浓度为20.5 kmol/m3，燃料绝对温度（874+273）K，

R8.314 kJ/kmol，则：

149200149200kO595Tpexp595(874273)exp0.109 m/s RT8.3141147ptbcdccO48kO2000.00420.53.1353 s

480.109故炉膛高度H可按式(3-18)计算：

HGstpm （3-18）

式中：

H——炉膛高度，m；

m——炉膛中气固两相流平均密度，kg/m3；

Gs——循环物料流率，kg/(m2s)。

物料循环流率可由选定的循环倍率与总燃料量相乘再除以炉膛横截面求得。

aF86250即：Gsn442.097 kg/(m2s) 2A6G442.097则：Hs1.4 m

2001.293tbm32因为HH，炉膛高度取大值，即H15 m，且此高度满足焚烧炉运行的各种要求[12,13]。

为减少炉壁的散热损失，常在焚烧炉炉衬外部筑一层隔热保温材料。保温材料应具有气孔率高、热导率和比热容小、密度小及相当高的耐火度和机械强度等优点。常用保温材料有：石棉。矿渣棉、硅藻土、蛭石和膨胀珍珠岩等，因为膨胀珍珠岩保温砖容重低、热导率低、耐火度高、使用温度可达1000 ℃、节能显著，故采用膨胀珍珠岩保温砖，取其厚度为100 mm。

3.9 炉膛开孔设计

3.9.1 加料口

进料入口一般位于炉膛侧面铺有耐火材料的还原区，力求离二次风入口远些，以便使垃圾在被高速气流带走前能增长停留时间。为了防止炉内高温气体从加料口反吹，加料口处压力应大于炉膛压力。 3.9.2 脱硫剂入口

脱硫剂由于量少，粒度细可用气力输送喷入炉膛，也可在加料口或循环物料入口加入，常用脱硫剂的化学反应速率要比垃圾燃烧速率低得多。故此处不单独取脱硫剂入口，脱硫剂在进料入口加入。 3.9.3 一次风和二次风入口

一次风通常由布风板底部送入，且距离炉膛底部300～500 mm，由于需克服的阻力较大，需用高压风机送入。二次风入口在炉膛下部铺设耐火材料部分的上方，可以单层送入，也可多层送入。二次风阻力较小，所需风机压头相对较低。因二次风能穿透炉膛深度，则可将其入口沿炉侧布置。 3.9.4 炉膛出口

炉膛出口在炉膛顶部，可采用直角转弯型，这样可憎加转弯对颗粒的分离作用，使炉内固体颗粒浓度增加，颗粒在床内停留时间延长，也可直接在顶部开口。 3.9.5 循环物料进口

为了增加循环物料中的垃圾和未反应脱硫剂在炉内的停留时间，一般将由分离下来的循环物料回入炉膛的进口布置在二次风口以下的炉膛下部区域，且可与加料口相连，既节省了材料又可使物料循环利用。 3.9.6 炉膛排渣口

炉膛排渣口用于在床层底部排放床料，这样一面可保持床内固体物料存量，另一面可保持固体颗粒尺寸分布，不使过大的颗粒聚集在床层底部。排渣管可布置在风板上并设有窗式挡板以防止大颗粒团堵塞排渣口，也可布置在炉壁靠近布风板处。

物料颗粒小而均匀，排渣口个数与加料口个数相同，对颗粒尺寸较大的垃圾可适当增加排渣口个数。

综上所述，本设计中加料口可取1个，其直径取600 mm；脱硫剂可在加料口处加入，一次风口在布风板底部设置，开口直径取200 mm；二次风入口在炉膛下部铺设耐火材料部分的上方，开孔直径取200 mm；炉膛出口在炉膛上部，直径取1800 mm；循环物料进口布置在二次风口以下的炉膛下部区域，直径取200

mm；炉膛排渣口用于在床层底部排放床料，直径取200 mm；人孔用于观察炉内的情况及检修，故取焚烧炉人孔直径为600 mm[12]。

3.10 风载荷计算

3.10.1 风力计算 1. 风振系数

安装在室外的炉体设备，可视为支撑在地基上的悬臂梁。炉体设备在风力作用下，一方面产生顺风向的弯矩，即风弯矩，它在迎风面炉体壁上产生拉应力，背风面一侧产生压应力。另一方面是气流在炉体的背后引起周期性旋涡，产生垂直于风向的诱发振动弯矩。诱发振动弯矩只在塔的H/D较大、风速较大时比较明显，一般可忽略不计。需要考虑时，可将诱发共振弯矩与弯矩按矢量相加。

K2i1vizifi (3-19)

式中：

——脉动增大系数；

vi——脉动影响系数； zi——振型系数。

表3-3 脉动增大系数

塔体自振周期T(s) <0.25 0.5 1 1.52 2.5 3 4 ≥5 动力系数 1 1.4 1.72 2.3 2.5 2.7 3 3.2

表3-4 脉动影响系数vi

距地面高度m 10 20 30 40 脉动影响系数 0.72 0.79 0.83 0.85

表3-5 振型系数zi

相对高度hit/H 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 振型系数 0.02 0.06 0.14 0.23 0.34 0.46 0.59 0.79 0.86 1.00

表3-6 风压高度变化系数

距地面高度Hitm 5 10 15 20 30 40 风压高度变化系数 1.17 1.38 1.52 1.63 1.80 1.92

危险截面取为： ① 0-0截面为炉体支架截面； ② 1-1截面为流化床截面； ③ 2-2截面为燃烧室截面。 ④ 3-3截面为炉体顶部截面 各塔段高度如图3.2。

图3.2 炉体机械计算简图

第一段 h1=1.83 m；第二段 h2=5.825 m；第三段 h3=0.855 m；第四段 h4=6.7 m；第五段 h5=1.588 m。 各塔段的风振系数计算如表3.3所示。

表3.3 各炉体段的风振系数

炉体段号

计算截面距地面高度脉动增大系数（B类） 脉动影响系数vi（B类）

振型系数

0.72 0.23 1.17 1.14

0.72 0.34 1.38 1.18

1 1.83

2 7.655

3 8.51 2.083 0.72 0.46 1.38 1.24

0.79 0.46 1.52 1.24

0.79 1 1.63 1.48

4 15.157

5 16.745

风压高度变化系数fi（B类）

K2i1vizifi

2. 有效直径Dei

设笼式扶梯与炉体顶管线成90°角，取平台构件的投影面积ΣA=0.5m2，则Dei取下式计算值中的较大者。

DeiD0i2isK3K4 （3-20） DeiD0i2isK4d02ps （3-21）

式中：

D0i——炉体各计算段的外径，mm；

d0——塔顶管线外径，mm；

is——管线保温层厚度，mm； ps——炉体第i段保温层厚度，mm。 炉体顶管线外径：

d01800mm；

K3400mm； K4式中：

K3——笼式扶梯当量宽度，mm；

K4——操作平台当量宽度，mm。 各炉体段Dei计算结果列于表3.4。

2Ali （3-22）

表3.4 各炉体段的有效直径/mm

炉体段号 炉体段长度li

1 1830

2 5825

3 855 400

6 8006

172 7632

1170 8630

150 7610

630 8090

4 67

5 1588

K3

Dei

3. 水平风力的计算

由下式计算各炉体段的水平风力：

6PKKqflD10i12i0iiei （3-23）

式中：

K1 ——体型系数，圆柱直立设备取0.7； K2i ——炉体各计算段的风振系数； q0 ——基本风压值，N/m2； fi ——风压高度变化系数。

各段有关参数及计算结果列于表3.5。

表3.5 各炉体段水平风力计算结果

炉体段号

1

2

3 0.7 1.7 350 1

1830

5825

855

67

1588

4

5

K1 K2i

q0 fi li/mm

/mm

8006 6102.1

7632 18516.1

8630 3073.2

7610 210681.0

8090 53507.4

Pi/N

3.10.2 风弯矩计算

根据下式计算风弯矩：

11MWPilillPi1lii1Pi2lili1i2222Pnlili1li2ln2（3-24）

式中：

Pi —— 炉体第i段的水平风力，N。

0-0截面：

00MWP1lll1llP2l12P3l1l23P4l1l2l34P5l1l2l3l45222221830582585518516.118303073.2183058252226102.16715882106811830582585553507.41830582585567

225583421.523258.6248391392493093614853496537.433.77108Nmm1-1截面：

11MWP2lll2lP3l23P4l2l34P5l2l3l45222258258553073.258252218516.1671588210681582585553507.4582585567

2253928141.31921518321077384755577995.429.36108Nmm2-2截面：

22MWP3l3llP4l34P5l3l4522285567158821068185553507.485567 2221313793880330558.54437390.43073.213.26108Nmm3-3截面：

llM334WP42P5(l452)21068167253507.46715882

700198303.5398148563.410.97108Nmm3.11 各种载荷引起的轴向力

3.11.1 计算压力引起的轴向拉应力1

cDi1P4S0.120005MPa e4103.11.2 重力载荷引起的轴向拉应力2 0-0截面：

00002m0gAsbm000gDisSes 5794.849.82600100.7MPa1-1截面：

1112m10gAsmm110gr2(5794.841139.4) 29.820020.4MPa2-2截面：

3-24）3-25）3-26） （ （

（ 22222m0gDiSe(5794.841139.4345.3)9.8 （3-27） 2600100.5MPa3-3截面：

33233m0gDiSe(1193.6128.3)9.8 （3-28）

1200100.34MPa3.11.3 最大弯矩引起的轴向拉应力3

ii最大弯矩Mmax取下式计算值中较大者：

iiiiMmaxMwMeM计算结果如下：

iimaxMiiE0.25MiiwMe （3-29）

表3-8 各截面最大弯矩

截面 iiMmax/N·mm 0-0 4.12×107 1-1 3.24×107 2-2 2.13×107 3-3 7.77×106

各危险截面的3的计算如下： 0-0截面： 0030000MmaxMmax4.121070.78MPa （3-30）

2Zsb2DisSe260010441-1截面： 1131111MmaxMmax3.241071.03MPa （3-31）

2Zsb2DisSe200010442-2截面： 2232222MmaxMmax2.131070.67MPa （3-29）

Zsb2DisSe2000210443-3截面： 3333333MmaxMmax7.771060.82MPa （3-30）

Zsb4D2S2ise4120010第四章 换热系统和布风装置的设计

4.1 外置式换热器（EHE）的简介

随着循环流化床焚烧炉参数的提高、容量的增大，其尺寸也在增大，而炉膛表面积与体积的比值在下降。这样，炉膛膜式水冷壁就不可能达到所需的热负荷。从旋风分离器灰斗出来的循环灰温度约为850～900 ℃，通过灰控制阀，把炉膛中产生的一部分热量传递给 EHE 中的蒸发、发热和再热等受热面，以提供额外的热负荷。

EHE 实质上是低速鼓泡流化床，其结构简图如图4.1所示，可布置过热器、再热器和省煤器等沉浸受热面，具有很高的传热系数。采用 EHE，而不采用在炉膛的上部设置屏式受热面，可大大减少所需的受热面积。同时，EHE 床的表观流速向当低，其受热面的磨损程度远比炉膛中的受热面小得多。

图4.1外置式换热器结构简图

1-与炉膛相同的气体管路；2-冷物料回入炉膛的气体管路； 3-分离器下来的热物料；4-物化空气；5-隔墙；6-受热面

4.2 外置式换热器(EHE)的风室压力

外置式热换器的一般运行工况如下：流化速度0.4～1.0 m/s；固体颗粒径为100～300 m；碳的质量分数1%；床侧传热系数0.3～0.5 kW/m2℃。

(1) EHE配风装置的压力：

pSE9.80665rdHW (4-1)

式中：

pSE——EHE配封装置的压力，Pa；

HW——EHE溢流堰高，一般为2.7 m；

rd——EHE床料流化态时的密度，取1330 kg/m3。 则：

pSE9.80665rdHW9.80662.7133035215.50 Pa

(2) 灰料以溢流状态进入炉膛时EHE溢流堰处的压力：

pSPEpEZpRmaxHRmHEZ (4-2)

HRm式中：

pSPE——EHE溢流堰处的压力，Pa；

pEZ——EHE炉膛入口中心处背压，Pa； pRmax——炉膛配风装置上压力，Pa；

HRm——炉膛配风装置至旋风分离器进口烟道中心线的高度，m； HEZ——炉膛配风装置至EHE反料腿炉膛入口中心线的高度，m。 其中，pRmax9.8066rdh0， 式中：

pRmax——炉内最大压力，Pa；

rd——床料堆积密度，kg/m3，推荐取770 kg/m3； h0——装料高度，m。

本设计中装料高度为2 m，炉膛配风装置至旋风分离器进口烟道中心线的高度取18 m，炉膛配风装置至EHE反料腿炉膛入口中心线的高度取10 m，则：

pRmax9.8066rdh09.8066770215102.16 Pa

pSPEpEZpRmaxHRmHEZ181015102.166712.07 Pa

HRm18(3) EHE风室压力

pEpPpSEpEZ (4-3)

式中：

pE——EHE风室压力，Pa；

pP——配风装置阻力，一般为4000～5000 Pa，本设计中取4000 Pa； pEZ——EHE炉膛入口中心处背压，Pa； pSE——EHE配封装置的压力，Pa； 即：

pEpPpSEpEZ400035215.506712.0745837.57 Pa

4.3 炉膛受热面的结构

循环流化床焚烧炉的炉膛受热面主要为布置在炉墙上作为蒸发受热面的水冷壁。其结构通常为模式水冷壁，有时为了增加水冷壁传热面积，降低炉膛高度或避免采用外置式换热器和炉膛内屏式受热面，可在水冷壁管上加置垂直壁面的鳍片（见4.2图）。这种鳍片一般高26 mm ，厚3 mm，计算传热面积时可按鳍片两面的面积计算，鳍片效率为80%～90%。对于外径为50 mm，节距为75 mm的膜式水冷壁而言，采用鳍片后可增加约25%的吸热量。

垂直布置屏式受热面的结构为自炉膛侧墙进入炉膛再从炉膛顶部引出。屏式受热面一般为过热器或再热器受热面的一部分，其传热计算可按双面曝光受热面进行计算。

图4.2 带鳍片的膜式水冷壁管结构

1-水冷壁管；2-鳍片；3-钢膜；4-绝热材料；5-炉体

4.4 对流受热面的设计计算

在循环流化床焚烧炉中，对流受热面包括过热器、再热器、省煤器与空气预热器。在高温分离器型循环流化床焚烧炉中，烟气及其所带灰粒从分离器出来后进入布置由一系列对流受热面的后部烟道并与受热面中工质进行热交换[12,14]。

对流受热面的传热方程为：

Qh,t3.6KHt kJ/kg （4-4） Bcal式中：

Qh,t——受热面的吸热量，kJ/kg；

K——传热系数，W/(m2℃)； t——温压，℃；

Bcal——计算燃料消耗量，kg/h；

——修正系数，对过热器取1.0～1.3，其他受热面取1； H——受热面积，m2。

本设计中取K160 W/(m2℃)，t874 ℃，Bcal6250 kg/h，1，

H113.097 m2，则：

Qh,t3.6KHt3.6160113.09787419109.719 kJ/kg Bcal62504.5 回料装置的设计

4.5.1 回料装置的作用

回料装置位于分离器和流化床炉膛之间，分离器排灰口的压力低，炉膛中的压力高，回料装置对于高温物料实行压力梯度传递，再就是回料装置还要满足变负荷的工作状态，则回聊装置的作用如下。

(1) 流化床稳定运行时，回料装置中的物料流动要稳定； (2) 对分离器的气体泄漏趋于零； (3) 无聊流量可以控制；

为满足上述的三个要求，一般的回料装置由立管和回料阀两部分组成，立管的作用就是密封冲压气体向分离器的泄露，在各种回料装置中，立管的差别不是很大，相互之间的主要区别是阀的结构和工作原理。回料阀可以是机械阀，也可以是非机械阀，但循环流化床回料系统中流动的是高温无聊颗粒，机械阀有卡塞和磨损问题，有受热膨胀和高温氧化等问题，所以，除过早期在流化床中使用过机械阀外，现在的回料阀全部都是非机械阀。 4.5.2 回料阀的分类

回料阀按照结构形态可以分为：L阀、换向阀、J阀、U阀和N阀等,如图4.3所示。回料阀按调节方式又可分为可控阀和流通阀两大类。回料阀按照用途还可分为循环流化床回料阀和气力输送阀等。L阀、换向阀、J阀、U阀和N阀等都是循环流化床回料阀，气力输送阀主要包括文丘里输送阀和喷射式输送阀两种。

图4.3 回料阀

4.5.3 回料阀的工作原理

回料阀的驱动力来自于充气点的压力，如果充气点的压力大于该点的固体颗粒向炉膛流动的阻力时，回料阀可开启，固体颗粒开始流动。 4.5.4 U阀的设计计算

U阀的长度可以设置多个隔板，隔板的底部开口使固体颗粒流动，开口可以沿整个隔板宽度，其高度可按颗粒的水平流动速度来决定，水平速度一般取0.05～0.2 m/s。最小高度要大于10倍的最大物料颗粒的直径。

故取颗粒的水平的流速为0.1 m/s。

U阀的出口室可以充气，或出口室的中部充气以优化调节特性，或者在立管下部正对着连通室设置喷嘴，以加强物料颗粒的流动。出口室的颗粒在流态化的情况下，其速度较大，空隙率也较大，所以，出口管的直径要大于等于立管直径，而且，立管的倾斜角要大于物料颗粒的休止角[12,14]。

立管直径的计算

DST4BanAar3600wBrd (4-5)

式中：

DST——立管直径，m；

B——入炉燃料消耗量，kg/h；

wB——立管中灰下降速度，kg/m3，查表可知wB1.4 kg/m3； rd——立管中灰在流化态时的密度，查表可知rd720.8 kg/m3。 则：

DST4BanAar3600wBrd46250812.4%36001.4720.80.146 m

长度 L2.5DST (4-6) 宽度 W1.25DST (4-7) 则：

L2.5DST2.50.1460.365 m

W1.25DST1.250.1460.183 m

4.6布风装置的设计

4.6.1 布风装置的作用

布风装置有两个作用：一是支撑静止的床料；二是给通过的气体以适当的阻力，形成等压风室。 4.6.2 布风板的设计

布风板一般有烧结版样的密孔板和多空版两种形式。为了防止垃圾、灰的泄漏和堵塞，多空板总是和风帽配合使用。所以，多空板也称为风帽式布风板。

典型的风帽式布风板如图4.4所示。风帽式布风装置由风箱、多空板（也称花板）、风帽和隔热层组成，一般说来，风帽上小孔的面积之和远小于布风板的面积，通过风帽上小孔的气流速度很大，高速气流进入床层的底部，对床层颗粒产生强烈的扰动，并在风帽周围形成气流垫层，气固质量交换强烈。这对于均匀化床层和提高流化质量很重要。

风帽式布风板装置各个部件的设计分别介绍如下： (1) 风帽

实践证明，大直径风帽的流化质量不好，所以，现在广泛采用小直径的风帽。风帽直径一般为40～50 mm。风帽的四周可以布置一排或两排小孔，小孔个数为6～12个，小孔直径为4～6 mm，小孔可以是水平的，或者是向下倾斜15°。

水平布设小孔的缺点是小孔射流相互容易干涉、对小孔间颗粒的举升作用较差、粗颗粒容易沉积。向下倾斜15°的风帽对粗颗粒的举升作用有所改善。

图4.4 风帽式布风板

1-风帽；2-隔热板；3-花板；4-冷碴管；5-风室

在风帽设计中，一般采用较高的小孔风速，以使风室中气流速度不均匀性的影响较小，对于0～10 mm的颗粒，小孔风速取35～40 m/s，对于0～8 mm的固体，小孔风速可以取30～35 m/s。

采用较高的小孔风速时，布风板的压降约占整个床层（布风板加上料层阻力）的25%～30%，这时，不但空床时的布风均匀，而且，当料层浓度分布脉动时，风帽的阻力具有自稳定作用。当料层阻力减小时，气体通过小孔的流量势必要增加，流速增大，流动阻力按平方关系增加，从而使流速减小；当料层阻力增大时，气体通过小孔的流量减小，阻力随之减小，从而使流速增大。布风板阻力的自稳定性是通过布风板的风速稳定在一个很小的范围内，风速均匀，流化质量较好。

风帽材料材料一般取耐热铸铁，如耐热铸铁RTSi5.5，高硅耐热球墨铸铁RQTSi5.5或球墨铸铁QT45-5等，如图4.5所示。

本设计中风帽材料采用球墨铸铁QT45-5。

当风帽的小孔速度确定以后，风帽小孔的总面积表示如下：

ftBjV理空273t03600uor273 (4-8)

式中：

t——过量空气系数；

V理空——标准状态下理论空气量，m3/kg； t0——进风温度，℃，查表3.2可知t065 ℃； uor ——小孔风速，m/s。

图4.5 风帽及风帽式布风装置

本设计中取风帽直径为50 mm，布置一排小孔，个数为10个，小孔直径为5 mm，取小孔风速为40 m/s，则：

q211.67Bj=B(41)6250(1)6979.375 kg/h

100100ftBjV理空273t01.46979.3751.857273653600uor273=3600402730.156 m2

(2) 布风板

布风板的作用是初步分配气流，并支撑风帽和耐火保护层。布风板的形状依炉膛形状而定，为了便于固定，在炉膛截面的四周应多留50～100 mm，布风板一般为12～20 mm的钢板或30～40 mm的铸铁板。为了均匀布风，布风板的开孔即风帽的位置一般为等边三角形排列，三角形节距一般为风帽直径的1.5～1.75倍。

因为炉膛为圆柱形，四周留出100 mm，中心是直径为200 mm的排渣管，所以布风板为圆形板结构，故本设计中取布风板为20 mm的钢板，材料选用ZG30Cr18Mn12Si2N，三角形的边长取1000 mm。

(3) 耐火保护层

耐火保护层一般为100～150 mm厚，如图4.6所示。耐火保护层布置在布风板上，以防布风板的变形和扭曲，耐火层距小孔的距离一般为15～20 mm，大于20 mm时，风帽之间易形成结渣，小于15 mm时会容易造成小孔堵塞。

故本设计中耐火层距小孔的距离取20 mm，耐火保护层取150 mm，其中耐

火层取40 mm，隔热层取70 mm，密封层取40 mm，耐火材料取粘土砖。

图4.6 耐火保护层

1-风帽；2-耐火层；3-隔热层；4-密封层；5-布风板

(4) 风室和风道

风室连接风道和炉膛。最理想的风室应该是等压风室，因此，对风室有以下要求。

① 具有严密性，在运行中不漏风。

② 对风道具有较大的容积，以使气流的平均速度小于1.5 m/s，即风室的静压基本均匀。

③ 风室不存在死角和涡流区，在气流扩张和转弯处进行导流，防止气流脱离等。

④ 风道连接风机和风室，风道的阻力纯粹是一种消耗，所以，风道阻力越小越好[12,14]。

第五章 旋风分离器及烟气系统的设计

5.1 旋风分离器的简介

旋风除尘器也称作离心力除尘器，是利用旋转的含尘气体所产生的离心力，将粉尘从气流中分离出来的一种干式气-固分离装置。

如图5.1所示，旋风除尘器一般由进气口、圆筒体、圆锥体、顶盖、排气管及排灰口等组成。当含尘气流由进气口进入除尘器后，绝大部分沿器壁以较高的速度（15～20m/s）自圆筒体呈螺旋形向下运动，同时有少量气体沿径向运动到中心区域，向下的旋转气流称为外旋流（或外涡旋）。在旋转过程中产生离心力将密度大于气体的尘粒甩向器壁，尘粒一旦与器壁接触，便失去其惯性而靠入口速度的动量和向下的重力沿壁面下滑，直至从排灰口排出。外旋气流在到锥体时，因圆锥形的收缩而向除尘器中心靠拢，根据“旋转矩”不变原理，其切向速度不断提高；当气流达到锥体下端某一位置时，即以同样的旋转方向折转沿除尘器的中心轴线由下向上继续做螺旋运动，形成内旋流（或内涡旋），最后净化气经排气管排出除尘器外[8]。

图5.1 旋风除尘器的一般结构组成示意图

5.2 旋风分离器结构的设计

循环流化床的旋风分离器由于 850～950 ℃的高温，不能采用金属结构；由于铺设耐火材料，筒体直径不能太小；由于磨损和支撑问题，排气管的长度较短；由于要布置返料装置，圆形筒体的长度也较短。正因为这样的一些特点，需采用高温旋风分离器，其设计参数如图5.2所示，且其设计比例与工业旋风分离器的尺寸比例有所不同，高温旋风分离器的设计计算如下[12,15]。

图5.2 旋风分离器结构尺寸

5.2.1 入口风速确定

入口风速一般取 18～35 m/s。本设计中取入口风速为 25 m/s。 5.2.2 旋风筒直径的计算

1Dq20Nabv i aaD 0 bbD 0式中：

D0——旋风筒直径，m；

(5-1)

(5-2) (5-3) q——气体流量，m3/s； N——分离器的个数； a——进口高度，m； b——进口宽度，m； vi——进口速度，m/s。

在本设计中，烟气温度为 850 ℃，烟气流量取 100 m3/s，气固混合物浓度为 10 kg/m3，循环物料的含碳量为 1.5%，碳密度为 1300 kg/m3，灰粒密度为 2400 kg/m3，且a=0.5，b=0.25，故：

1212q100D05.66 m

10.50.2525Nabvi根据工业旋风分离器的设计经验，如表5.1所示，取高温旋风分离器的尺寸比例如下，并计算如下。

a0.55.662.83 m b0.255.661.415 m

D20.1465.660.83 m

De0.475.662.66 m hc0.65.663.40 m

H3.95.6622.07 m

h1.755.669.91 m

表5.1 商用高温旋风分离器的比例尺寸

a序号 D

0bD0

De D0hcD0 0.6

hH D0D0D2D0

半椎角 D0/m

1 2 3 4

0.75 0.725 0.47 0.83 0.81 1.84

0.33

1.75 3.9 1.8 2.79

0.146 0.52

11.6° 18.7°

5.46 7.7 4.3 5.9

0.45 0.626 1.08

1.01 2.37

5.2.3 导流片结构

旋风除尘器内导流片的常用结构有螺旋型和花瓣型如图5.3所示：

螺旋型导流片阻力较低，不易被堵塞，除尘效率则较花瓣型导流片低。 花瓣型导流片虽有较高的除尘效率，但容易堵塞。

导流片和旋风子的倾角采用25°或30°。倾角25°有利于提高除尘效率，但是，压力损失要比倾角为30°的大。

本设计选择倾角为25°的螺旋型导流片。

图5.3 旋风除尘器的导流片结构

5.2.4 离心力沉降速度计算

v2.9914g0.41pg3bsD02D0.0670vi332g11b3D0式中：

vs——离心力的沉降速度，m/s；

——气体动力黏度，Pas； g——重力加速度，m/s2； p——固体颗粒的密度，kg/m3； g——气体密度，kg/m3

(5-4) b——旋风分离器的进口宽度，m； D0——旋风筒直径，m； vi——进口速度，m/s。

离心力的沉降速度用于校核进口速度。其中：

4.465105Pas，g9.8 m/s2，p2400 kg/m3，g0.305

kg/m3。

0.4b134gpgD00.0672vs2.991D0vi3 123g1b3D049.84.4651024000.305 2.991 230.3055130.250.4135.660.06725

23(10.25) 42.40 m/s

入口速度vi小于沉降速度vs，入口速度选取合理。 5.2.5 气流旋转圈数

气流旋转圈数按图5.4选取，Nc4.8。

图5.4 气体的旋转圈数和进口速度的关系

5.2.6 理论切割直径

d509b (5-5)

2Ncvipg对灰粒：

94.4651051.625 d5010619.00 m

23.144.825(24000.305)炭粒的切割直径为：

24001d5019.00()224.03 m

15005.2.7 理论分级分离效率

理论分级分离效率0与粒径的关系如图5.5所示，固粒浓度对分级效率的修正如图5-6所示，分离效率见表5.2。

图5.5 粒径与分级效率的关系

图5.6 固粒浓度对分级效率的修正

1grain/ft30.228mg/m3

表5.2(a) 分离效率计算

xi（灰） dp/m dp/d50

0.02 0.06 0.05 0.10 0.10 0.05 0.50 0.12 合计

7.5 12 17 26 47 72 112 170

0.19 0.30 0.43 0.66 1.19 1.83 2.84 4.31

0

0.10 0.22 0.34 0.51 0.70 0.82 0.87 0.95

i

（按浓度修正）

0.10 0.70 0.93 0.96 0.985 0.99 0.992 0.995

ixi

0.002 0.042 0.0465 0.096 0.0985 0.0495 0.496 0.1194 0.95

表5.2(b) 炭的分离效率计算

xi（灰） dp/m dp/d50

0.05

12

0.22

0

0.16

i

（按浓度修正）

0.16

ixi

0.008

0.05 20 0.37 0.29 0.80 0.04 0.05 32 0.60 0.48 0.95 0.0475 0.30 59 1.10 0.67 0.985 0.2955 0.20 103 1.93 0. 0.993 0.1986 0.20 380 7.10 1.00 1.00 0.20 0.15 1100

20.56 1.00 1.00

0.15 合计

0.94

进入旋风分离器的灰量为：10.01510010985 kg/s 飞灰量：10.9598549.25 kg/s 循环灰含碳量为：0.0151001015 kg/s 飞灰含碳为：10.94150.9 kg/s

飞灰含碳率为：0.90.949.25100%1.79%

5.2.8 旋风分离器的压降计算

KabD2 e2 pgvi2 式中：

——阻力系数；

p——旋风分离器的压力损失，Pa； vi——气体进口速度，m/s。

当切向进风时，K=16，a=2.83，b=1.625，De2.66 m，vi25g0.305 kg/m3，则：

KabD2162.831.62510.40 e2.6622pgvi210.400.3052522991.25 (Pa)

5.3 旋风分离器耐火材料的铺设

(5-6) (5-7)m/s，

旋风分离器的工作条件是非常恶劣的，既要承受大量的高温粒子的冲击磨损，又要承受运行时的温度变化和本体的振动等。因此，旋风分离器中耐火材料的铺设必须要解决磨损、黏结性和热膨胀冷缩等三个问题。

高温旋风分离器制作的初始阶段，设计上是采用了与石油化工行业相同的做法，用耐火水泥做粘接材料，用不锈钢锚或销钉固定两层耐火保温材料在钢外壳上。耐火材料的工作坚硬耐磨，一般150～200 mm厚，柔软的绝热层位于钢外壳和工作层之间，金属锚的长度一般为200～250 mm，金属锚的间距一般为耐火工作层厚度的1.5～2倍。

本设计中旋风分离器采用膜式水冷壁结构，需要耐火层的厚度较薄，一般为40～150 mm，故取100 mm厚的耐火层[12]。

5.4 烟气净化工艺选择

烟气净化工艺主要是去除烟气中的固体颗粒、烟尘、硫氧化物、氮氧化物、氯化氢等有害物质，以达到烟气排放标准，减少环境污染。

焚烧废物中的有毒有害气体（氯化氢、硫氧化物、氮氧化物、重金属及二噁英等），去除这些物质的方法及工艺比较复杂，因此，垃圾焚烧厂所应用的烟气净化工艺都是根据这些污染物的净化原理去除。焚烧厂的烟气污染控制设备和处理流程可分为干式、半干式或湿式三类。本设计中采用半干式净化工艺。

半干式洗气是使废气中的污染物与碱液进行反应，形成固态物质被去除的一种方法。半干式装置一般设置在除尘器之前，无需废水处理设施，但要充分考虑固态物质的干燥问题，防止固态物质收集时发生堵塞与黏附。

半干法净化工艺的组合形式一般为喷雾干燥吸收塔+除尘器，石灰经过磨碎后形成粉末状吸收剂，加入一定量的水形成石灰浆液。讲也随后被高速转盘雾化器或空气物化喷嘴雾化，雾滴在喷雾干燥吸收反应塔内与热烟气相接触，雾化的细颗粒在完成对气态污染物净化的同时经历着以下三种传质传热反应过程：

(1) 酸性气体从气相向雾滴表面的传质； (2) 酸与液滴上的Ca(OH)2反应； (3) 雾滴上水的蒸发。

在该过程中，雾滴表面气液界面的化学反应速度极快，因此HCl、HF和的净化效率主要取决于：(1) HCl、HF和SO2的气膜传质速率；(2) 酸性气体通过不断增加的反应生成物层的扩散速率。随后，浆液中的水分在高温作用下蒸发，残余物则以干态的形式从反应器底部排出。携带有大量颗粒物的烟气从反应器排出后进入静电除尘器，净化后的烟气从烟囱排入大气。除尘器捕获的颗粒物作为

最终的固态废物排出。为确保污染物的有效净化，烟气在反应塔中的停留时间不小于12 s。为了节约吸收剂的用量，反应器底部排出的残余物可返回系统内部循环使用，表5.3为半干法净化工艺对PCDDs/PCDFs的去除效率的比较[4]。

表5.3 半干法净化工艺对PCDDs/PCDFs的去除效率

污染物种

类 PCDDs TCDD Penta-CDD Hexa-CDD Hepta-CDD OCDD PCDFs TCDF Penta-CDF Hexa-CD Hepta-CDF OCDF 不同工艺组合的去除效率

半干法+静电除尘

器

48 51 73 83 85 84 82 83 85 半干法+袋式除尘器（高温） 半干法+袋式除尘器（低温）

＜52

75 93 82 NA 98 88 86 92 NA ＞97 ＞99.6 ＞99.5 ＞99.6 ＞99.8 ＞99.4 ＞99.6 ＞99.7 ＞99.8 ＞99.8 5.5 垃圾焚烧烟气排放标准

生活垃圾焚烧烟气净化之后，其中人含有少量的污染物从烟囱排入大气，这部分污染物的排放必须要达到国家规定的排放标准，也就是说，排放烟气中各种污染物的浓度和排气量要小于排放标准中的规定限值。焚烧烟气污染物的排放标准为清洁的处理生活垃圾、防止二次污染提供了技术依据。

2007年10月31日国家环保局颁布了《生活垃圾焚烧污染控制标准》 （DB11/502—2008）,其中规定了生活垃圾焚烧大气排放的限值，见表5.4。

表5.4 生活垃圾焚烧炉大气污染物排放限值

项目 烟尘 烟气黑度 一氧化碳 氮氧化物 单位 数值 含义 测定均值 测定值 小时均值 小时均值 限值 30 1 55 250 项目 氯化氢 汞 镉 铅 单位 数值含义 限值 mg/m3 林格曼黑度，级 mg/m3 mg/m3 mg/m3 mg/m3 小时均值 60 测定均值 0.2 测定均值 0.1 测定均值 1.6 mg/m3 mg/m3 二氧化硫 mg/m 3小时均值 200 二噁 英类 ngTEQ/m3 测定均值 0.1 注：1.本表规定的各项标准限值，均以标准状态下含11%O2的干烟气为参考值换算。

2.烟气最高黑度时间，在任何1 h内累计不得超过5 min。 3.TEQ为二恶英类毒性当量[4]。

第六章 焚烧炉三维实体模拟

6.1 UG NX软件介绍

UG NX因它强大的功能，已经成为在长三角地区的众多企业所选的主流软件，掌握UG NX软件是每位机械相关专业学生的基本要求。

UG NX软件由美国EDS公司开发，是由多个模块组成，主要包括CAD、CAM、CAE、注塑模、钣金件、Web、管路应用、质量工程应用、逆向工程等应用模块，其中每个功能模块都以Gateway环境为基础，它们之间既有联系又相互。

UG/Gateway为所有UG NX产品提供了一个一致的、基于Motif的进入捷径，是用户打开NX进入的第一个应用模块。Gateway是执行其他交互应用模块的先决条件，该模块为UG NX6.0的其他模块运行提供了底层统一的数据库支持和一个图形交互环境。它支持打开已保存的部件文件、建立新的部件文件、绘制工程图以及输入输出不同格式的文件等操作，也提供图层控制、视图定义和屏幕布局、表达式和特征查询、对象信息和分析、显示控制和隐藏/再现对象等操作。 CAD模块 1．实体建模

实体建模是集成了基于约束的特征建模和显性几何建模两种方法，提供符合建模的方案，使用户能够方便地建立二维和三维线框模型、扫描和旋转实体、布尔运算及其表达式。实体建模是特征建模和自由形状建模的必要基础。 2．特征建模

UG特征建模模块提供了对建立和编辑标准设计特征的支持，常用的特征建模方法包括圆柱、圆锥、球、圆台、凸垫及孔、键槽、腔体、倒圆角、倒角等。为了基于尺寸和位置的尺寸驱动编辑、参数化定义特征，特征可以相对于任何其他特征或对象定位，也可以被引用复制，以建立特征的相关集。 3．自由形状建模

UG自由形状建模拥有设计高级的自由形状外形、支持复杂曲面和实体模型的创建。它是实体建模和曲面建模技术功能的合并，包括沿曲线的扫描，用一般二次曲线创建二次曲面体，在两个或更多的实体间用桥接的方法建立光滑曲面。还可以采用逆向工程，通过曲线/点网格定义曲面，通过点拟合建立模型。还可以通过修改曲线参数，或通过引入数学方程控制、编辑模型。 4．工程制图

UG工程制图模块是以实体模型自动生成平面工程图，也可以利用曲线功能绘制平面工程图。在模型改变时，工程图将被自动更新。制图模块提供自动的视图布局（包括基本视图、剖视图、向视图和细节视图等），可以自动、手动尺寸标注、自动绘制剖面线、形位公差和表面粗糙度标注等。利用装配模块创建的装配信息可以方便地建立装配图，包括快速地建立装配图剖视、爆炸图等。 5．装配建模

UG装配建模是用于产品的模拟装配，支持“由底向上”和“由顶向下”的装配方法。装配建模的主模型可以在总装配的上下文中设计和编辑，组件以逻辑对齐、贴合和偏移等方式被灵活地配对或定位，改进了性能和减少存储的需求。参数化的装配建模提供为描述组件间配对关系和为规定共同创建的紧固件组和共享，使产品开发并行工作。

6.2 焚烧炉的三维模拟

图6.1 焚烧炉三维模拟图

图6.2 焚烧炉模拟俯视图

图6.3 焚烧炉模拟正视图

图6.4 焚烧炉三维模拟图

6.3 布风板的三维模拟

图6.5 布风板模拟俯视图

图6.6 布风板模拟俯视图

图6.7 布风板三维模拟图

图6.7 布风板三维模拟图

第七章 结论与总结

7.1 结论

本论文主要是按任务书的要求进行设计，使垃圾焚烧实现无害化、减量化和资源化三大目标，减少垃圾对环境的污染及人体的危害。

本论文设计内容为生活垃圾焚烧系统，系统主要包括：前处理系统、焚烧炉系统、烟气净化工艺、除尘系统等。其中主要的设计内容如下：

(1) 焚烧炉系统主要选用流化床焚烧炉，其主要优点有处理废弃物种类适应性强、烟气排放性能好、焚烧效率高等，对焚烧炉炉膛高度、深度及直径进行了设计计算；

(2) 除尘系统主要选用的是高温旋风分离器，其除尘效率可达90%以上，同时还对旋风筒的直径、排气口、出渣口及旋风分离器的沉降速度、分级效率、压降等进行设计；

(3) 烟气系统主要对空气及烟气量进行设计计算； (4) 热量部分主要对垃圾热量及可利用热值等进行计算。 (5) 对焚烧炉进行了三维实体模拟。

7.2 对进一步研究的展望

由于垃圾焚烧在无害化、减量化和资源化等方面特有的优势，必将逐渐成为我国大城市和沿海地区城市垃圾处理的一种主要技术和内地中小城市的垃圾辅助处理技术。引进国外较为成熟的大型焚烧炉，不但价格昂贵、也不适合焚烧处理高水分的垃圾；而国产焚烧炉大都存在一定问题，焚烧炉烟气所含的大量有毒有害物质未能被焚毁，需要进行改进，如对流化床焚烧炉耗电量较高，飞灰量大等进行优化设计。

在中国推广垃圾焚烧处理技术的关键，是积极研究开发具有自主知识产权的、经济高效的焚烧炉并实现国产化，要满足尾气排放标准，降低焚烧系统投资和运行费用的关键是使垃圾及其产生的燃烧烟气中的有毒有害有机物充分燃烧焚毁，并将其产生的高温烟气予以充分回收。这些都是我们在今后的垃圾焚烧及热能回收系统中，逐渐积累经验，争取完善的方面。我们只有将外国的先进经验与中国国情相结合，在工作中不断探索，才能取得好的效果。

参 考 文 献

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of industrial solid wastes[J]. Waste Management & Research, 1992, 10(4): 357～369.

致 谢

历经3个多月的毕业设计已接近尾声，在这段时间里，感谢我的导师周翠红老师，不管是在设计中还是生活中，经常抽出时间给我极大的关心和帮助，不仅督促我抓紧时间作毕设，还提醒我们要认真、保质保量的完成毕业设计。

大学生活即将结束，我马上就要迈向社会，在找工作的过程中周翠红老师也总是给予我们一些相关的建议，并帮助我们解决一些我们不懂的问题，在此衷心的感谢我敬爱的导师。

感谢环境系所有老师对我学习和生活上的关心及帮助，让我感受到了无比的温暖。

感谢学校图书馆提供相关书籍借阅以及电子图书的查阅。

感谢天工网、环卫科技网、土木在线、筑龙网等网站中的相关专业知识资料和应用软件。

感谢和我一期走过四年风风雨雨的同学们，是你们让我拥有了如此美好的大学生活！

声 明

本人郑重声明：所呈交的学位论文（毕业设计说明书），是本人在导师指导

下，进行研究（设计）工作的总结。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

签 名：孙 江 魏 日期： 2011年6月16日

学位论文原创性声明

本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经特别注明引用的内容和致谢的地方外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

学位论文作者（本人签名）： 年 月 日

学位论文出版授权书

本人及导师完全同意《中国博士学位论文全文数据库出版章程》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程》(以下简称“章程”)，愿意将本人的学位论文提交“中国学术期刊（光盘版）电子杂志社”在《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》中全文发表和以电子、网络形式公开出版，并同意编入CNKI《中国知识资源总库》，在《中国博硕士学位论文评价数据库》中使用和在互联网上传播，同意按“章程”规定享受相关权益。

论文密级：

□公开 □保密（___年__月至__年__月）(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)

作者签名：_______ 导师签名：_______

_______年_____月_____日

_______年_____月_____日

独 创 声 明

本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。

本声明的法律后果由本人承担。

作者签名: 二〇一〇年九月二十日

毕业设计（论文）使用授权声明

本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。

本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。

（保密论文在解密后遵守此规定）

作者签名: 二〇一〇年九月二十日

致 谢

时间飞逝，大学的学习生活很快就要过去，在这四年的学习生活中，收获了很多，而这些成绩的取得是和一直关心帮助我的人分不开的。

首先非常感谢学校开设这个课题，为本人日后从事计算机方面的工作提供了经验，奠定了基础。本次毕业设计大概持续了半年，现在终于到结尾了。本次毕业设计是对我大学四年学习下来最好的检验。经过这次毕业设计，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等方方面面都有很大的进步。这期间凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感谢。没有他们的帮助，我将无法顺利完成这次设计。

首先，我要特别感谢我的知道郭谦功老师对我的悉心指导，在我的论文书写及设计过程中给了我大量的帮助和指导，为我理清了设计思路和操作方法，并对我所做的课题提出了有效的改进方案。郭谦功老师渊博的知识、严谨的作风和诲人不倦的态度给我留下了深刻的印象。从他身上，我学到了许多能受益终生的东西。再次对周巍老师表示衷心的感谢。

其次，我要感谢大学四年中所有的任课老师和辅导员在学习期间对我的严格要求，感谢他们对我学习上和生活上的帮助，使我了解了许多专业知识和为人的道理，能够在今后的生活道路上有继续奋斗的力量。

另外，我还要感谢大学四年和我一起走过的同学朋友对我的关心与支持，与他们一起学习、生活，让我在大学期间生活的很充实，给我留下了很多难忘的回忆。

最后，我要感谢我的父母对我的关系和理解，如果没有他们在我的学习生涯中的无私奉献和默默支持，我将无法顺利完成今天的学业。

四年的大学生活就快走入尾声，我们的校园生活就要划上句号，心中是无尽的难舍与眷恋。从这里走出，对我的人生来说，将是踏上一个新的征程，要把所学的知识应用到实际工作中去。

回首四年，取得了些许成绩，生活中有快乐也有艰辛。感谢老师四年来对我孜孜不倦的教诲，对我成长的关心和爱护。

学友情深，情同兄妹。四年的风风雨雨，我们一同走过，充满着关爱，给我留下了值得珍藏的最美好的记忆。

在我的十几年求学历程里，离不开父母的鼓励和支持，是他们辛勤的劳作，无私的付出，为我创造良好的学习条件，我才能顺利完成完成学业，感激他们一直以来对我的抚养与培育。

最后，我要特别感谢我的导师赵达睿老师、和研究生助教熊伟丽老师。是他们在我毕业的最后关头给了我们巨大的帮助与鼓励，给了我很多解决问题的思路，在此表示衷心的感激。老师们认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅。他无论在理论上还是在实践中，都给与我很大的帮助，使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，感谢他耐心的辅导。在论文的撰写过程中老师们给予我很大的帮助，帮助解决了不少的难点，使得论文能够及时完成，这里一并表示真诚的感谢。