Q3入=0

4）单位垃圾完全焚烧时所放出的热量 Q4入=1388 (Kcal/Kg)；

锅炉输入总热量QIN= Q1入+Q2入+ Q3入+Q4入=18.3+254.34+0+1388=1660.64(Kcal/Kg)。 故：输入热量Q入=1660.64(Kcal/Kg)。

② 输出热量计算 1）烟道气热损失

烟道气热损失=燃烧干烟气量*烟气平均比热*（炉排烟气出口温度-基准温度）(Kcal/Kg)；

Q1出=3.34*0.355*（250-25）=266.78(Kcal/Kg)。

故：排烟道气热损失Q1出=266.78(Kcal/Kg)。

2）喷入炉内水蒸气所造成热损失 无喷入炉内水蒸气Q2出=0； 3）不完全燃烧气体所造成热损失

Q3出=（1-燃烧效率）*（垃圾含碳量-炉灰含碳量）*（碳不完全燃烧的损失）(Kcal/Kg)； =（1-0.99）*（0.206-0.05）*5700=8.89(Kcal/Kg)； 4）焚烧炉渣及飞灰带走的物理损失

炉灰残留热量=灰分含量*灰分比热*（灰分温度-基准温度）(Kcal/Kg)； Q4出==0.206*0.25*（400-25）=19.31(Kcal/Kg)； 5）辐射的热损失

一般设计生活垃圾焚烧炉中一般按供入热量的2%考虑； Q5出=1660.648*0.02=33.21(Kcal/Kg)； 6)不完全燃烧热损失

垃圾内碳完全燃烧发热量*炉灰含碳量*垃圾含碳量(Kcal/Kg)； Q6出==7700*0.05*0.206=79.31(Kcal/Kg)； 合计: Q出 =Q1出+ Q2出+ Q3出+ Q4出+ Q5出+ Q6出

=266.78+0+8.89+19.31+33.21+79.31=407.5(Kcal/Kg)。

故：总损失热能量为407.5 (Kcal/Kg)。

Q总热量净值=锅炉输入总热量QIN-总损失热能量Q出 (Kcal/Kg)；

=1660.64-407.5=1253.14(Kcal/Kg)。

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（6）锅炉热效率：

η

有效

=［1-Q出 /(LHV+ Q1入+ Q2入）］*100%

=［1-407.5/(1388+18.3+254.34）］*100%=75.5%＞65%（符合要求）。

表5：机械炉排炉生活垃圾焚烧炉热平衡表

收 入 项 目 符号 数 值 Kcal/Kg 垃圾燃烧热 Q1入 空气带入热 Q2入 1406.3 254.34 % 85 15 烟道气热损失 Q1出 项 目 支 出 符 号 数 值 Kcal/Kg 266.78 8.89 19.31 % 16.06 0.535 1.162 不完全燃烧热损失 Q3出 炉渣、飞灰带走的Q4出 损失 ∑Q收入 辐射的热损失 Q5出 33.21 79.31 1253.14 1660.64 1.999 4.775 75.469 100 不完全燃烧热损失 Q6出 能量净值 Q 总计 总计 1660.64 100 ∑Q支出 （7）蒸汽产气量计算

已知：过热器出口压力4Mpa,温度420℃，焓值h420=789.6Kcal/Kg,集汽联箱入口给水温度150℃，焓值h150=150Kcal/Kg,；每小时垃圾焚烧量为15300 Kg/h，垃圾单位重量的能量净值1253.14cal/Kg，求每小时蒸汽产汽量S (Kg/h)。

S=(垃圾单位重量的能量净值*每小时垃圾焚烧量)/（焓降差值h420- h150） =（1253.14*15300）/（789.6-150）=29981.3（Kg/h） 故：锅炉额定连续蒸汽蒸发量按30 t/h设计。 （8）炉排机械负荷

护排机械负荷是表示单位炉排面积的垃圾燃烧速度的指标，即单位炉排面积，单位时间内燃烧的垃圾量，kg/(m.h)

Gf=G/t.A

式中： Gf---炉排机械负荷，kg/(m2.h)；

G---垃圾燃烧量kg/d； t---运行时间，h/d；

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2

A---炉排面积，㎡。

已知：焚烧炉的处理能力G=15.3（t/h），运行时间t=24小时，单台焚烧炉的机械负荷Gf=150～350 kg/(m2.h)，取185 kg/(m2.h)，求：单台焚烧炉排面积:A

A=G/t.Gf=15.3*10/185=82.7(㎡)。

故：焚烧炉炉排面积按82.7平方米设计。 （9）燃烧室热负荷qv

燃烧室热负荷是衡量单位时间内单位容积所承受热量指标，燃烧容积为一、二次燃烧室之和。

燃烧室热负荷的大小即表示燃烧火焰在燃烧室内的充满程度，燃烧室太小，燃烧室内火焰过于充满，炉温会过高，从而炉壁耐火材料容易损伤，烟气的炉内停留时间也不够，容易引起不完全燃烧，严重时会造成一氧化碳，在后续烟道中再燃烧，炉壁和炉排上也易熔融结块；燃烧室过大时，热负荷偏小，炉壁过大，炉温偏低，炉内火焰充满不足，燃烧不稳定，也容易使焚烧炉灰渣的热灼量值偏高。

连续运行焚烧炉热负荷值一般在3.36*105～6.3*105KJ/(m3.h)范围，取qv=4.4*105

KJ/(m3.h) 。 qv=m[Qd+CpkLn(ta-t0)]/V

式中： m--- 单位时间的垃圾燃烧量，kg/d；

Qd---垃圾的平均低位热值，KJ/kg； Cpk-- 空气平均定压比热容，KJ/（m3.℃）；

Ln---单位质量的垃圾获得的平均燃烧空气量，m3/kg（标准状态）； ta---预热空气温度℃； t0---环境温度，℃； V--- 燃烧容量积，m3；

已知：焚烧炉单台处理能力m=15.3t/h=1.53*104kg/h, Qd=5800KJ/kg, t0=20℃,

ta=250℃, Ln=3.16 m3/kg, Cpk=1.30 KJ/（m3.℃）, qv=4.4*105 KJ/(m3.h),求得燃烧室的容积:V

V= m[Qd+CpkLn(ta-t0)]/ qv=1.53*104[5800+1.3*3.16（250-20）]/4.4*105=234.5m3。

故：焚烧炉燃烧容积按235立方米设计。 二、根据计算得出垃圾炉性能指标及设计参数 焚烧炉 3台

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3

日处理垃圾: 1000t ； 年处理垃圾: 45.6*8000=36.5*104 t ； 每台炉每小时烧垃圾量: 15.3t/h； 焚烧炉燃烧容积： 235m；

焚烧炉排面积: 82.7㎡；

烘干区、燃烬区垃圾厚度: 0.3～0.5m; 燃烧区料层厚: 0.5～0.8m;

炉渣热灼减率 : ＜5%； 烟气在炉膛内二次燃烧室温度: ≥850℃；

烟气在炉膛内二次燃烧室停留时间：≥2秒 ； 设计垃圾热值LHV: 1388Kcal/kg(5800 kJ/kg)； 余热锅炉: 3套；

余热锅炉过热汽蒸发量: 30t/h.台，（30*3=90 t/h）； 余热锅炉过热汽温度: 400℃； 余热锅炉蒸汽压力: 4.0MPa； 锅筒工作压力： 4.4MPa； 锅炉给水温度: 150℃； 焚烧炉及余热锅炉热效率: 75.5%； 年运行小时： ≥8000h； 一次风流量： 37179（Nm3/h）； 一次风温度： 250℃； 二次风流量： 12393（Nm3/h）； 二次风风温度： 230℃ 。 三、根据计算得出汽轮发电机组的配套设计参数

汽轮机根据蒸汽压力不同设1～3个定压,定量抽汽口,供加热助燃空气和给水加热,以提高整个垃圾焚烧厂的热效率，抽汽用途与发电系统无关故设计为纯冷凝式汽轮机组。 1、设计点电功率（Ps）公式

Ps=(Qs*Gr*1000*0.22)/（24*3600）(kW)； 式中：

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Qs—入炉垃圾按高位热值设计值，kJ/㎏,7193.8 kJ/㎏；

Gr—垃圾焚烧发电厂日处理入炉垃圾量，1000t/d,（1000*1000㎏/d）； 0.22—该垃圾焚烧发电厂的热效率； 24—24小时； 设计点电功率（Ps）

Ps=(7193.8*1000*1000*0.22)/（24*3600）=18317.55kW。

故：设计2套*9MW机组=18000kW。额定功率9MW具有两级非调节抽汽的凝汽式汽轮发电机组。

2、汽轮机组设计参数 汽轮机组设计 2套；

额定进汽压力 3.85MPa； 额定进汽温度 390℃；

汽轮机进汽量 45 t/h.台；（45*2=90 t/h，炉产量=汽轮机组进气量）； 一级非调抽汽量 4.3 t/h 、 压力1.2MPa 、 温度260℃； 二级非调抽汽量 4.3 t/h 、 压力0.5MPa 、 温度184℃； 排汽压力 0.007 MPa 。

参考文献:

[1]城市生活垃圾焚烧处理技术.北京:中国建筑工业出版社.2004. [2]CJJ90—2009.生活垃圾焚烧处理工程技术规范.城市建设研究院.2009. [3]GB/T18750—2008.生活垃圾焚烧锅炉及余热锅炉.北京.2009.

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