垃圾焚燒脫硫除塵器循環加熱系統的設計

耿存友，王雄飛

（安徽盛運環保工程有限公司，合肥 230051）

1 前言

某公司通過對循環流化床、逆推往復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的運行實踐進行跟蹤分析，總結了垃圾焚燒爐從啟爐-運行-停爐-再運行各環節垃圾焚燒的尾氣對布袋除塵器的影響因素。認為垃圾焚燒爐啟爐時垃圾成分復雜，煙氣在50℃～60℃、濕度大，HCl、SOx、NOx含量高等。煙氣長時間處于露點之下會結露，大量酸、堿物質、粉塵吸濕黏附在與煙氣接觸的除塵器表面形成酸、堿腐蝕。在除塵器內的鋼結構件表面形成酸、堿或電化學腐蝕。潮濕粉塵與濾袋接觸導致嚴重糊袋，使濾袋失去工作效能。因此，必須充分做好啟爐時脫硫除塵系統的運行準備工作。

有企業總結出一套循環加熱系統熱力計算的簡算方法，在垃圾焚燒脫硫除塵系統上按此法選型設計的除塵器循環加熱系統，只要在垃圾焚燒爐啟爐前開啟旁通和循環輔助加熱系統，待進入旁通的煙氣溫度和循環加熱后布袋除塵器內部溫度均升至煙氣露點溫度之上后，除塵器再進入工作狀態，就能杜絕因啟爐時煙氣進入除塵器后溫度降至結露點導致的除塵器構件腐蝕、布袋糊袋等現象，確保脫硫除塵系統后期的運營質量，穩定脫硫除塵效果，延長了脫硫除塵系統的使用壽命。

2 布袋除塵器正常工作要求

生活垃圾焚燒煙氣露點溫度為130℃～145℃，進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，袋式除塵器經濟運行的溫度須控制在145℃～155℃范圍內。

3 熱循環輔助加熱系統設計

3.1 循環加熱系統的工作條件

焚燒爐啟爐前首先關閉除塵器進、出風管道上的截斷閥，打開旁通閥。打開循環加熱系統上的雙層密封閥，啟動循環加熱風機后啟動預噴涂系統，再啟動熱循環電加熱器及各監測儀表，使除塵器進入內部熱風循環加熱的工作狀態。當除塵器內部溫度上升到一定值時，啟動除塵系統引風機、焚燒爐點火啟爐、煙氣經旁通管道外排。當焚燒爐的煙氣溫度，除塵器內部溫度，除塵器進、出口的差壓均達到初設經驗值時，關閉循環加熱系統，打開除塵器進、出口端的截斷閥，關閉旁通閥，保持預噴涂仍在工作狀態，除塵器進入工作狀態后當除塵器內部溫度穩定在露點以上時停止預噴涂。

循環電加熱器必須與循環風機連鎖。開機順序：循環風機→電加熱器；關機順序：空氣電加熱器（1分鐘后）→循環風機。循環風機不開時，空氣電加熱器不得開啟。

3.2 循環加熱系統的工藝設計

加熱系統必須采用熱風循環加熱，才能保證除塵器的各個角落加熱均勻。循環輔助加熱系統的工藝設備配置由：循環風機、電加熱器、雙層密封閥和熱循環管道、測溫測壓元件組成，工藝流程如下圖。

循環加熱系統工藝流程圖

循環加熱系統設計首選合適功率的電加熱器和合適風量的循環風機。電加熱器單位時間內提供的總熱量Q總必須大于在設定溫度下的除塵系統各部件損失的熱量Q損、在除塵器內循環氣體吸收的熱量Q氣、除塵器箱體、濾袋、袋籠所吸收的熱量Q吸之和。除塵系統損失熱量Q損應包括：除塵器外殼（保溫）的熱損失Q1，除塵器進、出口部分管道熱損失Q2，加熱系統管道熱損失Q3，循環系統進、出口閥門部分熱損失Q4，除塵器進出口兩端閥門漏風熱損失Q5，除塵器本體漏風熱損失Q6等。

（1）Q1～Q4的表面散熱計算：

式中：

Q —表面熱損失，kJ/h；

α—綜合修正系數，取1.3～1.4；

F —總散熱面積，m2；

t內—內部氣體設計溫度（取155℃，高于酸露點溫度10℃左右）；

t外—當地室外溫度，℃；

取t外=25℃（下同）；

K —傳熱系數。

式中：

α1—外表面放熱系統KK/m2·℃·h，取20；

α2—內表面放熱系統KK/m2·℃·h，取10；

δ —保溫層厚度，m，取0.1；

λ—保溫材料導熱系數，巖棉取λ=0.044 KK/m2·℃·h。

（2）Q5、Q6滲透所引起的散熱計算：

根據經驗，每個（共2個）閥門漏風率≤1.5%，而除塵器本體漏風率為2%。兩者之和為5%，滲透熱損失應按下式計算：

式中：

Q —滲漏熱損失，kJ/h；

L —漏風量（除塵器容積×漏風率5%）；

γ—1.1825kg/m3（25℃時空氣容重）；

C —比熱，kJ/kg·℃，25℃時，空氣比熱1.03。

（3）Q氣除塵器內氣體加熱至設定溫度時所需的熱量計算：

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）、管道加熱至設定溫度時所需的熱量計算：

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量（kg）；

C鋼—比熱，kJ/kg·℃，當25℃時，鋼的比熱0.45。

實際內循環的氣體量、漏風量是由循環風機的風量決定的，循環加熱系統的工作時長應根據系統狀況適當延長。

3.3 循環風機的風量計算

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

然后根據Q總計算出所需要加熱循環風量（L1）。此風量為循環加熱風機風量選取依據。

式中：

L1—循環加熱風量，m3/h。

3.4 循環加熱器的功率和加熱時間計算

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—送風量，m3/h；

△t —空氣溫升，℃；

η —電加熱器熱效率，一般為85%。循環加熱器的加熱所需的時間t=

式中：

t —時間，s；

Q總—電熱，kJ；

P —功率，kW。

4 結語

以上循環加熱系統的熱力計算為垃圾焚燒脫硫除塵器循環加熱系統的工藝設計、循環加熱器、循環加熱風機選型提供了理論支持。該計算方法經實際應用和校核證實是可行的，具備一定的參考價值。■