垃圾焚烧脱硫除尘器循环加热系统的设计

耿存友，王雄飞

（安徽盛运环保工程有限公司，合肥 230051）

1 前言

某公司通过对循环流化床、逆推往复式炉排炉这两种垃圾焚烧炉在各自不同的垃圾焚烧工况下的脱硫除尘系统的运行实践进行跟踪分析，总结了垃圾焚烧炉从启炉-运行-停炉-再运行各环节垃圾焚烧的尾气对布袋除尘器的影响因素。认为垃圾焚烧炉启炉时垃圾成分复杂，烟气在50℃～60℃、湿度大，HCl、SOx、NOx含量高等。烟气长时间处于露点之下会结露，大量酸、碱物质、粉尘吸湿黏附在与烟气接触的除尘器表面形成酸、碱腐蚀。在除尘器内的钢结构件表面形成酸、碱或电化学腐蚀。潮湿粉尘与滤袋接触导致严重糊袋，使滤袋失去工作效能。因此，必须充分做好启炉时脱硫除尘系统的运行准备工作。

有企业总结出一套循环加热系统热力计算的简算方法，在垃圾焚烧脱硫除尘系统上按此法选型设计的除尘器循环加热系统，只要在垃圾焚烧炉启炉前开启旁通和循环辅助加热系统，待进入旁通的烟气温度和循环加热后布袋除尘器内部温度均升至烟气露点温度之上后，除尘器再进入工作状态，就能杜绝因启炉时烟气进入除尘器后温度降至结露点导致的除尘器构件腐蚀、布袋糊袋等现象，确保脱硫除尘系统后期的运营质量，稳定脱硫除尘效果，延长了脱硫除尘系统的使用寿命。

2 布袋除尘器正常工作要求

生活垃圾焚烧烟气露点温度为130℃～145℃，进入袋式除尘器的烟气温度必须控制在145℃以上。综合其他因素，袋式除尘器经济运行的温度须控制在145℃～155℃范围内。

3 热循环辅助加热系统设计

3.1 循环加热系统的工作条件

焚烧炉启炉前首先关闭除尘器进、出风管道上的截断阀，打开旁通阀。打开循环加热系统上的双层密封阀，启动循环加热风机后启动预喷涂系统，再启动热循环电加热器及各监测仪表，使除尘器进入内部热风循环加热的工作状态。当除尘器内部温度上升到一定值时，启动除尘系统引风机、焚烧炉点火启炉、烟气经旁通管道外排。当焚烧炉的烟气温度，除尘器内部温度，除尘器进、出口的差压均达到初设经验值时，关闭循环加热系统，打开除尘器进、出口端的截断阀，关闭旁通阀，保持预喷涂仍在工作状态，除尘器进入工作状态后当除尘器内部温度稳定在露点以上时停止预喷涂。

循环电加热器必须与循环风机连锁。开机顺序：循环风机→电加热器；关机顺序：空气电加热器（1分钟后）→循环风机。循环风机不开时，空气电加热器不得开启。

3.2 循环加热系统的工艺设计

加热系统必须采用热风循环加热，才能保证除尘器的各个角落加热均匀。循环辅助加热系统的工艺设备配置由：循环风机、电加热器、双层密封阀和热循环管道、测温测压元件组成，工艺流程如下图。

循环加热系统工艺流程图

循环加热系统设计首选合适功率的电加热器和合适风量的循环风机。电加热器单位时间内提供的总热量Q总必须大于在设定温度下的除尘系统各部件损失的热量Q损、在除尘器内循环气体吸收的热量Q气、除尘器箱体、滤袋、袋笼所吸收的热量Q吸之和。除尘系统损失热量Q损应包括：除尘器外壳（保温）的热损失Q1，除尘器进、出口部分管道热损失Q2，加热系统管道热损失Q3，循环系统进、出口阀门部分热损失Q4，除尘器进出口两端阀门漏风热损失Q5，除尘器本体漏风热损失Q6等。

（1）Q1～Q4的表面散热计算：

式中：

Q —表面热损失，kJ/h；

α—综合修正系数，取1.3～1.4；

F —总散热面积，m2；

t内—内部气体设计温度（取155℃，高于酸露点温度10℃左右）；

t外—当地室外温度，℃；

取t外=25℃（下同）；

K —传热系数。

式中：

α1—外表面放热系统KK/m2·℃·h，取20；

α2—内表面放热系统KK/m2·℃·h，取10；

δ —保温层厚度，m，取0.1；

λ—保温材料导热系数，岩棉取λ=0.044 KK/m2·℃·h。

（2）Q5、Q6渗透所引起的散热计算：

根据经验，每个（共2个）阀门漏风率≤1.5%，而除尘器本体漏风率为2%。两者之和为5%，渗透热损失应按下式计算：

式中：

Q —渗漏热损失，kJ/h；

L —漏风量（除尘器容积×漏风率5%）；

γ—1.1825kg/m3（25℃时空气容重）；

C —比热，kJ/kg·℃，25℃时，空气比热1.03。

（3）Q气除尘器内气体加热至设定温度时所需的热量计算：

式中：

Q气—渗漏热损失，kJ/h；

L —除尘器容积。

（4）Q吸除尘器箱体（含袋笼、滤袋）、管道加热至设定温度时所需的热量计算：

式中：

Q吸—渗漏热损失，kJ/h；

m —除尘器与加热气体接触的箱体质量（kg）；

C钢—比热，kJ/kg·℃，当25℃时，钢的比热0.45。

实际内循环的气体量、漏风量是由循环风机的风量决定的，循环加热系统的工作时长应根据系统状况适当延长。

3.3 循环风机的风量计算

循环加热系统的提供的总热量：Q总=Q损+Q气+Q吸之和，其中：Q损=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6

然后根据Q总计算出所需要加热循环风量（L1）。此风量为循环加热风机风量选取依据。

式中：

L1—循环加热风量，m3/h。

3.4 循环加热器的功率和加热时间计算

空气电加热器功率P=（L1×Δt）/（3000×η）式中：

P —空气电加热器功率，kW；L1—送风量，m3/h；

△t —空气温升，℃；

η —电加热器热效率，一般为85%。循环加热器的加热所需的时间t=

式中：

t —时间，s；

Q总—电热，kJ；

P —功率，kW。

4 结语

以上循环加热系统的热力计算为垃圾焚烧脱硫除尘器循环加热系统的工艺设计、循环加热器、循环加热风机选型提供了理论支持。该计算方法经实际应用和校核证实是可行的，具备一定的参考价值。■