生活垃圾处理填埋气燃烧系统设计技术规范docx文档格式.docx

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9.51

8.81

2.89

1.94

0.87

1.92

%

表1.2生活垃圾填埋气组成

组成

平均浓度/%

甲烷（CHQ50

二氧化碳（co,）45

氮气（M）

123填埋场库容及填埋气量

某填埋场占地10公顷，总库容200万肉3,场内总共可接受垃圾260万，，符合上述一般城市垃圾组成。

用《生活垃圾填埋场填埋气体收集处理及利用工程技术规范》（CJJ133-2009）屮一阶衰减式计算预测出其峰值产气接近5000溯/”《生活垃圾填埋场填埋气体收集处理及利用工程技术规范》（CJJ133-2009）中明确规定“填埋气体主动导排系统的抽气流量应能随填埋气体产气速率的变化而调节气体收集率不得小于60%”，假设该填埋场的气体收集率为65%,则可计算岀实际得到燃烧气体的最大流量为3250W//zo

1.3燃烧系统

填埋气除了甲烷和二氧化碳Z外，还含有少量的硫化氢和水分等酸性气体，若不经处理而直接燃烧，则会污染大气，并且长期这样的话还会腐蚀输气管道和其他燃烧设备，因此在气体进入火炬燃烧Z前需要进行预处理。

器以及燃烧器的控制，大致的工艺流程为：

填埋气i除尘器一鼓风机一汽水分离器（/冷却器）i脱硫塔一阻火器一火炬。

某些填埋气的利用上，如提纯发电等，对气体屮的颗粒物有更高的要求，通过陶瓷过滤器对其进行更为细致的过滤，但本文将只进行设计火炬燃烧对填埋气的处理，因此对陶瓷过滤器部分不进行分析设计。

燃烧系统的工艺流程图见图1.1。

图1.1填埋气燃烧系统工艺流程图

1.4主要设备设计

1.4.1输气管道

本文计算的最大产气量为3250Q3”（即0.903W/5）,即为本次填埋气抽取量的设计值。

按照《生活垃圾填埋场填埋气体收集处理及利用工程技术规范》（CJJ133-2009）规定，填埋气体输气管道内气体流速宜取5〜10m/s,本次设计中填埋气体输气管道内气体流速取V=7m/sQ

假设输气管道内径为「（半径），贝!

J：

Q=；

rxrxvxn（1.1）

〃为输气管道数量（该填埋场输气管道数量为5）,则有：

0.903ZVm*5=Axr2x7x5

经计算得出：

rQ0.09m

因此，填埋场输气管道内径（直径）选为200mm,材质为高密度聚乙烯管（HDPE）。

设备输气管道内径选用与填埋场输气管道相同。

1.4.2气体过滤器

1.4.2.1气体过滤器的简单介绍

填埋气体中通常含有固体杂质和水分，对于其他设备的安全运行据具有一定的威胁，因此需要对收集的填埋气进行杂质和水分的去除处理。

气体过滤器由壳体、多元滤芯、反冲洗结构、以及其他元件构成，壳体内的隔板将其分为上下两腔，上腔配有多个过滤芯，这样充分利用了过滤空间，下腔安装有反冲洗吸盘，过滤器气体由下腔通过隔板孔进入过滤芯内腔，粒径大于滤芯缝隙的杂质被拦截，净气通过缝隙到达上腔，最后由出气口送出。

气体过滤器自动排污，其滤芯釆用高强度的楔形滤网，通过压差控制、定时控制自动清洗滤芯。

当过滤器内杂质积聚在滤芯表面引起进出口压差增大到设定值时，驱动反冲洗机构排污。

气体过滤器的大致结构见图1.2o

1.4.2.2过滤器选取方法步骤

（1）确定进出口通径。

过滤器的进出口通径不应小于其前后端被保护的设备的进岀口通径，其进出口通径一般应和设备一致，故此处过滤器的进出口通径取DN200O

（2）过滤面积的确定。

过滤面积指滤网的有效流通面积，当滤网的钢丝和数目一定时，其可流通面积占滤网面积的百分比是一定的，这个比值称为滤网的有效面积比。

滤网的有效流通面积为滤网总面积和有效面积的乘积：

S］二s,二s：

-Sb（1.2）

式中s,——滤网的过滤面积；

s,——滤网的有效流通面积；

s=——滤网屮过滤部分的总面积；

S,——滤网的有效面积。

过滤面积通常的取值为过滤器公称通径的20倍

即：

§

=20x200=400（W）

本设计除尘粒径定为2032umf即可拦截的粒径为

2032s,并查得其有效面积为64%,所以滤网总面积为：

=5,70.64=0.4/0.64=0.625（w2）

（3）滤网目数的确定。

目数是指每平方英寸面积上面的网孔目数，目数的确定主要是根据滤网所拦截的粒径来选择的，由滤网技术的规格查得拦截粒径为2032m的目数为10,

滤网丝径为0.508mmo

（4）过滤器壳体材质的选用。

原则上应选择与工艺管道相同的材质，综合工况也可选择铸铁、碳钢、低合金钢和不锈钢材质的过滤器。

本设计将实用和经济等因素考虑进去，拟选用不锈钢材质的过滤器。

故本文过滤器设计为拦截粒径2032s,滤网总面积0.625冰，滤网目数为10,滤网丝径0.508mm,壳体选用不锈钢材质。

143脱硫塔

1.4.1.1脱硫简介

垃圾填埋气中通常含有一定浓度的硫化氢（本设计中假设払S的浓度小于3g/a）,硫化氢气体会对气体环境造成危害，以及会将处理设施腐蚀，因此，需要对填埋气体进行脱硫处理，将其除去。

通常用的脱硫方法包括干式脫硫法、碱洗脱硫法、水洗脱硫法和生物脱硫法等方法，这四种脱硫方式的比较见表1.3o

表1.3四种脱硫方式的对比

脱硫方

式

初始投

资

运行费用

管理维护

适用范围

干式脱

低

脱硫剂屮等

脱硫剂更

精细脱硫，

硫

换

血<

1OOOppm

碱洗脱

中咼

约剂费高

自动化、

工业废水，

人工加药

Nh-sy2000ppm

水洗脱

咼

高（主要电

自动化

中水回用或对

力）

末端NS无要求

生物脱

屮等

全自动

2000〜1OOOppm

考虑到成本以及使用范围，本设计釆用干式脱硫法对填

埋气进行脱硫处理。

干式脱硫塔主要包括外壳不锈钢结构、

填有脱硫剂的反应器和空气供应单元。

干式脱硫法的脱硫效率可达90%以上。

干式脱硫的原理反应式：

履。

3・H：

0+H：

S二+4H20

Fe,S3+3/20b3H£

二・%0+2払。

+3S

H$+3/202=3H20+3S

1.4.1.2干式脱硫塔设计

（1）空速的选择。

空速指单位体积脱硫剂每小时能处理的填埋气量的大小，单位为1”,表达式为：

*=5（1.3）

式中沼气空速（心）；

沼气小时流量（nTM）；

Y—脱硫剂体积（冰）。

在常温常压下，氧化铁脱硫剂在处理气体屮硫化氢浓度小于3g/m＜时，七（接触时间，为空速的倒数）为100秒，相当于空速为361//,o

（2）线速的选择。

线速是指气体通过脱硫剂床高与接触时间之比：

S=M（1.4）

式中线速度）:

Hch床高（mm）；

tj接触时间（S）O

当用TTL型脱硫剂时，可选线速在10〜。

（3）脱硫剂更换时间。

一般取脱硫剂的更换时间为6个月,即180d计算。

脱硫剂的填装量：

厂tcv

G=

looos（1.5）

式中G—•脱硫剂填装量（处）；

脱硫剂使用时间（180,）:

s—脱硫剂饱和硫容（此处取20%）；

c・・填埋气屮硫化氢含量（3g/心；

V——日处理气量（78000仃以）o

」H（）x3x7X（）（）（）二2.1x105炳

1000x0.2

带入数据得到脱硫剂填装量为：

取堆体密度为0.麝/诚，则脱硫剂总体积为:

的二G//9=210000800=2625m

咆取361/龙，贝化为100秒，本设计线速度取。

・2〃/s根据公式得：

Hr//=0.2x100=20m

脱硫塔釆取三级串联的方式则每级屮脱硫剂的体积为：

*='

73=2625/3=87.5勿

设脱硫塔直径为D,贝！

J:

"

事电,即87.5=（x20

算出D=2.36m,取D=2.5m。

因此，脱硫塔设计为直径2500mm,高度20000mm,三级串联

每一级两层，每层高度10000mm,进出口径200mm口

1.4.4冷却器

填埋气体在产生的过程当中，往往伴随较高含量的水分，加之在有酸性气体的作用下，很容易产生具有强腐蚀性的氢离子，因此而导致设备设施的腐蚀性破坏，为此，必须将填埋气体屮存在

的水分脱除掉。

冷却器能有效的冷却填埋气

体凝结排除填埋气体屮含有的大量水分因此能达到排污目的，防止后道设施被腐蚀。

根据气体流量（3250况/,换算单位后取为55〃,/min）,本次设计采用CM-50HB气体冷却器（生产厂家：

上海仓茂实业）对填埋气体进行冷却处理，设备的详细规格见表1.4o

表1.4冷却器技术参数表

型号

气体处理气体进

直径

（mm）

高度

压力损失

（MPa）

「量

（A/m3/min

）

出口径

CM-50

HB

55

DN125

840

1435

A0.03

由于气体进出口径为DN125,与输气管道不同，所以应该在进出口设置变径接头与输气管道连接。

1-4.5鼓风机

鼓风机的作用在于对集气系统进行抽气，将气体从集气系统中抽气供给整个燃烧系统。

设计鼓风机两台，一备一用。

抽气泵的设计额定风量为。

二325N?

//z；

进入抽气泵的填埋气体的温度：

厶二40吃；

流量储备系数：

的二L2,即最大流量按照设计流量的1.2倍进行计算；

*,二佑・@•[（273+"

）/2731（1.6）

抽气泵风量计算：

=1.2x3250x[（273+40）/273]

计算得岀抽气泵风量约为：

447LM//7o

因考虑到气体实际产量通常比计算产量偏低，所以此处计算将其取值为

切447W,力，即74.5/n3/mino

抽气泵风压计算：

抽气泵的最小风压：

应至少满足填埋气体输气管道阻力损失和勇气设施进气压的需要。

填埋气体输气管路单位长度摩擦阻力损失计算公式：

式中:

AP—^气管道摩擦阻力损失，P”；

—输气管道的计算长度，吗此处计算为每根长

300成；

妃一输气管道的摩擦阻力系数，取0.04；

p填埋气体的密度，kg/M1.22;

输气