1、 污泥 焚烧 炉 设计 说明书 中文 摘要 目前焚烧工艺被世界各国认为是污泥处理中的最佳实用技术之一。在欧洲、美国、日本等国家，该工艺已日渐成熟，它以处理速度快，减量化程度高，能源再利用等突出特点而著称。并且由于近年来，世界各国的环境条件均对废弃物处理所花费的时间和所占的空间提出了更为严格的要求，因而污泥焚烧技术已逐步成为污泥处理的主流技术，愈来愈受到世界各国的青睐。我国在废物焚烧的研究方面起步较晚，特别是在污水厂剩余污泥焚烧这一领域更是缺乏基础性的研究，因此对污泥处理中焚烧这一技术的研究就显得日益重要。本论文是以污水 处理厂的焚烧炉为主要研究对象， 主要 针对该厂的污泥焚烧 的要求 ， 对污
2、泥焚烧 炉 进行总体的设计和计算。 关键词： 污泥；焚烧；污泥焚烧 炉 。 Sludge incineration bed design specification ABSTRACT The burning process is considered by countries around the world as one of the best practical technology of sludge treatment. In Europe, the United States, Japan and other countries, the technology has matured
3、 and its processing speed is fast, high degree of reduction, energy recycle such outstanding characteristics. And since in recent years, the environmental conditions in countries around the world are processed to waste time and space of the put forward the more strict requirements, thus the sludge i
4、ncineration technology has gradually become the mainstream of sludge treatment technology, more and more get the favor of all countries in the world. In the study of waste incineration in China started late, especially in the field of sewage plant sludge incineration is the lack of basic research, s
5、o the incineration of sludge treatment the research of this technolog y is increasingly important. This thesis is based on the incineration of sewage treatment plant as the main research object, mainly aimed at the requirement of the plant sludge incineration, sludge incineration bed for overall des
6、ign and calculation. KEY WORD: Sludge ; Incineration; Sludge incineration bed. 目 录 第一章 文献综述 .1 1.1研究背景 .1 1.2课题研究的目的 .3 1.3课题研究的意义 .4 第二章 污泥焚烧 炉 的设计要求及减速机的选择 .5 2.1 污泥焚烧 炉 的设计要求 .5 2.2 污泥焚烧 炉 中减速机的选择 .6 2.2.1 选择电动机的类型和结构形式 .6 2.2.2 确定电动机的转速 .6 2.2.3 确定电动机的功率和类型 .6 2.2.4 减速机的选型 .7 第三章 传动结构设计 .9 3.1 传
7、动滚筒的选型 .9 3.2 传动滚筒设计 . 10 3.2.1 滚筒辊身设计 . 10 3.2.2 辊颈设计 . 11 3.2.3 滚筒辊颈轴肩设计 . 11 3.2.4 滚筒辊头设计 . 11 3.3 压紧滚筒设计 . 12 3.3.1 滚筒辊身设计 . 12 3.3.2 滚筒辊颈设计 . 12 3.3.3 滚筒辊颈轴肩设计 . 13 3.3.4 滚筒辊头设计 . 13 3.4 传送带设计 . 14 第四章 污泥焚烧 炉 中的链轮设计 . 18 4.1 链传动的参数选择及设计计算 . 18 4.1.1 选择链轮齿数 . 18 4.1.2 确定计算功率 . 18 4.1.3 选择链条型号和节距
8、 . 18 4.1.4 计算链节数和中心距 . 19 4.1.5 计算链速 v,确定润滑方式 . 19 4.1.6 计算压轴力 PF . 19 4.2 链轮的结构和计算 . 19 4.2.1 链轮的基本尺寸 和主要尺寸 . 20 4.2.2 链轮的结构 . 20 4.2.3 链轮的材料 . 22 4.3 链传动的张紧 . 22 4.3.1 链传动的张紧方式 . 22 4.3.2 张紧装置的选择 . 22 第五章 滚筒强度设计及校核 . 24 5.2 滚筒强度校核 . 24 5.2.1 滚筒的受力分析 . 24 5.2.2 动力辊的强度校核 . 25 5.3 键的设计和计算 . 25 5.3.1
9、 选择键联接的类型和尺寸 . 25 5.3.2 校和键联接的强度 . 26 5.4 轴承寿命校核 . 26 5.4.1 计算轴承的轴向力 . 26 5.4.2 计算当量动载荷 . 27 总结 . 28 参考文献 . 29 致谢词 . 30 1 第一章 文献综述 1.1 研究背景 随着中国城市化进程的加快，城市规模不断扩大，城市人口迅速增加，城市生活污水的排放量巨大。城市污水处理厂大多采用活性污泥法处理生 活污水，在净化污水的同时，产生了一种含水率很高的絮状泥粒，这种泥粒称为污泥。污泥是由污水中的悬浮物、微生物、微生物所吸附的有机物以及微生物代谢活动产物所形成的聚集体。污泥中含有大量的氮、磷等营
10、养元素及铜、砷、铅、锌、铝、汞等重金属、病原微生物等，如不加以处理，将会对环境产生严重危害。 2009 年， 中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国环境保护部和中华人民共和国科学技术部联合印发了城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策（试行），其中第 1.4 条提到：“ 污泥处理处置是城镇污水处理系统的重 要组成部分。” 目前世界各国处理污泥的方法大致有填埋、投海、堆肥和焚烧等，其中填埋简便易行，但需要占用大量土地和花费大量运输费用，填埋场周围会遭受渗沥水、臭气的危害。投海会对海洋环境造成很坏的影响。堆肥是利用污泥中含有氮、磷等营养元素，使处理后的污泥能够农用的方法。堆肥可以使污泥
11、达到减容化、稳定化的目的，但由于污泥中重金属的沉积和有机污染问题，必须谨慎使用这种方法。焚烧是利用污泥中含有大量有机物，将污泥在高温下燃烧成灰，以达到减容化、稳定化和无害化的目的。焚烧法与上述方法相比具有很多优点：污泥可就地焚烧 ，污泥处理速度快，可以最大化地减少污泥的体积，不存在重金属离子的问题，可以回收能量用于发电和供热，焚烧灰还可以铺路、制砖、制陶粒等。城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策（试行）第 4.2.2 条提到：“经济较为发达的大中城市，可采用污泥焚烧工艺。鼓励采用干化焚烧的联用方式，提高污泥的热能利用效率；鼓励污泥焚烧厂与垃圾焚烧厂合建；在有条件的地区，鼓励污泥作为低质
12、燃料在火力发电厂焚烧炉、水泥窑或砖窑中混合焚烧。” 热电厂污泥掺烧是据锅炉规模，在煤中掺烧一定量的污泥来实现污泥无害化处置的一种工艺路线 。此种污泥焚烧方式投资小，只需在热电厂内建设污泥储存设施和污泥输送系统，同时对原有锅炉及烟气处理设备进行部分改造，即可达到污泥无害化处置的要求，并具有良好的经济效益和环境效益。在国外，污泥进入热电厂焚烧已经是成熟的工艺，而且在我国的常州、无锡、上海、柳州、东莞、青岛、南京、合肥等地均有污泥进入热电厂焚烧的运行实例。污水处理厂出厂的脱水污泥中仍含有 80%左右的水分，其干基的热值也只相当于褐煤的热值。热电厂正常发电供热需要锅炉温度保持在 850950，将高水分
13、、低热值的剩余污泥投入热电厂锅炉中燃烧，必然对 锅炉2 的燃烧工况产生不良影响，降低锅炉运行的稳定性。只有保持锅炉运行的稳定性，才能实现污泥在热电厂处理的稳定性，因此进行热电厂污泥焚烧炉燃烧优化研究是非常必要的。 污泥处理方案的选择，需要兼顾考虑防止二次污染和运行的经济性。当今，虽然世界各国根据自己的国情和历史的沿袭而各有侧重，但归纳起来污泥最终处置方式主要有以下几种：土地卫生填埋、堆肥化、海洋倾倒、等。 焚烧是利用污泥中含有大量有机物，将污泥在高温下燃烧成灰，以达到减容化、稳定化、无害化和资源化的目的。污泥焚烧最突出的优点是焚烧后体积大大减少， 1t干污泥 焚烧后仅产生 0.36t 灰渣。近
14、年来，焚烧法发展很快。焚烧法与其他方法相比还具有很多其他的优点：（ 1）污泥处理速度快，不需要长期储存；（ 2）污泥不需要远距离运输，可就地焚烧；（ 3）可以回收焚烧产生的热量用于发电和供热；（ 4）污泥焚烧后其含有的重金属在高温下被氧化成稳定的氧化物，可作为优良原材料制造陶粒、瓷砖等产品。 本文我们主要介绍污泥焚烧技术，设计出污泥焚烧炉。污泥焚烧炉主要包括以下几个部分： 1、 焚烧系统 . 焚烧系统采用热载体循环流化床焚烧炉，焚烧炉床体温度保持在 850 900进行干污泥焚烧。燃 烧干化污泥所产生的高温烟气，经旋风分离器分离下来的循环灰通过气动分配器，大部分返回焚烧炉继续燃烧循环，另一部分进
15、入复合干化器干化湿污泥，利用流经旋风分离器尾部的高温烟气余热回收装置加热导热油供干化污泥作为热源。经空气预热器后通过净化塔和布袋除尘装置，进行酸性气体的脱除和颗粒物捕集，达标后的气体通过吸风机的作用由烟囱排入大气。 2、干化系统 湿污泥干化过程采用两种不同方式进行 ,先将脱水污泥通过污泥给料装置送入流化复合干化器内与焚烧炉部分热灰直接混合，在流化状态下进行干燥，在送风机的作用下再送入设有导热油换 热盘管干燥器内。在流化状态下继续对污泥进一步干化。当污泥含水率降低至 20以下时，干化污泥从干化器中连续排出，由输送设备送入循环流化床内进行燃烧。干化器排出的气体及细灰，经细粉分离器、冷凝器、除雾器后
16、经引风机和送风机循环至复合污泥干化器 ,多余气体通过泄压阀送入焚烧炉作焚烧处理。 3、公用系统 公用设备主要是保证污泥干化系统、焚烧系统、燃烧器系统、烟气净化系统运行的辅3 助设备。 4、导热油循环系统 通过导热油泵的作用使其在干化和焚烧系统中周而复始循环，是进行热量交换和传递的公用系统，保持整个系统热量平衡 和正常运行 ,也是整个系统正常运行的关键设备。 5、空压系统 压缩空气的压力须保持在 5 6kg/cm，是保证干化焚烧系统正常运行的必备条件 ,其主要作用是自动调节各执行机构、气动分配器循环灰返料动力、烟气净化装置、焚烧炉尾部受热面吹扫 ,提高焚烧炉的热效率等。 6、烟气净化系统 在焚烧
17、炉运行时通过输送装置不间断向炉内送入石灰粉与焚烧所产生的烟气充分接触，脱除酸性气体，降低烟气中的酸性气体浓度，达标排放。（ SO2 192ppm） (NOX 179ppm) 布袋除尘装置对尾气排放前进行除尘处理，捕集颗粒物，降低烟气中的烟尘浓度，达标排放。 焚烧是利用污泥中含有大量有机物，将污泥在高温下燃烧成灰，以达到减容化、稳定化、无害化和资源化的目的。污泥焚烧最突出的优点是焚烧后体积大大减少， 1t干污泥焚烧后仅产生 0.36t 灰渣。近年来，焚烧法发展很快。焚烧法与其他方法相比还具有很多其他的优点：（ 1）污泥处理速度快，不需要长期储存；（ 2）污泥不需要远距离运输，可就地焚烧；（ 3）
18、可以回收焚烧产生的热量用于发电和供热；（ 4）污泥焚烧后其含有的重金属在高温下被氧化成稳定的氧 化物，可作为优良原材料制造陶粒、瓷砖等产品。 综上所述，焚烧法在目前使用较为平凡，因此本文主要对焚烧法的装置即污泥焚烧 炉 进行设计及计算。 1.2 课题研究的 目的 研究利用焚烧的方式实现污泥的减量化、稳定化、无害化和资源化。 通过对望塘污水厂和王小郢污水厂剩余污泥成分的实验研究，熟悉其基本成分，掌握其基本性质，为后续污泥焚烧提供支撑。 分析热电厂污泥焚烧炉运行的主要影响因素，对热电厂污泥焚烧炉运行进行优化研究，设计适当的控制律确保系统的稳态性能与动态性能，为热电厂污泥焚烧炉优化运行提供参考。 4
19、 1.3 课题研 究的意义 污水厂剩余污泥产量多，易造成二次污染，必须加以处理。污泥焚烧有多种方式，如污泥在流化 炉 焚烧炉中单独焚烧，污泥与煤在热电厂掺烧等。其中污泥与煤在热电厂掺烧是一举多得的污泥处理方式，在有效处理污泥的同时，还可以节省煤料，发电供热，创造经济效益。 热电厂污泥焚烧炉是由燃煤锅炉改造而成的。污泥含水率高，热值低，污泥的加入， 必然带来锅炉温度的变化，影响热电厂的发电供热效率。前期研究发现， 温度控制在 850950范围内时，污泥焚烧效果理想，而且锅炉运行不受影响。 对于热电厂污泥焚烧炉的优化运行具有借鉴意义。 5 第二章 污泥焚烧 炉 的设计要求及减速机的选择 2.1 污
20、泥焚烧炉 的 效率计算 污泥焚烧炉的工作原理 ： 由 批次 投料机 将污泥从间歇投料门 投入炉本体 中的回转炉 ，自动温控开启一次燃烧，根据燃烧三 T（温度、时间、涡流）原则，在炉本体燃烧室内充分氧化、热解、燃烧。焚烧产生的烟气进入二 次燃烧 室，烟气中未燃烬的有害物质在二 次燃烧 室中进一步销毁。为了使未燃烬物质彻底分解，达到排放要求，二次燃烧 室设置了燃烧器助燃，配置了独特的 送风机 装置，以保证烟气在高温下同氧气充分接触，同时保证烟气在二 次燃烧 室的滞留时间并根据 二 次燃烧 室出口烟气的含氧量进行调整供风量。二 次燃烧 室内温度控制并通过集尘器除去颗粒较大的粉尘，使其焚烧效率与破坏去
21、除率达 99%以上，使之达到无异味、无恶臭、无烟之效果，达到国家排放标准，然后进入烟囱排放至大气中，燃烧后产生的灰烬 从出料口出来 。 污泥焚烧炉的工作效率计算： 回转炉尺寸如图所示 ，由此可计算出回转炉体积为： 3222 3 8 4.19 0 4 8.04 7 6 9.03RV mrRrRhh 假设每次燃烧的污泥总量占回转炉提及的 60%。 污泥 密度计算公式 ： 污泥干基密度 S1=2.5，水的密度 S2 1； P 为含水率 ，此处 取 P=25%。 6 则 ： S=100*S1 *S2/PS1+(100-P)*S2=1.932t/m3 故 回转炉每次燃烧的污泥质量为： tVSm 6 0
22、5.1%609 3 2.13 8 4.1%60 查阅资料可知自动投料机的投料速度为 0.5h 每次， 故污泥焚烧炉的每天的燃烧量为： M=1.605 2 24=77t 2.2 污泥焚烧 炉 的设计要求 1.流化 炉 焚烧炉 应能满足加工要求，保证 焚烧效果 ； 2 焚烧炉运 行稳定 ，工作可靠，结构简单，便于维修、调整； 3.焚烧炉 尽量能用通用件以便降低制造成本； 4.工作效率 65t/d。 2.3 污泥焚烧 炉 中减速机的选择 电动机选择，选择电动机包括选择电动机类型、结构形式、功率、转速和型号。 2.2.1 选择电动机的类型和结构形式 电动机的类型和结构形式应根据电源种类 (直流或交流
23、)、工作条件 (环境、温度等 )、工作时间的长短 (连续或间歇 )及载荷的性质、大小、起动性能和过载情况等条件来选择。工业上一般采用三相交流电动机。 Y 系列电动机（摘自 JB/T8680.1 1998）为全封闭自扇冷 式笼型三相异步电动机，是按照国际电工委员会（ IEC）标准设计的，具有国际互换性的特点。用于空气中不含易燃、易炸或腐蚀性气体的场所。适用于电源电压为 380V 无特殊要求的机械上，如机 炉 、泵、风机、运输机、搅拌机、农业机械、破碎机等。也用于某些需要高启动转矩的机器上，如压缩机。 2.2.2 确定电动机的转速 同一功率的异步电动机有同步转速 3000、 1500、 1000、 750r/min 等几种。一般来说，电动机的同步转速愈高，磁极对数愈少，外廓尺寸愈小，价格愈低；反之，转速愈低，外廓尺寸愈大，价格愈贵。当工作机转速 高时，选用高速电动机较经济。但若工作机转速较低也选用高速电动机，则这时总传动比增大，会导致传动系统结构复杂，造价较高。所以，在确定电动机转速时，应全面分析。在一般机械中，用得最多的是同步转速为 1500r/min 或 1000r/min 的电动机。 2.2.3 确定电动机的功率和类型
