根據垃圾焚燒廠要求，煙囪新建的設計方案上面也會有一些比較明顯的變化，這里就提供一個垃圾焚燒煙囪的設計方案，通過對這個方案進行了解，可以在一定程度上明白垃圾焚燒煙囪的特點和其他一些不是很容解釋的東西，由于垃圾焚燒在我國屬于嚴格的法律控制范圍的工程項目，因此相關的新建方案也比較少見，這里特別分享一列。
近幾年來,國內建設的垃圾焚燒廠不斷增多。除了極少數焚燒特殊垃圾(例如醫療垃圾)的焚燒廠外,對于絕大多數城市生活垃圾焚燒廠,煙囪都是必不可少的設施。目前,國內外建設的很多火力發電廠以及一些自用鍋爐的大中型廠礦企業,也都需建設煙囪。過往的煙囪設計,大多比較成功,但也存在一些問題。這些經驗和教訓,為近幾年來開始興建的城市生活垃圾焚燒廠的煙囪設計,提供了寶貴的借鑒。與火力發電廠的煙氣相比,垃圾焚燒產生的煙氣成份不同、排放標準不同、煙囪的運行方式也不一樣,垃圾焚燒廠的煙囪設計有自身的特點。本文結合多個工程的設計實踐經驗,談談城市生活垃圾焚燒工程中煙囪設計的體會。
1 工藝設計
煙囪的作用是將燃燒尾氣排向大氣,利用大氣的擴散作用將尾氣擴散稀釋。工藝專業設計的內容含:煙囪的高度、排氣筒管徑、煙氣流速、煙氣溫度、排氣筒的布置形式。
1?1煙囪高度
煙囪高度越高,尾氣擴散稀釋的效果越好,同時,建設費用亦越高,因此,煙囪高度應根據環境影響評價要求,在滿足國家環境保護要求的前提下,適當考慮
1?2排氣筒管徑、煙氣流速
尾氣從煙囪口排出的速度越大,擴散稀釋的效果越好。但是,速度越過30m/s,會發生笛音現象,所以尾氣排放速度不能大于這個值。如果煙氣流速過低,又會增加煙氣對排氣筒腐蝕的可能,也降低煙氣的擴散稀釋效果,通常的煙氣流速控制在10~20m/s。確定了煙氣流速,根據產生的煙氣總量,便能確定出排氣筒管徑。煙囪(排氣筒)出口內徑d(單位:m)由下式確定:d=ndVy3600×0.785w0式中 nd—由一個煙囪(排氣筒)負擔的蒸汽數值(單位:t/h);Vy—每小時產生1t蒸氣的煙氣量(單位:m3/h);w0—煙囪出口處的煙氣流速(單位:m/s)。圓形煙囪(排氣筒)的出口內徑,一般不小于0?8m,內表面無須防護處理且無須人員入內維護的鋼制煙囪(排氣筒)不受此限。
1?3煙氣溫度
煙氣溫度取決于煙氣凈化設備出口的煙氣溫度,但不能低于煙氣露點,以避免煙氣在排氣筒內結露,對排氣筒造成腐蝕。
1?4排氣筒的布置形式
垃圾焚燒設施的尾氣排放量與垃圾熱值和焚燒負荷有關,同時運行的垃圾焚燒爐臺數對尾氣排放量有很大影響。如果多臺焚燒爐的尾氣從一只煙囪(排氣筒)排出,焚燒的運行狀況不同(例如,其中一臺或幾臺焚燒爐停爐維修),尾氣排放量及排放速度均不同,使煙氣在煙囪排氣筒內的流度、流量、溫度難以控制在設計允許的范圍內。一臺焚燒爐一個排氣筒,能夠有效地利用尾氣自身擁有的能量,較為方便地控制煙氣的流速、溫度。但是,如果一個排氣筒設一只煙囪,建設及維護費用都很高。目前,國內外通常的做法,是采用組合式煙囪,即一臺焚燒爐設一個排氣筒,多個排氣筒組合在一起,形成一只煙囪,換而言之,即在一只煙囪內,設多個排氣筒,各排氣筒相互獨立。上海垃圾焚燒廠采用一只組合式鋼筋混凝土煙囪,內設3個鋼排氣筒,每臺焚燒爐一個排氣筒;其煙囪的高度:80m,排氣筒管徑:1800mm,煙氣流速:15m/s,煙氣溫度120~140℃(排氣筒出口溫度)。
2 結構設計
盡管實際工程中,組合式煙囪、集中式煙囪(多爐共用1個排氣筒)和獨立式煙囪(1爐1個排氣筒1只煙囪)都存在,但本文僅討論在城市生活垃圾焚燒廠工程中常用的組合式煙囪。從結構受力的角度,組合式煙囪可粗分為三種形式:混合式煙囪:外筒為鋼筋混凝土結構,作為受力結構,排氣筒為鋼制大直徑圓形管道,僅作為煙氣排放的通道,不作為受力構件;塔架式鋼煙囪:塔架獨立承擔外荷載作用,鋼制排氣筒為非受力構件,依附于塔架,鋼制排氣筒的荷載(包括自重及外荷載),由塔架承擔;排氣筒受力塔架式鋼煙囪:鋼制排氣筒作為塔架中的受力構件(肢柱),參與塔架整體受力分析。確定適當的結構受力體系后,選用恰當的程序進行計算分析。有關規定,按照《煙囪設計規范》GB50051執行。本文不作贅述。五洲工程設計研究院設計的一些實例為:上海江橋城市生活垃圾焚燒廠煙囪:三管集束式組合煙囪,外筒為鋼筋混凝土墻體作為受力結構,內設3根普通碳素鋼制排氣筒,懸掛式受力形式;河北靈達垃圾轉化熱電站煙囪,四管集束式組合煙囪,結構同上,僅排氣筒為4根;廣東東莞橫瀝垃圾轉化熱電站煙囪,為單筒集中式煙囪,鋼筋混凝土筒體結構,內砌防護砌體墻。
3 煙囪的防護設計
煙囪的防腐蝕設計,應考慮下列因素:煙囪內煙氣的腐蝕等級;結構重要性;煙囪的運行方式(經常性或間隙性運行方式);煙囪內是否有結露現象;技術經濟比較;檢修條件。
煙囪的腐蝕,主要包括自然環境腐蝕和排氣筒內的煙氣腐蝕,煙囪的防護設計,也主要是針對這兩種腐蝕的防護。自然環境的腐蝕,主要是雨雪、空氣中有害成分(大多來源于工業生產的排放物)的腐蝕等,對這種腐蝕,有許多有效的防護措施,較為常見,本文不作贅述,本文主要討論煙囪排氣筒內壁針對煙氣腐蝕的防護設計。談到排氣筒內壁的防護,有必要討論煙氣成分、煙氣腐蝕的機理、煙氣凈化的工藝與防護的關系。
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