泰安城市生活垃圾处理与能源化 环境工程课程设计

泰安城市生活垃圾处理与能源化 环境工程课程设计

环境工程课程设计

泰安城市生活垃圾处理与能源化

泰安市生活垃圾处理工艺

参考文献：

《固体废物污染控制工程教程》 主编：李永峰、陈红、韩伟、赵淑清

《固体废物处置与资源化》 主编： 蒋建国

《环境污染控制工程》 主编：王守信、郭亚兵、李自贵

一、 城市生活垃圾调查

2003年泰安市城区人口44万人，生活垃圾产生量约40Or／d，人均生活垃圾产生量为0．91kg／d，2008年泰安市垃圾产生量达587．7t。根据泰山区环卫局对现有垃圾组成的调查，生活垃圾组成具有“两多两少”的特点 ① 较多 ②

高热值的可燃物和可直接回收的

金属、纸等较低

以厨房垃圾为主的易腐有机物

(40．3％)及灰、砂、砖瓦等无机成份(34．93％)

表1 泰安市城市生活垃圾组成表

成纸塑织玻金有煤砖其合分 类 料 物 璃 属 机他 计 物 灰 含5.97.32.21.61.540.34.6.1100 量 4 4 6 1 0 30 93 2 二、 生活垃圾处理工艺设计

三种垃圾处理技术对比 法 适用范围 优点 缺点 卫生填埋处理多种工艺简单，现场处理固体废物，成本低，能和防渗施尤其那些处理多种工 不能减量、固体废物，不能回收可以回收利用和资沼气 源化的固体废物 堆肥法 能被微生处理能耗处理效率物降解利费用低，设不高 用的 备投资少，操作相对简单

垃圾焚烧固体废物，减量效果费用昂贵，法 液体和气明显，无害操作复杂、体废物，危化彻底，处严格，一定险废物 理效率高，技术风险 不受气候影响 由上表分析知，泰安城市生活垃圾处理最好采用

焚烧发电法

饱和蒸汽 垃圾

↓ 焚烧烟气 排放

预处理→焚烧炉→→→→→→锅炉→→→→→过热器→→→→烟气处理→→→→→

↓ ↓ ↓

底灰 飞灰 飞灰

供热

过热蒸汽 汽轮机 | |

冷却器

⑴垃圾的收集与搬运（以泰安区为例）

发

电对于某服务区内应设置的垃圾，应考虑居民人数、人均垃圾产量、垃圾容量、容量大小、收集次数等不同因素。垃圾容器的设置数量的计算方法计算方法如下：

① 求出服务区域内的垃圾日产量 M=NnCA1A2*10-3 式中：M—垃圾日产量，t/d

Nn—废物产生区域的居民人数，人 C—人均垃圾日产量，Kg/(d •人) A1—垃圾日常量不均匀系数，取1.1 ~1.5 A2—该区域范围内居住人口变动系数，取1.02 ~1.05

取Nn为76.01万，C为2.5 Kg/(d •人)，A1为1.2，A2为1.02 则M=2.33 t/d

② 计算出垃圾日产体积

Qva=M÷(ρaA3) Qvm= k Qva

式中：Qva—年平均垃圾日产体积，m3/d ρa—垃圾平均堆积密度，t/m3

A3—垃圾平均堆积密度变动系数，取0.7 ~0.9

Qvm—垃圾日产最大体积，m3/d k—垃圾产生高峰时体积变动系数，取1.5 ~1.8

A3=0.7, ρa为0.75 t/m3

Qva =4.4 m3/d Qvm =1.5×4.4=6.6 m3/d

③求出收集点所要设置的垃圾容器数量

Na=A4×Qva÷﹙V1×A5﹚ Nm= A4×Qvm÷﹙V1×

A5﹚

式中：Na—平均所需设置的垃圾容器，个 A4—垃圾收集周期，d/次

V1—单个垃圾容器的内部体积，m3/个

A5—容器填充系数，0.75 ~0.9

Nm—高峰期所需设置的垃圾容器数，个

A4=1；V1=0.5 m3；A5=0.8 Na =11 Nm =17

对于家庭生活垃圾一般早晨收集，收集路线优化设计时考虑因素：

① 收集地点与收集频率应与现有的政策法规一致

② 收集人员的多少和车辆类型应与现实条件相协调

③ 线路的开始与结束应临近主要道路，应尽可能

的利用地形和自然疆界作为线路的疆界 ④ 在地势陡峭地区线路的开始应在道路倾斜的顶端，下坡时收集便于车辆滑行

⑤ 线路上最后收集的垃圾桶应距离处置场得位置最近

⑥ 交通拥挤地区的垃圾应尽可能安排在清晨收集

⑦ 垃圾产量较大的地方在清晨收集

三、焚烧发电设计

比较项目 机械炉排旋转窖式流化床式炉焚烧炉 焚烧炉 焚烧炉 主要应用欧洲、美美国、丹麦 日本 地区 处理能力 国、日本 大200t/d上 备 型大中型中小型以200t/d上 以150t/d下 以前处理设除大件垃除大件垃需分类破圾外不分圾外不分碎知5cm类破碎 垃圾处理佳 性 优点 使用大容适用小容适用中量，类破碎 佳 以下 佳

量，公害已量，构造简燃烧温度处理，燃烧单，装置可低，热传导可靠，运行移动，机动较佳，公害管理容易，性大 余热利用率高 缺点 造价高，操燃烧不安操作运转作及维修全，燃烧效技术高，燃费用高，应率低，使用料的种类连续运转，年限短，平受限，需添操作运转均造价成加流动媒技术高 本高 介，进料颗粒较小单位处理量所需动力高，炉床材料冲蚀损害 设计、制造已成熟 及操作维修 分析上述表格，结合泰安市垃圾产量及处理运行

供应商有供应商有限 限 低，燃烧效率较佳

费用，选择流化床焚烧炉

流化床焚烧炉重要设计参数

① 燃烧室热负荷：(8 ~15 ) ×104kcal/﹙m3·h﹚ ② 炉排燃烧率﹙取流化床单位截面积﹚：400 ~600Kg/﹙m3·h﹚

③ 流化风速：通常取流化初始速度 Umf的2~8倍，以空塔风速计大约在0.5~1.5m/s的范围。

焚烧炉设计

（一）

炉型

过氧燃烧式焚烧 焚烧炉中气流的走向—水平向

（二）

送风方式

两段式控气焚烧炉，在第一燃烧室内加入70％~80％理论空气量，在第二燃烧室内补足空气量至理论空气量的140％~200％。因第一燃烧室中是缺氧燃烧，故增加空气流量会提高燃烧温度；但第二燃烧室中是超氧燃烧，增加空气流量则会降低燃烧温度。二次空气多由两侧喷入，以加速室内空气混合及湍流度。 （三）炉膛尺寸的确定 ﹙四﹚停留时间

对于垃圾焚烧，温度维持在850~1000℃之间，有良好搅拌与混合，是垃圾的水汽易于蒸发，燃烧气体在燃烧室的停留时间为1~2秒 （五）进料与排灰系统

焚烧炉进料系统应尽可能保持气密性，焚烧系统大多采用负压操作。若进料系统采用开放式投料或密闭式进料中气密性不佳，冷空气渗入炉内会导致炉温下降，破坏燃烧过程的稳定性，使烟气中CO与粒状物浓度急剧上升。

排灰系统应设有灰渣室，采用自动排灰设备。否则容易造成燃烧过程中累积炉灰随气流的扰动而上扬，增加烟气中粒状物浓度。

城市垃圾焚烧尾气污染的控制

（1）酸性气态污染物

焚烧气中的 NOX有两种来源① 空气中的 N2在高温下氧化产生热氮型 NOX 焚烧温度越高\" 由该途径产生的 NOX会越多, ② 垃圾中含氮物质被氧化产生燃料型 NOX由该途产生的 NOX 量取决于垃圾中含氮物质量的多少, (2) 不完全燃烧污染产物

垃圾不完全燃烧时会产生CO 、CXHY和二恶英等污染物为了减少焚烧过程中CO 、CXHY和

二恶英的产生量，应可能使垃圾中可燃成分充分燃烧。达到这一目的的途径可以有-

① 控制氮来源- 通过垃圾分类收集，进行资源回收，避免含有二恶英的物质和含氯高的物质进入焚烧炉，是减少二恶英产生的最有效的措施 ② 将烟气快速降温至300℃以下，防止二恶英的再度合成

③ 维持较高的焚烧温度. 至少800℃， 供氧量要充足

④ 使焚烧气与空气充分混合， 维持炉膛内良好的传质条件

⑤ 垃圾要在炉膛内维持足够的停留时间一般不少于2秒

（3）湿式洗涤法去除HCI SOX 利用碱性溶液对

焚烧气进行洗涤。 通过酸碱中和反应将HCI和 SOX去除。湿式洗涤法的特点- 不仅可以去除HCI和 SOX 等酸性气态污染物.而且可以同时去除部分颗粒物和重金属。相对于干法，污染物的去除率较高，工作稳定性高，可以承受气体污染负荷的波动。 （4）重金属控制

布袋除尘器与干式洗烟塔或半干式洗烟塔并用，对重金属的去除效果十分优良，且进入除尘器的废气温度越低，去除效果越好。 改善的措施：在干式处理流程中，于布袋除尘器前喷入活性炭或于尾气处理流程尾端使用活性炭滤床，除加强对汞的吸附作用外，对尾气中微量有机化合物亦有吸附去除效果。

焚烧灰渣控制

㈠ 中间处理技术

① 稳定化处理，包括尾气中和碳酸化方法和化学处理法，化学处理法又包括加酸萃取法和化学稳定法。

② 固化处理，包括水泥固化法和熔融烧结法，熔融烧结法又包括燃料式熔融法（表面熔融炉、内部熔融炉、焦炭床）和电气式熔融炉（电弧炉、等离子体熔融炉、电气抵抗炉） ㈡最终处理技术

① 填埋法，包括单独填埋法和卫生填埋法 ② 矿坑贮存法

发电

垃圾燃烧的热量用于发电，根据垃圾燃烧产生的

热量选择发电机组，进行发电。

课程设感想

课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。

课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。

在这次设计过程中，我体会了学以致用，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。

在此感谢我们的王老师.，王老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。

由于我的设计能力有限，在设计过程中难免出

现错误，恳请老师们多多指教,我十分乐意接受你们的批评与指正。

附：焚烧炉大气污染物排放限值