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1、 環(huán)境工程課程設計 泰安城市生活垃圾處理與能源化 泰安市生活垃圾處理工藝 參考文獻： 《固體廢物污染控制工程教程》 主編：李永峰、陳紅、韓偉、趙淑清 《固體廢物處置與資源化》 主編： 蔣建國 《環(huán)境污染控制工程》 主編：王守信、郭亞兵、李自貴 一、 城市生活垃圾調(diào)查 2003年泰安市城區(qū)人口44萬人，生活垃圾產(chǎn)生量約4

2、0Or／d，人均生活垃圾產(chǎn)生量為0．91kg／d，2008年泰安市垃圾產(chǎn)生量達587．7t。根據(jù)泰山區(qū)環(huán)衛(wèi)局對現(xiàn)有垃圾組成的調(diào)查，生活垃圾組成具有“兩多兩少”的特點 ① 以廚房垃圾為主的易腐有機物(40．3％)及灰、砂、磚瓦等無機成份(34．93％)較多 ② 高熱值的可燃物和可直接回收的金屬、紙等較低 表1 泰安市城市生活垃圾組成表 成分 紙類 塑料 織物 玻璃 金屬 有機物 煤磚灰 其他 合計 含量 5.94 7.34 2.26 1.61 1.50 40.30 34.93 6.12 100 二、 生活垃圾處理工藝設計 三種垃圾處理技術(shù)對比

3、 適用范圍 優(yōu)點 缺點 衛(wèi)生填埋法 處理多種固體廢物，尤其那些不能減量、不能回收利用和資源化的固體廢物 工藝簡單，成本低，能處理多種固體廢物，可以回收沼氣 現(xiàn)場處理和防滲施工 堆肥法 能被微生物降解利用的 處理能耗費用低，設備投資少，操作相對簡單 處理效率不高 垃圾焚燒法 固體廢物，液體和氣體廢物，危險廢物 減量效果明顯，無害化徹底，處理效率高，不受氣候影響 費用昂貴，操作復雜、嚴格，一定技術(shù)風險 由上表分析知，泰安城市生活垃圾處理最好采用焚燒發(fā)電法 飽和蒸汽 垃圾 ↓

4、 焚燒煙氣 排放 預處理→焚燒爐→→→→→→鍋爐→→→→→過熱器→→→→煙氣處理→→→→→ ↓ ↓ ↓ 底灰 飛灰 飛灰 供熱

5、 過熱蒸汽 汽輪機 | 發(fā)電機 | 電力 冷卻器 ⑴垃圾的收集與搬運（以泰安區(qū)為例） 對于某服務區(qū)內(nèi)應設置的垃圾，應考慮居民人數(shù)、人均垃圾產(chǎn)量、垃圾容量、容量大小、收集次數(shù)等不同因素。垃圾容器的設置數(shù)量的計算方法計

6、算方法如下： ① 求出服務區(qū)域內(nèi)的垃圾日產(chǎn)量 M=NnCA1A2*10-3 式中：M—垃圾日產(chǎn)量，t/d Nn—廢物產(chǎn)生區(qū)域的居民人數(shù)，人 C—人均垃圾日產(chǎn)量，Kg/(d ?人) A1—垃圾日常量不均勻系數(shù)，取1.1 ~1.5 A2—該區(qū)域范圍內(nèi)居住人口變動系數(shù)，取1.02 ~1.05 取Nn為76.01萬，C為2.5 Kg/(d ?人)，A1為1.2，A2為1.02 則M=2.33 t/d ② 計算出垃圾日產(chǎn)體積 Qva=M÷(ρaA3) Qvm= k Qva 式中：Qva—年

7、平均垃圾日產(chǎn)體積，m3/d ρa—垃圾平均堆積密度，t/m3 A3—垃圾平均堆積密度變動系數(shù)，取0.7 ~0.9 Qvm—垃圾日產(chǎn)最大體積，m3/d k—垃圾產(chǎn)生高峰時體積變動系數(shù)，取1.5 ~1.8 A3=0.7, ρa為0.75 t/m3 Qva =4.4 m3/d Qvm =1.5×4.4=6.6 m3/d ③求出收集點所要設置的垃圾容器數(shù)量 Na=A4×Qva÷﹙V1×A5﹚ Nm= A4×Qvm÷﹙V1×A5﹚ 式中：Na—平均所需設置的垃圾容器，個 A4—垃圾收集周期，d/次

8、 V1—單個垃圾容器的內(nèi)部體積，m3/個 A5—容器填充系數(shù)，0.75 ~0.9 Nm—高峰期所需設置的垃圾容器數(shù)，個 A4=1；V1=0.5 m3；A5=0.8 Na =11 Nm =17 對于家庭生活垃圾一般早晨收集，收集路線優(yōu)化設計時考慮因素： ① 收集地點與收集頻率應與現(xiàn)有的政策法規(guī)一致 ② 收集人員的多少和車輛類型應與現(xiàn)實條件相協(xié)調(diào) ③ 線路的開始與結(jié)束應臨近主要道路，應盡可能的利用地形和自然疆界作為線路的疆界 ④ 在地勢陡峭地區(qū)線路的開始應在道路傾斜的頂端，下坡時收集便于車輛滑行 ⑤ 線路上最

9、后收集的垃圾桶應距離處置場得位置最近 ⑥ 交通擁擠地區(qū)的垃圾應盡可能安排在清晨收集 ⑦ 垃圾產(chǎn)量較大的地方在清晨收集 三、焚燒發(fā)電設計 比較項目 機械爐排爐焚燒爐 旋轉(zhuǎn)窖式焚燒爐 流化床式焚燒爐 主要應用地區(qū) 歐洲、美國、日本 美國、丹麥 日本 處理能力 大型200t/d以上 大中型200t/d以上 中小型150t/d以下 前處理設備 除大件垃圾外不分類破碎 除大件垃圾外不分類破碎 需分類破碎知5cm以下 垃圾處理性 佳 佳 佳 優(yōu)點 使用大容量，公害已處理，燃燒可靠，運行管理容易，余熱利用率高 適用小容量，構(gòu)造簡單，裝置可移動，機動性大

10、適用中量，燃燒溫度低，熱傳導較佳，公害低，燃燒效率較佳 缺點 造價高，操作及維修費用高，應連續(xù)運轉(zhuǎn)，操作運轉(zhuǎn)技術(shù)高 燃燒不安全，燃燒效率低，使用年限短，平均造價成本高 操作運轉(zhuǎn)技術(shù)高，燃料的種類受限，需添加流動媒介，進料顆粒較小單位處理量所需動力高，爐床材料沖蝕損害 設計、制造及操作維修 已成熟 供應商有限 供應商有限 分析上述表格，結(jié)合泰安市垃圾產(chǎn)量及處理運行費用，選擇流化床焚燒爐 流化床焚燒爐重要設計參數(shù) ① 燃燒室熱負荷：(8 ~15 ) ×104kcal/﹙m3·h﹚ ② 爐排燃燒率﹙取流化床單位截面積﹚：400 ~600Kg/﹙m3·h﹚ ③ 流化風速：通常

11、取流化初始速度 Umf的2~8倍，以空塔風速計大約在0.5~1.5m/s的范圍。 焚燒爐設計 （一） 爐型 過氧燃燒式焚燒 焚燒爐中氣流的走向—水平向 （二） 送風方式 兩段式控氣焚燒爐，在第一燃燒室內(nèi)加入70％~80％理論空氣量，在第二燃燒室內(nèi)補足空氣量至理論空氣量的140％~200％。因第一燃燒室中是缺氧燃燒，故增加空氣流量會提高燃燒溫度；但第二燃燒室中是超氧燃燒，增加空氣流量則會降低燃燒溫度。二次空氣多由兩側(cè)噴入，以加速室內(nèi)空氣混合及湍流度。 （三）爐膛尺寸的確定 ﹙四﹚停留時間 對于垃圾焚燒，溫度維持在850~1000℃之間，有良好攪拌與混合，是垃圾的水汽易于蒸發(fā)，燃

12、燒氣體在燃燒室的停留時間為1~2秒 （五）進料與排灰系統(tǒng) 焚燒爐進料系統(tǒng)應盡可能保持氣密性，焚燒系統(tǒng)大多采用負壓操作。若進料系統(tǒng)采用開放式投料或密閉式進料中氣密性不佳，冷空氣滲入爐內(nèi)會導致爐溫下降，破壞燃燒過程的穩(wěn)定性，使煙氣中CO與粒狀物濃度急劇上升。 排灰系統(tǒng)應設有灰渣室，采用自動排灰設備。否則容易造成燃燒過程中累積爐灰隨氣流的擾動而上揚，增加煙氣中粒狀物濃度。 城市垃圾焚燒尾氣污染的控制 （1）酸性氣態(tài)污染物 焚燒氣中的 NOX有兩種來源① 空氣中的 N2在高溫下氧化產(chǎn)生熱氮型 NOX 焚燒溫度越高" 由該途徑產(chǎn)生的 NOX會越多, ② 垃圾中含氮物質(zhì)被氧化產(chǎn)生燃料型 NOX

13、由該途產(chǎn)生的 NOX 量取決于垃圾中含氮物質(zhì)量的多少, (2) 不完全燃燒污染產(chǎn)物 垃圾不完全燃燒時會產(chǎn)生CO 、CXHY和二惡英等污染物為了減少焚燒過程中CO 、CXHY和二惡英的產(chǎn)生量，應可能使垃圾中可燃成分充分燃燒。達到這一目的的途徑可以有- ① 控制氮來源- 通過垃圾分類收集，進行資源回收，避免含有二惡英的物質(zhì)和含氯高的物質(zhì)進入焚燒爐，是減少二惡英產(chǎn)生的最有效的措施 ② 將煙氣快速降溫至300℃以下，防止二惡英的再度合成 ③ 維持較高的焚燒溫度. 至少800℃， 供氧量要充足 ④ 使焚燒氣與空氣充分混合， 維持爐膛內(nèi)良好的傳質(zhì)條件 ⑤ 垃圾要在爐膛內(nèi)維持足夠的停留時間一般

14、不少于2秒 （3）濕式洗滌法去除HCI SOX 利用堿性溶液對 焚燒氣進行洗滌。 通過酸堿中和反應將HCI和 SOX去除。濕式洗滌法的特點- 不僅可以去除HCI和 SOX 等酸性氣態(tài)污染物.而且可以同時去除部分顆粒物和重金屬。相對于干法，污染物的去除率較高，工作穩(wěn)定性高，可以承受氣體污染負荷的波動。 （4）重金屬控制 布袋除塵器與干式洗煙塔或半干式洗煙塔并用，對重金屬的去除效果十分優(yōu)良，且進入除塵器的廢氣溫度越低，去除效果越好。 改善的措施：在干式處理流程中，于布袋除塵器前噴入活性炭或于尾氣處理流程尾端使用活性炭濾床，除加強對汞的吸附作用外，對尾氣中微量有機化合物亦有吸附去除

15、效果。 焚燒灰渣控制 ㈠ 中間處理技術(shù) ① 穩(wěn)定化處理，包括尾氣中和碳酸化方法和化學處理法，化學處理法又包括加酸萃取法和化學穩(wěn)定法。 ② 固化處理，包括水泥固化法和熔融燒結(jié)法，熔融燒結(jié)法又包括燃料式熔融法（表面熔融爐、內(nèi)部熔融爐、焦炭床）和電氣式熔融爐（電弧爐、等離子體熔融爐、電氣抵抗爐） ㈡最終處理技術(shù) ① 填埋法，包括單獨填埋法和衛(wèi)生填埋法 ② 礦坑貯存法 發(fā)電 垃圾燃燒的熱量用于發(fā)電，根據(jù)垃圾燃燒產(chǎn)生的熱量選擇發(fā)電機組，進行發(fā)電。 課程設感想 課程設計結(jié)束了，在這次的課程設計中不僅檢驗了我所學習的知識，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何

16、完成一件事情。 課程設計是我們專業(yè)課程知識綜合應用的實踐訓練，著是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程．”千里之行始于足下”，通過這次課程設計，我深深體會到這句千古名言的真正含義．我今天認真的進行課程設計，學會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎。 在這次設計過程中，我體會了學以致用，從中發(fā)現(xiàn)自己平時學習的不足和薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補。 在此感謝我們的王老師.，王老師嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣；老師循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。 由于我的設計能力有限，在設計過程中難免出現(xiàn)錯誤，懇請老師們多多指教,我十分樂意接受你們的批評與指正。 附：焚燒爐大氣污染物排放限值