【优质文档】大气污染控制课程设计垃圾焚烧厂的选址和吸收塔的设计.pdf
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1、大气污染控制工程 课程设计 设计题目:垃圾焚烧厂的选址和吸收塔的设计 目录 1 绪论: . 3 1.1 概述: . 3 1.2 设计资料: 4 1.3 设计目的: 5 1.4 设计任务: 5 2 设计方案 . 6 2.1 场址的确定: 6 2.1.1考虑因素: . 6 2.1.2厂址的选择: . 6 2.2 填料塔的设计: 9 2.2.1垃圾焚烧后的污染物浓度计算: . 9 2.2.2选择填料: . 10 2.2.3计算塔径: . 11 2.2.4填料塔总体结构简图: . 13 2.3 垃圾焚烧厂烟气处理工艺: 13 3 设计总结: . 14 4 参考文献: . 15 1 绪论: 1.1 概述
2、: 垃圾焚烧法确实是一种实践多年的垃圾处理方法。它比填埋法占地面积少,效率高, 曾 一度被视为一种 “减量快”的好方法,日本和德国等发达国家大力发展。在日本一哄而起地 建起了 6000 多座垃圾焚烧炉,占据世界垃圾焚烧炉数量的首位,其垃圾焚烧企业也随之发 展起来。与此同时,也吸引了一些发达国家进行效仿。就这样把垃圾焚烧推向了高潮,此即 垃圾焚烧法进入了发展时期。将垃圾用焚烧法处理后,垃圾能减量化,节省用地, 还可以消 灭各种病原体, 将有毒有害物质转化为无害物。现代的垃圾焚烧炉皆配有良好的烟尘净化装 置,减轻对大气的污染。但近年来,垃圾焚烧法在国内外开始进入萎缩期。目前有超过15 个国家和地区
3、,通过了对焚烧垃圾的部分禁令。 垃圾焚烧炉距离居民点到底多远,这个问题争论已久,我们国家迟迟定不下来, 目前,垃圾焚烧已经引起了群体事件和大量上访和诉讼。如南京江北 垃圾焚烧发电厂 项目引发的群体抗议、江苏 吴江垃圾发电厂门口的静默抗议、北京董村垃圾焚烧厂抗 议事件等。 原来最初我们定的是1000 米,因为我以前参加评审的时候,就按照环保局一个 技术原则,是一千米,一千米以内不许有住户,我们就按照这个标准来评估的。后来 我们有些地方上管理部门提意见,说这样就不好建了,能不能缩小点儿,在这种情况 下,又找了一些单位,有目的的修改了标准,第一次修改到800 米,减少了200 米, 后来说还不行,又
4、找了一家,又缩到700 米,最终,最小的数据也就是700 米,不敢 再减了,为什么呢?因为700 米以内谁都没有把握,现在我们之所以说300 米也好, 有的算的才100 多米,是用物理模型算出我的焚烧炉有多少排放量,有多大的空间, 按照这个模式一算,算的再精确也没多少,可能也就一二百米,现在我们有不少文献 报道这种计算有误,说二恶英产生的影响、破坏程度比我们计算的数值要大的多,这 是有文献报道的,我没做过试验。这是一个方面。另外一个方面,最让人难办的是二 恶英这个污染物毒性太大,它是一级致癌物,最讨厌的就是它难降解,它的半衰期是 14 年到 273 年。如果到了人体以内就积累,它很容易进入脂肪
5、,你的标准再低,它最 后还是致癌的。所以我们要慎重就在于此。这个300 米,我认为是太冒险,500、600 米也是很冒险的,因为现在我们看到的事实是,日本 1.2 公里以内的癌症相当于外边 的两倍,这也是值得参考的,即使我炉子改进了,你不是1.2 公里,你再缩也缩不到 300 米。缩短距离这个可以理解,管理部门要求距离越小越好选址,因为各地环保部 门上下级经常提的意见就是我们选不到合适的地方,特别是大中城市,是不好选,现 在就是在这种形势下,我们是不是就没有一个把关的,就到三百米?再不好选,我们 应在别的问题上下工夫,在垃圾的其他的处理办法上下工夫。 垃圾焚烧法一直未能被广大民众接受,其弊病突
6、出表现在其潜伏性污染严重、耗资昂贵、 操作复杂和浪费资源等方面。尽管其污染防治技术在日益改进,但至今尚不成熟,还不能经 受住理论和实践的检验。 据多种文献报道,每顿垃圾焚烧后会产生大约5000 立方米废气,还会留下原有体积一 半左右的灰渣。 垃圾焚烧后只是把部分污染物由固态转化为气态,其重量和总体积不仅未缩 小,还会增加。 焚烧炉尾气中排放的上百种主要污染物,组成极为复杂,其中含有许多温室 气体和有毒物。当今最好的焚烧设备,在运转正常的情况下,也会释放出数十种有害物质、 仅通过过滤、 水洗和吸附法很难全部净化。尤其是二噁英类污染物,属于公认的一级致癌物, 即使是微量也能在体内长期蓄积,它对人体
7、的作用至今无法确定出作用阈值。焚烧灰烬中的 有毒有害物质更多、更难处理。 然而,焚烧给人们造成的假象就在于所转换成的废气被排放 到高层大气中远离而去。许多人并不知道大气层中的污染物能通过对流层底部回旋到各个地 区,最集中污染的是一两百米厚的对流层大气,大部分有毒有机物和重金属迟早还会回到人 类身边。 此外,焚烧法的巨额耗资和对资源的浪费就更不适合我国和众多发展中国家的国情。建 造一座大中型焚烧炉动辄要10 亿人民币,建成投产后的环保的处理成本大约需300 元/吨, 目前国内一些城市那种几十元焚烧处置一吨生活垃圾的操作方法,是否真是按环保程序处理 其本身都是值得怀疑的。环保的焚烧处理方法一般城市
8、是难以承受的。其运行中需要频繁更 换过滤吸附材料,也花费大量开支,往往会造成操作随意简化的漏洞。 1.2 设计资料: 某城市垃圾的组成见表1,这种城市垃圾的热值为2.2kcal/g,密度为0.38t/m 3。拟在城 市周边建一座垃圾处理厂,采用焚烧法进行处理,焚烧炉的技术性能指标为:烟气出口温度 850 ,烟气停留时间 2s ,焚烧炉渣热灼减率 5% ,空气过剩系数设为120%,日处理量约 250t, 燃烧过程中C 完全燃烧的比率约为99.9%, NOx 的排放率约为0.004mol/( 100g 垃圾), 硫氧化物主要以SO2形式生成。拟采用吸收法来净化烟气中的SO2,吸收液为5%NaOH
9、, 操作情况下,气相总传质系数KGa=2.1 kmol/ (m3 h kPa) ,相平衡常数 m1.9,推荐液气比 为 /=2.54/m 3。烟气经脱硫除尘后经烟囱排放,烟囱高度为 45m,直径 0.6m,烟气出 口速度为10m/s,烟气温度323k。 从该城市规划局获知,该城市地势平坦,四周为分散的村落及树林,共有三处空地可供 选择建垃圾处理厂,见图1。 调取该城市环境监测站2009 年的大气监测数据:空气污染指数为81 10,主要污染物 为 SO2(日均值为0.11 0.03mg/mN 3) 、NO x(日均值为 0.07 0.02mg/mN3) 、CO(日均值为 6 2mg/mN 3)
10、;该城市的风向及风速资料见表 2,全年平均气温为17,冬季最低温 -6,夏 季最高温31,大气稳定度取中性。 要求垃圾焚烧污染物的排放达到国家现行标准;垃圾处理厂投入使用后,该城市的空气 质量仍然能够达到国家二级标准。设计内容包括:(1)选择厂址; (2)设计填料塔。 请根据上述内容及要求,编写课程设计报告。课程设计报告内容应完整,应包括目录、 绪论、 设计计算、 设计工艺简图、 设计总结及参考文献,要求 12-18 页(约 40008000 字) 。 表 1 某城市垃圾组成 成分分析元素分析 成分质量分数 /% 组成质量分数 /% 金属8.7 水分28.36 纸张44.2 碳20.45 塑料
11、1.2 氧15.20 毛皮,橡胶1.7 氢8.45 织物2.3 硫0.50 木头2.5 氮0.72 食物残渣16.6 灰分26.32 玻璃8.5 园林废物12.6 其他1.7 表 2 某城市的风向及风速 方位N NE E SE S SW W NW 风向频 率/% 12 15 18 9 13 7 14 12 平均风 速/m s-1 3 4 6 5 5 3 4 3 图 1 可供选择的厂址 1.3 设计目的: 通过对垃圾焚烧厂的选址并设计尾气吸收装置,以减少垃圾焚烧产生的废气对居民区、 大气空气质量的影响。 1.4 设计任务: 为处理生活垃圾,需建设垃圾焚烧厂。选择其选址建厂并设计尾气吸收装置,来减
12、少 废气的影响。 N E A(1500m, 3000m) B(2500m,2000m) C(3000m,2000m) 2 设计方案 2.1 场址的确定: 2.1.1 考虑因素: 本底浓度:大气或水体中某物质基本混合均匀后的浓度,也称为背景浓度。SO 2(日均值为 0.11 0.03mg/m N 3)、 NO x(日均值为 0.07 0.02mg/m N 3)、CO(日均值为 2 0.2mg/m N 3) 风向风速: 污染物危害的程度和受污染的时间及浓度有关,确定工厂和居民区的相对位置时 要考虑风向、风速两个因素。 温度层结: 离地面几百米范围内的大气稳定度对污染物的扩散稀释过程有重要影响,最不
13、利 于扩散的是近地层逆温和上部逆温。选厂址必须注意收集逆温层的强度、厚度、 出现频率和 持续时间等资料,要特别注意逆温同时出现静风或微风的情况。 地形:不宜建厂的几种情况:(1)山谷较深,山谷走向与盛行风向交角为45135; (2)烟 囱有效高度不可能超过下坡风厚度和背风坡湍流区高度的地方;(3)谷地四周山坡上有居民 区及农田,烟囱有效高度不能超过山的高度时;(4)高山围绕的深谷地; (5)烟流虽能越过 山头,仍会在背风面造成污染时;(6)海陆风较稳定的大型水域与山地交界的背山地段。 2.1.2 厂址的选择: 根据选址需要考虑的因素逐点考虑,首先进行初选, 根据当地风向风速情况计算污染系 数。
14、 方向风向频率平均风速污染系数 N 12 3 4 NE 15 4 3.75 E 18 6 3 SE 9 5 1.8 S 13 5 2.6 SW 7 3 2.33 W 14 4 3.5 NW 12 3 4 根据表格所计算的污染系数及相对污染系数和根据跟风向污染系数所画的污染系数玫 瑰图,初步选定C 点为厂址地点。 根据公式计算污染物浓度,公式如下: 以 1kg 垃圾为例计算燃烧产物组成及浓度,根据题目所列数据可知: 组成 质量分数 % 摩尔数 mol 耗氧量 mol 产物 产物总量 mol 体积 m 3 水分 28.36 15.76 水分15.76 0.35 碳(完全 燃烧) 20.43 17.
15、03 17.3 二氧化碳17.03 0.38 碳(不完 全燃烧) 0.02 0.01 0.005 一氧化碳0.01 0.00022 氢8.45 84.5 21.125 水分42.25 0.95 硫 0.5 0.16 0.16 二氧化硫0.16 0.0036 氮 0.72 0.51 氮氧化物0.04 0.0009 氧15.2 9.5 -4.75 灰分 26.32 总计100 33.61 求出理论空气量: 总需氧量: 33.61mol/kg 理论空气量: 33.614.78 22.4 1000=3.60 mN3/kg 干烟气组成为:二氧化碳:17.03mol、一氧化碳: 0.01mol、二氧化硫:
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