垃圾焚烧厂课程设计

第1页共20页武汉工业学院《固体废物处理与处置》课程的设计说明书设计题目：上海某生活垃圾焚烧厂工艺设计姓名：杨洪涛学院：化学与环境工程学院专业：环境工程学号：081302110指导教师：李芙蓉2011年12月31日第2页共20页目录1概述--------------------------------------------------1.1项目建设的必要性----------------------------------1.2采用的设计标准和规范------------------------------1.3建设项目周围环境概况------------------------------1.4现有垃圾性质、成份及产生量------------------------2工艺方案选择------------------------------------------2.1比较填埋、焚烧及堆肥三种工艺的优缺点及试用条件----2.2拟采用的工艺形式----------------------------------2.3设计选用方案工艺流程------------------------------2.3.1工艺流程框图---------------------------------2.3.2工艺流程说明---------------------------------3工艺设计计算-------------------------------------------3.1分选阶段各单元设计计算及设备选型-------------------3.1.1垃圾贮坑的设计-------------------------------3.1.2人工分选--------------------------------------3.1.3永磁筒式磁选机--------------------------------3.1.4滚筒破碎机------------------------------------3.2焚烧阶段各单元设计计算及设备选型-------------------3.2.1燃料贮坑--------------------------------------第3页共20页3.2.2垃圾抓斗起重机--------------------------------3.2.3焚烧炉的设计选型------------------------------3.2.4燃烧空气量------------------------------------3.2.5余热锅炉的选型-------------------------------3.3烟气处理阶段各单元设计计算及设备选型---------------3.3.1半干式洗涤塔--------------------------------3.3.2布袋除尘器-----------------------------------3.3.3烟囱---------------------------------------3.4垃圾焚烧过程的热能平衡----------------------------3.5生活垃圾燃烧中二恶英的控制-------------------------4.效益分析-------------------------------------------4.1环境效益分析---------------------------------------4.2经济效益分析---------------------------------------5参考文献-----------------------------------------------第4页共20页1概述1.1项目建设的必要性城市生活垃圾是指在城市居民日常生活中或为城市日常生活提供服务的活动中产生的废弃物或丢弃物，是固体废物的一种。城市生活垃圾产量之大，增长之快，危害之严重，已经广泛引起人们的普遍关注。我国目前的城市生活垃圾处理处置技术最常用的为卫生填埋和露天堆放，占总处理量的79.2%，其次为堆肥化，占18.8%，少量采用焚烧技术，约占2%。随着科学技术的发展，生活垃圾焚烧的工艺和设备不断完善，采用焚烧方法处理城市生活垃圾可以从垃圾中回收大量的金属和热能。据测定，若措施等当，利用1t城市生活垃圾可获得约300~400kW的电力生产能力。今天为了缓和城市能源短缺，城市生活垃圾可以被看成是第二能源而被加以利用一供热和发电。1.2采用的设计标准和规范生活垃圾焚烧处理工程技术规范(CJJ90-2002\J184-2002)/中华人民共和国行业标准(中华人民共和国行业标准)；生活垃圾焚烧处理工程技术规范(CJJ90-2009)；1.3建设项目周围的环境概况城市垃圾危机之下，垃圾填埋场已经越来越难找，城市管理者自然就想到焚烧垃圾的办法。目前，中国已建与正在建设的垃圾焚烧厂逾50家，未来还将增长。但接踵而来的问题是，大量垃圾焚烧厂离居民区过近（有的距居民区只有二三百米），引起居民激烈反对。尤其是焚烧会产生一级致癌物二恶英，污染周边居民区，这使焚烧垃圾的处理方式充满了争议。就在4月11日，上海数百市民以“散步”形式抗议了居民区附近的江桥垃圾焚烧厂的扩建。国家环保部对垃圾焚烧则是持谨慎推动的态度，该部在“长江口及毗邻海域碧海行动计划”中，提出相关区域焚烧垃圾的比例不低于处理总量的35%。这意味着：还将有更多的焚烧厂在东南地区出现。而目前多数城市尚未达到这一比例，但正在朝这一方向行进。项目地区的环境空气、声环境、土壤和地下水环境质量现状符合国家环境质量标准的要求。与生活垃圾焚烧厂建设以前监测资料相比，除环境空气中的二氧化氮与全市情况一样略有增加外，其它各污染指标都呈改善趋势，项目地区环境质量维持原有级别。这表明生活垃圾焚烧厂运行后对项目地区无显著的环境影响。1.4现有垃圾的性质、成份及产生量上海城市生活垃圾组成具有厨余垃圾含量高、可回收物质较少、年际变化较大等第5页共20页特点，还表现出水分偏高、发热量偏低等特性，而且la内上海生活垃圾成分随季节变化也十分明显。目前上海市生活垃圾组分平均值及元素含量可根据资料文献查得：生活垃圾中平均水分含量56%，平均低位热值为5500kj/kg。该垃圾焚烧厂设计处理能力1000t/d。表1生活垃圾组分平均值垃圾组分/%（质量）纸类塑料竹木布类厨余果皮金属玻璃渣石12.414.00.82.655.310.10.83.01.0表2垃圾中各元素含量分析/%CHONSClWA19.82.910.90.40.20.3569.52工艺方案选择2.1比较填埋、焚烧及堆肥三种工艺的优缺点及试用条件早在1986年国家环境保护委员会就提出：“我国城市垃圾治理以减量化、资源化、无害化为最终目的”的治理方针。而卫生填埋、高温堆肥和焚烧法是三种国内公认处理城市垃圾的成熟技术，也是处理城市垃圾的主要方法。2.1.1填埋、堆肥及焚烧三种工艺的优缺点的比较（一）、卫生填埋法（Landfill）卫生填埋法是国内外应用广泛的垃圾处理方法，此方法处理量大，方便易行，但填埋场占用大量的土地资源，不发达国家和发展中国家由于经济落后，大多采用简易填埋法，其产生的垃圾渗滤液对地下水和地表水造成严重的二次污染。卫生填埋是指能对填埋场气体和渗滤液进行控制的填埋方式，卫生填埋与简易填埋的根本区别主要在于卫生填埋过程中采取了底、侧层防渗与废气收集处理，垃圾表层覆盖压实作业等措施，从而避免了目前采用的简易填埋方式下产生的二次污染。在我国卫生填埋是垃圾处理必不可少的最终处理手段，也是现阶段我国垃圾处理的主要方式。卫生填埋优点：技术成熟，运行管理简单，处理量大，灵活性强，适用范围广，投资及运行费用较低。卫生填埋缺点：选址较困难、减容效果差、占地面积大、对周围环境会有一定影响。（二）、堆肥与垃圾再生利用（ReuseandRecycling）堆肥是使垃圾中的有机质在微生物的作用下进行生物化学反应，最后形成腐殖第6页共20页质，可作肥料或土壤改良剂。堆肥包括好氧发酵和厌氧发酵两种方式。一般常用好氧发酵工艺，周期短、无害化效果好。堆肥法依靠自然界中广泛存在的细菌、放线菌、真菌等微生物，人为地、可控制地促进可被生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。通过堆肥化我们可以把有机物转化为有机肥料，这种有机肥料作为最终产物不仅稳定，而且不危害环境。堆肥法的优点：投资较低，技术简单、有机物分解后可作为肥料再利用从而达到资源的循环利用，垃圾减量明显。堆肥法的缺点：对垃圾分类要求高、有氧分解过程中产生的臭味会污染环境，堆肥成本过高或质量不佳影响堆肥产品销售。（三）、垃圾焚烧法（Incineration）焚烧法是将垃圾中的可燃成分在高温（800℃～1000℃）条件下经过燃烧反应，可燃成分充分氧化，最终成为无害稳定的灰渣。焚烧法一般可使垃圾大幅度减容，大大减少了占地并能回收热能用于生活取暖和发电。焚烧是目前世界上—些经济发达国家广泛采用的一种城市生活垃圾处理技术。焚烧处理的优点有：1、圾焚烧处理后，垃圾中的病原休被彻底消灭，燃烧过程中产生的有毒有害气体和烟尘经处理达标后排放，无害化程度高；1、经过焚烧，垃圾中可燃成分被高温分解后一般可减容80％～90％，减容效果好，可节约大量填埋场占地，经分选后的垃圾焚烧效果更好；3、垃圾被作为能源来利用，垃圾焚烧所产生的高温烟气，其热能被转变为蒸汽，用来供热及发电，还可回收铁磁性金属等资源，可以充分实现垃圾处理的资源化；4、垃圾焚烧厂占地面积小，尾气经净化处理后污染较小，可以靠近市区建厂。既节约用地又缩短了垃圾的运输距离，对于经济发达的城市，可因地制宜，发展以焚烧、减容为主的综合处理。5、焚烧处理可全天候操作，不易受天气影响；焚烧处理的缺点有：1、焚烧法投资大，占用资金周期长。2、焚烧对垃圾的热值有一定要求，一般不低5000kJ/kg，限制了它的应用范围。3、焚烧过程中产生的二恶英问题，必须有很大的资金投入才能进行有效处理。2.1.2填埋、焚烧及堆肥三种工艺的试用条件卫生填埋方法适用于选址容易、生活垃圾混装的城市。堆肥法适用于卫生填埋场地缺乏，城市生活垃圾垃圾分类系统较完善且生活垃圾中可生物降解的有机物含量大于40%的城市。焚烧处理方法适用于卫生填埋场地缺乏、生活垃圾热值高、经济条件较发达的城市。第7页共20页2.2拟采用的工艺形式针对我国城市生活垃圾的特点，对现有的垃圾焚烧处理工艺进行了深入的研究。结果表明：机械炉排焚烧炉技术比较适合国内的高水分、低热值垃圾，是目前垃圾焚烧发电行业应大规模推广的技术；烟气净化采用半干法脱酸塔加布袋除尘器的组合工艺为较佳方案。2.3设计采用方案工艺流程2.3.1工艺流程框图2.3.2工艺流程说明垃圾分选部分：在垃圾进入焚烧阶段之前需要对垃圾进行分选，以分选出可回收利用的组分以及对后继焚烧处理不理的组分。经分选，能够选出金属组分和渣石。分选后可燃组分进入焚烧炉中进行焚烧处理。焚烧炉及其工艺：垃圾焚烧炉的选型至关重要，直接关系到设备投资额、运行费用以及现有垃圾的适应性。垃圾焚烧炉选型的基本原则和要求：能有效地焚烧处理现有垃圾，设备价格低，运行费用省，能源和资源回收利用价值高。目前，世界上焚烧炉的种类较多，总体可归纳为3种类型：回转窑垃圾焚烧炉、流化床垃圾焚烧炉和炉排型垃圾焚烧炉。本设计采用炉排型垃圾焚烧炉工艺，一般炉排炉的燃烧可分为3个阶段：第一段为加热段，垃圾在这里被预热、气化；第二段为燃烧段，垃圾在这里进行焚烧；第三段为燃尽段，垃圾在这里被燃尽，并排出焚烧渣。这种炉排炉的特点是通过活动炉排移动，推动垃圾从上层落向下层，对垃圾起到切割、翻转和搅拌的作用，实现完全燃烧，它的炉排是由特殊合金制成的，耐磨、耐高温，炉膛侧壁和天井由水冷或耐火砖炉壁构成，保证垃圾在控制温度条件下燃烧、燃尽。烟气净化工艺：按垃圾焚烧过程产生的废气中污染物组分、浓度及需要执行的排放标准来确定。在通常情况下，烟气