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

大气污染控制-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大气污染控制-2-目录1绪论：.....................................................................................................31.1概述：.............................................................................................31.2设计资料：....................................................................................41.3设计目的：....................................................................................51.4设计任务：....................................................................................52设计方案.................................................................................................62.1场址的确定：................................................................................62.1.1考虑因素：...........................................................................62.1.2厂址的选择：.......................................................................62.2填料塔的设计：............................................................................92.2.1垃圾焚烧后的污染物浓度计算：.......................................92.2.2选择填料：.........................................................................102.2.3计算塔径：.........................................................................112.2.4填料塔总体结构简图：.....................................................132.3垃圾焚烧厂烟气处理工艺：......................................................133设计总结：...........................................................................................144参考文献：...........................................................................................15大气污染控制-3-1绪论：1.1概述：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，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，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、大气污染控制-4-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/m3。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，操作情况下，气相总传质系数KGa=2.1kmol/（m3·h·kPa），相平衡常数m＝1.9，推荐液气比为Ｌ/Ｇ=2.5~4Ｌ/m3。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/mN3）、NOx（日均值为0.07±0.02mg/mN3）、CO（日均值为6±2mg/mN3）；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4000～8000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大气污染控制-5-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NNEESESSWWNW风向频率/%12151891371412平均风速/m·s-134655343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，来减少废气的影响。NEA（1500m，3000m）B（2500m，2000m）C（3000m，2000m）大气污染控制-6-2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。SO2（日均值为0.11±0.03mg/mN3）、NOx（日均值为0.07±0.02mg/mN3）、CO（日均值为2±0.2mg/mN3）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45～135；（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。方向风向频率平均风速污染系数N1234NE1543.75E1863SE951.