固废大型作业.docx
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固废大型作业.docx
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固废大型作业
大型作业
题目:
某城市对垃圾进行焚烧
发电的应用情况
学院:
专业名称:
学号:
学生姓名:
指导教师:
2015年月日
固体废物管理大型作业任务书和指导书
课程名称
固体废物管理
设计时间
2014-2015学年第一学期19-20周
系(院)
环境学院
专业
环境工程
班级
12环设
一、大型作业任务、目的
大型作业是集中性实践教学环节的重要组成部分,是继该课程的理论、实验等教学环节后进行的一项重要内容。
通过大型作业的写作,一方面强化学生对固体废物处理与处置基础知识的理解和掌握,另一方面有助于培养学生获取知识、分析、概括、总结的能力,同时也初步锻炼学生的学术论文写作和研究能力。
学生应在教师指导下,独立完成一项给定的专题研究项目。
撰写出研究论文。
二、大型作业的参考选题和成果的要求
1、某地发生的比较重大的固体废物污染环境事件始末;2、某城市垃圾收集、贮存、转运、处理的现状;3、某城市对农林废弃物利用的情况;4、某城市对垃圾进行焚烧发电的应用情况;5、某城市对垃圾进行综合利用的情况;6、某城市对垃圾进行填埋处理的情况;7、某城市对危险废物或者放射性废物处理的情况。
学生应学会依据技术课题任务,进行资料调研、收集、加工与整理,培养学生掌握研究论文写作技能,锻炼学生分析与解决专题问题的能力。
大型作业每篇不少于三千字,按照学院的毕业论文格式规范要求写作。
三、大型作业时间安排和工作进度计划和成绩评定:
时间安排:
2015年1月4日——2015年1月17日共两个教学周。
工作进度计划:
1大型作业动员,布置任务,提出要求;2文献查阅,了解处理方法;3论文初稿;4修改,整理论文;5评议、讲评,交论文。
成绩评定:
大型作业成绩以百分制计量。
四、主要参考资料
1.固体废物处理与处置宁平高等教育出版社2007。
2.固体废物处理与处置实践教程宁平等化学工业出版社2005。
3.《固体废物处理处置工程与管理》杨玉楠科学出版社2004。
4.《固体废物污染控制工程》张小平化学工业出版社2004。
5.三废手册固废卷聂永丰等化学工业出版社2000。
指导教师(签名):
罗承辉教研室主任(签名):
姚瑞珍
2015年1月2日
目录
一、垃圾焚烧发电现状2
二、黄金山垃圾焚烧发电厂简介3
三、系统功能4
3.1垃圾接收及给料系统4
3.2渗滤液处理系统4
3.3垃圾焚烧系统4
3.4热能利用系统4
3.5烟气处理系统5
四、垃圾焚烧发电对环境的影响以及控制措施5
4.1恶臭气体污染防治措施5
4.2 垃圾渗滤液污染防治措施6
4.3气态二噁英的污染防治措施6
4.4 酸性气体及重金属类污染物防治措施8
4.4.1 SO2、HCl的控制措施8
4.4.2 NOx的控制措施8
4.4.3 重金属类污染物防治措施8
五、黄金山生活垃圾焚烧发电厂的绩效9
六、垃圾焚烧发电前景展望10
七、参考文献11
八、总结11
一、垃圾焚烧发电现状
目前,我国城市生活垃圾处理面临严峻挑战,一方面,为提高城市环境质量,保障环境安全,垃圾无害化处理能力需大幅提高。
根据全国环境卫生“十一五”规划,2005年全国661个设市城市生活垃圾清运量15602万吨,无害化处理率仅为5l%。
另一方面,当前的垃圾处理方式以填埋为主,占无害化处理总量的86%。
填埋占用大量土地资源,并且难以重复利用。
新的填埋场选址越来越难,很多城市出现垃圾围城现象。
近年来,随着我国市政公用行业改革的不断深化,大量社会资金通过产业化,市场化的途径进入垃圾处理行业,有效地促进了我国垃圾无害化处理设施的建设。
垃圾焚烧发电设施作为一种技术含量高,投入高的垃圾处理方式,已广泛采用市场化的方式进行投资与融资,建设和运营。
从技术特点看,垃圾焚烧具有明显的减量化效果,可实现80%左右的减量率。
发达国家的经验已经证实了利用焚烧解决垃圾围城问题的必要性和可行性。
。
如目前新加坡城市生活垃圾焚烧率达100%,日本90%,瑞士80%。
随着焚烧技术的不断发展,垃圾焚烧过程中产生的渗沥液、烟气特别是二噁英类等二次污染也被控制在较低水平。
我国人多地少,焚烧处理垃圾利用其余热发电或供热是城市垃圾处理无害化、减量化和资源化的最有前途的方法,更适合国情。
目前,国内一些城市采用国外技术或国内自行开发技术建设和正在建设一批垃圾发电厂,已开始取得一些较好的社会效益。
二、黄金山垃圾焚烧发电厂简介
2008年,由创冠环保(中国)有限公司投资建设的生活垃圾焚烧发电项目落户黄石后,催生了创冠环保(黄石)有限公司。
2011年3月20日,随着生活垃圾进厂及并网发电的成功,黄石市生活垃圾焚烧发电项目开始显现其迷人的环保效益和经济效益。
在设备及技术选择上,该项目率先采用次高温、次高压二段往复式垃圾焚烧炉及双尾气净化除尘(静电除尘+布袋除尘)技术,并选用了垃圾焚烧余热回收锅炉等专利技术。
据介绍,目前全国在建的垃圾发电厂有100多座,普遍采用的是中温中压、单尾气处理技术。
次高温、次高压技术能使同样等量的垃圾进入焚烧炉焚烧后,产生更多的电量,垃圾利用率更高。
而双尾气处理技术采用了半干式反应塔活性碳吸附布袋除尘器,尾气排放达到欧盟的二类标准。
三、系统功能
3.1垃圾接收及给料系统
垃圾由运输车运至焚烧厂,经地磅称重后,运至卸料门,卸到垃圾坑,垃圾在垃圾池中发酵5-7天(冬季),完成发酵后由抓斗抓入焚烧炉落料斗,落在卸料平台,锅炉内的高温烟气对垃圾进行烘干。
3.2渗滤液处理系统
渗滤液产生量为垃圾量的15%,2012年12月每日送入垃圾量为500t/d。
垃圾池产生的渗滤液通过管道收集后送入废水处理系统,出水达到《污水综合排放标准》三级标准后部分回用,多余部分排入市政污水管网进入市政污水处理厂处理。
渗滤液处理系统设有废水在线监测仪。
3.3垃圾焚烧系统
焚烧炉为次高温、次高压二段往复式焚烧炉。
次高温、次高压技术能使同样等量的垃圾进入焚烧炉焚烧后,产生更多的电量,垃圾利用率更高。
炉排有两段,一段在由上向下运动的过程中将卸料平台上的垃圾带下来;另一端在左右运动过程中将燃尽的灰渣排走。
焚烧炉的状态数据全部传到中控室电脑上,监控人员通过分析数据判断焚烧炉内燃烧状态,控制送风量、炉排运动等。
3.4热能利用系统
燃烧产生的热能通过过热器传递给水,将水转化为水蒸气,在汽包内实现汽水分离,蒸气通过管道送到汽轮机,将热能转化为机械能,再通过电机将机械能转化为电能,两台锅炉满负荷运行(垃圾焚烧量400t/d),每小时发电量为12000kw。
电一部分供给厂内使用,一部分通过110kv升压站升压后送入电网出售。
在焚烧炉停运期间,又可将电网电送入公司。
中控室设有汽包水位监控视频和仪表,当水位低于正常范围时,工作人员进行加水。
发电厂的水都是经过处理净化后的水,不是普通自来水。
3.5烟气处理系统
焚烧炉烟气(1050℃左右)+过热器(烟气与水换热,3级)+电除尘器+省煤器(2级)+冷却塔+反应塔(喷雾干燥法喷熟石灰脱硫、活性炭吸附二噁英、旋风分离-大颗粒落入灰斗,小颗粒随烟气排走)+袋式除尘器+烟囱。
活性炭由罗茨风机吹入反应塔,不再生,一次性的,袋式除尘器滤袋为纤维材质,耐温200℃,进袋式除尘器烟气温度为190℃左右。
每台焚烧炉烟气量为11万m3/h,风机额定风量为13万m3/h。
烟气处理系统设有烟气在线监测仪。
烟囱为混凝土材质,内部和外部锥度相同,顶部设有防腐蚀装置,排放为水汽,遇冷凝结后挡板挡住通过管道排到地面。
烟囱的几何高度为100米,两台焚烧炉的烟气通过管道送入该烟囱集合到一根管道,然后排放。
囱下部大约10米高度为两根管道,10m以上为一根。
四、垃圾焚烧发电对环境的影响以及控制措施
4.1恶臭气体污染防治措施
垃圾进入焚烧发电厂后,在卸料、堆放、加料过程中易产生恶臭气体,主要污染因子为H2S、NH3等。
垃圾车在卸料过程中因卸料门开启、垃圾遗撒等原因,会造成电厂卸料平台存留部分垃圾臭气,可在电厂卸料平台的进、出口设置风幕装置,有效阻挡该部分臭气扩散。
进入厂内的垃圾须贮存于垃圾贮存库内,垃圾卸料间和贮存库通常设计成相对封闭的一体。
为有效控制垃圾库臭气外溢,垃圾库内部应处于微负压状态。
通常在垃圾库上方设置送风机吸风口,将垃圾库中的挥发性气体送入炉内焚烧处理,从而保证垃圾库的负压要求。
同时还需加强垃圾贮存仓的操作管理,利用抓斗不断地对垃圾进行搅拌、翻动,不仅可以使进炉垃圾热值均匀,且可避免垃圾的厌氧发酵,减少恶臭。
垃圾焚烧厂需配备双回路电源,保证停炉不停电;垃圾仓加设抽风系统,在停炉检修、垃圾仓内气体不能焚烧处理时,将臭气送至焚烧主厂房内的除臭装置,经过净化、脱臭后达标排放。
通常情况下,采取上述措施后,垃圾焚烧发电厂的H2S、NH3浓度及臭气等均可达到《恶臭大气污染物厂界排放限值》(GB14554-93)的要求。
考虑到风机故障、送风管道裂缝等原因造成的臭气扩散事故,应设置一定的环境控制距离。
一般在距离垃圾库300m范围内不得建设居住区、学校、医院等敏感保护目标,在此范围内已有的敏感保护目标,需采取拆迁安置的措施。
4.2 垃圾渗滤液污染防治措施
为有效防止垃圾渗滤液对土壤和地下水的污染,垃圾贮存库和渗滤液收集池的底部和四周均应具有良好的防渗性能。
可采用防渗系数达1×10-7cm/s的沥青混凝土或防渗系数达1×10-10cm/s的HDPE材料进行防渗。
在垃圾库底部还应设置渗滤层,垃圾库边设导流沟槽,垃圾库底部坡度坡向导流沟槽,垃圾仓内的渗滤液和卸料平台冲洗水一并流入渗滤液收集池。
垃圾渗滤液具有成分复杂、污染物浓度高的特点。
如采用流化床焚烧炉,可用泵将其打到炉膛内进行高温氧化分解处理;炉排炉则可采用厌氧反应池预处理+膜生化反应器生化处理+纳滤处理组合工艺,待处理达到回用水水质标准后,全部回用作为厂区工业补充水等;或经预处理达到污水处理厂接管标准后,由污水处理厂处理。
渗滤液收集池应按事故条件下垃圾存放时间设置足够的容量;渗滤液处理过程中产生的污泥或浓缩液应在厂内自行焚烧处理,不得外运处置。
4.3气态二噁英的污染防治措施
垃圾焚烧炉中二噁英有两种成因:
一是垃圾自身含有微量的二噁英类物质,二是焚烧炉在垃圾燃烧过程中产生二噁英。
根据二噁英在垃圾焚烧发电过程中的产生机理,控制垃圾焚烧工艺中二噁英的形成源、切断二噁英的形成途径以及采取有效的二噁英净化技术是防治二噁英污染最为关键的措施,可以从“燃烧前、燃烧中和燃烧后”三个环节对其实施全面控制。
(1)燃烧前垃圾预处理。
氯是二噁英生成的必要物质,重金属在二噁英生成中起催化剂作用,所以,垃圾焚烧前,应进行燃前预处理,将塑料、废旧轮胎从垃圾中分拣出来,并采用降解或热解法处理,减少垃圾中有机氯的含量,从源头上控制垃圾焚烧过程中二噁英类物质的生成。
(2)改善燃烧条件。
由于二噁英在800℃以上的高温下可在0.21s内完全分解,因此,必须维持炉内高温,延长气体在高温区的停留时间,加强炉内湍动,促进空气扩散、混合,尽可能使垃圾在炉内得到完全燃烧。
垃圾焚烧发电项目应针对垃圾的成分和发热量选择合适的炉排和炉膛结构,配备先进、完善、可靠的自动控制系统,使焚烧过程在最佳工况(烟气温度不低于850℃,烟气在炉内的停留时间不少于2s,烟气中含氧量不低于6%)下稳定、连续运行,确保垃圾充分燃烧。
(3)掺煤燃烧。
研究表明,煤燃烧产生的SO2能抑制二噁英的形成。
一方面是当SO2存在时,Cl2与水分反应生成HCl,从而减少氯化作用,进而抑制了二噁英的生成;另一方面,SO2与CuO反应生成催化活性小的CuSO4,从而降低了Cu的催化活性,减少了催化形成二噁英的可能性。
我国自主研发的流化床垃圾焚烧炉可适当添加煤作为辅助燃料。
垃圾焚烧作为生物质发电项目,其燃煤掺烧量应控制在入炉总量的20%以下。
(4)烟气中喷入一定量的NH3。
在锅炉管束前喷入氨,一方面,氨与氯的结合能力比二噁英前驱物与氯的结合能力强,减少了前驱物与氯结合生成的二噁英;另一方面,飞灰中的Cu等重金属是前驱物合成二噁英的催化剂,在前驱物合成中起决定作用,而氨对Cu等重金属催化剂是最有效的毒化物,可使Cu等重金属催化剂失去催化作用,从而减少二噁英的生成。
(5)烟气急冷技术。
焚烧炉尾部烟气温度一般为200~300℃,二噁英在300℃左右形成的速率最高,如果烟气温度迅速冷却,从而跳过二噁英易生成的温度区,可大大减少二噁英的形成。
流化床焚烧垃圾中、尾部烟气温度冷却试验表明,烟气温度急速冷却到260℃以下时,可以抑制二噁英的形成。
烟气温度冷却率对抑制二噁英影响较大,冷却速率越大,二噁英形成越少。
(6)对焚烧炉的烟气用袋式除尘并结合活性炭吸附。
由于活性炭具有较大的比表面积,吸附能力较强,能有效地吸附二噁英。
目前有两种常用方法,一种是在布袋除尘器之前的管道内喷入活性炭,另一种是在烟囱之前附设活性炭吸附塔,一般将其处理温度控制为130~180℃。
4.4 酸性气体及重金属类污染物防治措施
4.4.1 SO2、HCl的控制措施
对垃圾焚烧尾气中SO2、HCl等酸性气体的处理可采用干式、半干式和湿式工艺。
目前,通常采用半干式处理工艺。
该方法实际上是一个喷雾干燥系统,利用高效雾化器将熟石灰浆(用CaO配成12%~15%的Ca(OH)2浆液)从塔顶或底部喷入塔内,烟气与石灰浆同向或逆向流动,充分接触后发生中和作用。
由于雾化效果佳(液滴直径可低至30μm左右),气、液接触面积很大,可以有效降低气体温度,中和尾气中的酸气。
该方法去除酸性气体的效率较高,对HCl的去除率可达到97%,对SO2的去除率在80%以上。
4.4.2 NOx的控制措施
垃圾焚烧炉炉温一般控制在850~950℃之间,该工况下的NOx排放水平可控制在400mg/m3以下。
根据垃圾焚烧发电项目所在地区的NO2环境容量,可选择采用SNCR或SCR烟气脱硝工艺,进一步控制NOx的排放。
4.4.3 重金属类污染物防治措施
重金属类污染物的净化处理主要采取活性炭吸附、滤袋除尘器捕集等措施。
向烟气中喷入活性炭,除吸附重金属形成较大颗粒而被除尘设备捕集外,还吸附二噁英类等有机污染物。
采用活性炭吸附+布袋除尘工艺,烟气中Pb、Cd的去除率可达98%,Hg的去除率可达90%。
除此之外,布袋除尘器烟尘的去除率可达99.9%。
五、黄金山生活垃圾焚烧发电厂的绩效
黄金山生活垃圾焚烧发电项目是我市目前最大的节能减排和循环经济发展项目,一方面,它可以“吃掉”黄石、大冶城区所有垃圾,保障两地生活垃圾日产日清,使黄石的生活垃圾无害化处理率由现在的38%提高到100%;另一方面,垃圾实现焚烧发电后,每天最大可发电45万千瓦时,每年最大发电量为1.92亿千瓦时,还可满足10万户家庭生活用电需求。
这一个不容忽视的事实是,通过使用上述先进的焚烧技术,可使我市生活垃圾充分无害化处理,焚烧后可使垃圾体积减少80%,继而再产生清洁电能,真正实现了垃圾无害化、减量化、资源化处理。
凭借这些创新技术的应用,黄石市生活垃圾焚烧发电项目被国家住房和城乡建设部列入2010年科学技术项目计划,随后又被国家住房和城乡建设部评为全国科技示范工程项目,成为市政公用工程类型项目中的表率和样板。
与传统的垃圾填埋方式相比,垃圾焚烧发电至少有三大优势:
首先,垃圾焚烧发电节约了土地资源;
其次,它能有效解决环境污染问题,避免了填埋垃圾后产生的渗沥液和有毒气体污染等问题;
第三,还能变废为宝,节约资源,缓解电力紧张状况。
垃圾焚烧发电项目作为城市环境治理工程,主要体现为环保效益和经济效益,原生垃圾经过高温焚烧后可减容80%以上,剩下20%的余渣,既可用于制造轻型材料,也可予以无害化填埋。
需要强调的是,该项目以国际化的环保标准和管理模式运营,垃圾焚烧过程中的各项排放指标均优于国家环保部门标准,部分排放指标甚至达到或超过欧盟标准。
六、垃圾焚烧发电前景展望
生活垃圾焚烧发电项目作为生活垃圾减容化、减量化、资源化、无害化的最有效手段,是垃圾处理的一个重要发展方向。
然而,垃圾发电项目中的二次污染问题日益引起人们的关注。
我们应从如下几个方面促进垃圾焚烧发电的发展:
1.加强二噁英的排放监督,二噁英对环境影响巨大,加强该物质的监督,能够更好的维护当地居民的环境权益。
2.给周边居民经济补偿,无论垃圾填埋还是焚烧,首先要做达标排
放,但是达标并非“零排放”,必然还有偶然情况下的极微量排放,因此,当地政府应该对周边居民进行一定的经济补偿。
3.建立第三方沟通渠道.国家很多政策,即使是对公众有利的,但由于比较专业等原因,公众并不理解,甚至产生了误解。
在国外,有一个第三方对政府出台的政策用群众理解的方式进行科普性的解读,再传达给大众,然后把群众的意见反馈给政府,成为政府和公众对话和沟通的渠道。
七、参考文献
1.固体废物处理与处置宁平高等教育出版社2007。
2.固体废物处理与处置实践教程宁平等化学工业出版社2005。
3.《固体废物处理处置工程与管理》杨玉楠科学出版社2004。
4.《固体废物污染控制工程》张小平化学工业出版社2004。
5.三废手册固废卷聂永丰等化学工业出版社2000。
八、总结
通过这次大型作业的写作,一方面强化了我对固体废物处理与处置基础知识的理解和掌握,另一方面有助于培养获取知识、分析、概括、总结的能力,同时也初步锻炼学术论文写作和研究能力。
对生活垃圾焚烧发电有了进一步的了解和认识。
《固体废物处理与处置》大型作业绩评定表
姓名
李品林
专业班级
12级环设
题目:
某城市对垃圾进行焚烧发电的应用情况
成绩评定依据:
优秀:
成果完全符合规范化要求。
立论正确,论述充分,结论严谨合理;实验正确,分析处理科学;文字通顺,技术用语准确,符号统一,编号齐全,用计算机打印成文,图表完备、整洁、正确;论文结果有应用价值。
良好:
成果符合规范化要求。
立论较正确,论述较充分;实验正确,分析处理科学;文字通顺,技术用语准确,符号统一,编号齐全,用计算机打印成文,图表完备、整洁、正确;论文有一定应用价值。
中等:
果基本符合规范化要求。
立论较正确,论述尚充分;有一定的分析处理;文字通顺,技术用语准确,符号统一,编号齐全,用计算机打印成文,图表完备、整洁、正确;论文结果有一定应用价值。
及格:
成果勉强符合规范化要求。
论文结构基本合理,论证基本清楚,文字尚通顺,用计算机打印成文,论文质量勉强达到要求。
不及格:
成果不符合规范化要求。
内容空泛,结构混乱,文字表达不清,错别字较多,达不到要求。
最终评定成绩(以优、良、中、及格、不及格评定)
指导教师签字:
年月日
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