天津泰达环保垃圾焚烧厂废气处理工艺设计

天津泰达环保垃圾焚烧厂废气处理工艺设计 PROCESS DESIGN OF WASTE GAS TREATMENT OF TIANJIN TEDA ENVIRONMENTAL PROTECTION

GARBAGE INCINERATION

专 业：环境工程 姓 名：XXX 指导教师姓名： 申请学位级别：学士

论文提交日期：2015年6月10日 学位授予单位：天津科技大学

摘 要

垃圾焚烧废气是一种排放量较大、种类很多、排放较集中的废气，垃圾焚烧废气中含有多种污染物，其中包含酸性气体、颗粒物，重金属及其二恶英。垃圾焚烧废气的特点为具有腐蚀性，能见度低，气味难闻，致癌。这种废气如果不及时治理，会对人体健康和生存环境造成很大的危害。

本设计采用3T + E焚烧工艺+SNCR脱硝+干式脱酸+活性炭喷射+布袋除尘器+湿式脱酸+活性炭吸附床工艺综合治理废气。采用3T + E焚烧工艺，能使CO的排放量达到排放标准，而且排放的二恶英以及氮氧化物排放量降低。利用活性炭喷射+布袋除尘器，可以有效的处理废气中的二恶英，重金属及颗粒物。利用干式脱酸+湿式脱酸，高效脱酸。活性炭吸附床吸附未处理干净的二恶英，氮氧化物以及硫化物等，导致综合的处理效率更高。

本设计采用的废气处理工艺为：首先采用3T + E焚烧工艺，然后向焚烧炉喷尿素脱硝，接着进入余热锅炉进行余热回收，再进入降温塔，使温度降低到150℃左右，防止二恶英的再生成及使下列反应更高效，再接着向烟道内喷入消石灰粉和活性炭粉末，此时烟气到达了布袋除尘器，除颗粒物、重金属及消石灰和活性炭粉末，后面就是湿式反应塔进行二次除酸，最后到达了活性炭吸附床进行最后的尾气处理。此刻，气体排放的浓度达到《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2014）。处理后，降低对空气的污染，对国家经济的发展与改善天津当地的空气环境都是很重要的。

关键词：垃圾焚烧废气； 脱酸； 二恶英； 废气处理； 活性炭吸附

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ABSTRACT

Waste incineration flue gas is plentiful，various ，concentrated．Waste incineration flue gas contains heavy metals，dioxins，particulate matter， acid gases and other pollutants．Waste gas is characterized by corrosive，low visibility，smelly， carcinogenic． If this waste is not timely treated， it will do harm to human health and the living environment ．

This design uses 3T + E + SNCR denitration + dry deacidification + activated carbon injection + bag filter + wet deacidification + activated carbon adsorption bed process comprehensive control emissions．Using 3T + E incineration process， it makes CO emissions to meet emission standards and to reduce emissions of dioxins and nitrogen oxides．The use of activated carbon injection + bag filter can effectively deal with emissions of dioxins，heavy metals and particulate matters． Activated carbon bed of adsorption can remove untreated dioxins，sulfide，nitrogen oxides， etc．So the overall process is more efficient．

The exhaust gas treatment process is as follows． Firstly，3T + E incineration process，then spray the urea to the denitration incinerator，then enter the waste heat boiler ，the temperature is lowered to about 150 ℃， to prevent the re-creation of dioxin and promotes the following reaction, followed by injecting lime into the flue dust and activated charcoal powder， then the smoke reaches the bag filter， in addition to particulate matters， heavy metals, lime and activated carbon powder，after that the two wet reactor tower romove the acid once again，and finally to the activated carbon adsorption bed for the final exhaust gas treatment． At this time exhaust gas concentration reaches \burning pollution control standards\(GB18485-2014)．

After processing， reduce the pollution to the air，and the development of national economy and improve the air environment of tianjin local are very important．

Keywords: Waste incineration； Acid； Dioxins； Flue gas treatment； Activated

carbon adsorption

II

目 录

第一章 绪论 ........................................................................................................................ 1 第二章 设计说明书 .......................................................................................................... 2

第一节 工程概述 .......................................................................................................... 2 第二节 垃圾焚烧废气处理概况............................................................................ 5 第三节 本设计工艺流程确定 ...................................................... 8 第三章 设计计算书 ........................................................................................................ 15

第一节 焚烧炉 ............................................................................................................. 15 第二节 余热锅炉 ........................................................................................................ 22 第三节 旋风除尘器 ................................................................................................... 22 第四节 干法喷射 ........................................................................................................ 30 第五节 袋式除尘器 ................................................................................................... 31 第六节 湿式洗涤塔 ................................................................................................... 34 第七节 烟囱 .................................................................................................................. 37 第八节 设备选型 ........................................................................................................ 38 第四章 平面布置 ............................................................................................................. 40

第一节 处理单元构筑物的平面布置 ............................................................... 40 第二节 管道的平面布置 ......................................................................................... 40 第三节 厂区道路和围墙设计 ............................................................................... 41 第四节 辅助建筑物 ................................................................................................... 41 第五章 成本估算 ............................................................................................................. 42

第一节 投资估算 ........................................................................................................ 42 第二节 废气处理成本计算 .................................................................................... 43 第六章 环境经济损益分析 ......................................................................................... 44 参考文献 ................................................................................................................................ 46 致谢 .......................................................................................................................................... 47 附录 .......................................................................................................................................... 48

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第一章 绪论

一、 垃圾焚烧废气简介

大气是人类生存的保障，它同土地、能源以及水等重要要素一起构成了人类生存及经济、社会发展重要的基本条件。

生活垃圾焚烧废气是一种排放量大、种类多、排放比较集中的废气。其中含有多种污染物，其中包含酸性气体、颗粒物，重金属以及二恶英等物。焚烧的垃圾中包含发热量较低、含水率较高的废旧的电池、日光灯、电子设备、涂料以及温度计等。总而言之，生活垃圾焚烧废气污染，是工业治理废气的中的一个重要环节。

现在，我国不断的城市化，导致城市的生活垃圾量不断的急速增长，而垃圾焚烧厂大大的解决了这些问题。而目前我国城市一年的生活垃圾清运量约为1.55亿吨，而且平均每年以约3%的速度增加，且只经过简单处理的生活垃圾，2003年以来，我国的生活垃圾量不断地连续增长，再加上没有清运的垃圾，导致中国的城市生活垃圾堆存量还在快速的增加，目前，历年城镇的生活垃圾的存量已高达到了60多亿吨，导致大量土地资源被占据。因为垃圾填埋场用地的消耗正在殆尽，大部分城市转向生活垃圾焚烧发电，开始修建了“变废为宝”的生活垃圾焚烧厂。所以，随着生活垃圾焚烧厂等相关行业的发展，处理生活垃圾焚烧废气逐渐的成为了处理工业废气中的一个必不可少的元素。在2014年7月1日起，我国开始实施了《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2014）[1]，自从开始实施，我国的生活垃圾焚烧厂废气污染物的排放不再以《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2001）为标准。 二、 天津泰达环保垃圾焚烧厂简介

天津泰达环保有限公司是一家规模庞大的的垃圾燃烧厂公司，所以解决天津泰达环保有限公司的废气处理问题也是改善我国整体废气处理现状的体现。在生活垃圾焚烧工艺的焚烧过程中，一定会有大量的废气产生，如何使这些废气处理后达到国家的排放标准，降低对环境的污染成为了目前首先要研究解决的问题。垃圾焚烧厂废气处理是工业废气排放中的一个突出的环境问题，处理垃圾焚烧废气，是改善环境质量，适合人类生存的重要途径，同样是现在经济建设需要面临的问题。 （一） 技术先进

为了达到公司可持续发展的目标，为了提供公司强有力的持续发展，自从

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6、 炉条的拆装方便。炉条拆装构造使用了嵌入式，垫块和炉排可以单独的拆卸。

7、 干燥段、燃烧段与燃尽段是炉排按燃烧过程分的几个阶段，调节速度和行程使用了四个驱动装置。

（二） 余热锅炉

在生活垃圾焚烧中，焚烧的过程产生了大量的热量，为了节省能源，充分的利用生产过程产生的余热，余热锅炉是不可缺少的设备。利用在工业中生产的烟气或余热来产生蒸汽或热水的装置叫做余热锅炉。余热锅炉分为管壳式以及烟道式两种。本工艺设计选用的是烟道式的余热锅炉[12]。

烟道式余热锅炉是一种受热面的装置，它主要布置成烟道形式的水管型，其

构架和炉墙是单独的，所以，它为一种较大型余热锅炉的装置。它的高温部分（第一烟道）是一种比较大辐射冷却室，它的后部是对流受热区的烟道。烟道式余热锅炉有直通式及多烟道式两种装置。前者是从前到后做水平直通的运动，而后者是做上下转弯的流动。大型的烟道式余热锅炉主要有两种形式，分别是非强制循环和强制循环。除此之外，较低压余热锅炉通常会设置成上、下两个汽包，中等压强的余热锅炉会设置有上、下两个汽包或只有一个上汽包，而高压的余热锅炉通常只会设置一个上汽包。 （三） 袋式除尘器

过滤型除尘器的主要型式是袋式除尘器，袋式除尘器中的含尘气体是经过过滤材料的阻隔与粘附作用从而达到固气分离的效果，是高效的除尘器中用途最广的，脱除效率可以超过99.9％ 。 1、袋式除尘器的分类

（1） 按照滤袋的形状分类，包含有圆袋式的除尘器，扁袋式的除尘器，还

有其他袋式的除尘器。

（2） 按照过滤的方式进行分类，包含有外滤式得袋式除尘器与内滤式的袋

式除尘器。

（3） 按照进风的方式进行分类，包含有上进气式除尘器与下进气式除尘

器。

（4） 按照风机位置进行分类，包含有吸入式的除尘器与压入式的除尘器。 （5） 按照除尘器清灰的方式进行分类，包含有机械振动类的清灰除尘器与

脉冲清灰的袋式除尘器。

2、滤料的分类

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滤料的材质已经趋向使用的温度高、耐腐蚀与吸湿率低这些方面发展了，滤料的织物从二维结构发展为三维交错随机性的排列针刺。滤料一般为天然的滤料、合成的纤维以及无机的纤维[13]。 3、袋式除尘器选型的原则

（1） 必须要满足排放 标准的要求。

（2） 考虑到粉尘颗粒物理性质对除尘设备的影响。 （3） 气体的含尘浓度大小。

（4） 烟气的温度以及烟气的其他物理化学性质对除尘设备的影响与要求。 （5） 对粉尘收集的问题。

（6） 设置除尘器的位置及可利用的空间等因素。 4、确定除尘器形式

本设计的除尘器为逆喷式 （分室）脉冲除尘器，它的主要优点是处理量很大，除尘效率很高。本设计的滤料采用的是厚的针刺毡。除尘效率可高达99.9%。

（四） 旋风除尘器

旋风除尘器一种除尘装置。含尘气流的旋转运动是除沉机理，把降尘颗粒利用离心力从气流中分离，并且在器壁上收集，然后利用重力把降尘颗粒掉落在灰斗内。1885年，旋风除尘器开始投入使用，到现在已经发展到多种型号。依照流入方式，分为轴向进入式和切向进入式两类。当压力损失相同时，前者的处理量大约是后者的3倍，并且气流分布是均匀的[14]。

1、旋风除尘器的特点

（1） 旋风除尘器的内部没有运动的部件，维护很方便； （2） 制作的管理非常方便；

（3） 在处理相同风量的情况下，体积较小、结构简单，价格又便宜； （4） 当作为预处理器使用的时候。可采用立式安装，使用很方便；

（5） 当处理很大的风量时，可以多台并联的使用，效率与阻力不受影响； （6） 可以耐400摄氏度的高温，如果采用的是特殊耐高温的材料，也能耐更高的温度；

（7） 除尘器的内部设有耐磨的内衬后，可以净化含有高磨蚀性的粉尘的烟气。

（8） 可以采用干法清灰，可以回收有利用价值的粉尘。 2、旋风除尘器的选型原则[15]

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（1）当选择除尘器时，要考虑工况阻力损失情况与结构的形式，尽可能的使其减少动力消耗并且方便制造维护。

（2）旋风除尘器能够捕集到最小尘粒应该等于或者稍微小于被处理的气体粉尘密度。

（3）旋风除尘器的密封性要好，保证不漏风。特别是负压的操作，更应注意到卸料的锁风装置。

（4）易燃易爆的粉尘（如煤粉等）应该装有防爆的装置。防爆的装置通常会在入口管道加上一个安全的防爆阀门。

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第三章 设计计算书

第一节 焚烧炉

一、 待处理生活垃圾的主要组成成分 （一） 待处理的生活垃圾性质

1、待处理生活垃圾的主要组成见下列表格

表3-1 待处理生活垃圾性质

生活垃圾 含水率含灰率可燃物

（%）

设计值 适用范围

47.4 30-60

（%） 21.77

（%） 30.93

密度 （t/m3） 0.35

LHV低位热值（kJ/kg） 5800 4186-6700

表3-2 处理前生活垃圾可燃烧物的元素分析（应用基）%

项目 含量

C 20.6

H 0.9

O 8.53

N 0.1

S 0.12

Cl 0.68

合计 30.93

表3-3 规定设计的主要参数

项目 处理垃圾垃圾存放时一年正常工烟气停留的在燃烧室出的量（t/d）

的间 （d） 5-7 作的时间 （ h） 8000 >2 时间 （s）

口的温度（℃） 850-1000 参数

1500 2、 根据垃圾元素成分计算垃圾低位热值：

LHV=81C+246H+26S-26O-6W (Kcal/Kg)

=81?20.6+246?0.9+26?0.12-26?0.12-6?47.4=1388(Kcal/Kg)?4.18=5800(KJ/Kg) 3、根据垃圾元素成分计算垃圾高位热值：

HHV=｛LHV+600?(W+9H)｝?4.18=｛1388+600(0.474+9?0.009)｝?4.18=7193.78(KJ/Kg)。 （二） 处理垃圾的能力及其规模

共3台焚烧炉：每台焚烧炉每天处理的垃圾量为400t；

（t/h）； 处理垃圾量：1200t?24h=5015

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炉系数：（ 8760-8000）?8000=0.095；

（1+0.095）=54.75（t/h） ； 实际每小时的处理生产能力： 50?全年的处理量： 54.75?8000=43.8?104 t；

（t/h）。 故：一台焚烧炉一小时处理的垃圾量为：400?24?1.05=17.5（三） 设计的参数计算： 1、垃圾仓的设计与布置

设本设计的焚烧炉的长度L=75.5m，宽D=18.5m，本设计取垃圾仓内壁与锅炉长度对齐，T?5d，本设计的垃圾堆积密度取0.35t/m3， 求垃圾的容积，V

V=a?T （3-1）

式中： V —— 垃圾仓的容积,m3；

a——容量系数，一般取1.2～1.5，本设计为1.2； T —— 存放的时间，d；

依照经验，可以得到适当的存放的天数，它随着季节和地区变化稍有变化；

V=1.2?5?1000/0.35=17142.86（m3 ）。

故：本设计垃圾仓的容积取18000（m3 ）。

垃圾仓深度为Hm，

。 （3-2） Hm?L?D/V?18000/75.5?18.5?12.88(m)故，垃圾池是全封闭的结构，长75.5m，宽18.5m，总深度以6m的卸料平台为基准负13米。

二 、 焚烧炉选择和计算

料斗的容积VD

1、焚烧炉加料漏斗

VD=(G?24)?(Kx?ρL) （3-3）

式中： VD—— 料斗的容积（m3）

G —— 每台焚烧炉日处理的垃圾量，（t/h）

Kx——可靠系数，考虑到吊车在运垃圾的速度及其他因素，通常取1.5；

ρL ——垃圾的容量，一般为0.3-0.6 （t/m），本设计计算取0.4

3t/m（）；

3

VD?(400?24)?(1.5?0.4)?62.5m3

2、燃烧空气量及一次、二次助燃空气量的计算 ①以单位重量燃烧所需空气量以容积计算

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第五章 成本估算

第一节 投资估算

该垃圾焚烧厂处理厂（15000 m3/h）工程的总投资数为万元，设备部分工程概算表如表5-1所示。

表5-1 单位工程概算表（设备）

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

名称 焚烧炉 余热锅炉 旋风除尘器 储存仓 机械振动袋式 除尘器 湿式洗涤塔 文丘里喷射器 立式活性炭吸附床

各种仪表 配电设备 其他设备

数量（个，套） 单价（元）

3 3 1 2 1 1 2 1 - - -

8000 10000 8000 5000 18000 30000 1000 5000 - - -

总价（万元）

24.0 3.0 0.8 1.0 1.8 3.0 0.2 0.5 5.0 10.0 5.0

总计：54.3万元

三、 其他费用

1．管材：35万元； 2．设备安装：35万元； 3．设计费：20万元； 4．调试费：25万元； 5．不可预见费：40万元； 上述五项费用共计155万元。

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综上，本工程的直接投资总计：209.3万元

第二节 废气处理成本的计算

焚烧厂的废气处理成本一般包含检修费用、行政管理费用、折旧费用、电费、药剂费用以及工资福利费用，废渣的综合利用后收入的费用等。 一、 动力费用

风机：数量4台，规格15000m3/h，运行总功率和为18kw，电费单价元

E1=365×24×18×0.87=287328元=13.7万元 二、 工资福利的费用

E2=AN=30000×25=75万元 式中，A为职工每人每年的工资福利；N为劳动定员。 三、 折旧提成费

E3=0.84SP4=0.84×209.3×8.6%=15.12万元 式中，S ——工程总投资；

P4——综合折旧提成费 四、 大修维护的基金提成

E4=0.84SP5=0.84×209.3×6.4%=11.25万元 五、 日程修理的维护费

E5=0.84SP6=0.84×209.3×5%=8.79万元 六、药剂费

E6=600×365=21.9万元

七、 管理费、销售费以及其他费用

E7=(E1+E2+E3+E4+E5?E6) P7

=(13.7+75+15.12+11.25+8.79+21.9)×15%=21.86万元 八、综合成本

年处理成本：ΣE=167.72万元 年处理量：ΣQ=365Q=12045万m3

单位处理成本：ΣE/ΣQ=167.72/12045=0.014元/m3=209元/h

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0.87（5-1）

（5-2）（5-3）（5-4）（5-5）（5-6）

（5-7） 天津科技大学2015届本科生毕业设计

第六章 环境经济损益分析

一、 工程概述

本工程项目是天津泰达环保垃圾焚烧厂废气处理工程，设计的处理规模为15000m3/h。

本项目包含焚烧厂的废气处理围墙以内的所有设备、土建及安装工程的总工程费。投资的总造价为209.3万元。 二、 环境效益

天津泰达环保垃圾焚烧厂废气处理工艺的设计是改造环境，造福人类，造福后代的环境保护的工程，主要工程效益体现在环境效益。

环保已经是我国的一项基本国策，越来越受到社会的关注与重视。建设天津泰达环保垃圾焚烧厂废气处理系统是改善天津空气环境的重要的举措之一，对国家经济的发展与改善天津当地的空气环境都是很重要的。 工程建成之后，污染物每年的消减量预计为：

颗粒物减少： 516吨 氮氧化物减少： 6吨 二氧化硫减少： 62.4吨 二恶英减少： 0.348吨 重金属减少： 1.58吨

由此可知，工程建成后将会大大的改善天津的空气环境，环境效益很显著。 三、 经济效益

把垃圾焚烧进行发电，把焚烧后的废渣进行制砖，把烟气中产生的余热进行取暖，最后就剩下了水蒸汽向大气中排放，形成了一个完整的循环经济产业链。该焚烧厂燃烧后的剩下的废渣用来制砖的工艺已经通过了国家有关部门的鉴定，在年内即将有专门的生产线，来进行批量的生产，生产后，每天可生产建筑用砖500多吨。每天利润25万。 四、 社会效益

垃圾焚烧厂废气是一种排放量大、种类多、排放比较集中的废气，随着大气排放标准的严格要求，生活垃圾焚烧废气的治理是现在的环境保护工作中最需解决的问题。天津泰达环保垃圾焚烧厂对焚烧废气进行了深度的处理，加强了焚烧废气的治理力度，做到了有污染必治理，还响应国家号召，逐步减少废气的排放

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量，直至不向空气排放一点废气。实现了对废气的净化，使企业实现了节能减排，有利于实现建立资源的节约、环境友好型企业的目标。

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参考文献

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/0q5v.html