1、 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 I 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
2、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
3、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 II ABSTRACT Waste incineration flue gas is plentifu
4、l， 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 livi
5、ng 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 standard
6、s 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 overa
7、ll 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 fo
8、llowing 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
9、 activated carbon adsorption bed for the final exhaust gas treatment At this time exhaust gas concentration reaches “garbage 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
10、of tianjin local are very important Keywords: Waste incineration； Acid； Dioxins； Flue gas treatment； Activated carbon adsorption III 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
11、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 天津科技大学 2015 届本科生毕业设计 1 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
12、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
13、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-
14、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
15、展 ， 自从天津科技大学 2015 届本科生毕业设计 2 2004 年底 ，天津 泰达环保 垃圾焚烧厂 设立了研 究 中心， 把从 国外引进 的 先进 科研技术 进行 消化、吸收 及 创新， 自主 开发研 究 具有知识产权的 先进的 技术 和 装备，熟练的 掌握 生活 垃圾焚烧 及生活 垃圾处理核心 的 技术，为 拓展 公司项目形成 了 强大 的 支撑，推进 了 公司产 业化 的 发展进程 。从 2006 年 ，科研 中心 开始 走向独立化 的运作，注册 了 天津 泰达 环保有限公司。积极 的 搭建 了 自己技术 科研 平台，组建 了 天津市工业节能减排工程技术中心，与中科院大连化物所 、 天
16、津大学 以及 中科院热物理所等 单位 展开 了 多方面 的 合作，申请 且 被批准 建设了 博士后科研工作站 。 （二） 循环经济的优势 天津泰达环保垃圾焚烧厂进行的运作 完全 依照 循环经济的思路，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。据 了解 ， 日 前，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
17、吨 2。 天津科技大学 2015 届本科生毕业设计 3 第二 章 设计说明书 第一节 工程概述 一、 设计依据及原则 （一）设计依据 （ 1） 该厂的进出 气浓度资料； （ 2）生活垃圾焚烧污染控制标准（ GB18485-2014）； （ 3） 生活垃圾焚烧炉 （ CJ/T118-2000）； （ 4）道式余热锅炉设计导则（ JB/T 7603-1994）； （ 5） 袋式除尘器性能测试方法（ GB12138-89）； （ 6）袋式除尘器用滤料框架技术条件（ JB/T 5917-2006）； （ 7）袋式除尘器滤料及滤袋技术条件（ GB12625-2007） ； （ 8）工业设备及管道绝热工程
18、设计规范（ GB50264-97）； （ 9）湿法烟气脱硫装置专用设备 吸收塔浆液喷嘴（ JB/T 10964-2010）； （ 10）活性碳吸附罐 技术条件（ JB/T 10193-2010）； （ 11）烟囱设计规范（ GB 50051-2013）； （ 12）除尘器性能测试方法（ ZBJ88002.2-88） ； （ 13） 其它有关的废气处理设计规范与国家及地方标准等； （ 14）有关的土建及工程施工、安装定额等。 （二） 设计原则 （ 1） 严格 达到 国家 对气体排放标准的 各项规定，废 气 处理后必须 使 各项 排气浓度 指标达到城市废 气 排放要求。 （ 2）本设计的前提是 不
19、影响处理效果， 能 充分 的 利用 本有 的构筑物 及 设施，节省工程 所用的 费用， 降低 占地面积 及 运行费 用 。 考虑到 本工程的具体 要求及 特点， 选 用 最 成 熟 、 可靠的处理 设备及工艺 ，尽 可能的选 用 新 材料 、 先进性兼 管、新技术 以及 实用性 强，并以 实用可靠 性 为主。 （ 3） 本 设计的处理工艺 流程要求耐 腐蚀 ，有可靠的运行稳定性。 （ 4）降低环境污染，不影响周围居民的正常生活。 （ 5）本处理系统 运行应 该有较大的 大的灵活性 与 调节余地， 来 适应 进气流量的变化。 天津科技大学 2015 届本科生毕业设计 4 二、 设计 气体质量及其
20、排放的标准 （一） 设计 流量 4000m3/h （二） 进 气质量 垃圾焚烧厂的进气浓度 表 2-1 进气质量 颗粒物（ mg/m3） 氮氧化物（ mg/m3） 二氧化硫 （ mg/m3） 氯 化氢（ mg/m3） 一氧化碳(mg/m3) 汞及其化合物（ mg/m3） 处理前 4500 300 600 1000 50 0.4 二恶英类(ngTEQ/m3) 铊、镉以及其的化合物 (mg/m3) 铜、铅、锑、锰、铬、钴、镍及砷等及其的化合物 (mg/m3) 处理前 3.0 5 10 （ 三 ） 出 气浓度 处理程度执 依照生活垃圾焚烧污染控制标准（ GB18485-2014），具体排放如表 2-
21、2 所示。 表 2-2 出气浓度 颗粒物（ mg/m3） 氮氧化物（ mg/m3） 二氧化硫 （ mg/m3） 氯化氢（ mg/m3） 一氧化碳(mg/m3) 汞及其化合物（ mg/m3） 处理后 20 250 80 50 50 0.05 二恶英类(ngTEQ/m3) 铊、镉以及其的化合物 (mg/m3) 铜、铅、锑、锰、铬、钴、镍及砷等及其的化合物 (mg/m3) 处理前 3.0 5 10 天津科技大学 2015 届本科生毕业设计 5 第二节 生活垃圾焚烧废气处理概况 生活垃圾焚烧废气是在垃圾焚烧中产生的废气，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
22、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。 垃圾含燃烧后在废气中会包含镉、铅、铬、汞及其化合物等重金属。而含水率高，发热量低，导致燃烧补充分，或垃圾本身中就含有二恶英物质的，所以燃烧的废气中会包含有二恶英污染物。重金属气体与二恶英气体对人体健康危害最严重，长期接触过量的这些气体，会降低人类的 免疫功能 ，会导致 生殖 以及 遗传功能 的 改变、 致癌和中毒。而废气中包含的 二氧化硫、氨 、 氢、氯化氢 、氮氧化物 以及 粉尘 不仅对人体的健康产生了威胁，还会对环境产生威胁。 氢、氨 会使空气中散发着恶臭，影响着空
23、气质量。 二氧化硫、氮氧化物、氯化氢、粉尘 能降低大气的能见度，会出现酸雨，会损坏植物、建筑物，对环境有着较大的破坏。因此， 采取必要措施来减少垃圾焚烧废气对人类与环境的影响是迫在眉睫的。 针对生活垃圾焚烧产生的烟气污染物中的重金属、二恶英、酸性气体及颗粒物等多种污染物，主要用下列方法去除 3。 一、 烟气脱酸工艺的选择 烟气中的酸性气体净化工艺按照有无废水的产生分为干法、半干法及湿法三种处理工艺，每一种工艺都 包含有各自的组合形式，也都包含有各自的优点及缺点 4。 （一） 干法脱酸 干法脱酸就是在干性药剂在反应塔内或在进入除尘器之前的烟道内与酸性气体反应 5。 干法脱酸大多选用的是消石灰 (
24、Ca(OH)2)药剂，让酸性气体与 Ca(OH)2微粒表面直接的接触，会发生中和化学反应，产生了无害的中性盐颗粒，之后会经过除尘器，会把烟气中的粉尘、没有参加化学反应的药剂以及盐颗粒一起捕集下来，从而达到脱酸的目的。 干法脱酸的 特点 ： 1、工艺流程简单，不需要再配置其它复杂的石灰浆的制备与分配系统，设备的出故障 率较低，维护方便。 2、药剂的使用量较大，运行的费用较高。 3、脱酸效率相对湿法和半干法低些。 天津科技大学 2015 届本科生毕业设计 6 （二） 半干法脱酸 半干法脱酸时一般采用氢氧化钙 (Ca(OH)2) 或氧化钙 (CaO)为药剂，制备成Ca(OH)2浆液，在废气净化的流程
25、工艺中一般放在除尘设备的前面，因为注入的石灰浆会在反应塔里形成大量的颗粒物，必须用除尘器来去除。由喷嘴或旋转喷雾器将 Ca(OH)2浆液喷到反应器中，形成的粒径非常小的液滴。又由于水分挥发后会使废气的温度降低并提高废气的湿度，使酸性气体与石灰浆中和反应为盐颗粒，掉落到底部 4。 在半干法中没有反应完全的石灰，会随着烟气进入下一阶段的除尘器，假若这个除尘设备是袋式除尘器，那么，没有反应的部分石灰会附在滤袋上，并会与通过滤袋的酸性气体发生进一步的反应，会提高脱酸效率，也会提高石灰浆的利用率。 半干法脱酸的 特点： 1、 半干法反应塔的脱酸效率较高， HCI去除率可以超过 90，此外，对一般的有机污
26、染物与重金属的去除率也很好，若在后面的除尘器是袋式除尘器，那么重金属的去除效率可以到达 99以上。 2、 没有废水的排放，耗水量比湿式洗涤塔的少。 3、 工艺简单，投资和运行的费用相对比较低。 4、 石灰浆的制备系统比较 复杂。 （ 三 ） 湿法脱酸 湿法脱酸选用的是与洗涤塔类似的形式，当废气进入洗涤塔后，会通过酸性气体与碱性浆液的充分接触，从而会得到很好的脱酸效果。洗涤塔应放在除尘器的后方，为了防止喷嘴被颗粒污染物堵塞而影响到正常的操作。与此同时，湿式洗涤塔一定不能放在袋式除尘器的前方，因为湿度比较高的烟气会导致颗粒物堵塞到滤布，气体最终不能通过滤布。而湿式洗涤塔产生的废水经过浓缩，污泥到达除尘器的前面时，会进入干燥塔来进行干燥，最终会以干态形式排出来。湿式洗涤塔一般使用 NaOH碱浆，很少使用石灰（ Ca(OH)2）浆液，为了避 免结垢 5。 湿法脱酸的特点： 1、 工艺复杂，配套的设备比较多。 2、 净化效率比较高，对 HCl的脱除效率可以超过 95，对 SO2的脱除也可超过 80。 3、 产生包含有高浓度的无机氯盐和重金属的废水，需要经处理后才可以排放。 4、 处理完的废气因为温度降低到露点以下，所有需要再加热，为了防止烟
