1、吉林师范大学环境科学与工程学院毕业设计 I 生活垃圾焚烧处理中烟气净化系统设计 聂思 （吉林师范大学环境科学与工程学院 2011 级 1班 吉林四平 136000） 指导老师 :赵玲子 摘 要 ：生活垃圾焚烧过程中将产生大量有害气体，酸性气体、二恶英，以及大量粉尘，本设计主要是针对生活垃圾焚烧过程中排出的烟气进行除尘净化。工艺流程为：生活垃圾经过前期的破碎等处理后，进入焚烧炉，通过焚烧炉后产生的烟气进入半干式洗涤塔，在半干式洗涤塔中的物理和化学作用去除掉烟气中的酸性气体，再进去袋式除尘器进行除尘，最后剩余气体从烟囱排出。生活垃圾焚烧日益成为生活垃圾处理的 主要方式，相对于将生活垃圾填埋，占地面
2、积大，且垃圾渗滤液一旦泄漏将对人体，环境，水资源造成严重的危害。但焚烧垃圾过程中还是会产生大量的有害烟气，因此，本次设计针对生活垃圾焚烧过程中所产生的烟气设计净化系统，解决了垃圾焚烧后产生的后续污染问题。 关键词 ：生活垃圾焚烧厂；烟气；袋式除尘器吉林师范大学环境 科学与 工程学院毕业论文（设计） II Waste Incineration Flue Gas Purification System Design Nie Si (Class 1 Grade 2011 in College of Environmental Science and Engineering, Jilin Normal
3、 University, JilinSiping136000) Directive teacher: Zhao Ling-zi（ TA） Abstract: a large amount of harmful gas garbage incineration process, acid gas, dioxin, and a lot of dust, this design is mainly for domestic waste incineration flue gas discharged in the process of dust purification.The process is
4、: the garbage through the crushing process, into the burning furnace, flue gas produced by burning furnace after entering the semi dryscrubber, in semi dry scrubber in physical and chemical effects of removing acid gas in flue gas, and then go into the dust bag dust collector, the last remaining gas
5、 discharge from the chimney. Has become the main way of living garbage disposal of garbage incineration, relative to landfill, covers an area of large, and once the landfill leachate will leak to the human body,the environment, water resources caused serious harm. Life will not only solve the proble
6、m of waste incineration processing waste incineration can also be used to produce heat for power generation, reducing the amount of coal used in power supply. But in the process of waste incineration will produce harmful gas, a large number of therefore, the design of flue gaspurification system for
7、 the design of garbage 吉林师范大学环境 科学与 工程学院毕业论文（设计） III incineration process, subsequent incineration to solve pollutionproblems after. Keywords: solid waste incineration; flue gas; bag type dust collector 吉林师范大学环境 科学与 工程学院毕业论文（设计） IV 目 录 1 绪论 . 1 1.1 引言 . 1 1.2 烟气的产生和组分 . 1 1.2.2 粉尘 . 1 1.3 重金属 . 1 1.
8、4 二恶英等有机物 . 1 1.5 生活垃圾焚烧处理厂流程图 . 2 2 烟气净化工艺选择 . 3 2.1 酸性气体去除工艺的选择 . 3 2.1.1 干法除酸 . 3 2.1.2 半干法除酸 . 3 2.1.3 湿式洗涤塔 . 3 2.2 除尘器的选择 . 4 2.2.1 静电除尘器 . 4 2.2.2 袋式除尘器 . 4 3 主要设计参数、流程及主要设备计算 . 5 3.1 锅炉参数 . 5 3.2 布袋除尘器入口 . 5 3.3 环境条件 . 5 3.4 设计流程图 . 5 3.5 半干式反应塔 . 5 3.6 袋式除尘器的设计计算 . 6 3.6.1 设计依据标准和设计参数 . 6 吉
9、林师范大学环境 科学与 工程学院毕业论文（设计） V 3.6.2 袋式除尘器的计算、选型及设计 . 6 3.7 烟囱的设计 4 . 13 3.7.1 烟囱的高度 . 13 3.7.2 烟囱的总压损 . 14 3.7.2.1 烟囱总摩擦压力损失的计算 . 14 3.8 管道的布置及设计计算 . 15 3.8.1 各装置及管道布置的原则 . 15 3.8.2 管径的确定 . 15 3.9 系统阻力的计算 . 16 3.9.1 摩擦压力损失 . 16 3.9.2 局部压力损失 . 16 3.9.3 系统总阻力 . 17 3.10 标准状态下风机风量的计算 . 17 3.10.1 风机风压的计算 .
10、17 3.10.2 电动机功率的计算 . 17 4 结论 . 19 致谢 . 20 参考文献 . 21 附录 . 22 吉林师范大学环境 科学与 工程学院毕业论文（设计） 1 1 绪论 1.1 引言 在生活中，我们在不知不觉中总会产生许多生活垃圾，厨余垃圾、生活用品废弃物等等。然后由于生活垃圾给我们带来的影响和造成的污染越发严重，已经开始危害人类的身体健康和影响着生态的平衡，对于这当下社会的一 大公害，对于如何合理有效的处理生活垃圾已经成为全世界关注的问题。 而在处理生活垃圾过程中较为可行的两种办法是焚烧和填埋，但是填埋垃圾过程中可能会发生垃圾渗滤液的渗出，污染了地下水，对人体造成的危害更是不
11、可想象的，而垃圾焚烧过程中也会产生一些危害人体的废气， 如 HCL、 HF、 SO2、NOx、 CO、重金属（ Pb、 Hg）和二恶英等。为了避免二次污染，要对垃圾焚烧过程中产生的烟气进行净化处理 达标后再排放 。 1.2 烟气的产生和组分 1.2.1 酸性气体（ SOX、 HCL、 HF） 酸性气体，如氯气、氟气 在 垃圾 焚烧过程 中氯或含 氯 物质 以及其他有机物在燃烧后 产生的 酸性气体 。烟气中 HCL 的 含量 在 600 mg/m3 到 1200mg/m3 之间 ； SOX主要是由垃圾中所含硫化合物在焚烧过程中产生的，以 SO2为 主，在重金属催化作用下， 会生成少量 SO3，烟
12、气中 SOX含量 在 200 mg/m3 到 800mg/m3 之间。 1.2.2 粉尘 焚烧产物中 主要的 无机 组 分构成，粒度范围 在 200m。 在 锅炉出口处，烟气的含尘量 大约 为 2000 mg/m3 到 6000mg/m3。 1.3 重金属 重金属 主要 包括 有 Hg、 Cd、 Pb、 As等，主要来自 于 垃圾中的废电池、日光灯 管 和 含 有 重金属的涂料、油漆等。 Hg 和 Cd 在烟气中存在，这是因为有些含有这种成分的化合物在燃烧过程中挥发所产生的。当温度降低时重金属混合物的挥发率将剧烈的降低，相应地排放随之减少。余热锅炉出口处烟气 中 Hg 的 含量为 0.1 mg
13、/m3 到 0.6mg/m3 之间， 其他重金属含量为 5 mg/m3 到 30mg/m3 之间。 1.4 二恶英 等有机物 垃圾在燃烧过程中还会产生二恶英类 ， 多氯二苯并二恶英（ PCDD）和 多氯二苯并呋喃（ PCDF）分别有 75 个、 135 个异构体 。二恶英主要是由含氯杀虫剂、除锈剂、塑料、合成树脂等成分 废弃 物 在 焚烧时产生的，其中剧毒物质含量 很少 ,是以气态或 着是 吸附在烟尘上 ，存在于烟气中的。 当烟气温度达到 850 时 ,停留时间 2s 且 O2 6%时即可分解成二氧化碳和水等物质。 另一方面，当烟气中温度在 200 400时 会 有再生成二恶英的可能 。 吉林
14、师范大学环境 科学与 工程学院毕业论文（设计） 2 1.5 生活垃圾焚烧处理厂流程图 图 1 吉林师范大学环境 科学与 工程学院毕业论文（设计） 3 2 烟气净化工艺选择 2.1 酸性气体去 除工艺的选择 酸性气体净化工艺按照有无废水排出分为干法 ,半干法和湿法三种 方式。 2.1.1 干法除酸 干法除酸有两种方式，一是干式反应塔。 二 是在进入除尘器前喷入 干性药剂，药剂 在 除尘器内和酸性气体 发生 反应。 除酸的药剂大多采用熟石灰 。 让氢氧化钙粒表直接接触酸性气体， 发生中和反应，产成无害的中性盐颗粒，在除尘器里，反应后的产物连同烟气中粉尘和未发生 反应的吸收剂一起被捕集下来，到达净化
15、酸性气体的目的 1。 此工艺的特点 为 ： 1 工艺简 单，不需要复杂的石灰浆制备和分配系统，设备故障率低，维护简单； 2 药剂 的 使用量大，运行费用 高； 3 除酸 的 效率相对湿式和半干式低些。 2.1.2 半干法 除酸 半干法除酸 吸收剂 使用 氧化钙或 者是采用 氢氧化钙为原料，制备成 氢氧化钙溶液，在烟气净化工艺 系统 流程中通常 放 置于除尘设备之前，因为 在 注入石灰浆后 会 在反应塔中形成大量的颗粒物，必须 通过 除尘器收集去除。半干式反应塔内没有完全反应 的 消 石灰，可随 着烟气流 进入除尘器，除尘设备使 用袋式 除尘器 ，使 酸 性 气 体 二 次反应，使 得 脱酸效率
16、 再一次 提高， 因此 提高了石灰浆的利用 效 率。 此种方式的特点是： 1 半干式反应塔脱酸效率高，对 HCL 的去除 效 率 达到90%以上 ,此外，对 一些 重金属 合理使用时 去除效率 可 达到 99%以上； 2 不产生废水，耗水量 相对于 湿式洗涤塔 较 少； 3 工艺流程简单，投资和运行费用 较低； 4 石灰浆制备系统较复杂。 2.1.3 湿式洗涤塔 湿法脱酸 使用洗涤塔 形式， 在 烟气进入 到洗涤塔后经过 碱性溶液充分接触 后得到满意的脱酸效果。洗涤塔设置在除尘器的下游，以防粒状污染物阻塞喷嘴而影响其正常操作。湿式洗涤塔所使用的碱液通常为 氢氧化钠，少数 使用石灰浆液以避免结垢
17、。 这种方式的特点为 ： 1 流程 较 复 杂，配套设备多； 2 净化效率 高，在欧洲以及 美国 有 多年的实践均可验证其 正确性。 脱除效率可 达到 95%以上 ，对 SO2亦可 达到 80%以上 ； 3 产生含高浓度 的 无机氯盐 以及重金属废水，需经 处理后才能排放； 4 处理后 废气因 其 湿度降低至露点以下，需再加 热，以防止烟囱出口形成白烟现象，造成不良景观； 5 设备投资高，运行费用也 相对较 高。 经过以上比较 ，且结合查阅资料，本次设计采用半干法， 半干式烟气循环流吉林师范大学环境 科学与 工程学院毕业论文（设计） 4 化床脱硫 (CFB-FGD)工艺。 2.2 除尘 器 的
18、选择 垃圾焚烧厂的粉尘控制常见的设备有电除尘器、布袋除尘器、文丘里洗涤器等。 根据实际情况，文丘里洗涤器不适合本次设计的要求，因此本次设计对静电除尘器和袋式除尘器进行比较，选择适合本次设计的除尘器。 2.2.1 静电除尘器 静电除尘器内 有一系列 组合起来的电极 集尘板，带有粒状污染物 烟气顺着 水平方向通过集尘区段，其中 的 粒状物受 到 电场感应 带负电，由于电场引力的影响，被 移动到 集尘板进行 收 集。 再利用 集尘板上 所产生的 震动来 震荡 起吸附在集尘板上的颗粒物 ， 将落入底部的飞灰收集到 灰斗内， 以维 持良好的集尘效率。 这就是静电除尘器的工作原理。 2.2.2 袋式除尘器
19、 袋式除尘器可 去除粒状污染物和重金属。袋式除尘器通常包含多组密闭集尘单元，其中多个由笼骨支撑的滤袋。烟气从袋式除尘器下半部进入，然后从 下向上流动，当含尘烟气流经滤袋时，粒状污染物被滤布过滤，并附着在滤布上。清除下来的粉尘掉落至灰斗并被运走。在袋式除尘器的设计上，气布比是非常重要的因素，对投资费用及去除效率有决定性的影响。 随着对去除物的要求越来越高， 电除尘器不仅不能满足脱除有机物（二恶英等）、重金属的需要，同时 它也无法 满足 对粉尘排放的要求 。 所以，现在 的垃圾焚烧厂 已基本不再采用电除尘器作为处理装置。 GB 18485 2001生活垃圾焚烧污染控制标准中明确规定生活垃圾焚烧炉除
20、尘器装置必须采用布袋除尘器。 因此本次设计也采用布袋除尘器。 吉林师范大学环境 科学与 工程学院毕业论文（设计） 5 3 主要 设计 参数、 流程及主要设备 计算 3.1 锅炉参数 锅炉类型： dt100 垃圾焚烧锅炉 3.2 布袋除尘器入口 处理风量 hN 3m 16666.723333.3 入口浓度 3mg 15 出口浓度 3mmg 50 入口烟气温度 C 150260 3.3 环境条件 年平均气温： C16 极端最高气温： C40 极端最低气温： C13- 平均气压： bar01.1 平均相对湿度： %96 全年平均风速： sm2 全年平均风压： 25.0 mKN 3.4设计流程图 图 2设计流程图 3.5半干式 反应 塔 半干式 反应 塔实际上是一个喷雾干燥系统。将 熟石灰 加水混合成泥浆状，与与喷嘴喷出来的压缩空气混合，利用高效雾化器将 熟石灰 泥浆从塔顶乡下喷入干燥吸收塔中。半干式洗涤塔对酸性气体的去除率与其后接的除尘器设备有关，后接袋式除尘器，则 HCl的去除效果可达到 95%以上， SO2的去除效果可达到 80以上。 通过网络查到，目前生活垃圾焚烧处理过程中一般使用 半干式烟气循环流化床脱硫 (CFB-FGD)， 参考 烟气脱硫脱硝净化工程技术与设备选择设备， 详细烟气 半干式洗涤塔 袋式除尘器 烟囱 排放
