某城市垃圾焚烧厂设计说明书.docx
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某城市垃圾焚烧厂设计说明书
某城市垃圾焚烧厂设计说明书
一、概述
1、背景
在城市化进程中，垃圾作为城市代谢的产物曾经是城市发展的负担，世界上许多城市均有过垃圾围城的局面。
而如今，垃圾被认为是最具开发潜力的、永不枯竭的“城市矿藏”，是“放错地方的资源”。
这既是对垃圾认识的深入和深化，也是城市发展的必然要求。
中国垃圾处理行业起步晚，但通过近年来的快速发展，我国垃圾处理产业初具规模，垃圾处理市场容量有了显着增加，市场渗透率迅速提高，进入环卫行业的企业数量也在迅猛增加。
现在我国的垃圾处理市场已经从导入期进入到成长期，并逐步向成熟期迈进。
进入21世纪以来，中国垃圾处理产业实现跨越式发展。
在垃圾无害化处理能力快速发展的同时，是垃圾处理投资的持续增长。
“十五”期间，我国垃圾无害化处理设施建设总投资为198亿元，几乎等于“九五”及以前历次五年计划环卫固定资产投入的总和，“十一五”期间，我国垃圾处理领域投资力度不减，垃圾填埋、焚烧发电项目在全国遍地开花。
垃圾处理设施的大规模建设，带动了垃圾处理行业的市场化进程。
国内上市公司、外资、民营企业等多方投资主体开始活跃于垃圾处理领域。
2、处理现状
我国的垃圾焚烧技术的研究起步于20世纪80年代中期，那时，“城市生活垃圾焚烧处理技术”被列入“八五”期间的国家科技攻关项目。
目前，随着我国经济的高速发展、人们生活水平的提高、城市化进程的加快，城市垃圾的可燃成分大量增加，垃圾的热值明显提高，使焚烧技术成为近年许多城市解决垃圾出路的新趋势、新热点。
特别是东部沿海地区和部分中心城市，正在或将要建设垃圾焚烧厂，如深圳、珠海、广州、上海、北京、顺德、中山、常州、厦门、北海、沈阳等城市，将垃圾焚烧厂的任务提到了议事日程。
生活垃圾的处理方式主要包括填埋、焚烧和堆肥三种，目前我国城市生活垃圾处理方式主要为填埋，占比约85%。
相比填埋而言，在烟气经过处理后，垃圾焚烧可以大大减少对地下水和周边环境的大气污染，焚烧产生的蒸汽则可用于发电、供热，实现资源的回收利用。
3、处理技术原理
本设计最主要说明的是垃圾焚烧处理工艺，所以下面介绍的为垃圾焚烧的原理。
垃圾焚烧是一种将固体废物通过破碎、压缩、干燥等操作后加入助燃剂使固体废物中的潜在能量转化为电能的高效处理固体废物的方法。
其中垃圾焚烧处理工艺流程要点如下:
1）生活垃圾由专用车辆运至焚烧厂的贮存场进行前场处理,如分类、加热烘干、除铁、粉碎、筛分、危险物品检查等,使生活垃圾达到无危险化,热值达到大于3400kJ/kg,含水量小于40%等技术指标;待烧。
2）将烘干的垃圾称量后,卸入垃圾库暂时贮存。
通过抓斗吊车将垃圾装入加料斗,通过液压推进器送入垃圾焚烧炉。
按干燥、燃烧、烧尽三个过程焚化,炉内温度控制在1100~1200℃,可有效抑制二恶英的产生。
3）高温烟气经锅炉吸热降温,进入冷却洗涤塔,除去酸性气体。
4）对气体进行烘干处理,以便于通过布袋式除尘器除尘。
5）经过静电除尘器进一步除掉微尘。
6）通过二恶英消除专用装置去除二恶英。
7）通过粉尘检测后再通过活性炭彻底去除臭味。
8）余气经抽风机引至烟囱无害化排放。
二、项目简介
假设某城市的城市垃圾如下表所示
可燃物/%
非可燃物/%
热值/（KJ/Kg）
密度/（t/m3）
含水率/%
厨余
纸张
塑料
纺织品
竹木
脏土
金属
玻璃
4620
约
约50
垃圾的元素含量分析
元素
C
H
N
S
O
Cl
W
A
含量
50
1、设计依据
该城市的生活垃圾可燃物含量较高，热值达到了可用于燃烧的要求，只要在焚烧的过程中加入少量的助燃剂，垃圾就能最大程度的焚烧，由于垃圾的密度以及含水率都勉强达到了堆肥化的要求，故不采用堆肥化处理技术来处理该城市垃圾。
同时，垃圾焚烧能够使垃圾减重80%以上，减容90%以上，符合减量化的原则。
垃圾经过焚烧后，可以破坏垃圾的组成结构，杀灭病原菌，达到解毒除害的目的，实现无害化。
固体废物中的潜在能量，可以通过焚烧转化为电能，供该城市使用。
故经过上述考虑，决定采取垃圾焚烧来处理该城市的生活垃圾。
2、设计的标准和规范
严格按照中华人民共和国行业标准中的《CJJ90-2009》中的相关规定和要求来设计该垃圾焚烧处理厂。
3、设计规模
根据城市人口数量、人均垃圾产生量等因素，确定处理垃圾量为300t/d。
与电厂的15MW汽轮发电机组相配套，进行发电和供热。
4、厂址选择
焚烧处理设施厂址选择不仅影响建设投资，还涉及工艺设备及各子系统的配置要求，进而控制适用工艺设备的技术条件。
在符合城市发展总体规划、固体废物收集处理专项规划，并通过环境影响评价报告认定的前提下，固体废物焚烧处理设施厂址选择应尽量回避生态保护区、水源保护区、历史文化遗址、风景名胜区等敏感区域，避免选择岩基断层、沼泽、岩洞和滑坡、泥石流、洪水、内涝、潮浸易发生地区。
为了降低固体废物焚烧处理设施的建设运行费用，简化工艺设备配置和子系统的构成，厂址应靠近或出于服务区域，运输距离短，需增建运输道路的建设投资低；厂址附近有适当而经济的炉渣处理场所，例如废弃的采石坑等；靠近变电供电系统，降低发电上网系统和电网供电系统投资；靠近市政供水系统和自然水系，降低饮水投资和冷却水费用；降低建厂土方工程量和睇下构筑物防腐处理要求；选择环境保护要求相对较低地区，降低焚烧工艺中环保设备的配置要求和运行标准。
此外，厂址选择还应考虑周边居民问题和焚烧处理工艺设备系统服务期满关闭时的土地服用问题。
5、垃圾焚烧运行过程
1）固体废物机械前处理：
a.称重系统：
采用无基坑型电子汽车衡，该系统不需要设置排水系统和护墙，有利于日常维修，减少几件费用；b.倾卸设备：
采用敞开式卸料平台，卸料门开闭要迅速且密闭性能耗，同时采取有效措施防止雨水渗入垃圾池；c.垃圾破碎设备：
采用回转剪切式破碎机，适于破碎木质家具、废旧轮胎、塑料等硬度较低的固体废弃物；d.垃圾卸料门：
根据垃圾的处理量，设置5个垃圾卸料门；e.垃圾抓斗起重机：
根据垃圾的处理量，设置两台垃圾抓斗起重机，一台使用，一台备用；
2）储存设备：
a.垃圾池：
垃圾池结构体是固体废物焚烧厂特有的大型土木建筑网，为了容纳每天自场外运来的大量垃圾，垃圾池的体积一般都规划的相当庞大，垃圾池的地步一般低于地面10-20m。
垃圾池的容积确定主要取决于固体废物焚烧厂的处理规模，《固体废物焚烧处理技术规范》规定：
垃圾池有效容积应按3-5d额定垃圾焚烧量确定，垃圾池宽度不应小于抓斗最大张角直径的倍。
本设计的垃圾日处理量是300t/d，含水率为50%，密度为m3。
原生新鲜垃圾在垃圾池堆放后约排水10%-15%，密度降为，则实际进池垃圾量应为300t/d÷=334t/d，以额定焚烧量4d计算，垃圾密度去中间值t/m3，则334t/d*4d÷t/m3=3340m3。
3）焚烧设备：
主要参数：
项目
设计值
炉排炉150t/d
2台
垃圾处理量/kg·h-1
1250
日操作时间/h
24
设计燃料
生活垃圾+烟煤
设计燃烧热值
8700kJ·kg-1
燃烧温度
850-950℃
助燃剂
煤
燃料配比（重量）
80%+20%
启动用燃料
柴油
给水温度
145-150℃
焚烧炉内烟气有效停留时间/s
>2
热酌减量/%
＜3
废气排放温度/℃
166℃
灰渣残留量（质量比）%
<5
无故障运行保证率%
>90
4）输煤系统：
原煤经破碎机→皮带输送机→煤仓→煤斗计量→变频调速的螺旋给煤机，把助燃的煤借播煤风，均匀喷入炉内燃烧。
5）送风系统：
一次风机把垃圾坑臭气、沼气抽出，经一次风空气预热器加热，送入床下布风板，通过风帽喷入炉膛，使石英砂做流化沸腾。
风机出口经一路作为播煤风和播垃圾风，又分一路去外置换热器和高温旋风分离器作流化风和返料风。
二次风机经二次风空气预热器，从锅炉中部分二层喷入炉膛助燃。
6）烟气处理系统：
垃圾焚烧产生的烟气成分包括：
粒状污染物、CO、CO2、SO2、SO3、HCl、HF、NOx、N2、H2O、重金属及二恶英和呋喃。
a.除尘系统：
采用袋式除尘器，比较常用的除尘器，除尘效率较高，并且研究证明，袋式除尘器最能有效的去除二恶英类及其前驱物；b.酸性气体处理：
采用半干式洗涤塔与袋式除尘器相连去除酸气，该工艺净化效率高且无需对反应产物经行二次处理的优点，但是对操作水平要求较高，需要长时间地时间积累才能达到良好的净化效果。
C.多环碳氢化合物处理设备：
使用填料式吸收塔吸附，该吸附器是气固逆流操作，处理气量大，吸附剂可循环利用。
烟气排放能否达标是工程成败的关键，本设计采用了半干法脱酸技术、脱酸反应塔、活性炭吸附器及袋式除尘器和烟气在线检测仪等技术和设备，加上锅炉燃烧系统结构的特殊设计和良好合理的燃烧控制技术，对去除酸性气体、粉尘、重金属，减少NOx和二恶英排放非常有效，保证了烟气排放指标由于国家允许标准。
7）垃圾渗沥液处理系统：
垃圾渗沥液为高浓度废水，采用高温热解方法由泵将垃圾贮坑收集的渗沥液喷人焚烧炉内燃烧处理。
垃圾的含水率直接影响垃圾的低位热值。
根据有关单位测试，每脱1％的水分，垃圾的热值约可增加一100kJ／kg。
在夏季，南方垃圾含水率高时，可脱出20％的水分，其它季节脱水率约10％一15％。
因此，在南方垃圾要求垃圾坑设有完善而有效的渗沥液排导和收集系统尤其重要，否则，垃圾将被浸泡在渗沥液中影响垃圾焚烧。
为保证垃圾渗沥液导排和收集，垃圾坑底设≥2％的斜坡，底部设置收集沟。
在垃圾坑墙壁的一侧做人工通道，并沿垃圾坑墙壁的不同高度设排水格栅，形成渗沥液排出和人工清理的通道，渗沥液可沿垂直和水平方向通过隔栅流人通道的收集沟，进入收集池；清理人员可进入通道清理淤泥和清理、更换隔栅，隔栅设在靠近卸料门侧，因为这一侧的垃圾一般不会堆积较长时间，以保持排导系统的畅通。
8）灰渣处理系统：
a.炉渣输送设备：
采用震动输送机，和其他输送机械相比，结构简单，没有转动的零部件，没有润滑点，只有驱动装置和料槽，安装和调试非常简单，并能实现自控，使用操作简单，能量消耗比较小；b.炉渣分选设备：
采用磁选机，可以回收垃圾中的金属，不仅有利于垃圾的无害化处理，而且有一定的经济效益；c.飞灰处理系统：
包括排灰装置、输灰装置、储存装置等，同除尘器配套安装、使用。
采用水泥固化方法处理飞灰，在固化时，增加水泥飞灰质量比可增加股话题的抗压强度和降低重金属溶出程度。
9）电视监视及DCS自动控制系统：
从抓吊开始对两条垃圾输送线和给煤机的各设备及各输送状况进行电视监视，对运行烟尘也进行电视监视，以便运行人员根据电视显示情况，及时跟踪调控。
锅炉的监视控制采用了DCS分散控制系统，把主设备的控制、电器控制和现场各辅助机系统控制融为一体，具有热工及电气过程的数据采集、远程监视及控制、故障报警、故障诊断、历史趋势管理、实时数据库、信息储存、通信和打印等功能。
10）自动点火系统：
在炉底一次风室内社两台轻柴油点火器，采用先进的创下动态点火技术，先将床料加热至燃料着火温度，再启动床上点火装置，直至稳定燃烧，实行全过程自动控制，使点火快速、节油、效率高。
11）其他处理系统：
废气处理：
垃圾渗滤液及垃圾汽车冲洗水，全部进入渗滤水箱，有渗滤液入泵喷入炉内，采用高温热解方法消除废水。
臭气处理：
垃圾产生的臭气，主要是硫化氢、氨气等，控制措施有:
（1）垃圾车采用封闭式运输车;
（2）在卸料平台的进出口处设置风幕门;（3）在垃圾池上方抽气作为助燃空气,使垃圾池内形成负压;（4）定期排空在垃圾池中残剩的垃圾;（5）设置自动卸料门使垃圾池密闭化;（6）种植绿化隔离带。
噪声处理：
噪声源主要来自引风机、汽轮发电机等设备,控制措施有:
（1）尽量选用低噪声设备;
（2）对噪声较大的设备,分别采取消声、隔声、减振等措施;（3）垃圾车辆在通过居住区时,降低车速,
少呜或不呜喇叭;（4）厂界噪声标准执行《工业厂界噪声标准》中的二级标准。
6、废物排放：
按照中华人民共和国行业标准中的《CJJ90-2009》中的相关规定，制定排放烟尘浓度最大值为42mg/m3，SO286mg/m3，mg/m3，NOx90mg/m3，二恶英毒性当量仅为ng/m3，为国家标准的5‰，垃圾全部燃尽，减重80%，减容90%，灰渣无有害元素，可铺路或制砖。
7、主要设备材料
设备
数量
无基坑型电子汽车衡
1台
敞开式卸料门
2个
泵
若干台
风机
若干台
炉排炉
2台
出渣机
1台
吸附流化床
1台
震动输送机
1台
磁选机
1台
喷淋塔
1台
出灰机
若干台
布袋除尘器
1台
电视监视及DCS自动控制系统
1套
自动点火系统
1套
8、工程概预算
（1）工程投资估算与处理成本估算表万元/吨
工程规模
300t/d
150t/d×2
土建费
1615
设备费
6680
其他费
1720
预备费
2186
总投资
12201
吨投资额
（2）生活垃圾焚烧厂处理成本估算表 元/吨
项目
成本
水耗
油耗
石灰消耗
工资福利费
维修费
管理费
环境监测费
处理成本
经营收入
运行成本
9、工程可行性分析
垃圾焚烧厂是城市建设的重要基础设施，是以创造环境效益和社会效益为主的公益性工程。
同样不计折旧费，垃圾焚烧厂的运行成本低于垃圾卫生填埋场。
300t/d的垃圾焚烧厂仅需用地30亩，如建设同样规模的生活垃圾卫生填埋场，使用年限也以20年计，其用地至少需要600亩。
垃圾焚烧厂能充分回收生活垃圾中的能源。
回收的能量除满足垃圾焚烧厂自用外，尚可向市网供电，经济效益明显。
通过采取有效措施后，垃圾焚烧厂产生的废气、污水、废渣、噪声和恶臭等均不会危害周围环境和造成二次污染。
垃圾焚烧厂建成后对改善环卫工作条件，提高环卫管理水平，促进环卫科技发展均将起到积极作用。
参考文献
1、环保设备设计手册—固体废物处理设备.龚佰勋化.学工业出版社
2、张小平编着.固体废物污染控制工程.北京：
化学工业出版社，2005
3、张益.城市生活垃圾焚烧厂设计方案研究.上海市环境工程设计科学研究院.2002
4、王艳明、李春光.垃圾焚烧处理设计.上海市政工程设计研究院.2000
5、温汝俊、李晓红、吕红、罗宇、罗国红.城市生活垃圾焚烧处理厂的设计要求研究.（1.重庆大学资源与环境科学学院2.重庆大学经济与管理学院3.重庆市发展计划委员会）
6、柴晓利、赵爱华、赵由才.固体废物焚烧技术.化学工业出版社
7、中国期刊全文数据库（华工图书馆网页）
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