1、 导语：人从一出生就开始生产垃圾。吃穿住行，一系列的人类活动，都无时不刻地产生人类的遗弃品。可以说，有人的地方就有垃圾。处理垃圾原本是大自然的工作，可随着人口的急剧增长和人们变本加厉地制造垃圾，自然的力量逐渐透支，知直到一股股恶臭弥漫城市的天空，一起起由垃圾引起的病例威胁人类，人们才意识到垃圾问题的严重性已不容忽视。关键词 ： 人口增长、垃圾处理、垃圾焚烧、选址、废气处理现况概述：垃圾的处理现已成为世界性的难题。而这对仅用了半个世纪就将人口从 7亿翻了一倍至 14 亿的中国来说，这将成为一座等待其一代代 “愚公”来搬的巨型垃圾山。 （据统计, 全国历年垃圾堆存量已高达 60 亿吨, 堆占耕地
2、5 亿平方米,直接经济损失达 80 亿元人民币。数据来自：http:/ 即能保护环境,又能充分合理的利用资源, 化害为利, 已成为国人极其关注的一大问题。而垃圾焚烧无疑是目前可行的，最有效地减少垃圾总质量的主要方法之一。问题描述：据科学计算, 垃圾中的二次能源物质 有机可燃物所含热量多、热值高, 每燃烧 2 吨垃圾可获得相当于燃烧 1 吨煤的热量。且垃圾焚烧处理后的灰渣呈中性 ,无气味, 不会引发二次污染 ,且体积减少 75%以上, 明显减容减量。利用 1 吨垃圾,可获得约 300 400 千瓦的电力生产能力。我国年产垃圾近 1. 4 亿吨, 如将其1 /3 有效地用于发电, 相当于每年节省煤
3、炭 2100 万吨（数据来自：http:/ 。但焚烧炉的污染物排放量的超标，居住点离垃圾焚烧厂过近，风力和风向及降雨频繁等各因素失常，也会使垃圾焚烧成为极具污染性的垃圾处理方法。而且焚烧炉的除尘装置的损坏，或出现其他故障更会导致污染物的排放增加，以及相关各项指标的严重超标（如：烟尘浓度、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、氯化氢、二恶英类、汞、镉、铅及其他重金属等排放超标） ，由此对环境产生更为严重的污染。问题一：选址问题所以，先不提垃圾焚烧厂的技术与设施，其选址已显得尤为重要。 （图来自)由于我国技术以及垃圾成分的因素的影响，我国的垃圾焚烧厂是不能像日本等国家那样建在城市密集区的。无论是废气的排放
4、还是炉渣的处理，由于技术以及垃圾成分的限制，都会对周围一定范围的地区产生影响。所以焚烧厂的选址就显得尤为重要。建议参考文档 http:/ 垃圾焚烧烟气污染物的形成及危害1.1 酸性气体焚烧烟气中的酸性气体主要由 SOX、NOX、HCl 、HF 组成，均来源于相应垃圾组分的燃烧。SOX 主要由 SO2 构成，产生于含硫化合物焚烧氧化所致。NOX 包括NO、NO2 、N2O3 等，主要由垃圾中含氮化合物分解转换或由空气中的氮在燃烧过程中高温氧化生成。HCl 来源于氯化物，如 PVC、像胶、皮革，厨余中的 NaCl 以及 KCl 等。焚烧烟气中 HCl 气体的浓度相对较高，往往在 4001200 p
5、pm。 SOX 与 NOx 的浓度相对较低1 。所以 HCl 是垃圾焚烧烟气中主要的污染气体。HCl 气体对人体有较强的伤害性。据全球污染排放评估组织(GEIA )测算，全世界每年由生活垃圾焚烧向环境排放的 HCl 气体达 218 kg 之多，相当于每人每年仅通过垃圾焚烧向大气排放了 0.42 kg HCl 2。HCl 气体会对余热锅炉受热面和监测仪表产生高低温腐蚀，影响余热锅炉安全并限制了过热蒸汽参数的提高；HCl气体的存在升高了烟气露点，导致排烟温度升高，降低锅炉热效率 3；氯源在一定条件下与重金属反应生成低沸点的金属氯化物，从而加剧了重金属的挥发，导致重金属在飞灰上的富集，增加飞灰毒性
6、4；HCl 气体能促进氯酚、氯苯、氯苯并呋喃等“三致” 有机物的生成，而且 PVC 裂解后生成的 HCl 被认为能促进多环芳烃(PAHs)的生成5 。因此，有效去除 HCl 气体直接关系到焚烧系统的安全和环保运行。1.2 有机类污染物有机类污染物主要是指在环境中浓度虽然很低，但毒性很大，直接危害人类健康的二恶英类化合物，其主要成分为多氯二苯并二恶英(PCDDs)和多氯二苯并呋喃(PCDFs)。通常认为，垃圾的焚烧是环境中此类化合物产生的主要来源6,7 。垃圾焚烧炉中二恶英有两种成因:一是垃圾自身含有微量的二恶英类物质，二是焚烧炉在垃圾燃烧过程中产生二恶英，其形成机理概括起来有三种8,9: (1
7、)高温合成。在垃圾进入焚烧炉的初期干燥阶段，除水分外，含碳氢成分的低沸点有机物挥发后，与空气中的氧反应生成水和二氧化碳,形成暂时缺氧状况，使部分有机物同氯化氢反应, 生成二恶英; (2)从头(denovo)合成。通过 de novo 合成反应形成二恶英。即在低温 (250350)条件下，大分子碳(残碳)与飞灰基质中的有机或无机氯在飞灰表面反应，生成二恶英; (3)前驱物合成。不完全燃烧及飞灰表面的不均匀催化反应，可形成多种有机气相前驱物，如多氯苯酚和聚氯乙烯，前驱物分子在燃烧过程中通过重排、自由基缩合、脱氯及其它化学反应生成二恶英。1.3 颗粒物及重金属垃圾焚烧过程中会产生大量的细小颗粒物。同
8、时，垃圾中原有的颗粒物在炉膛内被气流扬起并随焚烧气排出。垃圾中可燃组分因燃烧不完全会形成黑烟,黑烟中含有大量的碳粒子。颗粒物的粒径越小越容易进入肺泡,危害也就越大。细小颗粒物中会含有 Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Mn、Sb、Cd、Se 等重金属，其中对人体危害大的重金属如Cr、 Cd、Ni、Pb、Se 等主要集中于小于 3 m10的颗粒物中。因此，在去除颗粒物的同时，也就在一定程度上削减了重金属的危害。2 垃圾焚烧烟气污染控制垃圾焚烧生成的污染物来源于垃圾组分，其存在形式及数量与焚烧条件和净化系统密切相关。从污染物的产生及其排放过程看，控制垃圾焚烧产生的二次污染可以采取以下措施。2.1 控制
9、烟气污染物的产生根据烟气污染物的形成机理，控制垃圾焚烧条件，使燃烧处于良好状态，从而减少有害物质的生成。运用合适的炉膛和炉排结构，使垃圾在焚烧炉得以充分燃烧。烟气中 CO 的浓度是衡量垃圾充分燃烧的指标之一，CO 浓度越低说明燃烧越充分，比较理想的 CO 浓度指标是低于 60 mg/m3。焚烧炉内烟气出口温度不低于 850 ，烟气在炉膛及二次燃烧室内的停留时间不小于 2 S，O2 的浓度不少于 6%，并合理控制助燃空气的风量、温度和注入位置。在炉内喷入固硫固氯剂 CaCO3 或 CaO 可降低氯化物和硫化物对高温受热面的高温腐蚀及对大气的二次污染。燃烧过程中 NOX 与二恶英的控制条件矛盾，一
10、般在燃烧实际运行中保证在垃圾可燃组分充分燃烧的基础上再兼顾 NOX 的产生。国外的处理措施是在烟气处理系统中增加脱硝装置。2.2 烟气净化处理烟气净化系统是城市生活垃圾焚烧污染控制的关键，烟气净化后各种污染物的排放浓度应达到国标 GWKB3-2000 的规定。烟气净化一般主要有由脱酸，除尘，活性炭吸附三个部分组成。国内外普遍采用的工艺主要是半干法/干法+布袋除尘器，其中脱酸技术是垃圾焚烧烟气净化系统的核心。2.2.1 脱 酸酸性气体 HCl、SOx、HF 主要通过湿法、干法或半干法中 Ca(OH)2、NaOH 等碱性物质中和吸收来去除。其中，湿法技术效率高，可达 97%以上，但有大量污水排出，
11、容易造成二次污染。干法技术无污水排放，但脱除效率仅达 60%70%。半干法技术有较高的脱除效率(可达 90%左右) ，药品用量少，且无污水排放，因此为烟气脱酸的主要适用技术。半干法脱酸装置一般设置在除尘器之前，主要包括给料系统、混合系统和反应系统。脱酸剂 CaO 在给料系统生成粉状 Ca(OH)2，再进入混合系统与烟气及少量的水充分混合，最后以喷雾状进入反应系统。HCl、SOx、HF 等酸性成分被吸收，生成中性、干燥的细小固体颗粒，随烟气进入下一步净化系统。主要反应有： 2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O （文摘自：http:/ ， ）的
12、确定yz扩散参数是表征湍流扩散剧烈程度的物理量，是影响污染物浓度的重要参数。首先我们考虑使用 P-G 曲线法确定大气扩散系数，该法的要点是首先根据帕斯奎尔划分大气稳定度的方法来确定大气稳定度级别；然后从图 4-4 和图 4-5 中查得对应的扩散参数 y 和 z；最后将 y、z 代入前面介绍的高斯扩散模式中，就可估计出各种情况下的浓度值。帕斯奎尔在 1961 年推荐一种仅需要常规气象观测资料就能估算 y，z 的方法，吉福德(Gifford)进一步将它制成应用更方便的图表。应用观测到的风速、云量、云状和日照等天气资料，将大气扩散稀释能力分为 6 个等级：A 极不稳定，B 不稳定，C 弱不稳定，D
13、中性，E 弱稳定，F 稳定。若稳定级别为 AB，则表示按 A 、B 级的数据内插。可见，稳定度需要根据各居民点每天的风速和降雨量（是否阴天）确定。下一步，要根据 P-G 曲线得到 ， 。yz但在实际的建模过程中我们发现利用 P-G 图虽然比较直观，但读数精度差 ，且不便于使用计算机计算，因此我们考虑使用一组经验公式作为代替，通过查阅资料，我们找到了一种较为精确的公式 【1】 ，（5.1.3）egcxba这个公式是在 Martin【2】 提出的（5.1.4）fdz基础上进一步拟合得到的，该经验公式和拟合结果可以在 001100.00 km 范围内较好地表示水平和垂直方向上的大气扩散系数。接下来，
14、我们需要确定（5.1.3）中系数 a、b、c、g、e。公式（5.1.3）在水平方向上扩散系数的拟合结果如下表：在垂直方向上扩散系数的拟合结果为：（文摘自数模论文-垃圾焚烧发电数据来自：http:/ http:/ 烟气净化处理烟气净化系统是城市生活垃圾焚烧污染控制的关键，烟气净化后各种污染物的排放浓度应达到国标 GWKB3-2000 的规定。烟气净化一般主要有由脱酸，除尘，活性炭吸附三个部分组成。国内外普遍采用的工艺主要是半干法/干法+布袋除尘器，其中脱酸技术是垃圾焚烧烟气净化系统的核心。2.2.1 脱 酸酸性气体HCl、SOx、HF 主要通过湿法、干法或半干法中 Ca(OH)2、NaOH 等碱
15、性物质中和吸收来去除。其中，湿法技术效率高，可达 97%以上，但有大量污水排出，容易造成二次污染。干法技术无污水排放，但脱除效率仅达 60%70%。半干法技术有较高的脱除效率(可达 90%左右)，药品用量少，且无污水排放，因此为烟气脱酸的主要适用技术。半干法脱酸装置一般设置在除尘器之前，主要包括给料系统、混合系统和反应系统。脱酸剂 CaO 在给料系统生成粉状 Ca(OH)2，再进入混合系统与烟气及少量的水充分混合，最后以喷雾状进入反应系统。HCl、SOx、HF 等酸性成分被吸收，生成中性、干燥的细小固体颗粒，随烟气进入下一步净化系统。主要反应有： 2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O
16、 SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O （文摘自：http:/ 湿法脱酸装置设置在除尘器之后，从袋式除尘器出来的温度约 140的烟气经底部进入湿式洗涤塔。洗涤塔分为冷却部和吸收减湿部。烧碱稀释槽中配制好的烧碱溶液通过烧碱输送泵、冷却液循环泵送至冷却部上方的喷嘴，向下喷入与逆流的烟气充分接触，将烟气温度降至饱和温度。同时，在此过程中烧碱溶液与烟气中的部分酸性气体进行反应。塔底的吸收液一部分循环使用，一部分排出以降低溶液中的含盐量以保证酸性气体的吸收率。烟气经冷却和吸收后进入洗涤塔上部的吸收减湿部。减湿水与烧碱溶液一并由减湿水循环泵输送至减湿部上方喷嘴，向下喷入并均匀地经过填料床与烟气充分接触，酸性气体被进一步去除。反应后的减湿水从吸收减湿部下部排入减湿水槽。净化后的烟气经塔顶除雾器除雾后进入烟气再加热系统。烟气再加热器从湿式洗涤塔出来的烟气温度约有 70，为防止低温腐蚀及烟囱出口冒白烟，需将烟气加热至 150160才能排放。再加热方式可选择蒸汽加热或电加热(一般选用蒸汽加热)。从烟气再加热器出来的烟气通过引风机经烟囱排入大气。（文摘自：http:/
