焚燒爐除塵裝置損壞時污染情況和周邊地區經濟補償方案的研究

康智強 程小聰 彭馨瑩 張 括 馮國會

沈陽建筑大學

焚燒爐除塵裝置損壞時污染情況和周邊地區經濟補償方案的研究

康智強 程小聰 彭馨瑩 張 括 馮國會

沈陽建筑大學

運用高斯點源擴散模型和CFD數值模擬技術，對焚燒爐除塵裝置損壞情況下污染物擴散的影響進行了研究。Flu?ent軟件模擬該事故工況，發現除塵器損壞時焚燒爐繼續工作對周圍環境的影響十分嚴重。在經濟補償方面，建立了補償金額與損壞天數之間的定量函數關系，從而可以在考慮損壞情況下對居民進行合理的經濟補償。

焚燒爐；除塵器故障；CFD技術；污染；經濟補償

1 引言

焚燒爐的除塵器對污染物的處理有著極其明顯的作用，由于各種各樣的原因，除塵器等裝置發生故障也是常見問題。由于城市特別是大型城市垃圾日產量巨大，垃圾焚燒場等具有自己的經濟和任務日指標，結合各方面因素造成焚燒爐不能立即停止工作進行檢修，給焚燒廠周邊的環境造成嚴重污染，影響周邊居民的生活和健康[1]。焚燒爐來的酸性氣體進入旋轉噴霧吸收塔，經過一系列處理會吸附掉重金屬和二噁英等有害物質。然后所有煙氣和絕大部分粉塵一起進入袋式除塵器，經袋式除塵器過濾后由引風機送到煙囪排出。良好的袋式除塵器對煙氣污染物含量的降低有極其明顯的作用。

2 故障數值模擬

2.1 物理模型

以深圳市某垃圾焚燒廠為例，其屬于中型焚燒廠，計劃處理垃圾量1950噸/天，設置三臺可處理垃圾650噸/天的焚燒爐，排煙口高度80米，每天24小時運轉.在該焚燒廠正東方向370米處為清平高速路段，而居民區基本都密集分布于其東北方向。模擬區域和其中各建筑物的分布如下圖所示：

2.2 正常狀態與故障狀態下的模擬情況對比

室外溫度取深圳市全年平均溫度23℃，室外風速取全年風速平均值2.9m/s，風向為西南風向，計算域根據實際情況選取迎風向3km范圍，背風面選取2km范圍，高度方向取建筑物的3～5倍高度，求解得到空間流場分布。

由下圖對比可以清晰看出，正常情況下與發生故障時的污染物擴散規律幾乎一樣，但是同一高度同一位置的污染物濃度卻相差近一個數量級，說明除塵器的故障對周邊地區的大氣污染有明顯的加重作用。

圖1 正常狀態和故障狀態的模擬結果

3 風險承擔經濟補償的修正

3.1 原補償方案

對居民的經濟補償是建立在居民身體健康受危害的程度上的，簡單的來說就是，居民身體健康所受的危害越大，所給予的經濟補償就應該越高[4]。

設人體健康受損表示為

則可得出人體健康受損的損失費用函數為

該損失費用可設為該區域居民的平均損失,將其定為二級污染區域的賠償費用,即 S2=S-1，則一級賠償費用 S1=S×(1+25%)。

補償方案如下：

一級區：直接經濟補償：120元/月。間接補償：每年免費體檢兩次；提供免費醫療；提供交通補助；小區內安裝健身器材；每月提供定量免費用電；提供公共設施共享。

二級區：直接經濟補償：90元/月。間接補償：每年免費體檢一次；提供交通補助；小區內安裝健身器材；提供公共設施共享。

三級區：間接補償：提供體檢補助；提供交通補助；小區內安裝健身器材。

3.2 對直接經濟補償方案的修正

經過Matlab軟件對所得數據進行模糊綜合評價，發現3000m內幾乎所有居民區均為一級污染，且程度較為嚴重。故對經濟補償方案作出如下修正

其中S1，S2為正常條件下該月補償金額換算為天所得數據，t為該月設備損壞的天數。

表1 故障情況下對直接補償的修正

4 結論

本文以CFD數值模擬（Fluent軟件）為分析途徑，通過對焚燒爐除塵器作用的研究，將正常工作和發生故障兩種狀態下其煙氣排放對周邊環境的影響進行對比，從而清晰地展現出后者對周邊居民區的環境質量影響之嚴重，同時針對故障發生的概率提出了一種經濟補償方案的修正方法，為實際工業生產中處理相似情況提供了思路和參考。

[1]GB 3095-2012.環境空氣質量標準[S].

[2]方成賢,董興玲,龔光輝等.垃圾焚燒廠的環境補償機制探討[J].環境工程,2009,27(增刊):603～605.

[3]吳銳.城市生活垃圾焚燒發電廠煙氣主要成分分析與研究[D].廣州:華南理工大學,2009.

[4]趙毅,薛方明,陳瑩.中國加油站揮發性有機物排放研究[J].工業安全與環保.2013,39(7):15～17.

沈陽建筑大學學科涵育項目（XKHY2-48）；沈陽建筑大學博士后基金（SJZUBSH201620）