焚烧炉除尘装置损坏时污染情况和周边地区经济补偿方案的研究

康智强 程小聪 彭馨莹 张 括 冯国会

沈阳建筑大学

焚烧炉除尘装置损坏时污染情况和周边地区经济补偿方案的研究

康智强 程小聪 彭馨莹 张 括 冯国会

沈阳建筑大学

运用高斯点源扩散模型和CFD数值模拟技术，对焚烧炉除尘装置损坏情况下污染物扩散的影响进行了研究。Flu⁃ent软件模拟该事故工况，发现除尘器损坏时焚烧炉继续工作对周围环境的影响十分严重。在经济补偿方面，建立了补偿金额与损坏天数之间的定量函数关系，从而可以在考虑损坏情况下对居民进行合理的经济补偿。

焚烧炉；除尘器故障；CFD技术；污染；经济补偿

1 引言

焚烧炉的除尘器对污染物的处理有着极其明显的作用，由于各种各样的原因，除尘器等装置发生故障也是常见问题。由于城市特别是大型城市垃圾日产量巨大，垃圾焚烧场等具有自己的经济和任务日指标，结合各方面因素造成焚烧炉不能立即停止工作进行检修，给焚烧厂周边的环境造成严重污染，影响周边居民的生活和健康[1]。焚烧炉来的酸性气体进入旋转喷雾吸收塔，经过一系列处理会吸附掉重金属和二噁英等有害物质。然后所有烟气和绝大部分粉尘一起进入袋式除尘器，经袋式除尘器过滤后由引风机送到烟囱排出。良好的袋式除尘器对烟气污染物含量的降低有极其明显的作用。

2 故障数值模拟

2.1 物理模型

以深圳市某垃圾焚烧厂为例，其属于中型焚烧厂，计划处理垃圾量1950吨/天，设置三台可处理垃圾650吨/天的焚烧炉，排烟口高度80米，每天24小时运转.在该焚烧厂正东方向370米处为清平高速路段，而居民区基本都密集分布于其东北方向。模拟区域和其中各建筑物的分布如下图所示：

2.2 正常状态与故障状态下的模拟情况对比

室外温度取深圳市全年平均温度23℃，室外风速取全年风速平均值2.9m/s，风向为西南风向，计算域根据实际情况选取迎风向3km范围，背风面选取2km范围，高度方向取建筑物的3～5倍高度，求解得到空间流场分布。

由下图对比可以清晰看出，正常情况下与发生故障时的污染物扩散规律几乎一样，但是同一高度同一位置的污染物浓度却相差近一个数量级，说明除尘器的故障对周边地区的大气污染有明显的加重作用。

图1 正常状态和故障状态的模拟结果

3 风险承担经济补偿的修正

3.1 原补偿方案

对居民的经济补偿是建立在居民身体健康受危害的程度上的，简单的来说就是，居民身体健康所受的危害越大，所给予的经济补偿就应该越高[4]。

设人体健康受损表示为

则可得出人体健康受损的损失费用函数为

该损失费用可设为该区域居民的平均损失,将其定为二级污染区域的赔偿费用,即 S2=S-1，则一级赔偿费用 S1=S×(1+25%)。

补偿方案如下：

一级区：直接经济补偿：120元/月。间接补偿：每年免费体检两次；提供免费医疗；提供交通补助；小区内安装健身器材；每月提供定量免费用电；提供公共设施共享。

二级区：直接经济补偿：90元/月。间接补偿：每年免费体检一次；提供交通补助；小区内安装健身器材；提供公共设施共享。

三级区：间接补偿：提供体检补助；提供交通补助；小区内安装健身器材。

3.2 对直接经济补偿方案的修正

经过Matlab软件对所得数据进行模糊综合评价，发现3000m内几乎所有居民区均为一级污染，且程度较为严重。故对经济补偿方案作出如下修正

其中S1，S2为正常条件下该月补偿金额换算为天所得数据，t为该月设备损坏的天数。

表1 故障情况下对直接补偿的修正

4 结论

本文以CFD数值模拟（Fluent软件）为分析途径，通过对焚烧炉除尘器作用的研究，将正常工作和发生故障两种状态下其烟气排放对周边环境的影响进行对比，从而清晰地展现出后者对周边居民区的环境质量影响之严重，同时针对故障发生的概率提出了一种经济补偿方案的修正方法，为实际工业生产中处理相似情况提供了思路和参考。

[1]GB 3095-2012.环境空气质量标准[S].

[2]方成贤,董兴玲,龚光辉等.垃圾焚烧厂的环境补偿机制探讨[J].环境工程,2009,27(增刊):603～605.

[3]吴锐.城市生活垃圾焚烧发电厂烟气主要成分分析与研究[D].广州:华南理工大学,2009.

[4]赵毅,薛方明,陈莹.中国加油站挥发性有机物排放研究[J].工业安全与环保.2013,39(7):15～17.

沈阳建筑大学学科涵育项目（XKHY2-48）；沈阳建筑大学博士后基金（SJZUBSH201620）