焚燒爐除塵裝置損壞時污染情況和周邊地區(qū)經(jīng)濟(jì)補償方案的研究

康智強(qiáng) 程小聰 彭馨瑩 張 括 馮國會

沈陽建筑大學(xué)

焚燒爐除塵裝置損壞時污染情況和周邊地區(qū)經(jīng)濟(jì)補償方案的研究

康智強(qiáng) 程小聰 彭馨瑩 張 括 馮國會

沈陽建筑大學(xué)

運用高斯點源擴(kuò)散模型和CFD數(shù)值模擬技術(shù)，對焚燒爐除塵裝置損壞情況下污染物擴(kuò)散的影響進(jìn)行了研究。Flu?ent軟件模擬該事故工況，發(fā)現(xiàn)除塵器損壞時焚燒爐繼續(xù)工作對周圍環(huán)境的影響十分嚴(yán)重。在經(jīng)濟(jì)補償方面，建立了補償金額與損壞天數(shù)之間的定量函數(shù)關(guān)系，從而可以在考慮損壞情況下對居民進(jìn)行合理的經(jīng)濟(jì)補償。

焚燒爐；除塵器故障；CFD技術(shù)；污染；經(jīng)濟(jì)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(fā)生故障也是常見問題。由于城市特別是大型城市垃圾日產(chǎn)量巨大，垃圾焚燒場等具有自己的經(jīng)濟(jì)和任務(wù)日指標(biāo)，結(jié)合各方面因素造成焚燒爐不能立即停止工作進(jìn)行檢修，給焚燒廠周邊的環(huán)境造成嚴(yán)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(jìn)入旋轉(zhuǎn)噴霧吸收塔，經(jīng)過一系列處理會吸附掉重金屬和二噁英等有害物質(zhì)。然后所有煙氣和絕大部分粉塵一起進(jìn)入袋式除塵器，經(jīng)袋式除塵器過濾后由引風(fēng)機(jī)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(shù)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(shè)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(zhuǎn).在該焚燒廠正東方向370米處為清平高速路段，而居民區(qū)基本都密集分布于其東北方向。模擬區(qū)域和其中各建筑物的分布如下圖所示：

2.2 正常狀態(tài)與故障狀態(tài)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(fēng)速取全年風(fēng)速平均值2.9m/s，風(fēng)向為西南風(fēng)向，計算域根據(jù)實際情況選取迎風(fēng)向3km范圍，背風(fēng)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(fā)生故障時的污染物擴(kuò)散規(guī)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(shù)量級，說明除塵器的故障對周邊地區(qū)的大氣污染有明顯的加重作用。

圖1 正常狀態(tài)和故障狀態(tài)的模擬結(jié)果

3 風(fēng)險承擔(dān)經(jīng)濟(jì)補償?shù)男拚?/h2>

3.1 原補償方案

對居民的經(jīng)濟(jì)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(jīng)濟(jì)補償就應(yīng)該越高[4]。

設(shè)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(shù)為

該損失費用可設(shè)為該區(qū)域居民的平均損失,將其定為二級污染區(qū)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(qū)：直接經(jīng)濟(jì)補償：120元/月。間接補償：每年免費體檢兩次；提供免費醫(yī)療；提供交通補助；小區(qū)內(nèi)安裝健身器材；每月提供定量免費用電；提供公共設(shè)施共享。

二級區(qū)：直接經(jīng)濟(jì)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(qū)內(nèi)安裝健身器材；提供公共設(shè)施共享。

三級區(qū)：間接補償：提供體檢補助；提供交通補助；小區(qū)內(nèi)安裝健身器材。

3.2 對直接經(jīng)濟(jì)補償方案的修正

經(jīng)過Matlab軟件對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行模糊綜合評價，發(fā)現(xiàn)3000m內(nèi)幾乎所有居民區(qū)均為一級污染，且程度較為嚴(yán)重。故對經(jīng)濟(jì)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(shù)據(jù)，t為該月設(shè)備損壞的天數(shù)。

表1 故障情況下對直接補償?shù)男拚?/p>

4 結(jié)論

本文以CFD數(shù)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(fā)生故障兩種狀態(tài)下其煙氣排放對周邊環(huán)境的影響進(jìn)行對比，從而清晰地展現(xiàn)出后者對周邊居民區(qū)的環(huán)境質(zhì)量影響之嚴(yán)重，同時針對故障發(fā)生的概率提出了一種經(jīng)濟(jì)補償方案的修正方法，為實際工業(yè)生產(chǎn)中處理相似情況提供了思路和參考。

[1]GB 3095-2012.環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].

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

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

[4]趙毅,薛方明,陳瑩.中國加油站揮發(fā)性有機(jī)物排放研究[J].工業(yè)安全與環(huán)保.2013,39(7):15～17.

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