固廢第七章可燃固體廢焚燒--new最新

1、第七章第七章 可燃固體廢物的焚燒可燃固體廢物的焚燒概概 述述 一、焚燒技術(shù)的定義及特點(diǎn)一、焚燒技術(shù)的定義及特點(diǎn)1、固體廢物的焚燒：、固體廢物的焚燒：被處理的廢物在被處理的廢物在焚燒爐內(nèi)焚燒爐內(nèi)與過(guò)量空氣進(jìn)行氧與過(guò)量空氣進(jìn)行氧化燃燒反應(yīng)，廢物中的有害物質(zhì)在化燃燒反應(yīng)，廢物中的有害物質(zhì)在高溫下高溫下（8001200）氧化、熱解而被破壞。）氧化、熱解而被破壞。2、固體廢物焚燒技術(shù)的特點(diǎn)：、固體廢物焚燒技術(shù)的特點(diǎn)： 優(yōu)優(yōu) 點(diǎn)：點(diǎn)：減量、解毒、除害減量、解毒、除害 缺缺 點(diǎn)：點(diǎn)：費(fèi)用昂貴、操作復(fù)雜、嚴(yán)格費(fèi)用昂貴、操作復(fù)雜、嚴(yán)格產(chǎn)生二次污染物產(chǎn)生二次污染物二、焚燒技術(shù)的發(fā)展二、焚燒技術(shù)的發(fā)展 焚燒技術(shù)的發(fā)

2、展史焚燒技術(shù)的發(fā)展史1874年年1885年年20世紀(jì)初世紀(jì)初目前目前雛形雛形間歇式固定間歇式固定垃圾焚燒爐垃圾焚燒爐大規(guī)模連續(xù)式大規(guī)模連續(xù)式垃圾焚燒爐垃圾焚燒爐世界一些發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用焚燒技術(shù)處理生活垃圾的概況世界一些發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用焚燒技術(shù)處理生活垃圾的概況 我國(guó)焚燒技術(shù)的發(fā)展我國(guó)焚燒技術(shù)的發(fā)展第一節(jié)第一節(jié) 可燃固體廢物的熱值可燃固體廢物的熱值 固體廢物的熱值：固體廢物的熱值：指單位質(zhì)量的固體廢物燃燒釋放出來(lái)的熱量，指單位質(zhì)量的固體廢物燃燒釋放出來(lái)的熱量，以以kJ/kg表示。表示。高位熱值（粗熱值）：高位熱值（粗熱值）： 低位熱值（凈熱值）：低位熱值（凈熱值）：指化合物在一定溫度下反應(yīng)到達(dá)最終產(chǎn)物的

3、焓指化合物在一定溫度下反應(yīng)到達(dá)最終產(chǎn)物的焓的變化（產(chǎn)物中水是液態(tài)的）的變化（產(chǎn)物中水是液態(tài)的）指化合物在一定溫度下反應(yīng)到達(dá)最終產(chǎn)物的焓指化合物在一定溫度下反應(yīng)到達(dá)最終產(chǎn)物的焓的變化（產(chǎn)物中水是氣態(tài)的）的變化（產(chǎn)物中水是氣態(tài)的） 熱值的確定：熱值的確定：高位熱值（粗熱值）：高位熱值（粗熱值）：HHV用氧彈量熱計(jì)測(cè)定用氧彈量熱計(jì)測(cè)定 低位熱值（凈熱值）：低位熱值（凈熱值）：NHV由高位熱值計(jì)算由高位熱值計(jì)算利用利用Dulong方程式計(jì)算方程式計(jì)算由高位熱值計(jì)算由高位熱值計(jì)算NHV：)195 .35(924202FClHOHHHVNHV+NHV低位熱值，低位熱值，kJ/kgHHV高位熱值，高位熱值，

4、kJ/kgH2O固體廢物中水的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，固體廢物中水的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，H、Cl、F分別為固體廢物中氫、氯、氟分別為固體廢物中氫、氯、氟 含量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，含量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，式中：式中：利用利用Dulong方程式計(jì)算方程式計(jì)算NHV：（前提：在廢物組成元素已知的情況下）（前提：在廢物組成元素已知的情況下）4500760)31(450001400032. 2SClOHCmmmmmNHV+式中式中:NHV低位熱值，低位熱值，kJ/kgmC、mO、mH、mCl 、mS 分別代表碳、分別代表碳、 氧、氫、氯和硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)氧、氫、氯和硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)例題例題1 1：表表7 72 2是我國(guó)武漢市城市垃圾的組分，假

5、設(shè)是我國(guó)武漢市城市垃圾的組分，假設(shè)各組分的熱值與美國(guó)城市垃圾的典型組分熱值相同，各組分的熱值與美國(guó)城市垃圾的典型組分熱值相同，試計(jì)算武漢市垃圾的熱值。試計(jì)算武漢市垃圾的熱值。 廢物熱值利用方式：廢物熱值利用方式：供供 熱熱發(fā)發(fā) 電電焚燒爐焚燒爐鍋爐鍋爐蒸氣輪機(jī)蒸氣輪機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)633020第二節(jié)第二節(jié) 固體物質(zhì)的燃燒固體物質(zhì)的燃燒一、固體廢物焚燒的產(chǎn)物：一、固體廢物焚燒的產(chǎn)物：主要產(chǎn)物：主要產(chǎn)物：有機(jī)碳有機(jī)碳CO2有機(jī)硫有機(jī)硫SO2、 SO3有機(jī)氮有機(jī)氮N2、少量、少量NOX有機(jī)物中的氫有機(jī)物中的氫H2OHCl、HF（有氟、氯存在時(shí)）有氟、氯存在時(shí)）有機(jī)氯化物有機(jī)氯化物HClCl2 ( HC

6、l+O2 Cl2+H2O)有機(jī)磷有機(jī)磷P2O5有機(jī)溴化物有機(jī)溴化物HBr，少量，少量Br2有機(jī)碘化物有機(jī)碘化物元素碘元素碘金金 屬屬鹵化物、硫酸鹽、磷酸鹽、鹵化物、硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽、氫氧化物、氧化物碳酸鹽、氫氧化物、氧化物等等主要產(chǎn)物：主要產(chǎn)物：CF4、 COF2（體系中氫不足）（體系中氫不足）有機(jī)氟化物有機(jī)氟化物HF1、DRE：焚毀去除率：焚毀去除率主要指有害有機(jī)成分（主要指有害有機(jī)成分（POHC）經(jīng)焚燒后減）經(jīng)焚燒后減少的百分比少的百分比進(jìn)出進(jìn)POHCPOHCPOHCWWWDRE (%)100%二、有害有機(jī)廢物焚燒后要求達(dá)到的三方面標(biāo)準(zhǔn)：二、有害有機(jī)廢物焚燒后要求達(dá)到的三方面標(biāo)準(zhǔn)：D

7、RE99.99%二、有害有機(jī)廢物焚燒后要求達(dá)到的三方面標(biāo)準(zhǔn)：二、有害有機(jī)廢物焚燒后要求達(dá)到的三方面標(biāo)準(zhǔn)：2、酸性氣體的排放量、酸性氣體的排放量HCl、SO2、NOx危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)（危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)（GB18484-2001）3、煙塵顆粒物的排放量、煙塵顆粒物的排放量焚燒過(guò)程中產(chǎn)生的煙塵顆粒物：焚燒過(guò)程中產(chǎn)生的煙塵顆粒物：廢物中的不可燃物廢物中的不可燃物受高溫氧化的無(wú)機(jī)鹽類受高溫氧化的無(wú)機(jī)鹽類因燃燒過(guò)程不完全的生成物因燃燒過(guò)程不完全的生成物二、有害有機(jī)廢物焚燒后要求達(dá)到的三方面標(biāo)準(zhǔn)：二、有害有機(jī)廢物焚燒后要求達(dá)到的三方面標(biāo)準(zhǔn)：3、煙塵顆粒物的排放量、煙塵顆粒物的排放量二、有害有

8、機(jī)廢物焚燒后要求達(dá)到的三方面標(biāo)準(zhǔn)：二、有害有機(jī)廢物焚燒后要求達(dá)到的三方面標(biāo)準(zhǔn)：危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)（危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)（GB18484-2001）煙塵顆粒物的排放標(biāo)準(zhǔn)：煙塵顆粒物的排放標(biāo)準(zhǔn)：常作為焚燒垃圾及一般性固體廢物時(shí)常作為焚燒垃圾及一般性固體廢物時(shí)焚燒處焚燒處理效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)。理效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)。%100(%)22 COCOCOCE式中：式中：CO2及及CO分別為燃燒后排氣中的分別為燃燒后排氣中的CO2和和CO濃度。濃度。2、燃燒效率（、燃燒效率（CE）：）：燃燒效率：指煙道排出氣體中燃燒效率：指煙道排出氣體中CO2與與CO和和 CO2濃度之和濃度之和的百分比。的百分比。三三、焚

9、燒效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)焚燒效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)：熱灼減率：熱灼減率：焚燒殘?jiān)?jīng)灼熱減少的質(zhì)量占原焚焚燒殘?jiān)?jīng)灼熱減少的質(zhì)量占原焚燒殘?jiān)|(zhì)量的百分?jǐn)?shù)燒殘?jiān)|(zhì)量的百分?jǐn)?shù)主要用于主要用于反應(yīng)灰渣中殘留可焚燒物質(zhì)的量反應(yīng)灰渣中殘留可焚燒物質(zhì)的量。%100(%)ABAP式中：式中：A干燥后原始焚燒殘?jiān)谑覝叵碌馁|(zhì)量，干燥后原始焚燒殘?jiān)谑覝叵碌馁|(zhì)量，g。B焚燒殘?jiān)?jīng)焚燒殘?jiān)?jīng)600（25 ）3h灼熱灼熱后冷卻至室溫后冷卻至室溫 的質(zhì)量。的質(zhì)量。3、熱灼減率（、熱灼減率（P）三三、焚燒效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)焚燒效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)：四四、固體廢物焚燒的控制參數(shù)、固體廢物焚燒的控制參數(shù)焚燒溫度：焚燒溫度：Temperature焚燒停

10、留時(shí)間：焚燒停留時(shí)間： Time攪拌混合程度（湍流度）：攪拌混合程度（湍流度）：Turbulence過(guò)?？諝饬浚哼^(guò)?？諝饬浚篍xcess air（3T1E原則）原則）焚燒溫度：焚燒溫度：Temperature指廢物中有害組分在高溫下氧化、分解指廢物中有害組分在高溫下氧化、分解直至破壞所需達(dá)到的溫度直至破壞所需達(dá)到的溫度一般的焚燒溫度在一般的焚燒溫度在800900焚燒大多數(shù)有機(jī)物時(shí)約在焚燒大多數(shù)有機(jī)物時(shí)約在8001100焚燒含碳?xì)浠衔镱悘U物的合適溫度在焚燒含碳?xì)浠衔镱悘U物的合適溫度在9001100焚燒處理多氯聯(lián)苯廢物時(shí)合適溫度在焚燒處理多氯聯(lián)苯廢物時(shí)合適溫度在11001200含氯化物的廢物焚

11、燒：溫度在含氯化物的廢物焚燒：溫度在800850以上以上例如：例如：焚燒停留時(shí)間：焚燒停留時(shí)間： Time指廢物中有害組分在焚燒爐內(nèi)處于焚燒指廢物中有害組分在焚燒爐內(nèi)處于焚燒條件下，該組分發(fā)生氧化、燃燒，使有條件下，該組分發(fā)生氧化、燃燒，使有害物質(zhì)變成無(wú)害物質(zhì)所需的時(shí)間害物質(zhì)變成無(wú)害物質(zhì)所需的時(shí)間焚燒垃圾：焚燒垃圾：12秒秒焚燒廢液：焚燒廢液：0.32秒，實(shí)際多取秒，實(shí)際多取0.61秒秒焚燒廢氣（除臭）：一般在焚燒廢氣（除臭）：一般在1秒以下秒以下攪拌混合程度（湍流度）：攪拌混合程度（湍流度）：Turbulence主要是通過(guò)某種攪動(dòng)方式以增大廢物與主要是通過(guò)某種攪動(dòng)方式以增大廢物與空氣的接觸和

12、混合時(shí)間空氣的接觸和混合時(shí)間主要攪動(dòng)方式主要攪動(dòng)方式:空氣攪動(dòng)空氣攪動(dòng)機(jī)械爐排攪動(dòng)機(jī)械爐排攪動(dòng)流態(tài)化攪動(dòng)流態(tài)化攪動(dòng)旋轉(zhuǎn)攪動(dòng)旋轉(zhuǎn)攪動(dòng)過(guò)?？諝饬浚哼^(guò)?？諝饬浚篍xcess air焚燒所需空氣量焚燒所需空氣量理論空氣量理論空氣量過(guò)?？諝饬窟^(guò)?？諝饬?焚燒所需空氣量焚燒所需空氣量理論空氣量：理論空氣量：根據(jù)廢物組成元素與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)方根據(jù)廢物組成元素與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)方程式計(jì)算求得的空氣量程式計(jì)算求得的空氣量過(guò)?？諝饬浚哼^(guò)?？諝饬浚篍xcess air 過(guò)剩空氣系數(shù)：過(guò)?？諝庀禂?shù)：m實(shí)際空氣量與理論空氣量的比值實(shí)際空氣量與理論空氣量的比值0AAm 式中：式中：A0理論空氣量理論空氣量A 實(shí)際供應(yīng)空氣量

13、實(shí)際供應(yīng)空氣量過(guò)?？諝饬浚哼^(guò)剩空氣量：Excess air 過(guò)?？諝饴剩哼^(guò)剩空氣率：過(guò)?？諝饴蔬^(guò)?？諝饴?0AAA 100%)1(m100%100%)1(0AA0AAm 五五、主要焚燒參數(shù)的計(jì)算：、主要焚燒參數(shù)的計(jì)算：1、燃燒需要空氣量：、燃燒需要空氣量：2、焚燒產(chǎn)生的煙氣量：焚燒產(chǎn)生的煙氣量：3、煙氣溫度：、煙氣溫度：1）、理論燃燒空氣量：）、理論燃燒空氣量：2）、實(shí)際燃燒需要空氣量：）、實(shí)際燃燒需要空氣量：4、焚燒停留時(shí)間：、焚燒停留時(shí)間：1、燃燒需要空氣量：、燃燒需要空氣量：1）、理論燃燒空氣量：）、理論燃燒空氣量：指根據(jù)廢物組成元素的氧化反應(yīng)方程式求得指根據(jù)廢物組成元素的氧化反應(yīng)方程式

14、求得的空氣量，一般以的空氣量，一般以A0來(lái)表示來(lái)表示以體積表示以體積表示：以質(zhì)量表示以質(zhì)量表示：7 . 0)8(6 . 5867. 1 21. 01)/(30SOHCkgmA+)867.2(23.01)/(0OSHCkgkgA+7 . 0)8(6 . 5867. 1 21. 01)/(30SOHCkgmA+式式 中：中：C、H、O、S 1kg固體廢物中碳、氫、氧、固體廢物中碳、氫、氧、 硫元素的質(zhì)量硫元素的質(zhì)量碳燃燒：碳燃燒：硫燃燒：硫燃燒：氫燃燒：氫燃燒：固廢中的氧：固廢中的氧：22 COOC +22 SOOS +OHOH22222+22OO12C22.422.432S4H22.432O22

15、.4m3m3m3m3)3232412(4.222OSHCAO+SOHC324 .22)8(44 .22124 .22+SOHC7 . 0)8(6 . 5867. 1+燃燒的理論需氧量（以體積表示）：燃燒的理論需氧量（以體積表示）：21.020OAA 由得：7 . 0)8(6 . 5867. 1 21. 010SOHCA+理論燃燒空氣量（以體積表示）：理論燃燒空氣量（以體積表示）：?jiǎn)挝唬簡(jiǎn)挝唬簃3/kg)867.2(23.01)/(0OSHCkgkgA+式式 中：中：C、H、O、S 1kg固體廢物中碳、氫、氧、固體廢物中碳、氫、氧、 硫元素的質(zhì)量硫元素的質(zhì)量碳燃燒：碳燃燒：硫燃燒：硫燃燒：氫燃燒

16、：氫燃燒：固廢中的氧：固廢中的氧：22 COOC +22 SOOS +OHOH22222+22OO12C323232S4H3232O32kgkgkgkg)3232412(322OSHCAO+燃燒的理論需氧量（以質(zhì)量表示）：燃燒的理論需氧量（以質(zhì)量表示）：OSHC+ 867.223.020OAA 由得：)867.2(23.010OSHCA+理論燃燒空氣量（以質(zhì)量表示）：理論燃燒空氣量（以質(zhì)量表示）：2）、實(shí)際燃燒需要空氣量：）、實(shí)際燃燒需要空氣量：0mAAA 實(shí)際燃燒需要空氣量實(shí)際燃燒需要空氣量A0 理論燃燒需要空氣量理論燃燒需要空氣量m 過(guò)?？諝庀禂?shù)過(guò)剩空氣系數(shù)2、焚燒產(chǎn)生煙氣量：、焚燒產(chǎn)生煙

17、氣量：碳燃燒：碳燃燒：硫燃燒：硫燃燒：氫燃燒：氫燃燒：煙氣中的氧：煙氣中的氧：22 COOC +22 SOOS +OHOH22221+124 .222CVCO324.222SVSO)182(4 .222WHVOH+0)1(21.02AmVO煙氣中的氮?dú)猓簾煔庵械牡獨(dú)猓?84 .2279.002NmAVN+m3/kg根據(jù)上述方程式，總煙氣量為：根據(jù)上述方程式，總煙氣量為：22222NOHSOCOOVVVVVV+)7332683(124 .22)21. 0(0NWHSCAm+若不考慮煙氣含水量，則總干煙氣量為：若不考慮煙氣含水量，則總干煙氣量為：2222ONSOCOdryVVVVV+)7383(1

18、24 .22)21. 0(0NSCAm+3、煙氣溫度：、煙氣溫度： 絕熱火焰溫度：絕熱火焰溫度：燃料與空氣混合燃燒后，在燃料與空氣混合燃燒后，在沒(méi)有任何熱量沒(méi)有任何熱量損失損失的情況下，燃燒煙氣所能達(dá)到的最高的情況下，燃燒煙氣所能達(dá)到的最高溫度溫度 絕熱火焰溫度的計(jì)算方法：絕熱火焰溫度的計(jì)算方法：精確計(jì)算方法：精確計(jì)算方法：近似計(jì)算方法：近似計(jì)算方法：絕熱火焰溫度的近似計(jì)算方法：絕熱火焰溫度的近似計(jì)算方法：NHV燃燒的固體廢物的低位熱值，燃燒的固體廢物的低位熱值，kJ/kgVg燃燒氣體體積，燃燒氣體體積，m3Cpg廢氣在廢氣在T0T范圍內(nèi)的平均定壓熱容范圍內(nèi)的平均定壓熱容, kJ/（m3）T0

19、大氣溫度大氣溫度, T燃燒煙氣溫度，可近似認(rèn)作燃燒煙氣溫度，可近似認(rèn)作“絕熱火焰溫度絕熱火焰溫度”式式 中：中：0TCVNHVTpgg+由：由：)(0TTCVNHVpgg推得：推得：0TCVNHVTpgg+若采用以下假設(shè)：過(guò)?？諝庀禂?shù)若采用以下假設(shè)：過(guò)?？諝庀禂?shù)m=2，廢氣平，廢氣平均比熱（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下），均比熱（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下），Cpg=0.333kcal/(m3. )；大氣溫度大氣溫度T0=20，NHV=1488kcal/kg；垃圾的；垃圾的化學(xué)元素分析資料為：化學(xué)元素分析資料為：C=0.194kg/kg，H=0.027kg/kg，S=0.0004kg/kg，O=0.131kg/kg，W=0.5

20、kg/kg，N=0.004kg/kg。試求標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的煙氣量及燃燒溫度試求標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的煙氣量及燃燒溫度例例 題：題：4、焚燒停留時(shí)間（、焚燒停留時(shí)間（t）：）：指固體廢物從進(jìn)爐開始，到焚燒結(jié)束所需指固體廢物從進(jìn)爐開始，到焚燒結(jié)束所需的時(shí)間的時(shí)間kcdtdc假定焚燒反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)：假定焚燒反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)：ktCCAA)ln(0在時(shí)間從在時(shí)間從0 t，濃度從，濃度從CA0 CA 的變化范的變化范圍內(nèi)積分，則上式變?yōu)椋簢鷥?nèi)積分，則上式變?yōu)椋?式中：式中：CA0，CA分別為分別為A組分的初始濃度和經(jīng)時(shí)間組分的初始濃度和經(jīng)時(shí)間t 后的濃度，后的濃度，g/molt焚燒反應(yīng)時(shí)間，焚燒反應(yīng)時(shí)間，Sk反應(yīng)速度常數(shù)，是溫度的函數(shù)，反應(yīng)速度常數(shù)，是溫度的函數(shù)，k與溫度與溫度 的關(guān)系由的關(guān)系由Arrhenius方程式表示：方程式表示：RTEAekA Arrhenius常數(shù)常數(shù)E 活化能，活化能，kcal/(g.mol)R 通用氣體常數(shù)，通用氣體常數(shù)，R1.987T 絕對(duì)溫度，絕對(duì)溫度，KktCCAA)ln(0例題：例題：計(jì)算在計(jì)算在800的焚燒爐中焚燒氯苯，當(dāng)?shù)姆贌隣t中焚燒氯苯，當(dāng)DRE分別分別為為99，99.9%，99.99%的停留時(shí)間的停留時(shí)間0001AAAAACCCCCDREDRECCAA10ktCCAA)ln(0ktDRE )1l