固體廢棄物焚燒處理技術(shù)

1、固體廢棄物處理技術(shù)固體廢棄物處理技術(shù)第五講第五講 固體廢棄物的焚燒技術(shù)固體廢棄物的焚燒技術(shù)一、定義和緒論一、定義和緒論l燃燒：燃燒：燃燒是一種劇烈的氧化反應(yīng)，具有強(qiáng)烈的放熱效應(yīng)，有基態(tài)和電子激發(fā)態(tài)的自由基出現(xiàn)，常伴有光與熱的現(xiàn)象，即輻射熱會導(dǎo)致周圍溫度升高。Combustion。是一種物理現(xiàn)象、專門的科學(xué)學(xué)科。 l焚燒：焚燒：帶焚毀性質(zhì)的燃燒過程。Incineration，是一種工藝。主要目的是盡可能焚毀廢物，使被焚燒的物質(zhì)變?yōu)闊o害和最大限度的減容，防止二次污染，盡可能回收熱量。u 定義： 焚燒法一般是指將垃圾作為固體燃料送入焚燒爐中，在高溫條件下（一般為900左右，爐心最高溫度可達(dá)1100）

2、，垃圾中的可燃成分與空氣中的氧進(jìn)行劇烈化學(xué)反應(yīng)，放出熱量，轉(zhuǎn)化成高溫?zé)煔飧邷責(zé)煔夂托再|(zhì)穩(wěn)定的固體殘渣性質(zhì)穩(wěn)定的固體殘渣。焚燒技術(shù)的發(fā)展歷史焚燒技術(shù)的發(fā)展歷史 l100多年的發(fā)展歷史 ；我國起步于1985 年l第一階段：1870年 二十世紀(jì)初；萌芽；比較嚴(yán)重的二次污染 l第二階段：二十世紀(jì)初60年代 ；發(fā)展，注重燃燒原理應(yīng)用，自動化程度提高；l第三階段：20世紀(jì)70年代90年代 ；成熟，形成了比較系統(tǒng)的垃圾焚燒技術(shù)和污染物控制技術(shù) l第四階段：20世紀(jì)80年代，后發(fā)展階段，第二代焚燒技術(shù)：氣化熔融，熱解等，從根本上解決二噁英、重金屬問題。u 焚燒的優(yōu)點(diǎn)l8001200的高溫焚燒消除了垃圾中的病原

3、體和有害物質(zhì)無害化。l減量化，（一般體積減少8090，質(zhì)量減少2080）；l回收熱能，達(dá)到資源化利用目的。 因此，焚燒法能以最快的速度實(shí)現(xiàn)垃圾處理的無害化、減量化和資源化。目前，在發(fā)達(dá)國家已被廣泛采用。u 缺點(diǎn)缺點(diǎn)v焚燒法對垃圾的熱值有一定要求;v建設(shè)成本和運(yùn)行成本相對高;v管理水平和設(shè)備維修要求高；v焚燒產(chǎn)生的廢氣若處理不當(dāng)，很容易對環(huán)境造成二次污染。日本現(xiàn)有垃圾焚燒爐1900多座，年處理垃圾4千萬噸 國外利用垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用始于20世紀(jì)50年代，最先應(yīng)用的國家是聯(lián)邦德國和法國，其后美國、日本、韓國等均建有相當(dāng)數(shù)量的垃圾焚燒電站。 我國于1988年開始首次引進(jìn)垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)， 200

4、0年沈陽建成我國首座垃圾與污水一體處理廠。垃圾焚燒發(fā)電技術(shù): :電廠日焚燒量t/d臺數(shù)總發(fā)電量 MW總蒸發(fā)量t/h蒸汽溫度蒸汽壓力MPa廣西北海垃圾發(fā)電廠15011.513.62601.1深圳龍崗發(fā)電廠300369.53202.45珠海市垃圾發(fā)電廠60033.4上海浦東垃圾發(fā)電廠1000317.287.964004杭州余杭錦江熱電廠150(部分摻和煤)1354503.82蕪湖垃圾發(fā)電廠1200312北京高安屯垃圾發(fā)電廠1600(在建)3241304504山東菏澤垃圾焚燒電廠60031054504紹興垃圾焚燒廠400115深圳南山垃圾發(fā)電廠800212644003.8南山垃圾發(fā)電廠南山垃圾發(fā)電廠

5、l科隆市垃圾焚燒廠投資4億歐元，處理能力為每年59萬噸；余熱發(fā)電機(jī)組為56200KW。 圖圖4-1垃圾發(fā)電工藝流程垃圾發(fā)電工藝流程二、燃燒原理二、燃燒原理p燃燒方式蒸發(fā)燃燒 可燃固體受熱熔化為液體，繼而變成蒸汽，與空氣擴(kuò)散混合而燃燒。分解燃燒 可燃固體首先受熱分解，輕質(zhì)的碳?xì)浠衔飺]發(fā)，留下固定碳及惰性物，揮發(fā)分與空氣擴(kuò)散混合而燃燒，固定碳的表面與空氣接觸進(jìn)行表面燃燒。表面燃燒 如木炭、焦炭等可燃固體受熱后不發(fā)生熔化、蒸發(fā)和分解等過程，而是在固體表面與空氣反應(yīng)進(jìn)行燃燒。l廢物的焚燒特性廢物的焚燒特性 OHySONHClxCOOzwyx22222wvuzyx2224C1SNOHCp 固體廢物焚燒

6、過程固體廢物焚燒過程p焚燒過程焚燒過程：需燃燒的物料從送入焚燒爐起，到形成煙氣和固態(tài)殘渣的整個過程。第一階段：物料的干燥加熱階段第二階段：燃燒階段主階段第三階段；燃盡階段，即生成固體殘渣的階段。（1）干燥階段v干燥階段對機(jī)械送料的運(yùn)動式爐柵，從物料送入焚燒爐起到物料開始析出揮發(fā)分著火。v在干燥階段，物料的水分是以蒸汽形態(tài)析出的，因此需要吸收大量的熱量水的汽化潛熱。v1. 預(yù)熱階段2. 水分蒸發(fā)階段v橡膠塑料的水分是最易蒸發(fā)的,其排列為橡膠、塑料、纖維、紙、竹木、廚房垃圾。1.1.預(yù)熱階段預(yù)熱階段 預(yù)熱階段指垃圾從環(huán)境溫度升溫到水分蒸發(fā)平衡達(dá)到穩(wěn)定溫度的過程,主要用溫度參數(shù)表征,伴有垃圾吸熱和少

7、量水分蒸發(fā)等現(xiàn)象。 2.2. 水分蒸發(fā)階段水分蒸發(fā)階段 水分在蒸發(fā)階段受熱力驅(qū)動而蒸發(fā),并通過質(zhì)量傳遞而逸離垃圾體,進(jìn)入氣相,為垃圾穩(wěn)定著火燃燒創(chuàng)造條件。（2）焚燒階段v熱解：在無氧或近乎無氧條件下，利用熱能破壞含碳高分子化合物元素的化學(xué)鍵，使含碳化合物破壞或進(jìn)行化學(xué)重組。 纖維素分子： C6H10O52CO+CH4+3H2O+3C對象大分子的含碳化合物（一般的有機(jī)固體廢物）揮發(fā)分的析出：200800v強(qiáng)氧化反應(yīng)：析出的揮發(fā)物、固定炭燃燒 固廢的燃燒分為三階段，即預(yù)熱起燃階段、揮發(fā)分燃燒階段和炭燃燒階段。 l預(yù)熱起燃階段 在該階 段，固廢被加熱，水分逐漸蒸發(fā)后變?yōu)楦晌锪?，?dāng)固廢被加熱到160時

8、，開始釋放出揮發(fā)分。揮發(fā)分的組成為:二氧化碳、一氧化碳、低分子碳?xì)浠衔?如:甲烷和乙烯等)、氫氣、氧氣和氮?dú)獾葰怏w。揮發(fā)分中的氫氣、低分子碳?xì)浠衔锖鸵谎趸际强扇汲煞?，二氧化碳和氮?dú)馐遣豢扇汲煞?。l揮發(fā)分燃燒階段 固廢經(jīng)加熱所釋放出的揮發(fā)分在高溫下開始燃燒，同時釋放出大量熱量，由于揮發(fā)分的成分比較復(fù)雜，其燃燒反應(yīng)也比較復(fù)雜。幾種主要揮發(fā)分氣體的燃燒反應(yīng)方程式如下:l炭燃燒階段 揮發(fā)分在燃燒初期將固定碳包裹著，氧氣不能接觸到炭的表面，因而炭在揮發(fā)分的燃燒初期是不燃燒的，經(jīng)過一段時間以后，揮發(fā)分燃燒結(jié)束，剩下的炭與氧氣接觸并發(fā)生燃燒反應(yīng)。炭燃燒時的反應(yīng)方程式如下: (3) 燃盡階段 該階段可燃

9、物濃度減少，惰性物增加，氧化劑量相對較大，反應(yīng)區(qū)溫度降低。 改善措施：v翻動，撥火減少物料外表面的灰層。v增加物料在爐內(nèi)的停留時間。焚燒四大控制參數(shù)（3T-1E) 氣體停留時間廢物在焚燒爐內(nèi)發(fā)生氧化、燃燒，使有害物質(zhì)變成無害物質(zhì)所需的時間。焚燒溫度廢物中有害組分在高溫下氧化、分解直至破壞所須達(dá)到的溫度。湍流度調(diào)整供風(fēng)方式過?？諝饴剩‥R）燃天然氣和油鍋爐 ER=1.051.1;燃煤鍋爐ER=1.21.3;垃圾焚燒爐ER=1.5左右 可燃的固體廢物基本是有機(jī)物，由大量的碳、氫、氧及少量氮、硫、磷和鹵素等元素，焚燒過程中與空氣中氧反應(yīng)，生成各種氧化物或部分元素的氫化物。主要有： 有機(jī)碳有機(jī)碳CO2

10、 HH2O，有F或Cl存在時可能有HF、HCl 有機(jī)硫和有機(jī)磷有機(jī)硫和有機(jī)磷SO2、SO3、P2O5 有機(jī)氮有機(jī)氮N2為主，少量氮氧化物 有機(jī)氟化物有機(jī)氟化物HF，氫不足會出現(xiàn)CF4、COF2（需添加助燃料） 有機(jī)氯有機(jī)氯氯化氫（氫氣不足有游離氯氣產(chǎn)生） 有機(jī)溴化物、碘化物有機(jī)溴化物、碘化物HBr、Br2、I2 金屬金屬鹵化物、硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽、氫氧化物和氧化物三、垃圾品質(zhì)及焚燒要求三、垃圾品質(zhì)及焚燒要求l單參數(shù)分類熱值，低位熱值、高位熱值l三參數(shù)分類 水分、可燃分和不可燃分組分 l多參數(shù)分類紙類、木竹、廚余、織物、金屬、玻璃、灰土等分類 有機(jī)物有機(jī)物或或可燃無機(jī)物可燃無機(jī)物+O+O2

11、2 = CO= CO2 2+H+H2 2O+O+其它簡單無機(jī)物其它簡單無機(jī)物+ +熱量熱量某種廢物的某種廢物的熱量熱量= =某種廢物的某種廢物的熱值熱值該種廢物的該種廢物的重量重量 固體廢物的熱值固體廢物的熱值熱值熱值：單位質(zhì)量的固體廢物：單位質(zhì)量的固體廢物完全完全燃燒所釋放出來的熱量，燃燒所釋放出來的熱量，kJ/kg kJ/kg 表表5.1 5.1 城市垃圾與幾種典型燃料的熱值與起燃溫度，城市垃圾與幾種典型燃料的熱值與起燃溫度，kJ/kgkJ/kg廢廢物物煤矸石煤矸石蕪湖垃圾蕪湖垃圾19971997常州垃圾常州垃圾19971997杭州垃圾杭州垃圾19971997廣州垃圾廣州垃圾1996199

12、6上海污水廠上海污水廠污泥污泥熱熱值值80080080008000286328633007300744524452441244121460014600 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，城市垃圾的熱值大于根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，城市垃圾的熱值大于3350kJ/kg3350kJ/kg時，燃燒過程無需加輔助時，燃燒過程無需加輔助燃料，易于實(shí)現(xiàn)自燃燒。燃料，易于實(shí)現(xiàn)自燃燒。 熱值的計算熱值的計算 方法方法通過元素組成作近似計算通過元素組成作近似計算 通過比例求和法計算通過比例求和法計算 高位熱值：也稱為高位熱值：也稱為粗粗熱值，熱值，HHVHHV熱值有兩種表示法熱值有兩種表示法低位熱值：也稱為低位熱值：也稱為凈凈熱值，熱值，NHVNHV

13、有機(jī)物有機(jī)物+O+O2 2 = CO= CO2 2 + H+ H2 2O O（l l） + + NHVNHV重量重量有機(jī)物有機(jī)物+O+O2 2 = CO= CO2 2 + H+ H2 2O O（g g） + + HHVHHV重量重量方法一方法一、通過元素組成作近似計算通過元素組成作近似計算195 .35924202FClHOHHHVNHVSClOHCmmmmmNHV450076031450001400032. 2通過氧彈通過氧彈測熱儀測測熱儀測量量 焚燒產(chǎn)物含焚燒產(chǎn)物含水量，水量，% % H H、ClCl、F F為廢為廢物中質(zhì)量含量，物中質(zhì)量含量，% % 若若廢物的元素組成已知廢物的元素組成已

14、知，則可利用，則可利用DulongDulong方程式方程式近似計算出低位熱值：近似計算出低位熱值： m mC C、m mH H、m mO O、m mClCl、m mS S 分別代表碳、氫、氧、氯和硫的分別代表碳、氫、氧、氯和硫的摩爾分?jǐn)?shù)摩爾分?jǐn)?shù) 方法二方法二、通過比例求和法計算通過比例求和法計算 如果混合固體廢物如果混合固體廢物總重總重已知，廢物中已知，廢物中各組各組成物的重量成物的重量和和熱值熱值已測定，則混合固體廢物的熱已測定，則混合固體廢物的熱值可用下式計算：值可用下式計算：固體廢物總重各組成物重量）（各組成物熱值固體廢物總熱值焚燒焚燒固體廢物固體廢物獲得獲得的總的總熱量熱量 = = 固

15、體廢物總固體廢物總熱值熱值參與焚燒的參與焚燒的固體廢物總固體廢物總重量重量關(guān)于熱值的計算關(guān)于熱值的計算例例1 1 表7-2是我國武漢市城市垃圾的組分，假設(shè)該組分的熱值與美國城市垃圾的典型組分的熱值相同，可據(jù)此計算出武漢市垃圾的熱值： 解：(1)以100為基準(zhǔn)，分別汁算各組分的重量 廚房廢渣及果皮重量10029.53%=29.53kg 同樣方法計算出木屑、雜草的重量為2kg，紙 張重量為1.35kg，塑料皮革等重量1.39kg。 (2)計算各組分產(chǎn)生的能量 實(shí)際上，焚燒過程是在實(shí)際上，焚燒過程是在焚燒裝置焚燒裝置中進(jìn)行的。中進(jìn)行的。由于空氣的對流輻射、可燃部分的未完全燃燒、由于空氣的對流輻射、可

16、燃部分的未完全燃燒、殘渣中的顯熱以及煙氣的顯熱等原因都會造成熱殘渣中的顯熱以及煙氣的顯熱等原因都會造成熱能的損失。因此，焚燒后可以利用的熱量應(yīng)從焚能的損失。因此，焚燒后可以利用的熱量應(yīng)從焚燒反應(yīng)產(chǎn)生的總熱量中減去燒反應(yīng)產(chǎn)生的總熱量中減去各種熱損失各種熱損失，計算公，計算公式為：式為：各種熱損失焚燒獲得的總熱量量焚燒后實(shí)際可利用的熱例例2 某固體廢物含可燃物某固體廢物含可燃物60%，水分，水分20%、惰性物、惰性物20%。固體。固體廢物的元素組成為碳廢物的元素組成為碳28%、氫、氫4%，氧，氧23%、氮、氮4%、硫、硫1%、水分、水分20%、灰分、灰分20%。假設(shè)固體廢物的熱值為。假設(shè)固體廢物的

17、熱值為11630kJ/kg；爐柵殘；爐柵殘渣含碳量渣含碳量5%；進(jìn)人爐膛的廢物溫度為；進(jìn)人爐膛的廢物溫度為65，離開爐柵，離開爐柵殘渣殘渣的溫度的溫度為為650；殘渣的比熱為殘渣的比熱為0.323kJ/(kg)；水的；水的汽化潛熱汽化潛熱2420kJ/kg；輻射損失輻射損失為總爐膛輸入熱量的為總爐膛輸入熱量的0.5%；碳的熱值為；碳的熱值為32564kJ/kg，試計算這種廢物燃燒后，試計算這種廢物燃燒后可利用的熱量可利用的熱量。焚燒焚燒廢物廢物空氣空氣廢氣廢氣殘渣殘渣各種熱損失總熱量實(shí)際可利熱量kJ11630111630總熱量解：設(shè)參與燃燒的固體廢物為解：設(shè)參與燃燒的固體廢物為 l kg l

18、kg 殘渣帶走的熱熱輻射水的汽化潛熱碳未完全燃燒各種熱損失焚燒產(chǎn)物焚燒產(chǎn)物有害有機(jī)廢物，經(jīng)焚燒處理后要求：主要有害有機(jī)組成物有害有機(jī)廢物，經(jīng)焚燒處理后要求：主要有害有機(jī)組成物的破壞去除率（的破壞去除率（destruction and removal efficiencydestruction and removal efficiency，簡，簡寫為寫為DREDRE）應(yīng)達(dá)到）應(yīng)達(dá)到99.9%99.9%以上。以上。%100度有害組成物的重量或濃進(jìn)入焚燒爐的主要有機(jī)度有害組成物的重量或濃排出焚燒爐的主要有機(jī)有害組成物重量或濃度進(jìn)入焚燒爐的主要有機(jī)DRE金屬鹽部分氫化物簡單氧化物有機(jī)物完全燃燒2O惡臭

19、中間降解物完全燃燒產(chǎn)物有機(jī)物未完全燃燒2O有機(jī)硫化物有機(jī)硫化物或氮化物或氮化物二惡英等二惡英等進(jìn)進(jìn)出出進(jìn)進(jìn)出出進(jìn)進(jìn)或或或或或CWCWCWCWCWDRE1廢物在焚燒爐中停留時間的計算廢物在焚燒爐中停留時間的計算固體廢物在焚燒爐內(nèi)的固體廢物在焚燒爐內(nèi)的停留時間停留時間：指固體廢物從進(jìn)：指固體廢物從進(jìn)爐開始到焚燒結(jié)束爐渣從爐中排出所需的時間。爐開始到焚燒結(jié)束爐渣從爐中排出所需的時間。kCdtdC為簡化起見，常假設(shè)焚燒反應(yīng)為一級反應(yīng)，按照化學(xué)為簡化起見，常假設(shè)焚燒反應(yīng)為一級反應(yīng)，按照化學(xué)動力學(xué)理論，其反應(yīng)動力學(xué)方程可用下式表示：動力學(xué)理論，其反應(yīng)動力學(xué)方程可用下式表示：在時間在時間0 0t t，濃度從

20、，濃度從C CA0A0C CA A變化范圍內(nèi)積分，則上式變?yōu)椋鹤兓秶鷥?nèi)積分，則上式變?yōu)椋?ktCCAA0lnRTEAek例例2 2 試計算在試計算在800800的焚燒爐中焚燒氯苯，當(dāng)?shù)姆贌隣t中焚燒氯苯，當(dāng)DREDRE分別為分別為99%99%、99.9%99.9%、99.99%99.99%時的停留時間。時的停留時間。)(407.331034. 111073987. 17660017seAekRTE407.33%)1ln(%1ln%)1ln(ln0DREkDREtktDREktCCAA）（因此：有：，根據(jù)解：已知解：已知T=800T=800，查表得：，查表得：A=1.34A=1.34101017

21、17，E=76600 E=76600 可得：可得：t t99%99%=0.1378(s)=0.1378(s) t t99.9%99.9%=0.2068(s) =0.2068(s) t t99.99%99.99%=0.2757(s)=0.2757(s)習(xí)題：習(xí)題：試計算在試計算在900900的焚燒爐中焚燒甲苯，當(dāng)焚燒時間的焚燒爐中焚燒甲苯，當(dāng)焚燒時間分別為分別為0.1S0.1S、0.3s0.3s時的時的DREDRE。當(dāng)甲苯的。當(dāng)甲苯的DREDRE要求要求99.99%,99.99%,甲甲苯在爐內(nèi)的停留時間為多少苯在爐內(nèi)的停留時間為多少?(?(甲苯的甲苯的A=2.28 A=2.28 10101313

22、，E=56500kcal/E=56500kcal/（g.mol)g.mol)，R=1.987kcal/(g.mol.k)R=1.987kcal/(g.mol.k)(373.3910 2.2811173987. 15650013seAekRTEktAAeDREktDREktCC1%)1ln(ln0因此：有：，根據(jù)373.39%)99.991ln(%1ln%99.99kDREt）（理論燃燒溫度的計算理論燃燒溫度的計算燃燒反應(yīng)是由許多單個反應(yīng)組成的復(fù)雜的化學(xué)過程燃燒反應(yīng)是由許多單個反應(yīng)組成的復(fù)雜的化學(xué)過程。它包括放熱反應(yīng)，也有吸熱反應(yīng)。它包括放熱反應(yīng)，也有吸熱反應(yīng)。當(dāng)燃燒系統(tǒng)處于當(dāng)燃燒系統(tǒng)處于絕熱狀

23、態(tài)絕熱狀態(tài)時，焚燒釋放出的全部熱時，焚燒釋放出的全部熱量使焚燒量使焚燒產(chǎn)物（廢氣）產(chǎn)物（廢氣）達(dá)到的溫度稱為達(dá)到的溫度稱為理論燃燒溫度理論燃燒溫度，即，即絕熱火焰溫度絕熱火焰溫度T T。在實(shí)際工作中常?？筛鶕?jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用在實(shí)際工作中常常可根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用近似法加以估算近似法加以估算。298298TCmTCmNHVPePP廢氣質(zhì)廢氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)量分?jǐn)?shù)近似熱容近似熱容在在161100 161100 C CP P=1.254kJ/=1.254kJ/（kg. )kg. )廢氣中過量廢氣中過量空氣質(zhì)量分空氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)數(shù)絕熱火絕熱火焰溫度焰溫度T T 在溫度為在溫度為25，許多，許多烴類化合物烴類化合物燃燒

24、產(chǎn)生凈熱燃燒產(chǎn)生凈熱值為值為4.18kJ時，約需理論空氣量時，約需理論空氣量(mst)1.5103kg。C Cn nH H2n+2 2n+2 + O+ O2 2 = CO= CO2 2 + H+ H2 2O + NHVO + NHV 1.5 1.510103 3kg 4.18kJkg 4.18kJ m mst NHVst NHV廢物廢物 + + 輔助燃料輔助燃料 + + 空氣空氣(O(O2 2) ) = = 廢氣廢氣 + + 過量空氣過量空氣 + + 熱量熱量 m mp p m me eNHVNHVmst431059. 318. 4105 . 1298298TCmTCmNHVPePP298)1

25、 (1059. 31 254. 14NHVEANHVT由上式可得：m mp p=1+m=1+mstst=1+3.59 =1+3.59 1010-4-4NHVNHV設(shè)空氣過量率為設(shè)空氣過量率為 EAEA，則：則：m me e=EA =EA m mstst= = 3.59 3.59 1010-4-4NHV NHV EAEA例例 擬在廢物焚燒爐中焚燒氯苯（擬在廢物焚燒爐中焚燒氯苯（C C6 6H H5 5ClCl），），采用過量空氣采用過量空氣100%100%，請核算一下其操作溫度是否，請核算一下其操作溫度是否會超過爐子的允許溫度會超過爐子的允許溫度11501150？298)1 (1059. 31

26、254. 14NHVEANHVTp 焚燒處理技術(shù)指標(biāo)焚燒處理技術(shù)指標(biāo)l減量比減量比m渣：焚燒灰渣的質(zhì)量；m：入爐的廢物質(zhì)量；l熱燒減量熱燒減量%100渣灰渣mmmRc渣灰mmmmMRCm灰：焚燒灰渣在（60025）灼燒3h后的質(zhì)量l目前焚燒爐設(shè)計時的爐渣熱灼減率一般在5以下。大型連續(xù)運(yùn)行的焚燒爐也有要求在3以下的。l在焚燒爐渣的未燃分中，除了腐爛性的有機(jī)質(zhì)的以外，還有非腐爛性的碳素，含有塑料、橡膠等，所以僅憑熱灼減率一個指標(biāo)來判斷爐渣的衛(wèi)生程度也許不完全。在德國，除了熱灼減率以外，還要求焚燒爐渣的有機(jī)成分在0.1以下（約相當(dāng)于熱灼減率7 1 0 ） 。l燃燒效率：工程上多以燃燒效率作為是否達(dá)到

27、預(yù)期處燃燒效率：工程上多以燃燒效率作為是否達(dá)到預(yù)期處理要求的指標(biāo)理要求的指標(biāo)%1001rQQCE%10022COCOCOCEl煙氣排放濃度限制指標(biāo)煙氣排放濃度限制指標(biāo) 在垃圾焚燒鍋爐中,將垃圾中的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為蒸汽中的熱能,其能量轉(zhuǎn)換效率（以1表示）即焚燒鍋爐效率,比現(xiàn)代火電廠鍋爐效率低得多。 1 1a 1b,其中1a為燃燒效率,即化學(xué)能轉(zhuǎn)換為煙氣中熱能的百分比; 1b為熱能回收效率,即煙氣中熱能轉(zhuǎn)換為蒸汽中熱能的百分比。造成垃圾焚燒鍋爐效率偏低的原因有:（1）城市生活垃圾的高水份、低熱值;（2）垃圾焚燒后煙氣中含灰塵及各種復(fù)雜成份,帶來燃燒室內(nèi)熱回收的局限性等。垃圾焚燒鍋爐的效率還取決于焚燒方

28、式:爐排爐、流化床爐、熱解爐等;也與輔助燃料（煤）量與垃圾處理量比值有關(guān)。主要控制四類污染物：（1）煙塵：將顆粒物、黑度、總碳量作為控制指標(biāo)；（2）有害氣體：包括SO2、CO、NOx、HF、HCl等；（3）重金屬單質(zhì)及其化合物：如Hg、Cd、Pb、Ni、Cr、As等；（4）有機(jī)污染物：如二惡英我國城市生活垃圾焚燒煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)我國城市生活垃圾焚燒煙氣排放標(biāo)準(zhǔn) （HJ/T-18-1996HJ/T-18-1996）序號項目單位 數(shù)值含義 限值1煙塵mg/m3測定均值802煙氣黑度林格曼黑度,級測定均值13一氧化碳mg/m3小時均值1504氮氧化物mg/m3小時均值4005二氧化硫mg/m3小時均值2

29、606氯化氫mg/m3小時均值757汞mg/m3測定均值0.28鎘mg/m3測定均值0.19鉛mg/m3測定均值1.610二惡英類ng-TEQ/m3測定均值1.0（CJ3036-1995）：SO2，11kg/h; NOx，6kg/h; CO，120kg/h; HCl，0.4kg/h四、焚燒技術(shù)和工藝流程四、焚燒技術(shù)和工藝流程l按焚燒室分類按焚燒室分類 單室焚燒爐1燃燒室；2耐火層；3垃圾：4爐條；5灰槽；6爐排上部空氣孔；7助燃；8爐排下部空氣孔；9清掃口；10煙囪 多室焚燒爐多室焚燒爐 1二次燃燒室；2混合室；3、5火焰道：4燃燒室；6、10清掃口；7中間口；8爐條；9灰槽；11垃圾供料口；

30、12爐床；13醫(yī)療垃圾供料口；13醫(yī)療垃圾助燃器口 按爐型分類按爐型分類l1. 固定爐排爐l2. 機(jī)械爐排爐l3. 流化床爐l4. 回轉(zhuǎn)窯爐 l5. CAO型焚燒爐固定床式焚燒爐 固定爐排爐造價低廉，但因?qū)鵁o攪拌作用等，故燃燒效果較差，易熔融結(jié)塊，所以焚燒爐渣的熱灼減率較高。 1. 固定爐排l2. 機(jī)械爐排機(jī)械爐排逆推傾斜往復(fù)爐排垃圾焚燒爐1. 垃圾給料 2. 逆推傾斜爐排 3. 爐排驅(qū)動裝置 4. 滾筒閘 5. 一次風(fēng)室 6. 爐膛 7. 燃燼室 8. 渣井機(jī)械爐排分類機(jī)械爐排分類l其特點(diǎn)是：燃燒空氣從爐底部送入并從爐排塊的縫隙（不同的爐排技術(shù)使縫隙位置不同，一般位于爐排塊前端）中吹出，

31、對爐排有良好的冷卻作用；爐排推動時，包括固定爐排均能做到四周呈相對運(yùn)動，每一塊爐排約有20mm的錯動動作，可使黏結(jié)在爐排通風(fēng)口上的一些低熔點(diǎn)（鉛、鋁、塑料、橡膠等）物質(zhì)吹走，保持良好的通風(fēng)條件；爐排材質(zhì)要求高，必須耐熱、耐磨；傳動機(jī)構(gòu)少，運(yùn)行方便且穩(wěn)定。運(yùn)動爐排由運(yùn)動托架連接，傳動機(jī)構(gòu)相對較少，控制、運(yùn)行方便，而可動部件的結(jié)構(gòu)簡單，易于維修，可縮短停車時間；由于逆向推動可相應(yīng)延長垃圾在爐內(nèi)的停留時間，因此在處理能力相同的情況下，通常爐排面積可小于順推爐排。順推傾斜往復(fù)爐排垃圾焚燒爐1. 垃圾給料 2. 順推傾斜爐排 3. 爐排臺階 4.爐膛 5. 燃燼區(qū) 6. 一次風(fēng)室 7. 出渣灰井 該爐排

32、除具有逆推爐排前4項特點(diǎn)外，還具有以下特點(diǎn)：垃圾的橫向及跌落運(yùn)動，使垃圾的翻轉(zhuǎn)與攪拌比不分段的爐排和滾動爐排要更加充分，能保證新進(jìn)入爐膛的垃圾及未燃燒的垃圾暴露在燃燒空氣之中，得到充分燃燒；由于垃圾成分復(fù)雜，熱值隨季節(jié)變化，采用對爐排運(yùn)動的分段調(diào)節(jié)，對燃燒工況的控制更方便，達(dá)到完全燃燒的處理效果。鏈條爐排式焚燒爐1 料斗 2 前拱 3 煙道 4 鏈條爐排 5 后拱 6渣井134256這種爐型的特點(diǎn)：對制造爐排的材質(zhì)要求稍低，運(yùn)動著的爐排不斷轉(zhuǎn)離高溫區(qū),被一次風(fēng)冷卻；運(yùn)動機(jī)構(gòu)少；爐排較長。由于燃燒的各個過程均發(fā)生在爐內(nèi)，垃圾翻動小，使干燥過程加長，只有加長爐排才能完成燃燒過程；燃料層表面易板結(jié)。

33、燃料在爐排上的運(yùn)行由鏈條帶動，因此垃圾翻動較小，雖然飛灰較少，但不利于燃燒完全；且表面板結(jié)還會造成透氣性差，損壞爐排。Babcock公司滾筒式爐排焚燒爐示意圖1. 垃圾給料 2. 滾動爐排 3. 一次風(fēng)室 4. 渣井 5. 爐膛 6. 燃燼室l該爐排的特點(diǎn)是： 每個滾筒都配有一套單獨(dú)的調(diào)速系統(tǒng)，進(jìn)風(fēng)根據(jù)滾筒單獨(dú)分區(qū)，通過調(diào)整滾筒轉(zhuǎn)速和進(jìn)風(fēng)量，控制垃圾在該階段的駐留和燃燒。因此，在處理不同種類的垃圾時，適應(yīng)范圍較廣； 滾筒爐排旋轉(zhuǎn)的工作形式，使圓筒處于半周工作、半周冷卻的狀態(tài)，可以用一般的鑄鐵材料制造，因此費(fèi)用低，使用壽命長； 滾筒式爐排獨(dú)特的設(shè)計，使運(yùn)行中的爐排磨損少，不易阻塞、卡死，運(yùn)行穩(wěn)定

34、可靠； 由于進(jìn)風(fēng)阻力較小，進(jìn)風(fēng)壓力較低,節(jié)省風(fēng)機(jī)的能耗，同時減少了爐膛出口的飛灰及相應(yīng)造成的隨后對受熱面的磨損； 轉(zhuǎn)動裝置較多。由于垃圾燃燒時間的要求，滾筒式焚燒爐一般要有46個滾筒組成，轉(zhuǎn)動裝置偏多。 爐排型焚燒爐形式多樣，其應(yīng)用占全世界垃圾焚燒市場總量的80%以上。 該類爐型的最大優(yōu)勢在于技術(shù)成熟，運(yùn)行穩(wěn)定、可靠、適應(yīng)性廣，絕大部分固體垃圾不需要任何預(yù)處理可直接進(jìn)爐燃燒。尤其應(yīng)用于大規(guī)模垃圾集中處理，可使垃圾焚燒發(fā)電（或供熱）。 機(jī)械爐排爐的應(yīng)用也有局限性，含水率特別高的污泥、大件生活垃圾，不適宜直接用爐排型焚燒爐。3. 流化床式垃圾焚燒爐流化床式垃圾焚燒爐 流化床以前用來焚燒輕質(zhì)木屑等，

35、但近年來開始用于焚燒污泥、煤和城市生活垃圾。其特點(diǎn)是適用于焚燒高水分、高灰份的污泥類等。 流化床垃圾焚燒爐可以對任何垃圾進(jìn)行焚燒處理。最大優(yōu)點(diǎn)是可以得到完全的燃燒效果并對有害物質(zhì)進(jìn)行最徹底的破壞，一般排出爐外的未燃物均1%左右，是幾種垃圾焚燒方式中最低的，對環(huán)境保護(hù)很有利。但流化床焚燒爐對入爐垃圾有嚴(yán)格的預(yù)處理要求，在生活垃圾焚燒上的應(yīng)用受到限制。電廠日焚燒量t/d臺數(shù)總發(fā)電量MW總蒸發(fā)量t/h蒸汽溫度備注杭州余杭錦江熱電廠150(摻和煤)135450杭州喬司垃圾發(fā)電廠800蕪湖垃圾發(fā)電廠1200212無錫益多垃圾焚燒廠1600324130山東菏澤垃圾發(fā)電廠6003105450紹興垃圾焚燒廠4

36、0011575太原郝莊垃圾電廠10003日本荏原技術(shù)哈爾濱市垃圾焚燒電廠2001日本荏原技術(shù)鹽城市環(huán)保熱電有限公 回轉(zhuǎn)窯式垃圾焚燒爐回轉(zhuǎn)窯式垃圾焚燒爐 圓筒轉(zhuǎn)速可調(diào)，圓筒轉(zhuǎn)速可調(diào)，一般為一般為0.75到到2.50 r/min。處。處理垃圾的回轉(zhuǎn)窯理垃圾的回轉(zhuǎn)窯的長度和直徑比的長度和直徑比一般為一般為2:1到到5:1 5. CAO型焚燒爐 （Controlled Air Oxidation）加拿大瑞威公司發(fā)明五、焚燒污染物形成機(jī)理五、焚燒污染物形成機(jī)理 毒性有機(jī)氯化物 l二惡英包括：PCDDs PCDFs；共210種 l多氯代苯并二惡英（polychlorinated

37、dibenzo-p-dioxins，簡稱Dioxins，共75種）l多氯代苯并呋喃（polychlorinated dibenzo-furans，簡稱PCDFs Furnaces，共135種）OOCly87651234ClxOCly87651234Clx二 噁 英 （ PCDDs）呋 喃 （ PCDFs）二惡英類毒性當(dāng)量因子（二惡英類毒性當(dāng)量因子（TEF）Interantional-TEF(I-TEF)TEFInterantional-TEF(I-TEF)TEF2,3,7,8-T4CDD12,3,7,8-T4CDF0.11,2,3,7,8-P5CDD0.51,2,3,7,8-P5CDF0.05

38、1,2,3,4,7,8-H6CDD0.12,3,4,7,8-P5CDF0.51,2,3,6,7,8-H6CDD0.11,2,3,4,6,7-H6CDF0.11,2,3,7,8,9-H6CDD0.11,2,3,6,7,8-H6CDF0.11,2,3,4,6,7,8-H7CDD0.011,2,3, 7,8,9-H6CDF0.11,2,3,4,6,7,8,9-O8CDD0.0012,3,4,6,7,8-H6CDF0.1其它PCDDs01,2,3,4,6,7,8-H7CDF0.011,2,3,4, 7,8,9-H7CDF0.011,2,3,4,6,7,8,9-O8CDF0.001其它PCDFs0部分國

39、家和地區(qū)對二惡英的控制部分國家和地區(qū)對二惡英的控制及排放標(biāo)準(zhǔn)及排放標(biāo)準(zhǔn) 國家/地區(qū)制定年份二惡英類ng-TEQ/m3重金屬mg/m3說明1）中國20011.0Hg(0.2);Cd(0.1); Pb(1.6)2003 實(shí)施德國19900.1Hg(0.05); Cd+Ti (0.5); 其它2）(總計0.5)1996年12月實(shí)施日本19970.13）2000年實(shí)施奧地利19890.1Hg(0.05); Cd(0.05); Pb+Zn+Cr(2); As+Co+Ni(0.5)荷蘭19930.1Hg0.05 ; Cd0.05 ; 其它(總計1)瑞典1993Hg0.2; Cd+Pb+Zn(1)瑞士199

40、2Hg(0.1) ; Cd(0.1)美國199130 g /m3Hg(0.08);Cd(0.02); Pb(0.2)檢測二惡英類總量加拿大19895 g /m3Hg(200, ng /m3);Cd(100, ng/m3); Pb(50, ng/m3); As(1, ng /m3) ; Cr(5, ng /m3)檢測二惡英類總量歐盟19940.1Hg(0.05) ; Cd(0.05) ;其它(總計0.5)建議1997.1實(shí)施熱處理過程中二噁英氣相、固相生成機(jī)理示意圖熱處理過程中二噁英氣相、固相生成機(jī)理示意圖二噁英生成機(jī)理二噁英生成機(jī)理二噁英的控制二噁英的控制l溫度溫度l停留時間停留時間l湍流度湍流度l過量空氣系數(shù)過量空氣系數(shù)表3 一般工業(yè)爐及焚燒爐的過?？諝庀禂?shù)/燃燒系統(tǒng)過?？諝庀?/p>