固廢第七章可燃固體廢的焚燒--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、焚燒技術的定義及特點一、焚燒技術的定義及特點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焚燒爐內與過量空氣進行氧與過量空氣進行氧化燃燒反應，廢物中的有害物質在化燃燒反應，廢物中的有害物質在高溫下高溫下（8001200）氧化、熱解而被破壞。）氧化、熱解而被破壞。2、固體廢物焚燒技術的特點：、固體廢物焚燒技術的特點： 優(yōu)優(yōu) 點：點：減量、解毒、除害減量、解毒、除害 缺缺 點：點：費用昂貴、操作復雜、嚴格費用昂貴、操作復雜、嚴格產生二次污染物產生二次污染物二、焚燒技術的發(fā)展二、焚燒技術的發(fā)展 焚燒技術的發(fā)

2、展史焚燒技術的發(fā)展史1874年年1885年年20世紀初世紀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國家國家焚燒比例焚燒比例焚燒工廠數量焚燒工廠數量 焚燒量焚燒量（106 t.a-1）日本日本75189332丹麥丹麥71381.7瑞典瑞典60231.8法國法國421707.6荷蘭荷蘭40122.8挪威挪威22942.7美國美國1916828.6英國英國13302.5加拿大加拿大8171.7世界一些發(fā)達國家應用焚燒技術處理生活垃圾的概況世界一些發(fā)達國家應用焚燒技術處理生活垃圾的概況 我國焚燒技術的發(fā)展我國焚燒技術的發(fā)展第一節(jié)第一節(jié) 可燃

3、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：指單位質量的固體廢物燃燒釋放出來的熱量，指單位質量的固體廢物燃燒釋放出來的熱量，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到達最終產物的焓指化合物在一定溫度下反應到達最終產物的焓的變化（產物中水是液態(tài)的）的變化（產物中水是液態(tài)的）指化合物在一定溫度下反應到達最終產物的焓指化合物在一定溫度下反應到達最終產物的焓的變化（產物中水是氣態(tài)的）的變化（產物中水是氣態(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

4、計測定用氧彈量熱計測定 低位熱值（凈熱值）：低位熱值（凈熱值）：NHV由高位熱值計算由高位熱值計算利用利用Dulong方程式計算方程式計算由高位熱值計算由高位熱值計算NHV：)195 .35(924202FClHOHHHVNHV+NHV低位熱值，低位熱值，kJ/kgHHV高位熱值，高位熱值，kJ/kgH2O固體廢物中水的質量百分數，固體廢物中水的質量百分數，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 含量的質量百分數，含量的質量百分數，式中：式中：利用利用Dulong方程式計算方程式計算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）450

5、0760)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、氯和硫的質量分數氧、氫、氯和硫的質量分數例題例題1 1：表表7 72 2是我國武漢市城市垃圾的組分，假設是我國武漢市城市垃圾的組分，假設各組分的熱值與美國城市垃圾的典型組分熱值相同，各組分的熱值與美國城市垃圾的典型組分熱值相同，試計算武漢市垃圾的熱值。試計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蒸氣輪機發(fā)電機發(fā)電機633020第二節(jié)第二節(jié) 固

6、體物質的燃燒固體物質的燃燒一、固體廢物焚燒的產物：一、固體廢物焚燒的產物：主要產物：主要產物：有機碳有機碳CO2有機硫有機硫SO2、 SO3有機氮有機氮N2、少量、少量NOX有機物中的氫有機物中的氫H2OHCl、HF（有氟、氯存在時）有氟、氯存在時）有機氯化物有機氯化物HClCl2 ( HCl+O2 Cl2+H2O)有機磷有機磷P2O5有機溴化物有機溴化物HBr，少量，少量Br2有機碘化物有機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、氧化物等等主要產物：主要產物：CF4、 COF2（體系中氫不足）（體系中氫不足）有機氟

7、化物有機氟化物HF1、DRE：焚毀去除率：焚毀去除率主要指有害有機成分（主要指有害有機成分（POHC）經焚燒后減）經焚燒后減少的百分比少的百分比進出進POHCPOHCPOHCWWWDRE (%)100%二、有害有機廢物焚燒后要求達到的三方面標準：二、有害有機廢物焚燒后要求達到的三方面標準：DRE99.99%二、有害有機廢物焚燒后要求達到的三方面標準：二、有害有機廢物焚燒后要求達到的三方面標準：2、酸性氣體的排放量、酸性氣體的排放量HCl、SO2、NOx污染物污染物不同焚燒容量時最高允許排放限值（不同焚燒容量時最高允許排放限值（mg/m3）300(kg/h)3002500 (kg/h)2500

8、(kg/h)二氧化硫二氧化硫400300200氯化氫氯化氫1007060氮氧化物氮氧化物500危險廢物焚燒污染控制標準（危險廢物焚燒污染控制標準（GB18484-2001）3、煙塵顆粒物的排放量、煙塵顆粒物的排放量焚燒過程中產生的煙塵顆粒物：焚燒過程中產生的煙塵顆粒物：廢物中的不可燃物廢物中的不可燃物受高溫氧化的無機鹽類受高溫氧化的無機鹽類因燃燒過程不完全的生成物因燃燒過程不完全的生成物二、有害有機廢物焚燒后要求達到的三方面標準：二、有害有機廢物焚燒后要求達到的三方面標準：3、煙塵顆粒物的排放量、煙塵顆粒物的排放量二、有害有機廢物焚燒后要求達到的三方面標準：二、有害有機廢物焚燒后要求達到的三方

9、面標準：污染物污染物不同焚燒容量時最高允許排放限值（不同焚燒容量時最高允許排放限值（mg/m3）300(kg/h)3002500 (kg/h)2500 (kg/h)煙塵煙塵1008065危險廢物焚燒污染控制標準（危險廢物焚燒污染控制標準（GB18484-2001）煙塵顆粒物的排放標準：煙塵顆粒物的排放標準：常作為焚燒垃圾及一般性固體廢物時常作為焚燒垃圾及一般性固體廢物時焚燒處焚燒處理效果的評價指標。理效果的評價指標。%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

10、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、焚燒效果的評價指標焚燒效果的評價指標：熱灼減率：熱灼減率：焚燒殘渣經灼熱減少的質量占原焚焚燒殘渣經灼熱減少的質量占原焚燒殘渣質量的百分數燒殘渣質量的百分數主要用于主要用于反應灰渣中殘留可焚燒物質的量反應灰渣中殘留可焚燒物質的量。%100(%)ABAP式中：式中：A干燥后原始焚燒殘渣在室溫下的質量，干燥后原始焚燒殘渣在室溫下的質量，g。B焚燒殘渣經焚燒殘渣經600（25 ）3h灼熱灼熱后冷卻至室溫后冷卻至室溫 的質量。的質量。3、熱灼減率（、熱灼減率（P）三、三、焚燒效果的評價指標焚燒效果

11、的評價指標：四、固體廢物焚燒的控制參數四、固體廢物焚燒的控制參數焚燒溫度：焚燒溫度：Temperature焚燒停留時間：焚燒停留時間： Time攪拌混合程度（湍流度）：攪拌混合程度（湍流度）：Turbulence過?？諝饬浚哼^?？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到的溫度直至破壞所需達到的溫度一般的焚燒溫度在一般的焚燒溫度在800900焚燒大多數有機物時約在焚燒大多數有機物時約在8001100焚燒含碳氫化合物類廢物的合適溫度在焚燒含碳氫化合物類廢物的合適溫度

12、在9001100焚燒處理多氯聯苯廢物時合適溫度在焚燒處理多氯聯苯廢物時合適溫度在11001200含氯化物的廢物焚燒：溫度在含氯化物的廢物焚燒：溫度在800850以上以上例如：例如：焚燒停留時間：焚燒停留時間： Time指廢物中有害組分在焚燒爐內處于焚燒指廢物中有害組分在焚燒爐內處于焚燒條件下，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，使有害物質變成無害物質所需的時間害物質變成無害物質所需的時間焚燒垃圾：焚燒垃圾：12秒秒焚燒廢液：焚燒廢液：0.32秒，實際多取秒，實際多取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

13、（湍流度）：Turbulence主要是通過某種攪動方式以增大廢物與主要是通過某種攪動方式以增大廢物與空氣的接觸和混合時間空氣的接觸和混合時間主要攪動方式主要攪動方式:空氣攪動空氣攪動機械爐排攪動機械爐排攪動流態(tài)化攪動流態(tài)化攪動旋轉攪動旋轉攪動過?？諝饬浚哼^?？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剩空氣量過?？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：根據廢物組成元素與氧發(fā)生化學反應方根據廢物組成元素與氧發(fā)生化學反應方程式計算求得的空氣量程式計算求得的空氣量過?？諝饬浚哼^?？諝饬浚篍xcess air 過?？諝庀禂担哼^?？諝庀禂担簃實際空氣

14、量與理論空氣量的比值實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 實際供應空氣量實際供應空氣量過?？諝饬浚哼^?？諝饬浚篍xcess air 過?？諝饴剩哼^剩空氣率：過?？諝饴蔬^剩空氣率00AAA 100%)1(m100%100%)1(0AA0AAm 五、主要焚燒參數的計算：五、主要焚燒參數的計算：1、燃燒需要空氣量：、燃燒需要空氣量：2、焚燒產生的煙氣量：焚燒產生的煙氣量：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）、實際燃燒需要空氣量：）、實際燃燒需要空氣量：4、焚燒停留時間：、焚燒停留時間：1、燃燒需要空氣量：、燃燒需要空氣量：1

15、）、理論燃燒空氣量：）、理論燃燒空氣量：指根據廢物組成元素的氧化反應方程式求得指根據廢物組成元素的氧化反應方程式求得的空氣量，一般以的空氣量，一般以A0來表示來表示以體積表示以體積表示：以質量表示以質量表示：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、 硫元素的質量硫元素的質量碳燃燒：碳燃燒：硫燃燒：硫燃燒：氫燃燒：氫燃燒：固廢中的氧：固廢中的

16、氧：22 COOC +22 SOOS +OHOH22222+22OO12C22.422.432S4H22.432O22.4m3m3m3m3)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）：單位：單位：m3/kg)867. 2(23. 01)/(0OSHCkgkgA+式式 中：中：C、H、

17、O、S 1kg固體廢物中碳、氫、氧、固體廢物中碳、氫、氧、 硫元素的質量硫元素的質量碳燃燒：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+22OO12C323232S4H3232O32kgkgkgkg)3232412(322OSHCAO+燃燒的理論需氧量（以質量表示）：燃燒的理論需氧量（以質量表示）：OSHC+ 867.223.020OAA 由得：)867.2(23.010OSHCA+理論燃燒空氣量（以質量表示）：理論燃燒空氣量（以質量表示）：2）、實際燃燒需要空氣量：）、實際燃燒需要空氣量：0mAAA 實際燃燒需要空氣

18、量實際燃燒需要空氣量A0 理論燃燒需要空氣量理論燃燒需要空氣量m 過?？諝庀禂颠^?？諝庀禂?、焚燒產生煙氣量：、焚燒產生煙氣量：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煙氣中的氮氣：煙氣中的氮氣：284 .2279.002NmAVN+m3/kg根據上述方程式，總煙氣量為：根據上述方程式，總煙氣量為：22222NOHSOCOOVVVVVV+)7332683(124 .22)21. 0(0NWHSCAm+若

19、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(124 .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，在沒有任何熱量沒有任何熱量損失損失的情況下，燃燒煙氣所能達到的最高的情況下，燃燒煙氣所能達到的最高溫度溫度 絕熱火焰溫度的計算方法：絕熱火焰溫度的計算方法：精確計算方法：精確計算方法：近似計算方法：近似計算方法：絕熱火焰溫度的近似計算方法：絕熱火焰溫度的近似計算方法：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/kg

20、Vg燃燒氣體體積，燃燒氣體體積，m3Cpg廢氣在廢氣在T0T范圍內的平均定壓熱容范圍內的平均定壓熱容, kJ/（m3）T0大氣溫度大氣溫度, T燃燒煙氣溫度，可近似認作燃燒煙氣溫度，可近似認作“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：過?？諝庀禂等舨捎靡韵录僭O：過剩空氣系數m=2，廢氣平，廢氣平均比熱（標準狀態(tài)下），均比熱（標準狀態(tài)下），Cpg=0.333kcal/(m3. )；大氣溫度大氣溫度T0=20，NHV=1488kcal/kg；垃圾的；垃圾的化學元素分析資料為：化學元素分析資

21、料為：C=0.194kg/kg，H=0.027kg/kg，S=0.0004kg/kg，O=0.131kg/kg，W=0.5kg/kg，N=0.004kg/kg。試求標準狀態(tài)下的煙氣量及燃燒溫度試求標準狀態(tài)下的煙氣量及燃燒溫度例例 題：題：4、焚燒停留時間（、焚燒停留時間（t）：）：指固體廢物從進爐開始，到焚燒結束所需指固體廢物從進爐開始，到焚燒結束所需的時間的時間kcdtdc假定焚燒反應為一級反應：假定焚燒反應為一級反應：ktCCAA)ln(0在時間從在時間從0 t，濃度從，濃度從CA0 CA 的變化范的變化范圍內積分，則上式變?yōu)椋簢鷥确e分，則上式變?yōu)椋?式中：式中：CA0，CA分別為分別為A

22、組分的初始濃度和經時間組分的初始濃度和經時間t 后的濃度，后的濃度，g/molt焚燒反應時間，焚燒反應時間，Sk反應速度常數，是溫度的函數，反應速度常數，是溫度的函數，k與溫度與溫度 的關系由的關系由Arrhenius方程式表示：方程式表示：RTEAekA Arrhenius常數常數E 活化能，活化能，kcal/(g.mol)R 通用氣體常數，通用氣體常數，R1.987T 絕對溫度，絕對溫度，KktCCAA)ln(0例題：例題：計算在計算在800的焚燒爐中焚燒氯苯，當的焚燒爐中焚燒氯苯，當DRE分別分別為為99，99.9%，99.99%的停留時間的停留時間0001AAAAACCCCCDREDRECCAA10ktCCAA)ln(0ktDRE )1ln(ktCCAA)ln(0三種問法三種問法1、試計算在、試計算在800的焚燒爐中焚燒氯苯，當的焚燒爐中焚燒氯苯，當DRE為為99.9%時所需的焚