環(huán)科《固體廢物處理技術(shù)》課件9(熱解焚燒gai)

1、 第九章 固體廢物熱解處理技術(shù) 第一節(jié) 概述 一、熱解技術(shù)由來 熱解又叫干餾，熱分解或炭化(tnhu)，是指有機(jī)物在隔氧條件下加熱分解的過程。 該技術(shù)最早應(yīng)用于煤的干餾，所得產(chǎn)品焦炭主要用于冶煉鋼鐵。隨后，又被用于現(xiàn)代化工業(yè)的重油和煤炭的氣化。 20世紀(jì)70年代初期，由于石油危機(jī)的沖擊，熱解技術(shù)開始在工業(yè)化國(guó)家中應(yīng)用于固體廢物的資源化處理。共七十八頁 二、固廢熱解相比焚燒的優(yōu)點(diǎn) 1、可將固廢中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化(zhunhu)為以燃料氣、燃料油和炭黑為主的貯存性能源；其能源回收性好、多方式回收利用，此乃熱解技術(shù)最優(yōu)勝之處。 2、缺氧分解，排氣量少，大氣二次污染?。?3、廢物中硫、重金屬等有害成分大部

2、固定在炭黑中; 4、由于保持還原條件，Cr3+不會(huì)轉(zhuǎn)化成Cr6+； 5、NOx產(chǎn)生量少。共七十八頁三、固廢熱解處理概況1、國(guó)外概況 美國(guó)是最早開展固廢熱解技術(shù)的國(guó)家。1929年美國(guó)政府礦務(wù)局開展了一些典型固廢熱解研究； 60年代，國(guó)外開始(kish)了從城市固廢中熱解回收資源的研究； 歐洲在世界上最早開發(fā)了城市垃圾焚燒技術(shù)。但焚燒造成的二次污染一直成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。為減少二次污染將熱解作為焚燒處理的輔助手段。如1983年，聯(lián)邦德國(guó)建成了年處理600800t的第一座廢輪胎、廢塑料、廢電纜的熱解廠；共七十八頁 加拿大的熱解技術(shù)研究主要是圍繞農(nóng)業(yè)廢物等生物質(zhì)，特別是對(duì)木材的氣化和液化(yhu)研究

3、方面； 日本對(duì)城市垃圾熱解技術(shù)研究是從1973年實(shí)施的star Dust80計(jì)劃開始的，該計(jì)劃中心內(nèi)容是利用雙塔式循環(huán)流化床對(duì)城市垃圾中的有機(jī)物進(jìn)行氣化。2、國(guó)內(nèi)情況1981年，我國(guó)農(nóng)機(jī)科學(xué)研究院利用低熱值的農(nóng)村廢物進(jìn)行了熱解燃?xì)庋b置的試驗(yàn)取得成功。為農(nóng)用動(dòng)力和生活能源找到了方便可行的代用途徑；此外，許多科研院校都進(jìn)行熱解技術(shù)研究，但至今尚未進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)（裝置投入運(yùn)行）。共七十八頁3、結(jié)論 19801985年，早期固廢熱解技術(shù)的目的主要集中在兩個(gè)方面：一是以美國(guó)為代表的，以回收貯存性能源（燃料氣、燃料油和炭黑）為目的；二是以日本為代表的，減少焚燒造成的二次污染和需要填埋處置(chzh)的廢物

4、量，以無公害型處理系統(tǒng)的開發(fā)為目的。 從垃圾中直接熱解回收燃料的技術(shù)，工業(yè)化進(jìn)展不大。而熱解作為焚燒輔助手段，利用熱解產(chǎn)物進(jìn)一步燃燒廢物，減少尾氣污染卻在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家取得了成功經(jīng)驗(yàn)。共七十八頁 近年來，垃圾中的廢塑料等高熱值廢物明顯增加，焚燒不但造成爐排及耐火襯里的燒損，也是二噁英的主要發(fā)生源。故熱解技術(shù)又重新(chngxn)成為各國(guó)研究開發(fā)的熱點(diǎn)。尤其是廢塑料熱解制油技術(shù)。共七十八頁 第二節(jié) 固廢熱解技術(shù) 一、熱解的定義 經(jīng)典的熱解定義是斯坦福研究所的JJones（瓊斯）提出(t ch)的： “在不向反應(yīng)器內(nèi)通入氧、水蒸氣或加熱的一氧化碳的條件下，通過間接加熱使含碳有機(jī)物發(fā)生熱化學(xué)分解，生成

5、燃料（氣體、液體和炭黑）的過程”。 固體廢物熱解概念是指在缺（無）氧條件下，使可燃性固廢在高溫下分解，最終成為可燃?xì)?、油、固形炭等形式的過程。 實(shí)際過程中，存在部分燃燒或缺氧燃燒（通入少量空氣、氧、蒸氣或熱解產(chǎn)物等氣化劑以提高可燃?xì)猱a(chǎn)率）。共七十八頁二、熱解產(chǎn)物氣、液、固三種物質(zhì)形式。1、C14的烴類、氫和CO氣態(tài)；2、C525 的烴類、乙酸、丙酮、甲醇等液態(tài)；3、含純碳和聚合高分子的含碳物（純碳與玻璃、金屬、砂土等混合形成的炭黑）。 三、溫度對(duì)熱解產(chǎn)物的控制作用 1、較低溫度時(shí)，油類含量相對(duì)較多，有機(jī)廢物大分子中小分子； 2、較高溫度時(shí)，中間產(chǎn)物二次裂解(li ji)，氣體成分為主，各種酸、

6、焦油、炭渣相對(duì)減小。 共七十八頁四、熱解工藝(gngy)分類與反應(yīng)器1、熱解工藝分類 熱解工藝(gngy)組成進(jìn)料系統(tǒng)（含預(yù)處理）反應(yīng)器工藝核心回收凈化系統(tǒng)控制系統(tǒng)熱解反應(yīng)場(chǎng)所，熱解過程中樞，決定熱解方式及產(chǎn)物成分。不同反應(yīng)器具有不同燃燒床條件和物料流方式。共七十八頁流態(tài)化燃燒(rnsho)床熱解技術(shù)反向物流可移動(dòng)床技術(shù)熱解造油（500）熱解造氣（較高溫度(wnd)）高溫分解（嚴(yán)格干餾）氣化（少量供氣、部分燃燒）、 為實(shí)際生產(chǎn)中最常用的兩種分類方法。 按反應(yīng)器類型 按生產(chǎn)燃料目的 按熱解控制條件共七十八頁2、反應(yīng)器類型（根據(jù)燃燒(rnsho)床及物流方向）反應(yīng)(fnyng)器類型雙塔循環(huán)式熱解

7、反應(yīng)器固定燃燒床反應(yīng)器 （固定床反應(yīng)器） 流態(tài)化燃燒床反應(yīng)器 （流化床反應(yīng)器） 旋轉(zhuǎn)窯（燃燒室+蒸餾器）頂部進(jìn)料，底部引入預(yù)熱空氣、氧、水蒸氣，部分燃燒供熱；逆流物流保證廢物滯留時(shí)間長(zhǎng)，有機(jī)物轉(zhuǎn)化率高；熱分解塔和固形炭燃燒塔熱解固體炭、油在燃燒爐內(nèi)加熱熱媒體；部分熱解氣體鼓動(dòng)熱媒體（砂）循環(huán)使用；間接加熱高溫分解；蒸餾容器為一傾斜慢轉(zhuǎn)圓筒；分解部分氣體在外壁燃燒室加熱廢料。高速氣體使顆粒懸浮，空氣、蒸氣、燃料底部進(jìn)入部分燃燒，熱損大，固粉隨氣而去。共七十八頁共七十八頁共七十八頁 第三節(jié) 典型(dinxng)固廢熱解 一、廢塑料的熱解 1、廢塑料種類及熱解產(chǎn)物 聚乙烯PE聚丙烯PP聚苯乙烯PS聚

8、氯乙烯(j l y x)PVC廢塑料種類酚醛樹脂脲醛樹脂熱塑性塑料四大通用熱塑性樹脂 300500分解為低分子碳?xì)湮颬ET：對(duì)苯二甲酸乙二醇聚脂，制各種飲料容器等；ABS工程塑料。熱硬性塑料（不能熱解）PET、ABS樹脂含N、Cl不宜熱解。分子構(gòu)成為C和H，熱解不產(chǎn)有害氣體，是油化的主要原料共七十八頁2、舉例說明某熱解油化裝置（設(shè)發(fā)電裝置）：投入原料總量為100（份），如PE聚乙烯，熱解產(chǎn)物中，氣體7.4，殘?jiān)?.6，油84；氣體全部(qunb)用于系統(tǒng)燃料，油品中20.4用于加熱能源，20.1用于發(fā)電，故最終產(chǎn)品油為43.5%。廢塑料熱解產(chǎn)物(chnw)通常情況下燃料氣在系統(tǒng)內(nèi)全部消耗掉燃料

9、油部分得到消耗燃料油（ C5C20汽-煤-柴油為）燃料氣（ C1C4）固體殘?jiān)?C20C44 ）共七十八頁該系統(tǒng)主要技術(shù)特點(diǎn)： 可處理垃圾中分選的廢塑料（PVC含量10%）； 生成油料品質(zhì)(pnzh)較高，為汽-煤-柴油的混合油； 產(chǎn)品回收率和能源回收率高； 系統(tǒng)安全性好，對(duì)環(huán)境的負(fù)荷小。汽油(qyu)煤油柴油3、500t/a的KPY型廢塑料油化裝置系統(tǒng)簡(jiǎn)介廢塑料PE、PP、PSPVC10%熔融熱解HCL中和處理、除渣全部氣體部分油用于系統(tǒng)燃料共七十八頁共七十八頁共七十八頁二、城市垃圾的熱解 垃圾熱解中最成熟的技術(shù)移動(dòng)床熔融爐方式 代表性的系統(tǒng)新日(xn r)鐵系統(tǒng)（日本公司）、Purox系

10、統(tǒng)（昭和電工公司）和Torrax系統(tǒng)（田熊公司）。 新日鐵城市垃圾熱解熔融技術(shù)最早得以實(shí)用化。 1979年8月，在釜石市建成兩座處理能力50t/d的裝置；1980年2月，又在茨木市建成三座150t/d的移動(dòng)床豎式爐，1996年又在該市興建二期工程。 該系統(tǒng)是熱解和熔融一體化的設(shè)備，通過控制爐溫，使城市垃圾在同一爐體內(nèi)完成干燥、熱解、燃燒和熔融。 共七十八頁垃 圾干 燥缺氧(qu yn) 熱解燃 燒熔 融高溫(gown)氣體空氣、H2O（g）、O2灰渣熔融玻璃體和鐵二燃室余熱發(fā)電300炭 灰黑 渣可燃?xì)怏w300100017001800供給焦炭磁選鐵建材填埋熱解、熔融一體化流程框圖共七十八頁第十章

11、 固體廢物焚燒處理技術(shù)第一節(jié) 概述一、焚燒或燃燒的定義1、從過程的表象來看，焚燒或燃燒是一種伴有火焰發(fā)生的快速放熱反應(yīng)。 2、從最終結(jié)果來看，它是物質(zhì)(wzh)間的一種能量轉(zhuǎn)換過程，是燃料和氧化劑在一定條件下進(jìn)行的具有放熱和發(fā)光特點(diǎn)的劇烈氧化反應(yīng)，將燃料內(nèi)能轉(zhuǎn)化為熱能。 3、就本質(zhì)言，燃燒具有強(qiáng)烈放熱效應(yīng)，有基態(tài)和電子激發(fā)態(tài)的自由基出現(xiàn)并伴有光輻射的化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象。人們習(xí)慣于稱以燃燒方式處理廢棄物的方法為焚燒。共七十八頁二、焚燒過程(guchng)的“三化”特性 1、減量化：焚燒可減重70以上，減容90以上， 減量化是它最卓越的效果。 2、無害化：有害有毒物質(zhì)高溫結(jié)構(gòu)破壞(phui)、分解、轉(zhuǎn)化

12、、解毒固化在灰渣中；病原菌高溫殺滅；達(dá)到解毒除害，實(shí)現(xiàn)無害化； 3、資源化：固廢潛在能量，通過焚燒可以回收熱能，并以電能輸出。 由以上可見，固體廢物的焚燒，是一種同時(shí)具有減量化、無害化和資源化的處理技術(shù)。共七十八頁1、優(yōu)點(diǎn)： 消毒徹底 ，無害化程度高； 減容效果好，可節(jié)約大量的填埋場(chǎng)地； 既可利用能源又可回收有價(jià)金屬； 處理效率高，占地小，近市建廠，節(jié)約運(yùn)費(fèi)。 不受氣候影響，衛(wèi)生條件好； 發(fā)展前景好，費(fèi)用可望與衛(wèi)生填埋相媲美。2、存在問題： 投資(tu z)和運(yùn)行費(fèi)用高； 操作運(yùn)行復(fù)雜； 焚燒使垃圾利用率降低； 帶來二次污染，三、垃圾焚燒的優(yōu)缺點(diǎn)共七十八頁四、焚燒法處理城市(chngsh)垃圾

13、數(shù)量統(tǒng)計(jì)（近期） 國(guó) 家 焚燒 （%）焚燒廠數(shù)量 （座）年焚燒垃圾量 (萬ta) 填埋 (） 堆肥（） 美國(guó) 26 400 3000 62 5 日本 72.8 1854 3086 23 4.2 德國(guó) 50.5 67 1100 45.5 4 英國(guó) 11 38 180 88 1 法國(guó) 38 284 200 40 22 荷蘭 51 11 170 45 4 瑞土 80 34 170 20 丹麥 70 46 145 18 12 瑞典 55 23 140 35 10澳大利亞 24 3 35 62 11 發(fā)達(dá)國(guó)家垃圾焚燒處理所占比例表共七十八頁 目前，國(guó)內(nèi)垃圾焚燒尚處起步階段，還無完整技術(shù)和設(shè)備制造業(yè)，更無

14、使用國(guó)內(nèi)設(shè)備建設(shè)的且商業(yè)化運(yùn)行的現(xiàn)代化垃圾焚燒廠的實(shí)例。 從焚燒設(shè)備的角度來看，發(fā)達(dá)國(guó)家已有100多年的經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)和設(shè)備都已相當(dāng)成熟。最大的焚燒廠處理能力已達(dá)4300t/d，單爐最大720t/d。 我國(guó)由于受技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件的限制，起步較晚。1988年2月，四川省樂山市凌云垃圾焚燒處理場(chǎng)點(diǎn)燃(din rn)了國(guó)內(nèi)首臺(tái)日處理垃圾30t的固定爐排型焚燒爐。同年6月，深圳市市政環(huán)衛(wèi)綜合處理廠從日本三菱重工成套引進(jìn)2臺(tái)日處理150t/臺(tái)的焚燒爐，成為我國(guó)第一座現(xiàn)代化垃圾焚燒發(fā)電廠。目前我國(guó)垃圾焚燒廠47座，年處理約510萬t，約占3.4%。共七十八頁第二節(jié) 固體廢物的熱值與燃燒 一、若干概念 1、固廢熱

15、值定義 單位質(zhì)量的固廢完全燃燒所釋放出的熱量，稱為固廢發(fā)熱量或熱值，單位為kJ/kg。 2、熱值表示方法 高位熱值（HHV或QH）是燃料(rnlio)在定壓狀態(tài)下完全燃燒，水以液態(tài)存在的焓變。熱量計(jì)測(cè)得值即為高位發(fā)熱量QH。 低位熱值（LHV或QL）實(shí)際燃燒時(shí)，廢物所含水分或化合生成水均以氣態(tài)存在于煙氣中，此時(shí)的焓變即為低位熱值QL。共七十八頁3、高位熱值與低位熱值的關(guān)系(濕基)QL=QH2420H2O9（HCl/35.5F/19）式中，H2O廢物含水量（%）； H、Cl、F廢物中氫、氯、氟質(zhì)量數(shù)（%）；（HCl/35.5F/19）扣除HCl、HF中的H。 L=2500 kJ/kg，t=0;

16、2250 kJ/kg，100。 因此, QH QL = 水的汽化潛熱4、熱值與可焚燒性的關(guān)系 QL3300 kJ/kg，低熱值垃圾(l j)，不適宜焚燒； QL33005000kJ/kg，中熱值垃圾，適宜焚燒； QL5000kJ/kg，高熱值垃圾，適宜焚燒回收熱能共七十八頁5、垃圾(l j)燃燒特性 生活垃圾的基本燃燒特性通常采用燃燒三組分方法進(jìn)行描述，即廢物組成以水分、可燃分和不可燃分(灰分)來表示(biosh)。 水分：105下，干燥至恒重后的質(zhì)量減少量; 可燃分：固廢有氧完全燃燒后的質(zhì)量損失; 不可燃分：固廢完全燃燒后的殘留量。 三者關(guān)系： 可燃分 揮發(fā)分固定碳 可燃分 灰分水分100%

17、共七十八頁垃圾焚燒組分三元圖國(guó)外一種簡(jiǎn)便判斷垃圾發(fā)熱量(rling)能否支付自身干燥所需熱量(rling)，并維持一定高的焚燒溫度的方法?；曳?hu fn)可燃物水分100604020080020406060808020040100100邊界值：Wy50%Ay60%Ry25%垃圾焚燒組分三元圖 Ay WyRy斜線覆蓋部分可燃區(qū)共七十八頁6、固廢熱值的確定 標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)測(cè)定氧彈測(cè)熱儀（量熱計(jì)）；根據(jù)垃圾組成%和各組分熱值，即得混合垃圾熱值 通過元素(yun s)組成近似計(jì)算凈熱值Dulong方程式 NHV2.3214000mC45000（mH1/8mO） 760mCL4500mS 式中， NHV凈熱

18、值， kJ/kg ； mC、mH、mO、mCL、mS 碳、氫、氧、氯、硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)共七十八頁二、固體廢物的燃燒 1、燃燒基本過程 三種燃燒方式： 蒸發(fā)燃燒。可燃固體受熱熔化成液體，繼而變成蒸氣，與空氣擴(kuò)散混合而燃燒； 分解燃燒?？扇脊腆w分解、揮發(fā)(huf)，留下碳質(zhì)及惰性物，揮發(fā)(huf)分與空氣混合燃燒，碳質(zhì)發(fā)生表面燃燒。 表面燃燒。如木炭、焦炭等的燃燒。 固廢燃燒過程： 干燥階段。附著水和固有水汽化過程，100； 熱分解階段。高溫分解和揮發(fā)，生成各種烴類揮發(fā)分和固體炭等。200800； 燃燒階段。形成火焰而燃燒，1000共七十八頁 固 廢干燥(gnzo)廢物熱解焚 燒 過 程 及 產(chǎn) 物 簡(jiǎn)

19、 示 框 圖不完全(wnqun)燃燒產(chǎn)物PIC原有機(jī)有害物完全燃燒氣態(tài)產(chǎn)物熱解氣態(tài)產(chǎn)物灰渣炭與氧化 劑混合著火 燃燒與氧化 劑混合著火熱 力氧化升 華液態(tài)物逃逸銷毀蒸氣熔 化加 熱水分蒸發(fā) 熱 解三種可能燃燒結(jié)果共七十八頁 焚燒溫度(Temperature) 是指廢物中有害組分(zfn)在高溫下氧化、分解直至破壞所需達(dá)到的溫度。它比廢物著火溫度要高得多。焚燒溫度過高會(huì)增加燃燒消耗和金屬的揮發(fā)量以及氧化氮的產(chǎn)生量，并會(huì)損壞爐襯和鍋爐管道。合適的焚燒溫度是在一定的停留時(shí)間下由實(shí)驗(yàn)確定的。大多數(shù)有機(jī)物的焚燒溫度范圍在8001000之間，通常在800900左右為宜。2、焚燒影響(yngxing)因素共

20、七十八頁 停留時(shí)間(Time) 停留時(shí)間的長(zhǎng)短直接影響廢物的焚燒效果、尾氣組成等，也是決定爐體容積尺寸和燃燒能力的重要依據(jù)。是由許多因素決定的。 一般情況下，應(yīng)盡可能通過生產(chǎn)性模擬實(shí)驗(yàn)來獲得設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。對(duì)于垃圾焚燒，必須大于理論上固廢干燥、熱解及固定碳、揮發(fā)分完全燃燒所需的總時(shí)間。如溫度(wnd)維持在8501000之間，并有良好的攪拌和混合時(shí)，燃燒氣體在燃燒室的停留時(shí)間約為12s。共七十八頁 攪拌強(qiáng)度或湍流度(Turbulence) 湍流度是表征生活垃圾和空氣混合程度的指標(biāo)。攪動(dòng)方式是決定混合程度的關(guān)鍵因素。焚燒爐的攪動(dòng)方式有空氣流攪動(dòng)、機(jī)械爐排攪動(dòng)、流態(tài)化攪動(dòng)及旋轉(zhuǎn)攪動(dòng)等，其中以流態(tài)化攪動(dòng)效

21、果最好。 過剩空氣量(Excessair) 實(shí)際燃燒時(shí)，為使廢物與空氣能完全混合燃燒，需要供給比理論空氣量更多的助燃空氣量，即為過剩空氣量。它常用過?？諝庀禂?shù)m表示： mAA0 式中：A0理論空氣量：A實(shí)際供應(yīng)空氣量。 通常情況下， m1.5，常在1.51.9之間，特殊情況下，也可能(knng)在2以上。共七十八頁 生活垃圾的性質(zhì)及其他因素(yn s) 生活垃圾的熱值、成分組成和顆粒粒度是影響生活垃圾焚燒的主要因素。 其他因素包括生活垃圾在爐中的運(yùn)動(dòng)方式及生活垃圾層的厚度等。 綜上所述，在垃圾焚燒過程中，應(yīng)在可能的條件下合理控制各種因素，使其綜合效應(yīng)向著有利于垃圾完全燃燒的方向發(fā)展。由于各因素

22、相互依賴、相互制約，某種因素的正效應(yīng)可能會(huì)導(dǎo)致另一種因素的負(fù)效應(yīng)，故應(yīng)從綜合效應(yīng)考慮整個(gè)燃燒過程的因素控制。共七十八頁3、控制參數(shù) “3T1E” 是焚燒爐系統(tǒng)設(shè)計(jì)(shj)的重要參數(shù)。廢物焚燒控制(kngzh)參數(shù)焚燒溫度停留時(shí)間混合強(qiáng)度過?？諝饴室话?001100，通常800900。比廢物著火溫度高，過低有害組分不易銷毀，過高生成NOx及金屬揮發(fā)。影響焚燒程度，決定爐體容積、尺寸取決擾動(dòng)方式，如空氣流、機(jī)械爐排、流態(tài)化和旋轉(zhuǎn)擾動(dòng)，其中流態(tài)化擾動(dòng)效果最好；過低會(huì)使燃燒不完全，有害物焚燒不徹底，過高會(huì)使燃燒溫度降低，熱損增加。如廢液、廢氣取20%30%的理論值，固體取50% 90%。共七十八頁4

23、、焚燒物質(zhì)(wzh)轉(zhuǎn)化分析垃圾(l j) M1入空氣 M2入水 M3入化學(xué)物質(zhì) M1入干煙氣 M1出水蒸氣 M2出廢水M3出飛灰 M4出爐渣 M5出系統(tǒng)焚燒系統(tǒng)物料平衡框圖M1入十M2入+M3入+M4入M1出+M2出+M3出+M4出+M5出 物料質(zhì)量平衡式共七十八頁5、焚燒(fn sho)熱平衡分析生活(shnghu)垃圾熱量Qr，w助燃空氣熱量 Qr，k輔助燃料熱量Qr，a有效利用熱Q1化學(xué)不完全燃燒熱損失Q3系統(tǒng)焚燒系統(tǒng)熱量平衡框圖 Qr，w十Qr，a + Qr，k Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6熱量平衡式排煙熱損失Q2機(jī)械不完全燃燒熱損失Q4散熱損失Q5灰渣物理

24、熱損失Q6未燃或固定碳熱損失CO 、H2、CH4 熱損失共七十八頁 6、空氣需要量的計(jì)算 理論空氣需要量(完全燃燒空氣量)的計(jì)算 已知燃料成分(chng fn)為(質(zhì)量分?jǐn)?shù))： C+H+O+N+S+A+W100； 當(dāng)完全燃燒時(shí)： C 反應(yīng)式及數(shù)量關(guān)系：C+O2CO2；12+3244(kg) 則每千克碳需氧氣量為：18/311/3 (kgkg-1) H： H2+1/2O2H2O 2+1618(kg)； 則每千克氫需氧氣量為：1+89(kgkg-1 )； S： S+O2SO2 323264(kg)； 則每千克硫需氧氣量為：1+12(kgkg-1）共七十八頁每千克燃料(rnlio)完全燃燒時(shí)所需要的

25、氧氣量：GO,O2(8/3C8HSO)1/100 (kgkg-1)；標(biāo)態(tài)下，氧氣(yngq)密度為 3222.41.429(kgm-3)；則換算成氧氣的體積需要量為：VO,O21/1.429(8/3C8HSO)1/100 (kgkg-1)一般干空氣的成分，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示：O2為23.2；N2為76.8；按體積，O2為21；N2為79。據(jù)此可得理論空氣量：GO 1/0.232(8/3C8HSO)1/100 (kgkg-1)VO1/（1.4290.21）(8/3C8H+SO)1/100 (kgkg-1)共七十八頁 實(shí)際(shj)空氣需要量 在實(shí)際操作中，要保證爐內(nèi)燃料完全燃燒，通常供給比理論值多一

26、些的空氣(過量空氣量）。 實(shí)際空氣需要量Vn可表示為： Vn nVo 式中，n空氣過剩(gushng)系數(shù)；n1。 若計(jì)入空氣中的水分，可按下面方法換算： 通常1m3干氣體中水分含量GgH2O，gm-3，可以查到。 GgH2O/1822.410-30.00124 GgH2O（m3m-3） 則濕空氣的需要量為： VnnVo+0.00124 GgH2O nVo(1+0.00l24 GgH2O)nVo共七十八頁7、燃燒溫度(wnd)的計(jì)算熱平衡法 燃燒溫度 燃料燃燒時(shí)產(chǎn)物達(dá)到的溫度。 它與燃料種類，燃料成分，燃燒條件和傳熱特性有關(guān)。從能量轉(zhuǎn)換的角度分析，焚燒系統(tǒng)是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，它將固體廢物燃料的

27、化學(xué)能，通過燃燒過程，轉(zhuǎn)化為煙氣的熱能，該熱能再經(jīng)過輻射、對(duì)流、導(dǎo)熱(dor)等基本傳熱方式，分配交換給工質(zhì)或排放到大氣環(huán)境。 在穩(wěn)定工況條件下，焚燒系統(tǒng)輸入和輸出的熱量處于平衡狀態(tài)，即燃燒溫度取決于燃燒過程中熱量的收支平衡。另有：工程簡(jiǎn)算法，經(jīng)驗(yàn)、半經(jīng)驗(yàn)公式。共七十八頁 熱量(rling)收入 燃料的化學(xué)熱，即燃料發(fā)熱量 QL； 空氣帶入的物理熱：QairVnCairtair； 燃料帶入的物理熱：QfuelCfueltfuel 式中，Cair空氣熱容；tair進(jìn)入空氣的溫度； Cfuel燃料(固廢)熱容；tfuel燃料的溫度。 熱量支出 燃燒產(chǎn)物含有的物理熱 QpVn,p Cp tp 式中，

28、Vn,p實(shí)際燃燒產(chǎn)物的生成量，m3kg-1或m3m-3； Cp燃燒產(chǎn)物的平均恒壓熱容，kJ m-3 -1； tp燃燒產(chǎn)物的溫度，即實(shí)際燃燒溫度，。共七十八頁 熱量支出 燃燒產(chǎn)物含有的物理熱，QpVn,p Cp tp 燃燒產(chǎn)物傳給周圍物質(zhì)的熱量：Qtransfer或Qt。 燃燒條件變化造成的不完全燃燒的熱損失：Qun 燃燒產(chǎn)物中某些氣體(qt)熱分解所消耗的熱量：Qd。 燃燒溫度熱平衡原理 當(dāng)Q收Q支時(shí)，燃燒達(dá)到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的燃燒溫度： QL+ Qair + Qfuel Vn,p Cp tp + Qt+ Qun+ Qd； tp（QL+ Qair + Qfuel QtQun Qd）/（Vn,p C

29、p） tp為實(shí)際條件下的燃燒產(chǎn)物溫度，稱為實(shí)際燃燒溫度。其計(jì)算十分困難。tp的影響因素很多，隨燃燒的工藝過程，熱工過程和爐子結(jié)構(gòu)的不同而變化。共七十八頁第三節(jié) 焚燒(fn sho)的二次污染與防治 一、 焚燒煙氣的產(chǎn)生與防治 1、煙氣中主要污染物 不完全燃燒產(chǎn)物 包括一氧化碳、炭黑、烴、烯、醛、酮、有機(jī)酸聚合物等； 粉塵 指廢物中的惰性金屬鹽類、金屬氧化物或不完全燃燒物質(zhì)等。 酸性氣體(qt) 包括氯化物(HCl)、氟化物(HF)、硫氧化物(S02、S03)、氮氧化物(NOx)以及P205等。 重金屬污染物 包括鉛、汞、鎘、鉻、砷等元素態(tài)、氧化態(tài)及氯化態(tài)等。 共七十八頁 名 稱 沸點(diǎn)/ 蒸氣壓

30、mmHg 類 別 760 980 汞( Hg) 砷(As) 鎘(Cd) 鋅(Zn) 氯化鉛 (PbCl2) 鉛(Pb) 鉻(Cr) 銅(Cu) 鎳(Ni) 357 615 767 907 954 1620 2200 2300 2900 1200 710 140 753.5 10-2 6.0 10-39.0 10-35.6 10-10 180000 5500 1600 800 1.3 4.4 10-5 5.4 10-5 1.1 10-6 揮發(fā) 揮發(fā) 揮發(fā) 揮發(fā) 中度揮發(fā) 不揮發(fā) 不揮發(fā) 不揮發(fā) 不揮發(fā) 重金屬及其化合物的揮發(fā)度注：部分金屬再生氧化物或氯化物，比原金屬更易氣化(q hu)揮發(fā)，如

31、PbCL。 毒性(d xn)有機(jī)氯化物二噁英PCDDsPCDFs共七十八頁 尾氣中的粉塵是用除塵設(shè)備來去除的。垃圾焚燒廠中常用的有多管離心除塵器、布袋除塵器和靜電除塵器等。 3、酸性氣體(qt)控制 酸性氣體一般用堿吸收劑將其中和吸收。堿吸收劑包括：氫氧化鈣，氫氧化鎂、醋酸鈣、醋酸鎂、醋酸鎂鈣、甲酸鈣、丙酸鈣或苯甲酸鈣等。 主要方法有濕式、干式和半干式洗氣法三種。 濕式洗氣法（塔）填料吸收塔； 干式洗氣法壓縮空氣噴入煙管或反應(yīng)器內(nèi)； 半干式洗氣法（塔）噴霧干燥系統(tǒng)。2、粉塵(fnchn)的控制共七十八頁 4、重金屬的控制 去除(q ch)尾氣中重金屬的方法有： 降溫使重金屬自然凝聚成核，或冷凝

32、成粒狀物后被除塵設(shè)備捕集。 噴射諸如活性炭等粉末，吸附重金屬形成較大顆粒而被除塵設(shè)備捕集。 催化轉(zhuǎn)變，改變重金屬種類，使飽和溫度低的重金屬元素形成飽和溫度高的且較易凝結(jié)的氧化物或絡(luò)合物，被除塵設(shè)備捕集。 將尾氣通過濕式洗滌塔，去除其中水溶性的重金屬化合物。共七十八頁5、二噁英的控制 二噁英的來源 是目前發(fā)現(xiàn)的無意識(shí)合成的副產(chǎn)品中毒性最強(qiáng)的化合物，它的毒性相當(dāng)于氰化鉀(KCN)的1000倍以上。國(guó)際癌癥研究中心正將它列為人類一級(jí)致癌物。據(jù)報(bào)道，1盎司(28.35g)二噁英，就能將100萬人置于死地。是有機(jī)物與氯加熱產(chǎn)生的化合物。 垃圾中氯元素的來源分為兩類： 有機(jī)(yuj)氯化物，如聚氯乙烯 (

33、PVC)、氯苯和氯酚等，主要分布在廢塑料、廢紙、廢木料以及草木中； 無機(jī)氯化物，如氯化鈉、氯化鎂等，主要分布在廚余、灰土等無機(jī)組分中。這些都是構(gòu)成垃圾焚燒產(chǎn)生二噁英的最基本要素。共七十八頁 二噁英生成(shn chn)途徑 爐內(nèi)生成。在燃燒過程中，若缺氧燃燒，會(huì)生成二噁英的前驅(qū)物，這些前驅(qū)物與垃圾中的氯化物、O2、氧離子進(jìn)行復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)，生成二噁英類物質(zhì)。 尾部再度合成。不完全燃燒反應(yīng)所生成的二噁英的前驅(qū)物以及垃圾中未燃盡的環(huán)烴物質(zhì)，在煙塵中的Cu、Ni、Fe等金屬粒子催化作用下，與煙氣中的氯化物和02發(fā)生反應(yīng)，生成二噁英類物質(zhì)。當(dāng)催化反應(yīng)溫度在300左右時(shí)，易生成二噁英類物質(zhì)。可見，二噁英類

34、物質(zhì)主要產(chǎn)生于垃圾焚燒和煙氣冷卻過程。共七十八頁 二噁英（類）PCDDs / PCDFs構(gòu)成(guchng)特征二噁英（類）210種異構(gòu)體的總稱(zn chn)呋喃 C4H4O，無色液體，重要的化工原料。多氯代二苯并-對(duì)-二噁英PCDDs（75種） 多氯代二苯并呋喃PCDFs（135種） 二噁英的控制 控制來源。分類收集，避免含PCDDs/PCDFs物質(zhì)及含氯成分高的物質(zhì)進(jìn)入垃圾中； 減少爐內(nèi)形成。最有效的方法就是 “3T”法； 共七十八頁 避免爐外低溫再合成控制煙氣溫度。 二噁英爐外再合成現(xiàn)象，多發(fā)生在鍋爐內(nèi)或在除塵器設(shè)備前。其主要原因是鍋爐或除塵器的金屬部件在懸浮顆粒(kl)的表面催化形成

35、了二噁英的先驅(qū)物如氯苯化合物，導(dǎo)致爐外二噁英的再合成。 因此，采用半干式洗氣塔與布袋除塵器搭配的方式，抑制Cu、Fe等催化作用。同時(shí)控制除塵器入口廢氣溫度在一定范圍內(nèi)（200左右或以下 ）。 在干式法中，最簡(jiǎn)單的方法是噴入活性炭粉或焦炭粉，通過吸附以去除廢氣中的PCDDs/PCDPs 。 共七十八頁二、焚燒廠固液污染物的產(chǎn)生與防治 1、污水 垃圾焚燒廠污水主要由垃圾滲濾液、生活污水和生產(chǎn)污水(包括(boku)鍋爐排水、地面沖洗水、洗車排水、循環(huán)水排水等)3個(gè)部分組成。 治理措施： 滲濾液處理后可優(yōu)先排入城市污水管網(wǎng)或集中外運(yùn)處置，也可噴入焚燒爐燃燒，使其分解并汽化。 生活污水排入城市污水處理廠

36、集中處理。 生產(chǎn)污水經(jīng)隔柵和沉淀池預(yù)處理后，排入城市污水管網(wǎng)并進(jìn)入污水處理廠集中處理。共七十八頁2、灰渣 灰渣主要來源于焚燒垃圾產(chǎn)生(chnshng)的爐渣和反應(yīng)塔、除塵器等收集的飛灰。 處理措施： 焚燒爐渣依據(jù)生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)(GB184852001)按一般固廢處理，飛灰按危廢處理。其他尾氣凈化裝置排放的固廢應(yīng)按GB5085.3危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別判斷； 爐渣中的廢鐵經(jīng)磁選后可回收出售； 飛灰屬危廢名錄中HW18號(hào)，是二噁英和重金屬的載體和產(chǎn)生床，故應(yīng)專門收集，經(jīng)穩(wěn)定化處理后安全填埋處置。共七十八頁 第四節(jié) 焚燒設(shè)備 一、焚燒爐類型概況 目前世界各地應(yīng)用的生活垃圾焚燒設(shè)備，各

37、種型號(hào)的焚燒爐多達(dá)200種以上(yshng)，但應(yīng)用廣泛、具有代表性的生活垃圾焚燒爐技術(shù)主要有四大類即 1、爐排型焚燒爐技術(shù) 2、流化床焚燒爐(包括RDF焚燒爐)技術(shù) 3、回轉(zhuǎn)窯焚燒爐技術(shù) 4、垃圾熱解汽化焚燒爐(CAO)技術(shù)。共七十八頁二、 幾種重要(zhngyo)的焚燒爐簡(jiǎn)介 1、流化床焚燒爐 、常用燃燒床的溫度，760890； 、煙道氣燃燒熱即被燃燒床吸收； 、燃燒床氣流速度一般1.52.5m/s（2級(jí)風(fēng)力）； 、優(yōu)點(diǎn)傳熱均勻，速度快，處理能力大，適于氣、液、固三態(tài)焚燒； .缺點(diǎn)固體需破碎至一定粒度方能入爐。共七十八頁流 化 床 焚 燒 爐 焚 燒 泥 餅 工 藝 圖共七十八頁2、轉(zhuǎn)窯式

38、焚燒爐 窯身為一臥式旋轉(zhuǎn)圓柱體，傾斜度小，轉(zhuǎn)速低。廢物由高端進(jìn)入沿爐體長(zhǎng)度方向移動(dòng)。燃燒溫度8901600；屬大型設(shè)備，占地多，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高。在固廢及污泥焚燒(fn sho)上已在許多地方應(yīng)用。3、機(jī)械爐排焚燒爐活動(dòng)爐排焚燒爐 是開發(fā)最早，目前使用最為廣泛的焚燒爐，約占全世界市場(chǎng)的80%以上。通常垃圾焚燒爐即是。 特點(diǎn)、 焚燒操作連續(xù)化、自動(dòng)化；、 燃燒室裝有一系列機(jī)械爐排，按功能分為干燥段、燃燒段和后燃燒段（燃燼段）；共七十八頁、爐排往復(fù)運(yùn)動(dòng)和下方送入的助燃空氣共同推動(dòng)垃圾向前翻滾；、廢氣上升進(jìn)入二次燃燒室（與導(dǎo)入的助燃空氣混合）再次燃燒后被導(dǎo)入燃燒室上方的廢熱回收鍋爐進(jìn)行熱交換。一次燃燒室和

39、二次燃燒室并無明顯(mngxin)界限；、爐排尾端燃燒灰渣落入灰斗由出灰機(jī)送出。 爐排類型爐排是機(jī)械爐排焚燒爐的心臟部分，其性能直接影響焚燒效果，可使焚燒操作自動(dòng)化，連續(xù)化。機(jī)械爐排按爐排構(gòu)造不同可分為：共七十八頁機(jī)械爐排我國(guó)目前(mqin)制造的中、小型垃圾焚燒爐專利(zhunl)爐排 專利爐排 德國(guó)馬丁逆摺動(dòng)式爐排 德國(guó)DBA旋轉(zhuǎn)圓桶式爐排 瑞士Von Roll階段反復(fù)搖動(dòng)式爐排 丹麥Volund機(jī)械反復(fù)搖動(dòng)式爐排日本takuma階段往復(fù)搖動(dòng)式爐排法國(guó)stein逆摺移動(dòng)式爐排鏈條式階梯往復(fù)式爐排多段滾動(dòng)式啟形爐排專利爐排目前大多數(shù)大型垃圾焚燒廠所采用共七十八頁共七十八頁共七十八頁4、垃圾熱

40、解汽化(qhu)焚燒爐(CAO)技術(shù) 垃圾熱解汽化焚燒爐技術(shù)是目前世界發(fā)達(dá)國(guó)家采用的較先進(jìn)的垃圾焚燒技術(shù)，簡(jiǎn)稱CAO技術(shù)。是一種控制空氣燃燒技術(shù)。因此，又稱為空氣氧化控制裝置，其燃燒過程分為熱解、汽化和燃燼三個(gè)階段。 主要特點(diǎn)： 與機(jī)械爐排焚燒爐相比，在同樣(tngyng)的處理能力下，占地面積較小，廠房高度較低； 設(shè)備結(jié)構(gòu)較機(jī)械爐排焚燒爐簡(jiǎn)單，經(jīng)久耐用，維修方便； 燃燒過程是要求嚴(yán)格控制溫度和供氧量的“模塊化”過程，因此要求較高的自動(dòng)化程度；共七十八頁主要特點(diǎn)： 最終產(chǎn)物主要是無害化的灰渣，可作改良(giling)土壤用，主燃室維持較低溫度與供氧量，灰渣中玻璃與金屬不會(huì)熔堵爐排，并可作為有價(jià)

41、物資回收； 燃燒方式是靜態(tài)燃燒，沒有空氣或爐排塊的攪動(dòng)，尾氣中含灰量比爐排爐低得多，可延長(zhǎng)鍋爐使用壽命，簡(jiǎn)化煙氣凈化系統(tǒng)； 第二燃燒室在垃圾發(fā)熱量較低時(shí)要加輔助燃料，所以油燃料消耗量比爐排焚燒爐多； 從理論上講，靜態(tài)焚燒可以適用各種垃圾。 共七十八頁共七十八頁 煙氣停留時(shí)間：煙氣從最后的空氣噴射口或燃燒器出口到換熱面（如余熱鍋爐換熱器）或煙道冷風(fēng)引射口之間的停留時(shí)間。 醫(yī)廢焚燒技術(shù)規(guī)范（HJ-2005）中指煙氣在850 的高溫段持續(xù)時(shí)間。即從最后的助燃空氣噴射口到二燃室出口的停留時(shí)間。 爐渣熱灼減率：焚燒爐渣在60025保持3h條件(tiojin)下，經(jīng)灼熱減少的質(zhì)量占烘干后的原始爐渣質(zhì)量的百

42、分比。項(xiàng) 目煙氣出口溫度 煙氣停留時(shí)間 S焚燒爐渣熱灼減率 %焚燒爐出口煙氣中氧含量 %指 標(biāo) 850 2 5 612 1000 1三、焚燒爐技術(shù)要求(yoqi) 生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)（GB 184852001）規(guī)定 生活垃圾焚燒處理工程技術(shù)規(guī)范（CJJ902002） 表1 焚燒爐技術(shù)性能指標(biāo)共七十八頁第五節(jié) 焚燒(fn sho)工藝系統(tǒng)（流程） 1、貯存及進(jìn)料子系統(tǒng) 本系統(tǒng)由垃圾貯坑、抓斗、破碎機(jī)、進(jìn)料斗及故障排除設(shè)備組成; 2、焚燒子系統(tǒng) 主要包括爐床及燃燒室; 3、廢熱回收子系統(tǒng) 包括燃室四周的鍋爐(gul)爐管、過熱器、節(jié)熱器、爐管吹灰設(shè)備、蒸汽導(dǎo)管等; 4、發(fā)電子系統(tǒng); 5、給水

43、處理子系統(tǒng) 其任務(wù)是處理和給鍋爐水循環(huán)系統(tǒng)送水; 6、廢氣處理子系統(tǒng); 7、廢水處理子系統(tǒng); 8、灰渣收集及處理子系統(tǒng) 有焚燒爐體產(chǎn)生的底灰及廢氣處理單元所產(chǎn)生的飛灰.共七十八頁 中國(guó)(zhn u)環(huán)衛(wèi)網(wǎng)首頁 - 生活垃圾 - 流程圖（大型焚燒發(fā)電）1、卸料間 Tipping floor 2、垃圾儲(chǔ)池 Waste pit3、吊車及抓斗 overhead crane 4、給料倉 Feed hopper5、往復(fù)式爐排爐 Reciprocating grate(water-cooled)6、一次供風(fēng) Primary air7、二次供風(fēng) Secondary air8、點(diǎn)火及輔助燃燒器Start-up and auxiliary burners 9、灰渣螺旋輸送機(jī) Ram expeller for slag10、灰渣輸送帶 Slag conveyer11、余熱蒸汽鍋爐 Four-pass steam generator12、省煤器 Economizer13、飛灰清除裝置 Ash removal system 14、汽輪發(fā)電機(jī)組 Turbine generator set 15、SNCR 脫氮裝置 SNCR DeNOx system 16、袋式除塵器 Fabric filter17、飛