固廢 固體廢物的熱處理PPT醫(yī)學(xué)課件

1、1,固體廢物的熱處理,Thermal Treatment of Solid Waste,2,概述,原理：在高溫條件下，使廢物中的某些物質(zhì)發(fā)生離解、氧化、還原、氯化、氣化、溶解度改變等熱化學(xué)歷程。 包括煅燒、燒結(jié)、焙燒、焚燒、熱解等。 其中煅燒、焙燒、燒結(jié)等多用作工/礦業(yè)廢物的預(yù)處理。 目的： 無害化、減量化； 回收物質(zhì)或能源。,3,本章主要內(nèi)容,6.1 固體廢物的焚燒處理 6.2 固體廢物的熱解處理 6.3 固體廢物的其他熱處理方法,4,本章重點,【概念】焚燒 焙燒 熱值 燃燒溫度 熱解 DRE 熱灼減量比 焚燒效率 【方法原理】 焚燒原理；熱平衡和煙氣分析；焚燒工藝系統(tǒng)組成；焚燒爐系統(tǒng)選擇；

2、 熱解原理；典型固體廢物的熱解； 焙燒方法。,5,6.1 焚燒處理,將可燃性廢物與空氣中的氧氣在高溫下發(fā)生燃燒反應(yīng)，使廢物中的有毒有害成分氧化分解，達(dá)到減容、去除毒性并回收能源的目的。 目的： 減容、去除毒性并回收能源。 應(yīng)用： 適宜處理有機成分多、熱值高的廢物（包括固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)的危險廢物）。,6,機械化連續(xù)垃圾焚燒爐，處理能力、焚燒效果、治污旋風(fēng)收塵,焚毀帶病毒、病菌的垃圾。英1874、美1885、法等試驗研究，建立間歇式固定床焚燒爐，效率低，殘渣量大，無煙氣、殘渣處理設(shè)施,大型機械化爐排；較高效率的煙氣凈化系統(tǒng)（機械、靜電除塵和洗滌）,自控、移動式機械爐排焚燒爐，多樣化，焚燒溫度850

3、-1100以上,除塵 資源化 智能化 多功能 綜合性,我國始于1980,6.1 焚燒處理,焚燒技術(shù)的發(fā)展史,除塵/脫硫/脫硝技術(shù)發(fā)展 煙氣凈化投資占1/22/3,7,垃圾發(fā)電站,高溫焚燒已經(jīng)發(fā)展成為一種應(yīng)用最廣、最有前途的生活垃圾和危險廢物的處理方法之一。集焚燒、發(fā)電、供熱和環(huán)境美化為一體。德、法、美、日,8,6.1 焚燒處理,主要工業(yè)發(fā)達(dá)國家城市垃圾處理中焚燒所占的比例（%）,新加坡垃圾100%進行高溫焚燒處理 我國城市生活垃圾焚燒處理占處理總量的比例在較理想的條件下515年內(nèi)可達(dá)到0.5l.8、511。,9,垃圾焚燒-爭議的焦點,是目前較為流行的垃圾減量處理技術(shù)，用焚化技術(shù)垃圾轉(zhuǎn)化為灰燼、

4、氣體、微粒和熱力，能夠減少原來垃圾約八成的質(zhì)量和九成五的體積。 由于焚燒過程中會產(chǎn)生如二噁英的強致癌物，垃圾焚燒技術(shù)一直在國內(nèi)外飽受爭議。,10,焚燒 原理,燃燒、燃燒機理、燃燒技術(shù)、主要影響因素,熱平衡及煙氣分析,固體廢物熱值、燃燒溫度、空氣和煙氣量計算,焚燒 工藝,焚燒工藝系統(tǒng)組成（前處理，進料，焚燒爐，空氣，煙氣，其它系統(tǒng)：灰渣，廢水，余熱，發(fā)電，自動化）,焚燒爐系統(tǒng),焚燒爐、余熱利用系統(tǒng)、焚燒爐選評,6.1 焚燒處理,11,溫度 著火條件,可燃物質(zhì) 助燃物質(zhì) 引燃火源,CxHyOzNuSvClw + (x + v + y/4 w/4 z/2) O2 xCO2 + wHCl + 0.5u

5、N2 + vSO2 + (y-w) /2 H2O,焚燒,6.1.1 焚燒原理,理論式,必備條件,12,（1）固體廢物的焚燒過程,13,（2）固體廢物的燃燒方式,根據(jù)不同可燃物質(zhì)的種類，有三種不同的燃燒方式。 蒸發(fā)燃燒 固體受熱熔化蒸氣燃燒，如：蠟。 分解燃燒 固體受熱分解燃燒，留下固體碳及惰性物。如：木材和紙。 表面燃燒 如木炭，焦等受熱后不發(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)進行燃燒。,14,（3）固體廢物燃燒的產(chǎn)物,有機碳二氧化碳?xì)怏w。 有機物中的氫水。 有機硫和有機磷二氧化硫或三氧化硫以及五氧化二磷。 有機氮化物主要是氣態(tài)的氮，也有少量的氮氧化物生成。 有機氟化物氟化氫，

6、氫不足可能出現(xiàn)四氟化碳或二氟氧碳 。 有機氯化物氯化氫。由于氧和氯的電負(fù)性相近，存在著下列可逆反應(yīng)： 2HCl十1/2 O 2 C1 2十H 2 O 有機溴化物和碘化物溴化氫及少量溴氣以及元素碘。 金屬鹵化物、硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽、氫氧化物和氧化物等。 不可燃物灰分、爐渣,15,6.1.2 焚燒處理技術(shù),16,廢物性質(zhì)：可燃成份（熱值）、有毒害物質(zhì)、水分 、粒度,焚燒溫度：危廢1150, 垃圾850950 ,供氧量和物料混合程度: 過?？諝庀禂?shù),停留時間: 廢物1.52h; 煙氣2s,廢物料層厚度、運動方式、預(yù)熱溫度,進氣方式、燃燒器性能、煙氣凈化系統(tǒng)阻力,+,6.1.3 焚燒影響因素,加熱

7、、燃燒時間一般與粒度的1-2次方成正比。,焚燒影 響因素,決定無害化和減量化程度,低位熱值3350kJ/kg,17,“三T一E”,在實際焚燒操作中控制四方面的因素：溫度、停留時間，攪拌和過量空氣率。簡稱“三T一E”。 溫度 一般來說，溫度高在爐內(nèi)停留時間短。 當(dāng)爐溫很高、燃燒速度受擴散控制時，溫度的影響較?。划?dāng)爐溫較低，燃燒速度為化學(xué)反應(yīng)控制時，受溫度的影響較大； 湍流（混合）程度 相對速度越大，加熱時間越短。 在燃燒過程中，燃燒速度受擴散控制時，燃燒時間隨相對速度的增大而縮小。 當(dāng)粒度很小時，加熱時間及燃燒時間與相對速度無關(guān)。 3) 過量空氣率 一般燃燒時間與周圍氣體中氧濃度成反比。過少氧不

8、足，不利于混合，過大溫度低、煙氣量大。,18,:單位質(zhì)量固體廢物在完全燃燒時釋放出的熱量，kJ/ kg,Dulong公式、Steuer公式、Scheurer公式等,6.1.2 熱平衡和煙氣分析,粗熱值HHV（焓熱值）：是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（水是液態(tài)）。 凈熱值NHV（水是氣態(tài)）。,19,城市垃圾熱（能）值及其估算方法,由于城市垃圾中含有一定量的可燃（發(fā)熱）成分，因此具有一定的含熱（能）量。熱值（單位質(zhì)量物質(zhì)的含熱量）表明垃圾的可燃性質(zhì)。 利用給出的城市垃圾單一物理組分熱值數(shù)，根據(jù)垃圾樣品物理成分分析結(jié)果進行統(tǒng)計計算。 杜朗（Du long）公式如下所示： Hh=34

9、000C+14300(H-O/8)+10500S HW=337C+1428(H-O/8)+95S 式中：Hh 、HW高位熱值、（即）濕基熱值（kJ/kg）； C垃圾樣品含碳百分率；濕基元素分析，下同； H垃圾樣品含氫百分率； O垃圾樣品含氧百分率； S垃圾樣品含硫百分率。,20,城市垃圾熱（能）值及其估算方法,化學(xué)工學(xué)便覽公式： Hh（kJ/kg）=34000C+14300(H-O/2)+9300S 低位熱值 ：Hl（kJ/kg）=Hh 2500(9H+W),21,22,單一組分熱值,23,（1）固體廢物熱值計算,*例題：城市垃圾熱值的計算 P162例6-1廢物燃燒可用熱值的計算,能量守恒,廢

10、物熱量+輔助燃料熱量+助燃空氣熱量 有用熱量+化學(xué)不完全燃燒熱損+機械熱損+煙氣顯熱+灰渣顯熱,Q1,24,例1 某城市垃圾熱值的 計算,下表是我國某城市垃圾的組分，假設(shè)各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)此計算出該市垃圾的熱值：,表* 某市居民生活垃圾組分(重量百分率),25,例1 城市垃圾熱值的 計算,解：（1）以100kg為基準(zhǔn)，分別計算各組分的重量 廚房廢渣及果皮重量100kg30.030.0kg 同樣可計算樹枝雜草、紙張、塑料、皮革和橡膠、纖維織物的重量分別為：5kg、12kg、3kg、3kg、1kg。典型熱值分別為4650 kJ/kg、6510 kJ/kg、1675

11、0 kJ/kg、32560 kJ/kg、23260kJ/kg、17450 kJ/kg。 （2）計算各組分產(chǎn)生的熱量， 廚房廢渣產(chǎn)生的能量4650kJ/kg30.0kg=139500kJ 樹枝雜草、紙張、塑料、皮革和橡膠、纖維織物產(chǎn)生的能量分別為：32550kJ、201000kJ、97680 kJ、23260kJ、52350kJ。 (3)垃圾的熱值為 （139500+32550+201000+97680+23260+52350）/100 = 5463.4kJ/kg5000 kJ/kg 該垃圾可采用燃燒的方式處理。,26,例6-1 廢物燃燒熱值的計算,某固體廢物含可燃物60%，水分20%，惰性物2

12、0%，固體廢物的元素組成為碳28%，氫4%，氧23%，氮4%，水分20%，灰分20%，假設(shè)固體廢物的熱值為11630kJ/kg。爐柵殘渣含碳量5%，碳的熱值為32564kJ/kg。廢物進入爐膛的溫度為65，離開爐柵的殘渣溫度為650，殘渣的比熱為0.323kJ/(kg)。水的氣化潛熱為2420kJ/kg。廢物燃燒造成的熱輻射損失為熱值的0.5%，試計算此廢物燃燒的可利用熱值。,27,例6-1廢物燃燒熱值的計算,解：設(shè)固體廢物為1kg， 則：燃燒產(chǎn)生的總熱量Q=111630=11630 kJ 廢物燃燒的可利用熱量=Q -（未燃盡碳損失Q1+殘渣帶走的熱量Q2 +水汽化潛熱損失Q3+熱輻射損失Q4

13、） 其中：,所以：,28,:在焚燒系統(tǒng)處于恒壓、絕熱狀態(tài)，系統(tǒng)所有能量都用于提高系統(tǒng)溫度和物料的含熱時，焚燒系統(tǒng)的最終溫度 若以烴類化合物代替廢物，假設(shè)LHV=有用熱量，則,實際燃燒溫度,近似 計算,（2）燃燒溫度的計算,設(shè)25煙氣質(zhì)量定壓熱容=1.254kJ/(kgK) m理空=3.5910-4NHV,29,:完成燃燒反應(yīng)的最小空氣量,實際空氣量,濕煙氣量=過剩空氣+理論煙氣,（3）空氣和煙氣量計算,（1）V理空,30,6.1.3 焚燒工藝系統(tǒng)組成,31,接受 貯存 分選 破碎 使不可燃成分5%，水分15%，粒度小而均勻，不含有毒害性物質(zhì)。 貯存滿足2-3天或一周的處理量。 車輛、地衡、控制

14、間、垃圾池、 吊車、抓斗、破碎和篩分設(shè)備、磁選機，以及臭氣和滲濾液收集、處理設(shè)施等。,操作,設(shè)備、設(shè)施 構(gòu)筑物,(1) 前處理系統(tǒng)(關(guān)鍵),前處理系統(tǒng)對混裝垃圾處理工藝系統(tǒng)而言非常關(guān)鍵,32,（2）進料系統(tǒng),作用：定量給料和密閉隔離 進料方式：螺旋給料、爐排進料、推進器給料等,33,（圖449）焚燒爐加料系統(tǒng),爐排進料,34,(3) 焚燒爐系統(tǒng)（核心）,目前在垃圾焚燒中應(yīng)用最廣的主要有三種：機械爐排焚燒爐 、流化床焚燒爐、回轉(zhuǎn)窯焚燒爐,35,機械爐排,燃燒室是核心，由爐膛、爐排與空氣供應(yīng)系統(tǒng)組成。,36,焚燒爐系統(tǒng)設(shè)計計算,焚燒爐典型熱負(fù)荷及過?？諝庀禂?shù)見表6-1,衡量焚燒爐處理能力的主要指標(biāo)

15、： 燃燒室容積熱力負(fù)荷Q體熱和爐排機械負(fù)荷Q質(zhì),熱力、機械負(fù)荷,熱力負(fù)荷 氣體流量,煙2s， 固1.5-2h,37,(4) 空 氣 系 統(tǒng),作用：提供氧氣、冷卻爐排、混合爐料、控制煙氣氣流等,38,(5) 煙氣處理系統(tǒng),焚燒爐煙氣和殘渣是固體廢物焚燒處理的最主要污染物。 焚燒爐煙氣由顆粒污染物和氣態(tài)污染物組成。 顆粒污染物主要是由于燃燒氣體帶出的顆粒物和不完全燃燒形成的灰分顆粒，包括粉塵和煙霧； 粉塵是懸浮于氣體介質(zhì)中的微小固體顆粒、黑煙顆粒等，粒徑多為1-200 um；煙霧是指粒徑為0.01-1um的氣溶膠，其上吸附苯并a芘等高毒性、強致癌物質(zhì)，對人體健康具有很大危害性。,39,焚燒煙氣主要

16、污染物,焚燒爐煙氣的氣態(tài)污染物種類很多，如SOx、COx、 NOx、 HCl、HF、二噁英類(PCDDs) 物質(zhì)等。其中： SOx主要來源于廢紙和廚余垃圾 HCl主要來源于廢塑料 NOx主要來源于空氣中的氮和廚余垃圾。 二噁英類物質(zhì)，可能來源于的廢塑料、廢藥品等，或由其前驅(qū)體物質(zhì)在焚燒爐內(nèi)焚燒過程中生成，或特定條件（300500）下爐外生成。,40,二噁英,劇毒：有“世紀(jì)之毒”之稱，是毒性最大的化合物之一，毒性是氰化物的130倍、砒霜的900倍。國際癌癥研究中心將其列為人類一級致癌物，它們能干擾機體的內(nèi)分泌，產(chǎn)生廣泛的健康影響，并對動物有極強的致癌性。 持久性污染物：溶于脂肪，難以降解，半衰期

17、時間長，一旦進入人體，10年都難排出，而一旦累計到一定程度，就會致人于死地。 常以微小的顆粒存在于大氣、土壤和水中。 主要的污染源是化工冶金工業(yè)、垃圾焚燒、造紙以及生產(chǎn)殺蟲劑等產(chǎn)業(yè)。日常生活所用的膠袋、PVC(聚氯乙烯)軟膠等物都含有氯，燃燒這些物品時便會釋放出二惡英，懸浮于空氣中。,41,焚燒主要污染物,固體廢物焚燒處理的產(chǎn)渣量及殘渣性質(zhì)，與固體廢物種類、焚燒技術(shù)、管理水平等有關(guān)。 生活垃圾焚燒處理產(chǎn)渣率一般為7-15%。 殘渣的化學(xué)組成主要是鈣、硅、鐵、鋁、鎂的氧化物及重金屬氧化物，物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定。,42,焚燒過程污染物的產(chǎn)生與防治,幾種有機組分的產(chǎn)生與防治 二噁英的產(chǎn)生與防治

18、 高溫 惡臭的產(chǎn)生與防治 惡臭物質(zhì)是末完全燃燒的有機物，多為有機硫化物或氮化物。 高溫焚燒 (或催化燃燒)、溶液吸收、吸附 煤煙的產(chǎn)生與防治 煤煙是由碳?xì)淙剂系拿摎?、聚合或縮合而生成的，C/H比值大的發(fā)煙傾向大。 高溫、增氧、加速煤煙的燃燒速度，物料與空氣的均勻混合，延長停留時間短可防治煤煙。 因此選擇最合適的焚燒條件，恰當(dāng)?shù)臓t膛尺寸和形狀是進行焚燒的必要條件。,43,由于半干法煙氣凈化工藝對酸性氣體去除率高，系統(tǒng)簡單、設(shè)備成熟、廢水零排放等特點，在生活垃圾焚燒處理中得到了廣泛利用，配合濾袋除塵,設(shè)備： 反應(yīng)器 洗滌塔 吸附塔 靜電除塵器 布袋除塵器 旋風(fēng)除塵器 沉降室 ,PCDDs: TCD

19、Ds PCDFs,酸性氣體: HF、SOX、NOX、HCl,重金屬 汞、鎘、鉛,煙塵,催化氧化 /化學(xué)吸收（濕法、干法、半干法）/氧化還原 /物理吸附,A 控制燃燒溫度和停留時間 B 減少煙氣200500停留時間 C 有效凈化（如吸附）,(5) 煙氣處理系 統(tǒng),靜電除塵 袋式過濾 離心分離 重力沉降 ,44,焚燒過程污染物的產(chǎn)生與防治,我國在生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)（ GB 18485-2001 ）和危險廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)（GB 18484-2001）中對排放廢氣都有嚴(yán)格的控制標(biāo)準(zhǔn),45,生活垃圾焚燒處理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及要求,46,危險廢物焚燒爐大氣污染物排放限值,47,(6) 焚 燒 工 藝 其

20、 它 系 統(tǒng),48,焚燒殘渣的處理和利用,焚燒殘渣 美國礦山局從城市垃圾焚燒殘渣中回收鐵、非鐵金屬和玻璃。,燒結(jié)殘渣 燒結(jié)殘渣是象砂石一樣密度高的粒于，其中重金屬溶出量少，可作混凝土的粗骨料及筑路材料用。,蘇聯(lián)研究用感應(yīng)射頻共振法從垃圾焚燒殘渣中分離回收導(dǎo)電性的黑色和有色金屬；用光度分選法得到玻璃和陶瓷。,49,焚燒能源的回收利用,能源回收是垃圾焚燒處理的主要目的，有兩種利用方式。 A、焚燒熱回收利用：利用固體廢物焚燒熱來生產(chǎn)蒸汽和發(fā)電，其方法如下： 焚燒爐(襯以耐火材料的燃燒室)后面裝一個廢熱鍋爐； 建水墻式垃圾焚燒爐。 B、 將廢物處理成燃料(廢物燃料) 廢物燃料(RDF：Refuse D

21、erived Fuel)：用廢物處理成燃料，可以作為主要燃料或輔助燃料和主燃料(如煤)一起進行燃燒。 經(jīng)粉碎的廢物燃料：制成粉末狀廢物燃料或把廢物燃料制成“煤磚”、“煤球”或其它散粒狀燃料。,50,焚燒熱能利用方式,熱電聯(lián)產(chǎn) 產(chǎn)生蒸汽發(fā)電，適用于廢物熱值大的場合。 用于發(fā)電時，一般在產(chǎn)生蒸汽的鍋爐、蒸汽透平機或氣體透平機以及發(fā)電機中進行。 由熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械功再轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程，能量損失很大，熱效率不高，因此，固體廢物的有效熱值不夠大時回收能量發(fā)電是不合算的，往往用于熱交換器及廢熱鍋爐產(chǎn)生熱水或蒸汽。 一般來說焚燒爐廢熱鍋爐典型熱效率是63，蒸汽透平發(fā)電機系統(tǒng)典型熱效率只有30左右，如果采用焚燒

22、爐蒸汽鍋爐透平機發(fā)電機系統(tǒng)以回收利用其能量，整個熱效率只有20。若產(chǎn)生的動力中一部分利用于其前端加工系統(tǒng)(破碎、分選)，則凈輸出的動力只占整個熱效率的17.5， 預(yù)熱燃燒空氣 預(yù)熱廢物本身,51,6.1.4 焚燒爐,目前在垃圾焚燒中應(yīng)用最廣的主要有三種：,流化床焚燒爐 回轉(zhuǎn)窯焚燒爐,機械爐排焚燒爐,52,工作原理：垃圾通過進料斗進入傾斜向下的爐排（爐排分為干燥區(qū)、燃燒區(qū)、燃盡區(qū)），由于爐排之間的交錯運動，將垃圾向下方推動，使垃圾依次通過爐排上的各個區(qū)域（垃圾由一個區(qū)進入到另一區(qū)時，起到一個大翻身的作用），直至燃盡排出爐膛。燃燒空氣從爐排下部進入并與垃圾混合；高溫?zé)煔馔ㄟ^鍋爐的受熱面產(chǎn)生熱蒸汽，

23、同時煙氣也得到冷卻，最后煙氣經(jīng)煙氣處理裝置處理后排出。 特點：爐排的材質(zhì)要求和加工精度要求高，要求爐排與爐排之間的接觸面相當(dāng)光滑、排與排之間的間隙相當(dāng)小。另外機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，損壞率高，維護量大。爐排爐造價及維護費用高，使其在中國的推廣應(yīng)用困難重重。 該工藝在中國焚燒垃圾適用性不強，我國垃圾沒有嚴(yán)格分類，垃圾中含水分較高、成分復(fù)雜，所以熱值很低，很難把垃圾焚燒透徹，爐內(nèi)溫度難以提高，造成二次污染的可能性就大。,機械爐排焚燒爐,53,是一種有機械傳動裝置的多膛焚燒爐，內(nèi)襯耐火材料。內(nèi)部一般分6層，最多12層，每層是一個爐膛。 廢物從上部送入，由一個旋轉(zhuǎn)空心中心鈾上的水平推料片推動廢物橫過爐膛表面，經(jīng)

24、過一個洞口掉到下面，未完全燃燒的廢物繼續(xù)被燒掉，灰渣落入爐子底部由此運走。,（1）立式多段焚燒爐,54,多段爐,多段爐的特點： 是廢物在爐內(nèi)停留時間長，能揮發(fā)較多水分，適合處理含水率高、熱值低的污泥、可以使用多種燃料，燃燒效率高，可以利用任何一層的燃料燃燒器以提高爐內(nèi)溫度。 缺點： 物料停留時間長，使調(diào)節(jié)溫度時較為遲緩，控制輔助燃料的燃燒比較困難。 結(jié)構(gòu)繁雜、移動零件多、易出故障、維修費用高； 排氣溫度較低，產(chǎn)生惡臭，排氣需要脫臭或增加燃燒器燃燒； 用于處理有害廢物則需要二次燃燒室，提高燃燒溫度，以除去未燃燒完的氣體物質(zhì)； 不適用于含可熔性灰分的廢物以及需要極高溫度才能破壞的物質(zhì)。,55,工作

25、原理：爐體是由多孔分布板組成，在爐膛內(nèi)加入大量的石英砂，將石英砂加熱到600以上，并在爐底鼓入200以上的熱風(fēng)，使熱砂沸騰起來，再投入垃圾。垃圾同熱砂一起沸騰，垃圾很快被干燥、著火、燃燒。未燃盡的垃圾比重較輕，繼續(xù)沸騰燃燒，燃盡的垃圾比重較大，落到爐底，經(jīng)過水冷后，用分選設(shè)備將粗渣、細(xì)渣送到廠外，少量的中等爐渣和石英砂通過提升設(shè)備送回到爐中繼續(xù)使用。 特點：流化床燃燒充分，爐內(nèi)燃燒控制較好，但煙氣中灰塵量大，操作復(fù)雜，運行費用較高，對燃料粒度均勻性要求較高，需大功率的破碎裝置，石英砂對設(shè)備磨損嚴(yán)重，設(shè)備維護量大。 該工藝比較適合我國的國情，燃燒比較復(fù)雜、水分比較多的垃圾也能夠把垃圾燃燒徹底，溫

26、度也比較高，投資也比較低，是適合中國國情的工藝流程。,流化床焚燒爐,56,流化床焚燒爐,圓柱形容器底部裝有多孔板，板上放置載熱體砂，作為焚燒爐的燃燒床。 常用燃燒床的溫度在760一890 之間，傳熱快。 固體廢物在燃燒床中由向上流動的空氣使其呈懸浮狀態(tài)，直至燒盡，燒成的灰由煙道氣帶到爐頂排出爐外。,57,流化床焚燒爐,優(yōu)點： 焚燒時，固體顆粒激烈運動，顆粒和氣體間的傳熱、傳質(zhì)速度快，因而處理能力大，爐子結(jié)構(gòu)簡單，適用于氣態(tài)、液態(tài)、固體廢物的焚燒。特別熱值偏低的廢物。 缺點： 固體廢物需破碎為一定粒度才能入爐。在燃燒床中要保持一定的氣流速度(一般為1.52.5m/s)。氣流速度過高，會使過多的未

27、燃燒廢物被煙道氣帶走。,58,工作原理：回轉(zhuǎn)式焚燒爐是用冷卻水管或耐火材料沿爐體排列，爐體水平放置并略為傾斜。通過爐身的不停運轉(zhuǎn)，使?fàn)t體內(nèi)的垃圾充分燃燒，同時向爐體傾斜的方向移動，直至燃盡并排出爐體。 特點：設(shè)備利用率高，灰渣中含碳量低，過?？諝饬康?，有害氣體排放量低。但燃燒不易控制，垃圾熱值低時燃燒困難。 對于垃圾量比較少的地區(qū)可以采用該工藝。,回轉(zhuǎn)式焚燒爐,59,（2）轉(zhuǎn)窯式焚燒爐,窯身為一可旋轉(zhuǎn)的圓柱體，傾斜度小，轉(zhuǎn)速低。廢物由高端進入，沿爐體長度方向移動。燃燒溫度在890一1600之間。,60,（2）轉(zhuǎn)窯式焚燒爐,是大型設(shè)備，占地多、運轉(zhuǎn)費高，在固體廢物及污泥的焚燒上已在許多地方得到應(yīng)

28、用。 優(yōu)點： 操作彈性大，可焚燒不同性質(zhì)（液、固、氣）廢物； 結(jié)構(gòu)簡單，事故少，利于長期連續(xù)運行。 缺點： 熱效率低（35-40%），處理低熱值廢物時，須加輔助燃料；成本高 混合差，燃燒不完全，須設(shè)后燃室脫臭； 窯身較長，占地面積大。,61,工作原理：垃圾經(jīng)自動給料單元送入焚燒爐的干燥床干燥，然后送入第一級爐排，在爐排上經(jīng)高溫?fù)]發(fā)、裂解，爐排在脈沖空氣動力裝置的推動下拋動，將垃圾逐級拋入下一級爐排，此時高分子物質(zhì)進行裂解、其它物質(zhì)進行燃燒。如此下去，直至最后燃盡后進入灰渣坑，由自動除渣裝置排出。助燃空氣由爐排上的氣孔噴入并與垃圾混合燃燒，同時使垃圾懸浮在空中。揮發(fā)和裂解出來的物質(zhì)進入第二級燃燒

29、室，進行進一步的裂解和燃燒，未燃盡的煙氣進入第三級燃燒室進行完全燃燒；高溫?zé)煔馔ㄟ^鍋爐受熱面加熱蒸汽，同時煙氣經(jīng)冷卻后排出。 其優(yōu)點是： （1）處理垃圾范圍廣泛 能夠處理工業(yè)垃圾、生活垃圾、醫(yī)院垃圾廢棄物、廢棄橡膠輪胎等。 （2）燃燒熱效率高 。 （3）運行維護費用低 由于采用了許多特殊的設(shè)計以及較高的自動化控制水平，因此運行人員少（維護工作量也較少。 （4）可靠性高 焚燒爐故障率非常低 （5）排放物控制水平高 。 6）爐排在壓縮空氣的吹掃下，有自清潔功能。,脈沖拋式爐排焚燒爐,62,焚燒爐,（4）多室焚燒爐 多室焚燒爐的特點是適合采用小量多次間歇式投加，固態(tài)含揮發(fā)分高的廢物的焚燒。對污泥、液

30、體或氣體等廢物需要增加合適的燃燒器才能使用。 （5）廢塑料專用焚燒爐 塑料專用焚燒爐大致有二種方式：一種是塑料熱分解燃燒，另種是塑料邊熱分解邊部分燃燒。 爐子的型式有間歇式和連續(xù)式。 （6）典型垃圾焚燒爐 典型垃圾焚燒爐的特點是對較大的垃圾團塊不用預(yù)處理即可焚燒。爐內(nèi)最低溫應(yīng)為750，沒有惡臭排出，最高溫度可達(dá)1050，可使灰渣熔融。垃圾中含塑料時，會發(fā)生熔融而透過爐柵，在爐柵下面焚燒，造成爐柵損壞；此外，有害氣體會使?fàn)t膛腐蝕。,63,焚燒爐的選評,64,6.1.6 焚 燒 效 果評價,燃燒 效率,(1)目測法,(2)熱灼減量法,(3)二氧化碳法,(4) POHCs的 破壞去除效率,熱灼減率R

31、c=（(W渣-W灰)/W渣）100% 一般3%5%。W渣、W灰分別為焚燒殘渣和焚燒殘渣在65025經(jīng)3小時灼熱后冷卻至室溫的質(zhì)量。,危險廢物,65,焚燒效果評價,煙氣排放濃度限值指標(biāo)： 煙塵、有害氣體、重金屬元素單質(zhì)或其化合物、有機污染物。,66,生活垃圾焚燒爐技術(shù)性能指標(biāo),我國生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)（GB18485-2001） 對焚燒爐技術(shù)性能指標(biāo)要求,67,危險廢物焚燒爐技術(shù)性能指標(biāo),我國危險廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)（GB18484-2001）對焚燒爐技術(shù)性能指標(biāo)要求,68,焚燒處理的特點,優(yōu)點 占地少； 對垃圾處理徹底，減量化、穩(wěn)定化、無害化程度高； 可回收部分熱能；還可回收有價金屬； 可

32、就近安裝，節(jié)約運輸費用。 不受氣候影響，衛(wèi)生條件好。 缺點 投資大，占用資金周期長； 對垃圾熱值有一定要求，使應(yīng)用受到限制； 存在廢氣二次污染問題。 發(fā)展前景好，應(yīng)用日趨廣泛。,69,垃圾焚燒發(fā)電,要求垃圾處理量達(dá)到一定規(guī)模,而且投資額較大(一個場的投資在2億元以上),在省會城市可行,在中小城市則不易推廣 。 另一方面 ，同常規(guī)燃燒發(fā)電相比,垃圾焚燒電廠的發(fā)電裝機容量都很小,而且由于腐蝕問題,目前垃圾焚燒發(fā)電的效率一般不超過15%,遠(yuǎn)低于燃燒發(fā)電的水平，電價無法同火電競爭。. 垃圾焚燒電廠效益主要來自垃圾處理費和發(fā)電效益,但許多城市居民的垃圾處理費收不上來, 除非政府財政貼錢,否則電廠必然虧本

33、. 山東荷澤垃圾發(fā)電項目是中國第一個全部利用國產(chǎn)技術(shù)和國產(chǎn)設(shè)備的垃圾發(fā)電企業(yè),總投資1.6個億,這也是山東目前唯一在運行的垃圾焚燒電廠,但累計虧損額已達(dá)1248.6萬元,僅2005年上半年就虧損316萬元.,70,“鼓勵垃圾焚燒發(fā)電和供熱”、“大力研究開發(fā)和推廣利用先進的垃圾焚燒技術(shù)”、“鼓勵在經(jīng)濟發(fā)達(dá)、土地資源稀缺地區(qū)建設(shè)垃圾焚燒發(fā)電廠”等相關(guān)條款在國務(wù)院關(guān)于印發(fā)節(jié)能減排綜合性工作方案的通知（國發(fā)200715號）、中國應(yīng)對氣候變化國家方案全國城市生活垃圾無害化處理設(shè)施建設(shè)“十一五”規(guī)劃等國家條文中均有提及。同時，由于垃圾焚燒發(fā)電屬于生物質(zhì)發(fā)電，根據(jù)可再生能源發(fā)電價格和費用分?jǐn)偣芾碓囆修k法（發(fā)

34、改價格20067號），國家上網(wǎng)電價補貼政策的推行以及多項針對垃圾發(fā)電采取的優(yōu)惠政策使得垃圾焚燒發(fā)電得以較快的發(fā)展。,71,日本：焚燒先行者，但焚燒總量不大,五六十年代，伴隨著日本經(jīng)濟的騰飛，垃圾排出量也逐漸增大。當(dāng)時近4成垃圾是挖坑填埋或直接傾倒，造成大量次生污染。1965年7月，在東京都灣岸地域的江東區(qū)海上垃圾填埋地夢之島蒼蠅大量繁殖，造成了嚴(yán)重的夢之島蒼蠅之災(zāi)。由于日本先天的島國地貌，匱乏的土地資源不允許對垃圾進行大規(guī)模的填埋處理。加上傳統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢，焚燒成為了日本處理垃圾的不二之選，日本也成為世界上最早應(yīng)用垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的國家。數(shù)據(jù)顯示，2001年日本共排出了5210萬噸一般廢棄物，只

35、有995萬噸左右被最終填埋處理，絕大部分被焚燒或再生利用。日本對垃圾的處理以焚燒為主，但在前期分類回收以及資源化的過程之后，焚燒總量其實不大。,72,中國：填埋為主，焚燒法方興未艾,中國的垃圾量正以10%的速度增長GDP增長率，預(yù)計到2030年，中國的垃圾量將增至4.8億噸。 填埋作為一種通用的垃圾處理方法，簡單、經(jīng)濟成本低廉，目前中國多對垃圾采取直接填埋，焚燒的比例不高。但土地資源消耗量極大，同時次生污染頻發(fā)的填埋法顯然不能適應(yīng)垃圾總量的增長速度，減量減容快并且經(jīng)濟效應(yīng)明顯的垃圾焚燒法在中國漸漸興起。 以北京為例，目前的16座垃圾填埋場，日處理能力1.03萬噸，而目前北京的垃圾日產(chǎn)量為1.8

36、4萬噸，處理能力的缺口每天高達(dá)8000噸。按北京目前的垃圾增長量，未來四年，全部垃圾填埋場將被垃圾填滿。為此，在北京市關(guān)于全面推進生活垃圾處理工作的意見中，明確提出要加快建設(shè)垃圾焚燒廠，計劃到2015年垃圾焚燒率達(dá)到40%。,73,垃圾焚燒發(fā)電,海口市城市生活垃圾焚燒發(fā)電特許經(jīng)營BOT項目,74,上海江橋生活垃圾焚燒廠,75,垃圾焚燒廠,廣州李坑垃圾焚燒發(fā)電廠,青島垃圾焚燒廠,76,日本東京的MINATO垃圾焚燒發(fā)電廠,77,熱解 原理,熱解定義及特點、熱解過程及產(chǎn)物、有機固體廢物熱解機理,熱解 工藝,熱解工藝分類,典型固體廢物的熱解,城市生活垃圾的熱解、廢塑料的熱解、污泥的熱解、廢橡膠的高溫

37、熱解、農(nóng)林廢棄物的熱解,6.2. 固體廢物的熱解處理,78,6.2.2 熱解的原理,定義 熱解是利用有機物的熱不穩(wěn)定性，在無氧或缺氧條件下，使有機物在高溫下分解，最終成為可燃?xì)狻⒂?、固形炭的過程。,79,6.2.2 熱解的原理,大分子鍵斷裂、異構(gòu)化和小分子聚合 廢物組成（表64、65）、裂解溫度、催化劑等,(1)熱解過程及產(chǎn)物,80,(2) 固體廢物熱解處理的特點,高溫、還原條件,81,熱解法與焚燒法的比較,不同點 a.燃燒過程和機理不同。 焚燒是充分供氧、完全燃燒的放熱過程； 熱解是利用是有機物的熱不穩(wěn)定性，是在無氧或缺氧條件下，可燃的固體廢物的高溫分解過程，是吸熱的。 b.產(chǎn)物不同。 焚燒

38、的產(chǎn)物主要是二氧化碳和水； 熱解的產(chǎn)物主要是可燃的低分子化合物如可燃?xì)狻⒂?、固形炭?c.能量利用方式不同。 焚燒產(chǎn)生熱能量大的可用于發(fā)電，量小的只可供加熱水或產(chǎn)生蒸汽，只能就近利用。 熱解產(chǎn)物是燃料油及燃料氣，便于貯藏及遠(yuǎn)距離輸送。 相同點 處理對象相同，都是加熱分解過程，都能使固體廢物減量化和穩(wěn)定化,82,(3) 熱解動力學(xué)*,大部分生活垃圾可用一 級反應(yīng)描述其熱解過程,采用熱天平研究垃圾熱解可求得反應(yīng)動力學(xué)參數(shù),83,(4) 熱解過程控制參數(shù),廢物的成分 有機物成分比例大，熱值高，則可熱解性相對較好，產(chǎn)品熱值高，可回收性好，殘渣少。 空氣量 空氣量多，廢料燃燒供熱多，但N2使產(chǎn)品氣體的熱

39、值降低。 反應(yīng)器類型 固定床處理量大，流態(tài)床溫度可控性好。 逆流有較高的有機物轉(zhuǎn)化率，而順流可促進熱傳導(dǎo)，加快熱解過程。,84,(4) 熱解過程控制參數(shù),溫度 溫度是熱解過程最重要的控制參數(shù)。溫度變化對產(chǎn)品產(chǎn)量、成分比例有較大的影響。（如圖示）,保溫時間 決定物料分解轉(zhuǎn)化率。保溫時間與處理量成反比關(guān)系。保溫時間長，熱解充分，但處理量少；保溫時間短，則熱解不完全，但處理量大。,85,（5）熱解的應(yīng)用,熱解應(yīng)用少。 因廢物種類多樣多變，異物、夾雜物多，因此要穩(wěn)定連續(xù)地?zé)峤猓诩夹g(shù)上和運轉(zhuǎn)操作上要求都較高，難度較大。 熱解常用間接加熱的方式，熱效率低，特別是大量的熱媒介分離難；而直接加熱，產(chǎn)物熱值低

40、，回收利用困難。 適宜熱分解的有機廢物有：廢塑料（含氯者除外）、廢橡膠、廢輪胎、廢油及油泥、廢有機污泥。,86,6.2.3 熱解工藝分類,1000以上 ， 600-700， 600 以下,部分燃燒， 熱傳導(dǎo),87,固定床反應(yīng)器,產(chǎn)物 包括底排熔渣(或灰渣)和頂排氣體。排出的氣體中含一定的焦油等成分，經(jīng)冷卻洗滌后可作燃?xì)馐褂谩?特點： 氣體流速較低，出氣夾帶顆粒物質(zhì)較少；燃料轉(zhuǎn)換率高，二次污染少。 粘性和濕性物料需預(yù)烘干和粉碎使不結(jié)成餅狀；氣流為上行式，溫度低，含焦油等成分多，易堵塞管道。,88,移動床熱分解裝置,89,流化床反應(yīng)器,氣體與燃料同向接觸， 反應(yīng)器中高速氣流使顆粒懸浮，反應(yīng)速度快，

41、設(shè)備尺寸小。適應(yīng)于含水量高或含水量波動大的廢物燃料。 要求廢物可燃性好。溫度應(yīng)控制在避免灰渣熔融結(jié)塊的范圍內(nèi)； 反應(yīng)器熱損失大，煙氣帶走大量熱和較多未反應(yīng)的燃料粉末。廢料熱值不高時須提供輔助燃料以保持設(shè)備正常運轉(zhuǎn)。,700-1000,90,回轉(zhuǎn)窯反應(yīng)器,旋轉(zhuǎn)窯是一種間接加熱的高溫分解反應(yīng)器。 產(chǎn)品可燃?xì)鉄嶂递^高；要求廢物必須破碎較細(xì)（小于5cm）以利于熱傳導(dǎo)，保證反應(yīng)進行完全。,91,熱解工藝分類,熱解工藝常按反應(yīng)器來分類，常用的工藝流程有： 立式爐熱分解法 雙塔循環(huán)流態(tài)式熱分解法 回轉(zhuǎn)窯熱分解法 熱解工藝按反應(yīng)物或產(chǎn)品分類，如： 熱解造油工藝 熱解造氣工藝 城市垃圾熱解工藝 污泥熱解工藝,9

42、2,雙塔循環(huán)流化床熱解反應(yīng)器,流程見下圖。熱分解及燃燒反應(yīng)分開在兩個塔中進行。,93,雙塔循環(huán)流化床熱解反應(yīng)器,特點：熱分解及燃燒反應(yīng)分開在兩個塔中進行。 熱分解的系統(tǒng)內(nèi)不混入燃燒廢氣，因此可得高熱值燃料氣。 在兩個塔中使用特殊的氣體分散板，伴有旋回作用，形成淺層流動層，可防止熱媒體結(jié)塊 。 在燃燒爐內(nèi)只須滿足炭燃燒，需要的空氣量少，向外排出廢氣少；而生成的炭及油品，在燃燒爐內(nèi)作為燃料使用，減少了固融物和焦油狀物。 由于燃燒溫度低，產(chǎn)生的NOX少。 特別適合于處理熱塑性塑料含量高的垃圾的熱解。,94,熱解工藝系統(tǒng)組成,熱解工藝系統(tǒng)包括前處理、進料系統(tǒng)、反應(yīng)器、產(chǎn)品回收凈化系統(tǒng)、污染控制系統(tǒng)。,

43、95,6.2.4 典型固體廢物的熱解,城市垃圾的熱解 廢塑料的熱解 廢橡膠的熱解 污泥的熱解,96,（1）城市垃圾的熱解,熱解產(chǎn)物 產(chǎn)物的組分與垃圾成分、熱解溫度及熱解裝置有關(guān)。 熱解流程 移動床熱分解工藝 雙塔循環(huán)式流動床熱分解工藝 管型瞬間熱分解 回轉(zhuǎn)窯熱解工藝 高溫熔融熱分解 純氧高溫?zé)岱纸釻CC流程,97,城市生活垃圾的熱解,產(chǎn)物主要是低熱值的燃?xì)?98,新日鐵系統(tǒng),熱解熔融為一體的復(fù)合處理工藝；煙塵至二燃室燃燒；惰性物質(zhì)被熔融成玻璃體。,干燥熱解燃燒熔融,垃圾,不需爐床，沒有爐床損傷問題,99,Purox系統(tǒng),有機物幾乎全部分解，熱分解溫度高達(dá)1650 ，由于不是供應(yīng)空氣而是采用純氧

44、，NOx發(fā)生量很少。垃圾減量較多，約為9598；突出的優(yōu)點是對垃圾不需要或只需要簡單的破碎和分選加工。,100,Landgard熱解系統(tǒng)原理圖,（圖468）,以有機物氣化為目標(biāo)；前處理簡單，對垃圾組成適應(yīng)性強；裝置簡單，操作可靠,101,城市垃圾熱解方式的經(jīng)濟技術(shù)評價,102,產(chǎn)物是燃料油或化工原料 熱解目前被認(rèn)為是一種最有效、最科學(xué)的回收廢塑料的途徑,（2）廢塑料的熱解,不同塑料的熱解圖,103,廢塑料的熱解,聚烯烴類塑料的熱分解速度與支、側(cè)鏈取代基有關(guān)。熱分解速度的排序是：HDPELDPEPPPS。 HDPE熱解溫度為447， LDPE的熱解溫度為417 ， PP的熱解溫度為407， PS

45、為376， PVC塑料熱分解時先在較低溫度(200360)釋放出HCl產(chǎn)生多烴，然后再在較高溫度(500)下進一步分解。,104,廢塑料的熱解,熱解產(chǎn)物 解聚反應(yīng)型塑料受熱分解為單體； 隨機反應(yīng)型塑料受熱分解為無一定數(shù)目的C原子和H原子結(jié)合的低分子化合物； 大塑料受熱分解產(chǎn)物兩者兼而有之。,105,幾種典型廢塑料的熱裂解回收率和產(chǎn)物的組成及含量,106,槽式 管式 流化床 (聚合浴、分解槽) （管式蒸餾、螺旋式）,管式蒸餾法熱分解技術(shù),螺旋式熱分解系統(tǒng),流化床熱分解系統(tǒng),比較簡單地把廢PS制成液狀單體（重油溶解或分解），而且用于回收單體的分解設(shè)備、反應(yīng)溫度和停留時間均可隨意控制。,由于抽料泵會

46、造成減壓，物料在分解管內(nèi)停留時間不穩(wěn)定； 高溫分解時氣化率高；分解速度慢的聚合物不能完全實現(xiàn)輕質(zhì)化； 外部加熱耗能較大。,熱解原料的分散不夠均勻，顆粒與氣體的熱交換效率低，管線容易結(jié)焦等。,廢塑料的熱解設(shè)備,107,油化工藝各種方法的比較,108,一般工藝流程,廢塑料,收集篩選,金屬、泥砂、織物等,破碎,熔融,熱分解,熱解氣,冷凝,未凝氣,燃燒,脫HCL回收鹽酸,殘渣,回收油,廢氣,(400500 ),(230280 ),109,廢塑料的熱解流程,110,污泥脫水 干燥 熱解 炭灰分離 油氣冷凝 熱量回收 二次污染防治,（3）污泥的熱解,111,污泥的熱解,112,污泥與廢物聯(lián)合熱解,特點：

47、有用無機物可直接回收，有機物的熱量亦被回收利用。 尾氣經(jīng)過多級凈化處理，廢水經(jīng)過一般處理均能達(dá)到允許排放的標(biāo)準(zhǔn)。 殘渣中的微量元素可進行填埋處理，而占地面積只有傳統(tǒng)填埋面積的20一30，還可省去傳統(tǒng)填埋前的預(yù)處理。 固體廢物與污泥聯(lián)合熱解解處理的方法改變了污泥熱解處理的地位，大大提高了污泥作為能源的競爭能力。 污泥和城市垃圾聯(lián)合熱解處理可提供大量的電能以滿足大型現(xiàn)代化水處理場所需的能源，根據(jù)外國學(xué)者預(yù)測污泥熱解處理將是今后污泥處理的主要方向。（德、法、美）,113,輪胎破碎 分（磁）選 干燥預(yù)熱 橡膠熱解 油氣冷凝 熱量回收 廢氣凈化,（4）廢橡膠的熱解,114,廢橡膠的熱解處理,熱解產(chǎn)物 熱解適用于天然橡膠產(chǎn)品廢物，熱解產(chǎn)品復(fù)雜，隨溫度不同略有變化。 人工合成的橡膠由于熱解時產(chǎn)生HCl和HCN，不宜熱解。 熱解流程