回转窑热解气化炉处理生活垃圾特性
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Environme门tal Engineering 环境工程我国水泥窑炉协同处置城市生活垃圾的十种技术模式简介(-)江旭昌(天津市博纳建材高科技研究所,天津300400 )摘要:简介我国十二个单位研发出水泥窑炉协同处置城市生活垃圾的十种技术模式,可以看出还都处 在协同处置的初级阶段,因此其热量替代率T S R都很低。
只有将可燃废弃物制成替代燃料应用于水泥工业,其热量替代率T S R才会大幅度提高。
为此,国家发改委于2019年公布了《产业结构调整指导目录 (2019本)》,将“水泥窑协同处置”与“替代燃料”分为两项技术。
大力发展“替代燃料技术”,对我国 水泥工业的节能减排、转型升级、可持续绿色高质量发展具有特别重要的意义。
关键词:水泥窑炉;协同处置;可燃废弃物;替代燃料;热量替代率T S R中图分类号:T Q172.9 文献标识码:A文章编号:1671—8321 (2021) 03—0075—060导言2019年,国家发改委公布了《产业结构调整指导目 录(2019本)》,共涉及48个行业,总计1477个条目,分为 鼓励、限制、淘汰三大类,依次分别为821、215、441个条 目。
在鼓励大类中特别提出了重点的鼓励项目有:“水泥 窑协同处置”、“特种水泥研发与应用”、“水泥熟料煅烧 研发与应用”、“替代燃料技术”……共八大项内容,为水 泥行业科技创新和结构调整明确了发展方向,并规定自 2020年1月1日起施行。
在这个目录中,首次将“水泥窑协 同处置”和“替代燃料技术”分开,作为两项技术内容提 出,表明我们国家对水泥窑炉协同处置可燃废弃物工艺 技术和替代燃料技术的认知水平已有了很大的提升和转 化,对其发展均已提出了重点要求。
虽然我国当前水泥工 业在可燃废弃物应用技术方面如后面重点所述十种协同 处置技术模式那样,都还处于一家一户、自制自用、效率 极低的初级阶段,但可以肯定:在这个《目录》推动之下,我国水泥工业必然会很快步人如同国外发达国家近代那 样——将可燃废弃物都制成“替代燃料”在水泥窑炉生 产中应用的高级阶段。
常用热处置炉类型和特点1.旋转窑炉旋转窑炉是一种常见的热处置炉类型,常用于处理废弃物、固体废弃物及化工产品。
它的特点在于其慢转速度,能够提供充足的时间和温度进行热分解反应,从而实现废物的热处置。
该炉型工作原理简单,操作方便,具有较大的处理能力,适合处理大量的固体废弃物。
2.间歇式焚烧炉间歇式焚烧炉是另一种常见的热处置炉类型,特点是在加热过程中是间歇的,即一次性投放一定量的废物进行焚烧处理。
这种炉型的优点是温度控制比较容易,能够适应多种类型的废物,可以灵活地调整运行参数以适应不同的处理需求。
然而,间歇式焚烧炉的处理能力相对较小,适合处理小型的废弃物。
3.流化床炉流化床炉是一种以流化床技术为基础的热处置炉类型,它通过将高温气体从底部向上吹扫,使固体废物在流化床中悬浮并进行燃烧或热解处理。
流化床炉具有局部高温、反应速度快、传热效率高等特点,适合处理需求较高的废弃物。
该炉型还可以附加适量的干式脱硫装置,使处理过程实现废物的除尘和脱硫。
然而,流化床炉的能耗较高,操作和维护难度较大。
4.固定床炉固定床炉是一种常用的热处置炉类型,工作原理是将废物固定在炉膛中,在高温下进行燃烧或热解处理。
固定床炉的特点是结构简单,操作和维护方便,适用于处理各种废弃物,并且能够同时实现废物热处置和能量回收。
该炉型处理能力相对较小,适合处理小规模的固体废弃物。
总的来说,不同类型的热处置炉具有各自的特点和适用范围。
选择合适的炉型需要考虑废物的性质、处理能力需求、能源消耗等因素。
对于大量的固体废弃物处理,旋转窑炉和流化床炉是常用的选择;而对于小型的废弃物处理,间歇式焚烧炉和固定床炉更加合适。
此外,在实际使用中,还需要结合特定的工艺要求和环境因素来选择最适合的热处置炉类型。
浅谈危险废物回转窑焚烧技术摘要:危险废物的安全处置一直是人们关注的问题。
介绍了回转窑的燃烧系统。
典型的危险废物处理过程,通过工程实例表明,快速冷却塔、干式反应器、布袋除尘、洗涤塔组合工艺燃烧烟气,可实现污染物排放标准。
焚烧可以有效地破坏废物中的有毒、有害和有机废物,是实现减少危险废物和无害的最快、最有效的技术。
焚化处理适用于危险废物,不适合回收其有用的成分,具有一定的热值。
经过20多年的发展,国外用于危险废物焚烧技术的处理已相当成熟,可用于工业危险废物焚烧炉的处理:回转窑焚烧炉、液体喷射焚烧炉、热解焚烧炉、流化床焚烧炉、多层焚烧炉及其他类型的炉。
其中,回转窑焚烧炉是用于焚烧工业危险废物的主流炉。
关于我国危险废物处置的具体情况,政府鼓励地方优先采用基于回转窑的焚烧技术。
关键词:垃圾处置;焚化;热解;水泥窑;协同处置;二噁英前言:近年来,水泥窑协同处置固体废物技术风起云涌,众多传统水泥生产企业纷纷涉足固体废物处置。
为规范水泥窑协同处置固体废物污染防治,国家制定了相关标准和政策:HJ662—2013《水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规范》、GB30485—2013《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》、《水泥工业污染防治技术政策》(环境保护部公告2013年第31号)、《水泥行业清洁生产评价指标体系》(发展改革委公告2014年第3号)、GB30760—2014《水泥窑协同处置固体废物技术规范》、《水泥窑协同处置固体废物污染防治技术政策》(2017年环保部出台)。
政策鼓励研发的新技术有:协同处置固体废物的水泥窑在生产过程中的污染物减排技术;提高协同处置固体废物量的水泥窑高效利用技术,如大投加量固废离线燃烧系统;协同处置固体废物的高效预处理技术,如高质量垃圾衍生燃料(RDF)制备技术等。
水泥窑协同处置生活垃圾是生活垃圾处理先进方法之一。
不同的工艺其二噁英生成几率和产生量不同,不同的工艺的垃圾入炉水分、产生焚化气(或热解气)热值、点火启动方式、热载体入炉温度、渣冷却方式、热利用效率等也不同。
针对目前的环保问题,企业需要做好环境与生产发展的有机融合,特别是在固体废弃物的处理方面紧跟环保的步伐,固体废弃物急一般固废处理的方法有很多,厂家也有一些,当效果明显,且有真正的一投运项目的不多;其中热解气化技术是固废处理的比较前瞻、实用和高效的处理技术。
热解气化技术要用到的设备有:
(一)热解气化炉
根据垃圾特性,通过炉内分级燃烧的方式,将热解气化工艺与热解可燃性混合气富氧燃烧高效结合。
利用物料热解气化过程中产生的可燃气体(CH4、CO等)进入二燃室进行富氧完全燃烧,彻底分解有害气体和二噁英。
通过调控一次进风量、二次进风量的风速、风量、温度以及下料速度等参数,控制炉膛燃烧工况,合理分配热能的释放,以达到燃尽效果。
垃圾热解气化技术具有几个优势:
设备高度集中占地小;无需添加辅助燃料,投资运行成本低;大气污染物二次防治措施相对简单,排放达标;全封闭运行,自动化控制,降低人为因素对设
备运行的影响,保证设备运行的连续性和稳定性。
(二)往复炉排炉
适用于工业垃圾、生活垃圾、污泥的固体废物处理设备。
利用物料热解气化过程中产生的可燃气体进入二燃室进行富氧完全燃烧,彻底分解有害气体和二噁英。
通过调控风速、风量、温度以及下料速度等参数,控制炉膛燃烧工况,合理分配热能的释放。
本设备还适用于皮革、造纸、印制、纺织等工业固体废物。
本公司的垃圾热解气化设备主要规格有50吨、100吨、200吨。
对于固体废物无害化处理,具有物料无需贮存分类,处理成本低,不涉及占地、选址问题等优点。
生活垃圾焚烧热解处理系统(3吨/天)1处理系统工艺流程设计1.1基本设计说明1、处理对象:城镇生活垃圾;2、处理规模:3吨/日;3、每日运行时间:12小时;4、年运行工作时间:330天;5、物料特性:生活垃圾,筛选后垃圾热值可达到~1500Kcal/kg;6、炉型:立式热解炉;7、废物低位热值(设计值):1500kcal/kg;8、焚烧系统主要技术参数:910、进料方式:机械;11、出渣方式:螺旋出渣;12、烟气净化处理方式:热交换器+活性炭/消石灰喷粉装置+布袋除尘组合式;13、噪音:距设备1.5米处,噪音不超过85分贝,厂界外的噪音不超过65分贝,对噪音产生源设置噪音隔离罩,使噪音达到要求;14、占地面积:20米×40米;15、垃圾焚烧处置达到《生活垃圾焚烧控制标准》(GB18485-2001)。
1.2处理系统组成生活垃圾热解气化焚烧处理系统主要由:(1)生活垃圾储存间(2)机械进料系统(3)热解气化焚烧系统(4)换热系统(热交换器)(5)烟气除酸及净化排放系统(6)供风、排风系统(7)辅助燃烧系统(8)供水系统(9)自动控制(10)应急处理、安全防爆系统(11)工艺管道及检修平台等辅助设备(12)排渣等部分组成。
1.3处理系统工艺流程说明经筛选后的生活垃圾运至垃圾焚烧车间内,经筛选后卸入垃圾储存间暂存。
当运行时,打开炉门,储存间内的垃圾采用机械方式送入热解气化炉内,一次进垃圾3吨,关闭炉门,点火进行热解焚烧。
在热解炉底部鼓入小于理论空气量的空气(0.65~0.75),垃圾废物中长链的有机化合物成份在缺氧的环境中迅速裂解成短链的可燃气体(碳氢化合物、一氧化碳、氢气等),热解可燃气体通过换热器降温至约50℃,脱除气体大部分水分,又通过换热器升温,而后进入二燃室和过量空气充分混合进行高温过氧充分燃烧,烟气在二燃室停留时间2s以上,使烟气里的有毒有害物质的分子结构被彻底分解,分解效率超过99.9%。
2014年12月 CIESC JournalDecember 2014第65卷 第12期 化 工 学 报 V ol.65 No.12生活垃圾主要组分在回转窑内不同热解阶段的传热特性王欢1,尹丽洁1,陈德珍1,马晓波1,何品晶2(1同济大学热能与环境研究所,上海 200092; 2同济大学环境科学与工程学院,固体废物处理与资源化研究所,上海 200092)摘要:采用外热式回转窑,对生活垃圾主要组分[纸类、织物、生物质类(含厨余)]及除去惰性成分的垃圾在不同的升温速率和不同转速下热解过程中的传热特性进行研究,获得物料和内壁面之间的表观传热系数。
根据相近升温速率下热重分析结果将热解过程分为干燥阶段、热解预备阶段、剧烈热解阶段以及热解完成阶段4个阶段。
研究结果表明:在干燥阶段的表观传热系数最大,并随着温度升高而迅速减小,到水分蒸发完、进入热解预备阶段时降至最低。
在热解预备阶段的升温过程中,各物料表观传热系数随温度升高基本不变,具备最低稳定传热系数特征;在剧烈热解阶段,表观传热系数随温度升高而逐渐增大;在热解完成阶段,表观传热系数再次减小。
回转窑转速和升温速率对表观传热系数的影响复杂,对不同物料的影响也不相同。
总体上在较低的加热速率(22±2)℃·min −1条件下,更高的回转窑转速(3 r ·min −1)对干燥末段和热解预备阶段的传热有抑制效果;当升温速率增加到(32±2)℃·min −1时,各种物料在对应热解段的表观传热系数均有增大的趋势,且热解总时间缩短;除生物质外,转速越高,在热解的不同阶段表观传热系数越大,在3 r ·min −1条件下热解预备阶段消失。
本研究为回转窑热解反应器的针对性设计提供参考。
关键词:生活垃圾;回转窑;热解;表观传热系数;四阶段 DOI :10.3969/j.issn.0438-1157.2014.12.010中图分类号:TQ 028.8 文献标志码:A 文章编号:0438—1157(2014)12—4716—10Heat transfer characteristics of MSW and its typical components inrotary kiln at different pyrolysis stagesWANG Huan 1, YIN Lijie 1, CHEN Dezhen 1, MA Xiaobo 1, HE Pinjing 2(1Institute of Thermal & Environmental Engineering , Tongji University , Shanghai 200092,China ; 2Institute of Waste Treatment &Reclamation , College of Environmental Science and Engineering , Tongji University , Shanghai 200092, China )Abstract : Heat transfer characteristics of typical components of municipal solid wastes (MSWs), including paper, fabric and biomass and MSW without inert components during the pyrolysis process were experimentally studied in an externally heated rotary-kiln pyrolyser at different heating rates and different rotational speeds. According to the data of thermogravimetric analysis at similar heating rate, the pyrolysis process could be divided into four stages: moisture evaporation stage, pre-pyrolysis stage, violent pyrolysis stage and ending stage. In the moisture evaporation stage, apparent heat transfer coefficients of typical MSWs components and MSW without inert components were the highest but decreased rapidly till reaching a minimum. In the pre-pyrolysis stage, apparent heat transfer coefficients of typical MSWs components and MSW without inert components changed little, having2014-04-14收到初稿,2014-08-04收到修改稿。
生活垃圾主要组分在回转窑内不同热解阶段的传热特性本文从网络收集而来,上传到平台为了帮到更多的人,如果您需要使用本文档,请点击下载按钮下载本文档(有偿下载),另外祝您生活愉快,工作顺利,万事如意!引言生活垃圾的热解可以回收高热值的气体和油类、回收利用能源与资源,并能有效控制二次污染,因而逐渐受到关注。
回转窑以其广泛的物料适应性及操作简单、控制方便等一系列优点,成为最常采用的热解反应器。
废弃物在回转窑内随窑体转动而向前运动的过程中,会经历干燥、加热升温、热解反应和反应完成等阶段。
在上述阶段,一般需要外界提供大量的热量,这些热量通过回转窑的壁面后以对流换热和辐射传热的方式传递给物料,了解和掌握各个阶段的传热特性对回转窑热解反应器的精确设计和运行非常重要。
本研究采用回转窑,用实验测试手段,获得除去惰性物质的生活垃圾及其 3 种主要组分:织物、纸类、生物质类(含厨余)在不同的升温速率以及不同的转速下热解过程的表观传热系数变化曲线;同时,对垃圾及其 3 种主要组分(织物、纸类、生物质类)分别在热天平内进行与回转窑相同加热速率下的热重实验,获得划分不同热解阶段的温度范围;将上述表观传热系数变化曲线与不同热解阶段相对应,综合分析生活垃圾及其主要组分在不同热解阶段的传热特性。
所谓“表观传热系数”,是将化学反应、挥发分析出传质等对物料与壁面之间的换热影响归于一个综合传热系数来考虑。
1 实验装置与实验方法材料实验用的城市生活垃圾来源于某市的中转站垃圾。
将垃圾快速干燥后进行人工分选,样品被分选为塑料、织物、纸类、生物质类(含厨余)与其他(惰性物质及无法分选的混合物)共 5 类。
实验装置回转窑加热段筒体长m,管内径为41 mm,管外径为48 mm,保温层厚51 mm。
加热装置为特制均温电加热套,额定功率为3kW,实际加热功率可调。
2 实验结果与讨论各垃圾组分在不同热解阶段的表观传热系数热解过程中,先检验不同热解阶段的传热特性。
垃圾焚烧技术及带热解的回转窑技术焚烧法是一种高温热处理技术,即以一定量的过剩空气与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧化燃烧反应,废物中的有害有毒物质在800~1200℃的高温下氧化、热解而被破坏,是一种可同时实现废物无害化、减量化和资源化的处理技术。
焚烧法不但可以处理固体废物,还可以处理液体废物和气体废物;不但可以处理生活垃圾和一般工业废物,而且可以用于处理危险废物。
在焚烧处理生活垃圾时,也常常将垃圾焚烧处理前暂时贮存过程中产生的渗滤液和臭气引入焚烧炉焚烧处理。
焚烧法适宜处理有机成分多、热值高的废物。
当处理可燃有机组分很少的废物时,需补加大量的燃料,这样增加了运行费用。
如果有条件辅以适当的废热回收装置,则可弥补上述缺点,降低废物焚烧成本,从而使焚烧法获得较好的经济效益。
回转窑炉利用衬以耐火材料的卧式可旋转圆筒对垃圾进行翻搅、预热,其适应性广,运行稳定可靠,通过设置二燃室可保证废物完全燃烧。
因此,虽然回转窑焚烧存在密封性差、高过量空气系数等不足,但在国际危险废物(含医疗废物)焚烧领域应用最广。
带热解的回转窑技术:基于回转窑良好的适应性以及对小规模废弃物焚烧具有运行稳定可靠的特点,本技术中回转窑结合二燃室作为焚烧的结构形式,融入热解技术构成一个完整的、有特色的垃圾焚烧系统,其性能将优于传统的回转窑技术。
(a)热解的实现:高温烟气替代传统的一次风进入回转窑,利用其热量和少量的氧气及水分实现航空垃圾在回转窑内的热解和不完全燃烧过程,使回转窑成为一个温度变化平缓、热化学反应温和的热解气化场所。
不仅改进了焚烧过程,而且可防止窑头爆燃,并使回转窑的密封、材料问题得到满意的解决。
(b)热解的优势:合理的二燃室温度和烟气再循环,可降低热力型NOx的生成,有利于燃料氮的还原,可使回转窑的NOx排放大为降低。
二燃室的燃烧与炉床上灰渣的燃烧相互影响,保持了燃烧的稳定。
二燃室的二次风为切向多层次布置,提高了二燃室的湍流度,有利于在二燃室中完全破坏有机物质。
生活垃圾热解气化
生活垃圾一直是城市管理的难题,但随着技术的发展,热解气化技术为废弃物带来了新的出路。
热解气化是一种将有机物质加热至高温,然后在缺氧或无氧条件下进行热解,产生可用的气体和固体残渣的技术。
这种技术不仅可以减少废弃物对环境的污染,还可以将废弃物转化为资源,实现资源的再利用。
热解气化技术的应用范围非常广泛,可以处理包括生活垃圾、农业废弃物、工业废料等在内的各种有机废弃物。
通过热解气化,生活垃圾中的有机物质可以转化为可用的合成气和固体残渣。
合成气可以用作燃料或化工原料,固体残渣则可以用于土壤改良或建筑材料的制备,实现了废弃物的资源化利用。
热解气化技术的推广应用,不仅可以减少城市垃圾填埋和焚烧所带来的环境问题,还可以为城市提供可再生能源和资源。
通过热解气化技术,城市可以实现生活垃圾的“零排放”,有效减少对环境的影响,同时也为城市的可持续发展提供了新的动力。
然而,要实现生活垃圾热解气化技术的全面推广,还需要政府、企业和社会各界的共同努力。
政府需要出台相应的政策支持和监管措施,鼓励和引导企业投入热解气化技术的研发和应用。
企业需要不断创新技术,提高热解气化设备的效率和稳定性,降低成本,增加可持续发展的动力。
社会各界需要加强环境保护意识,积极参与生活垃圾分类和资源化利用,共同推动生活垃圾热解气化技术的发展。
生活垃圾热解气化技术的应用,为城市废弃物管理带来了新的希望。
通过将废弃物转化为资源,实现了废弃物的减量化、资源化和无害化处理,为城市环境保护和可持续发展提供了新的解决方案。
让我们共同努力,推动生活垃圾热解气化技术的发展,为美丽的城市环境和清洁的生活空间贡献自己的力量。
危废焚烧(热解)特性、配伍对危废回转窑焚烧工艺运行的影响国家法律法规对危险废物焚烧所产生的灰渣热灼减率有明确要求。
该项控制指标可直接反映出物料焚烧充分燃尽的程度。
“风、火、料”的工艺控制对焚烧系统运行的稳定性具有十分重要的影响。
其中,物料的合理配伍对灰渣热酌减率指标的控制起到首要、关键性作用。
进入焚烧炉的物料配伍需要在粒径、热值、水分、挥发分以及酸性组分(硫、氯、磷等)等方面保持相对均匀、统一。
危险废物各种物料热解与燃烧特性不同,在回转窑内经过烘干预热进入热解阶段,将体现出不同的热解效率。
物料燃烧过程分为挥发分燃烧与固定碳燃烧两个阶段。
高挥发分物料燃尽温度较低,热解效率较高,挥发组分集中析出,以挥发分燃烧阶段为主而形成剧烈燃烧且持续时间较短。
高碳量物料不易燃尽,以热解固定碳燃烧阶段为主,燃烧所需要的时间较长。
因此,进入焚烧炉物料所体现出不同的热解效率将直接影响下一阶段热解气化产物的燃烧进程与固态物料的燃尽效率,最终影响炉渣热灼减率控制指标。
焚烧装置有效工艺控制范围内,固态物料在窑内的停留时间已经限定。
焚烧运行过程中,只有通过合理配伍,将不同物料的燃烧特性进行相互融合,方能实现对炉渣热酌减率的控制,达到焚烧运行的持续、稳定。
本文通过研究不同典型危险废物物料的热解效率,分析某回转窑焚烧系统运行调试数据,说明各类物料配伍比例不同体现出回转窑窑体温度及炉渣热灼减率的差别,相应提出了各类物料配伍的合理配比范围。
一、危险废物物料类型划分某危险废物焚烧系统所配置的预处理生产线主要包括:固态物料筛分预处理、硬质固态物料破碎预处理、污泥干化预处理、废液过滤预处理、精蒸馏残渣废物热融和过滤预处理。
物料预处理生产线所产生的物料划分为五种主要类型:散状物料(活性炭、化工滤渣等)、干化污泥、废液、精蒸馏残渣以及小包装物料。
其中,小包装物料包括:与其他物料混合易发生剧烈反应、不易破碎的软质纺织类等废物。
根据各类物料配伍比例需求,预处理后的物料分别通过溜子或喷射系统入窑焚烧。
回转窑在危废焚烧处置中的应用摘要:回转窑是危废焚烧系统中的核心设备,从危废回收处置的类别、规模、工艺选择、回转窑设计、工程实例等多个方面进行分析,着重探讨回转窑系统工作原理和性能特点,采用回转窑、二燃室、余热锅炉、急冷塔、布袋除尘器、湿法脱酸、烟气再热器工艺技术。
回转窑正常运行时,窑头温度550~700℃,窑尾温度800~1000℃,窑体倾斜角1.5°~2.0°,保证危废在窑内有足够的燃烧时间。
一般物料在窑内停留时间控制在30~90min,通过调节回转窑转速来调整停留时间。
二燃室温度1100~1150℃,烟气停留时间大于2s,保证烟气中的二噁英焚毁完全。
关键词:危险废物;回转窑;焚烧处置;烟气净化引言焚烧处理技术是危险废物处理技术领域普遍运用的处理技术类型,其能支持实现针对危险废物的清洁化处理和安全化处理技术目标,能够针对自然生态环境系统发挥正面影响效应。
当前历史发展阶段,伴随着危险废物焚烧处理技术的持续改良优化,危险废物焚烧处理技术活动过程中实际获取的效果也在逐渐改善,基本上实现了对我国危险废物处理技术领域各项基本需求的充分支持满足。
危险废物的主要特点,在于种类多样、物理性质与化学性质表现类型复杂、危险性高,以及技术处理难度大等,且由于绝大多数危险废物中包含的化学物质成分都具备易燃性、易爆性,以及生物毒性,开展针对危险废物的焚烧处理技术活动,必须严格做好针对各项基本技术细节的控制干预工作。
1典型难处置危废针对高硫氯等较难处置危废的研究较少,化工危废在燃烧过程中氟氯气体的脱出机理,并就典型危废热解过程中氟氯气体析出特性进行分析。
热解过程中HCl的析出特性,热解终温的设定对HCl析出有较大的影响。
含氯危废热解产物的主要形式,在危废焚烧过程中,氯代烃类物质可通过气相物化反应生成二口恶英类前驱物,因此合理布局热解、燃烧、燃烬工段,对此类物料的高效焚烧有一定的促进作用。
2回转窑在危废焚烧处置中的应用2.1焚烧炉选择在当前国内外工业危废焚烧处置工程中使用较多的就是回转窑焚烧炉,还有炉排炉、链条炉、热解气化炉、隧道窑等,回转窑系统各子系统设备较多、运行水平有一定要求,设备投资成本相对较高,在危废处置中有一定的技术壁垒。
张小只智能机械工业网
张小只机械知识库水泥回转窑处理城市生活垃圾的优点
城市生活垃圾焚烧灰的成分与水泥生料黏土质的成分极为相似,完全可用来烧制水泥。
利用水泥回转窑处理城市生活垃圾还具有其它处理方法不可比拟的优点,郑矿机器为您详细讲解水泥回转窑处理城市生活垃圾的优点主要体现在以下的几个方面:(1)处理温度高
水泥回转窑内的物料温度在1450~1550℃,而气体温度则高达1700~1800℃,在高温下,垃圾中的有毒有害成分彻底分解,一般焚毁去除率达到99.99%.
(2)停留时间长
水泥回转窑筒体长,垃圾在回转窑高温状态下持续时间长。
根据一般统计数据,物料从窑尾到窑头总的停留时间在35分钟左右,气体在大于950℃以上停留时间在8s以上,高于1300℃以上的停留时间大于3s,更有利用垃圾的燃烧和分级。
(3)焚烧状态易于稳定
水泥回转窑是一个热惯性很多、十分稳定的燃烧系统。
它是由回转窑金属筒体、窑内砌筑的耐火砖以及在烧成带形成的结皮和待煅烧物料组成,不仅质量巨大,而且由于耐火材料具有隔热性能,这样就不易因为垃圾投入量和性质的变化而造成温度波动,系统易于稳定。
(4)碱性环境气氛
生产水泥采用的原料成分决定了在回转窑内是碱性气氛,它可以有效地抑制酸性物质的排放,使得SO2和Cl等化学成分化合成盐类固定下来,减少或避免了一般燃烧后产生二噁英的现象。
(5)没有费渣排出
在水泥工艺的生产过程中,只有生料和经过煅烧工艺所生产的熟料,没有一般焚烧炉焚烧产生的炉渣问题;而且水泥回转窑是负压状态运转,烟气和粉尘很少外溢。
危险废物回转窑焚烧处理工艺探讨危险废物是指具有毒性、有害性、腐蚀性、感染性、放射性等危害特性的废弃物,对环境和人类健康造成潜在危害。
面对危险废物的处理,焚烧是一种常见的处理方式。
而在焚烧处理中,回转窑技术是一种被广泛应用的工艺,可以有效地处理危险废物,减少其对环境和人类健康的危害。
本文将探讨危险废物回转窑焚烧处理工艺,并对其技术特点、应用范围和处理效果进行探讨。
一、危险废物回转窑焚烧工艺的技术特点1.高温热解回转窑是一种旋转式的耐火材料加热设备,采用高温炉膛内部设置顶部和底部的旋转式炉膛,通过旋转和倾斜的方式将物料自顶部送入,从而使得物料在高温炉膛内得到充分的加热和分解。
在危险废物回转窑焚烧处理工艺中,高温热解是其最主要的技术特点之一,可以有效地将危险废物中的有机物和有毒物质分解并转化为无害的物质。
2.充分燃烧回转窑焚烧工艺中,由于其独特的旋转和倾斜设计,可以使得废物在炉内充分混合,并达到充分燃烧的效果。
这样不仅可以提高燃烧效率,减少能源消耗,还可以减少有害气体和固体废物的排放,从而保护环境和人类健康。
3.辅助燃料在危险废物回转窑焚烧处理工艺中,为了保证燃烧的充分和稳定,常常需要添加适量的辅助燃料,比如煤粉、焦炭等,以提高窑内温度和促进废物的燃烧。
辅助燃料的添加也可以减少窑内废物的残留量,提高焚烧效率。
4.在线监测系统危险废物回转窑焚烧处理工艺需要严格控制炉膛内的温度、压力、氧浓度等参数,以确保燃烧过程的稳定和高效。
常常需要配备先进的在线监测系统,及时监测和调整炉膛内的参数,保证燃烧的安全和稳定。
1.有机废物危险废物中常常含有大量的有机物质,比如含氯有机废物、含硫有机废物等,这些有机物质在常温下很难被分解和处理,容易对环境和人类健康造成重大危害。
而回转窑焚烧工艺正是一种可以有效分解有机物质的技术,因此适用于处理这类有机废物。
2.含金属废物危险废物中还常常含有大量的有毒重金属,比如铅、镉、汞等,这些重金属对环境和人类健康的危害极大。
回转窑焚烧炉与热解焚烧炉的比较抑制再合成烟气净化装置进一步去除自动化程度温度控制的DCS较易实现,自动化程度最高可实现温度控制,自动化程度高设备结构结构紧凑,由于转动部件较多,维修略多,气密性较好结构紧凑,维修方便,结构灰渣热灼减率灰渣灼减量一般小于3%灰渣灼减量小于5%飞灰一般由于一次风量少,飞回产生量低适用范围适合处理10t/d以上的规模,由于处理量大,由维修等带来的运行成本相应减少。
在处理量小于8t/d时,处理效果很好;处理量大时,由于炉膛限制,处理效果较差。
国家环保十一五规划重点发展30t/d以上回转窑危险废物集中焚烧回转窑焚烧炉(Rotary-kiln)回转窑工艺特征:(1) 转动有助于废物在窑内实现自动输送外,更可使废物得到良好的混合,从而提高其焚烧效率;(2)可用于各种废弃物的混合焚烧,是危险废物领域用途最广,也是最适于商业化集中处理中心的焚烧系统。
其优点:用途广泛,适应性好,可以处理各种不同形状及性质的废弃物;窑内气体乱流程度高,气、固体接触良好,反应均匀;窑内固体停留时间可以调整转速以控制;温度可高达摄氏1200度以上,可以有效破坏多数有害物质;给料周期短,从而实现真正的连续给料。
缺点为:对于低于6~8t/d处理量规模的中小装置,其投资成本高,投资回收率低;过剩空气需求高于热解焚烧炉,排气中粉尘含量略高;整体焚烧系统的机械性零件复杂,维修费略高。
热解焚烧炉具有技术先进、工艺可靠、操作简便安全(一次性进料、一次性除渣)、投资省(没有传动部件)、烟气含尘量低(焚烧搅动程度小)、运行及维护费用低、使用寿命长,入炉废物不需进行分拣等优点。
其缺点是热解过程延长了燃烧时间,热效率较低;一燃室冷热变化频率高(一天一次),对耐火材料影响较大,不便于热回收,自动控制水平要求较高,适合处理热值相对较高、疏松状、成分和性质相对较单一的废物,对泥状和大块物料的热解效果不是很理想。
回转窑焚烧炉炉型技术成熟,操作简单灵活,适用于处理各种不同形状的固液体废物,还可以处理低熔点的危险废物。
第30卷第9期 2017年9月环境科学研究Research of Environmental SciencesYol. 30,No. 9 Sep.,2017韦超,夏训峰,王京刚,等.回转窑热解气化炉处理生活垃圾特性[】].环境科学研究,2017,30(9):1471-1478.WEI Chao,XIA XunfengjWANG Jinggang,ef al. Gasification and pyrolysis characteristics of household garbage in a rotary kiln gasifier [ J ] • Research of Environmental Sciences ,2017,30(9) : 1471-1478.1. 中国环境科学研究院,国家环境保护地下水污染过程模拟与控制重点实验室,北京1000122. 北京化工大学化学工程学院,北京100029摘要:基于目前固定床热解气化法在常温下进行存在燃气热值和气化效率较低、燃料适用范围小和预处理复杂等问题,采用控 制变量法设计探究了不同预热空气温度和过量空气系数对小型回转窑式热解气化炉处理村镇生活垃圾的影响.结果表明:预热 空气温度升髙有利于垃圾热解气化产气,但有一定的局限性,当温度超过600 °C 时垃圾的气化产气明显下降;当过量空气系数为0.4时,垃圾的热解气化效率达到最大值,并且焦油产量最小.垃圾原样在过量空气系数为0.4、空气预热温度为500 °C 下对底渣、飞灰进行重金属含量的分析测试结果显示,飞灰中的铅含量远高于GB 18598—2001《危险废物填埋污染控制标准》相关标准 限值,需要经过处理才能排放,二嗯英采样分析结果显示其含量均低于GB 18485 —2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》限值.研 究显示,该回转窑式热解气化工艺处理生活垃圾的最佳过量空气系数为0.4,最佳空气预热温度为500 °C ,在此最佳工况条件下焦油产量小,飞灰及焦渣中重金属含量小,P (二嗯英)低于〇. 1〇 ng/m3.关键词:热解气化炉;热解气化;预热空气温度;过量空气系数 中图分类号:X705 文章编号:1001-6929(2017)09-1471-08文献标志码:ADOI : 10. 13198/j. issn. 1001-6929. 2017. 02. 69Gasification and Pyrolysis Characteristics of Household Garbage in a Rotary Kiln GasifierWEI Chao 12, XIA X u nfen g 1' , WANG Jinggang 2, WANG Lijun1 , LU Huiyu 2, ZHANG Ying11. State Environmental Protection Key Laboratory of Simulation and Control of Groundwater Pollution, Chinese Research Academy of Environmental Sciences,Beijing 100012, China2. College of Chemical Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, ChinaAbstract : Fixed-bed gasification has low gas heat value, low gasification efficiency, small fuel scope and complex pretreatment at roomtemperature. The influence of different preheated air temperature and excess air coefficient for municipal solid waste in a sm all, rotary kiln pyrolysis gasifier was studied with the control variable method. The result showed that the preheated air temperature rising is helpful for pyrolysis and gasification, but there are some limitations. When the temperature exceeded 600 °C, the garbage gasification gas decreased obviously. The garbage reached the maximum value and gasification efficiency and minimized the tar yield when the excess air coefficient was 0. 4. The heavy metal contents in slag, fly ash and garbage were investigated at the conditions of excess air coefficient 0. 4 and air preheating temperature 500 °C. The lead content in fly ash was much higher than the value in GB 18598-2001 Standard for Pollution Control on the Security Landfill Site for Hazardous Wastes , indicated a need for processing before being emitting. Dioxin sampling analysis results were below the value in GB 18485-2014 Standard for Pollution Control on the Municipal Solid Waste Incineration. The results showed that the best excess air coefficient of the rotary kiln pyrolysis gasification process was 0. 4,and the optimum air preheating temperature was 500 °C. Under the optimum conditions, the tar production, fly ash and coke slag heavy metal content was small, and dioxin levels were less than 0. 1 ng/m3.回转窑热解气化炉处理生活垃圾特性韦超〃,夏训峰1#,王京刚2,王丽君\吕慧瑜2,张颖Keywords : pyrolysis and gasification furnace ; pyrolysis and收稿日期:2016-10-23 修订日期:2017-06-06基金项目:国家科技重大专项(2〇l 5ZX 〇7l 〇3_0〇7_〇3)作者简介:韦超(1989-),男,山东临沂人,wcgd523090@.*责任作者,夏训峰(1968-),男,浙江苍南人,研究员,博士,主要从事农 村生活污染控制技术研究,xiaxunfengg@ sina. com gasification ; preheated air temperature ; excess aircoefficient目前,城市生活垃圾的处理扶术主要有填埋、 堆肥、热处置i大技术[1其中主要的热处置技术1472环境科攀研脔第'30卷分为直接焚烧W和热解气化[3]两种.相较于两种处理扶术,从资源化、能源利用的角度,直接焚烧是固态非均相燃烧[4\存在燃烧不充分、温度分布不均匀等问题,导致效率较低,而热解气化可以将城市生活垃圾转化成较为稳定的气、液、固种类型产品加以利用,W有效提高其利用效率、利用范围和经济性;从污染物排放角度,由于直接焚烧的不充分性所引起的二次污染t5],特别是二曙英的排放问题,制约着该技术的广泛应用[6;7T,热解气化从原理上减少了二嗯英W l的垂成,_:时大部分的重金属在热解气化过程f j融人灰渣,减少了排放,旨前的流化床气化法1™、.热解气化法[s\联合气化法等都是在常温下进行,存在着燃气热值低4.气化效率低、燃料适用范围小和预处理复杂等问题,而在富氧或纯氧条件下气 化,虽然气化效率及燃气热值.得到了提高,但#要疊气分离装置或者配气装置,动力消耗大旦系统复杂,总体经济效益不萵[13].在日本、美国等发达菌家,高 ■温空气气化技术[14] (high tempexatBx® air gasification,简称HTAG)在20世纪90年代能源利用领域得到了开发和应用.经过1987—1993年日本大学与企业的初期合作开发研究后,1993—1999年日本通产省就将髙温空气燃烧技术列为S家级a高性能业炉开发”项目,从1999年起,日本政府又提供38亿S元 ,用T其工至推广应用,计划至2〇〇5年结束™.仅1999一2000年日本就将!禽艰空气燃烧技术应用到41 台加热炉、55台热处理炉和13台熔炼炉上.高温空气燃烧锅炉也于2000年4月投产.到目前为止,国_上6连续举办了 5届高温食气燃烧国际会议,使 该技术迅速地向世界传播开来.1997年斟本政府启MEET(multi-staged enthalpy extraction technology,多阶段焓提取技术)[i7]新技术开发项1目,S前H完成 !B Ah«a 4 t的具..|p C业襟式的M EET-II系统也IE处 f试验、.开发阶段[l s].小型的STAR-MEET(即蒸汽与空气重整型多阶段培提取技术)[〜系统也处于研发阶 段,并建成了几家商业化的STAR-MEET J t r s其中第 一家I厂用来处理橡胶广产生的废弃橡胶,,最大的一 家则利用回收来的废气冰箱中的氨基甲酸乙酯气化发 电[2°],日处理规模达15 t,并于2002年2月投人运行. 日本已专门成立了一个公司(Eco MEET Solution Co.,Led)来推进所研制的STAR-M EET气化装置的商业化进程气另外美属%日本合作,开发了先进的MEET-IGCC生物质燃料气化系统[22].在国内,自前常用的气化技术是采用固定床和流化床气化,以常温或预热温度不髙的普通空气或富氧 空气作为气化剂.高温空气气化扶术的开发与研究还处于萌芽时期.为紧跟国际研究前沿,缩I短我国 在高温空:气气化技术方面辱国外先进技术的差距,积 极开展高温空气气化技术的研究与开发,将具有十分 重要的意义.泻前,关于髙温预热垒气气化技术的研 究及报道集中在固定床和流化床,而关于甸转窑式热 解气化炉的相关研究甚少.鉴于此,该试验采用福建农村地、区生活垃圾(与 城市生活垃圾相比规模小)作为研究对象,根据村镇 生活垃圾分散性处理模式,在小型回转窑式热解干馏 •气化炉中对村镇生活垃圾气化特性进行系统的研究.分别考察预热空气温度W5]和过量空气系数[2S1对村 镇生活垃圾的热解气化特性的影响,分析其热解气化 燃气含量^气态污染物浓度及焦柚的成分,并对热解 气化产生的飞灰和底渣中的重金属含暈进行分析,以期为村镇生活垃圾小型_转窑式127]热解气化炉的设 计和运行揭:供参考..1材料方法1.1样品采難采集经过筛选、破碎、磁选及干燥后的进炉垃圾,垃圾的工业成分分析得到水分、挥发分、灰分、固定碳 的會量翁别.为 21. 8%、39. 6%、26. 2%、12. 4%.垃圾 经元素分析得到C、H、M、S含量分别为35.3%、2.78%、0.800资、0.210啜.垃圾的热值为.9. 10.MJ/.kg.试验设计如下:a)热解气化试验.将垃圾样品经过地秤称量后a运送到垃圾储藏室进行渗滤处理.经过渗滤处理的垃圾先通过人X筛选,把较大块的金属以及海砖等难以燃烧的物质分拣出来,初步提高了垃圾的燃烧效 率.人;I筛选后的垃圾经链式传送带送往滚筒筛,经 过3个滚筒筛的筛选后的垃圾送人到垃圾储存仓放置、渗滤.储存仓放置一段时间的垃圾送往破碎机进 行充分破碎.然后,将储藏室的垃圾送往千燥滚筒千 燥处理,午燥后的垃圾送往回转窑式垃圾热解气化炉 处理.热解燃气迳水封除尘[叫以及电捕焦⑶1处理蔚 通往二燃室再燃烧,燃烧后的烟气经净化系统处理后 排放到大气.中.h)不同预热空气温度下过量空气系数对画转窑 热解气化特性的影响试验.根据热解气化炉处理垃圾的热解气化段温度为700 T:左右,试验设置预热空 气温度为常温(25 T h lO O JO O JO O JO O丈,研究國: 转窑热解气化炉_中过量空气系数(a )对气化;气的第9期韦超等1回转窑热解气化炉处理生活垃圾特性1473影响.垃圾在小型回转窖式热解气化炉中模拟研究 设定的过量空气系数变化范围为0.4〜1.0.过量空 气系数变化间距为〇. 2,分别收集热解气化气进行气 体含量的分析,计算热解气化气中各种气体的含量百 分比.c )焦油含量分析试验.过量空气系数为0.4时,空气预热温度为500、700 °C 条件下,采集该回转窑式热解气化炉中产生的焦油进行分析测试.d ) 重金属含量分析试验.过量空气系数为0.4 以及空气预热温度为500 °C 条件下,收集该回转窑式 热解气化炉中产生的底渣、飞灰进行重金属离子含量[31]的分析测试.e )二嗯英含量分析试验.在过量空气系数为 0.4以及空气预热温度为500 °C 条件下,采集该回转 窑式热解气化炉中产生的二噁英进行分析测试.1.2试验装置及方法村镇生活垃圾热解气化装置见图1.采用该装置测定垃圾热解气化特性时,准确控制进气量是关键,也是难度最大的问题.该试验采用控制变量方法研 究村镇生活垃圾的热解气化特性,此小型回转窑式热 解气化炉处理量为2 t /d ,进料速率为80 kg /h .检测方法、仪器及检出限如表1所示.螺旋进料液压泵图1村镇生活垃圾热解气化装置Fig. 1 Pyrolysis gasification unit of rural garbage表1检测方法、仪器及检出限Table 1 Detection methods,instruments and detection limit检测项(以 p 计,mg/m3 )检测方法使用仪器检出限/(mg/m3)颗粒物重量法,参照GB/T 16157—1996《固定污染源自动烟尘测姑仪(SMG 100,2排气中颗粒物测定与气态污染物采川方法》益康RBR 公■,德国)S02HJ/T 57 —2000《固定污染源排气中二氧化硫的测定定电位电解法》自动烟尘测姑仪(SMG 100, 益康RBR 公■,德国)1HC1HJ/T 27—1999《丨卩彳记汚染源排气中氯化氢的大气采样器〔UV1601北京北分瑞利0. 01测定硫氰酸氽分光光度法》分析仪器(集W )冇限责任公司〕NO HJ 693 —2014 M 定汚染源氮氧化物的自动烟尘测量仪(SMG 100,1测定定电位电解法益康RBR 公■,德国)丄CO非分散红外吸收法自动烟个测请仪(SMG 100,益康RBR 公Kj ,德国)1Pb 原子吸收分光光度法原子吸收分光光度计(AA-7000, 岛津公司,曰本)0. 002Cd原子吸收分光光度法原子吸收分光光度计(AA-7000,岛津公司,日本)0.001Hg原子吸收分光光度法原子吸收分光光度计(AA-7000,岛津公司,日本)0. 000 5As 原子吸收分光光度法原子吸收分光光度计(AA-7000,岛津公Kj ,U 本). 01Cu原子吸收分光光度法原子吸收分光光度计(AA-7000,岛津公Kj ,U 本)0.11474环境科学研究第30卷续表1检测项(以 p 计,mg/m3 )检测方法使川仪器检出限/ (mg/m3 )Cr原子吸收分光光度法原子吸收分光光度计(AA-7000,岛律公K],U水)0. 000 95高分辨气:相色谱气相色谱仪( Agilent GC7890,安捷伦科技有限公司,美N)—二嗯英M位尜稀释高分辨气相色谱-高分辨质谱法气相色谱-质谱联用仪(Agilent 6890-5973,安捷伦科技冇限公nl,美W)—焦油[32]高分辨气相色谱-高分辨质谱法气相色谱-质谱联用仪(Agilent 689〇_5973,安捷伦科技有限公司,美国)—2结果与讨论2.1过量空气系数对垃圾热解气化燃气成分的影响由图2可见,当过量空气系数为0.4、0.6、0. 8 时,热解可燃气体P(CO)随着预热空气温度的增加逐渐减少.当过量空气系数为1.0时,热解气化可燃气体P(CO)随着预热空气温度的增加逐渐增加,此 时热解气化炉以燃烧为主.当过量空气系数为0.4 时,热解气化产生的P(CO)最大(变化范围为9.02%〜6. 03% ),随着过量空气系数的增大,P(CO)逐渐减少.过量空气系数为0.4过量空气系数为0.60 100 200 300 400 500 600 700预热空气温度/°C 0 100 200 300 400 500 600 700预热空气温度/°C过量空气系数为0.80 100 200 300 400 500 600 700预热空气温度/°C-■-CO 0 100 200 300 400 500 600 700预热空气温度/°C-*-CH4图2不同预热空气温度下热解气化可燃气成分变化以上趋势说明,随着预热空气温度的增加气化p(c o)减少,高温预热空气条件下,不利于C0的生 成;随着过量空气系数的增大,热解气化炉反应由气化转向燃烧,^(c o)几乎忽略不计,热解气化产物以c o2为主.随着预热空气系数的增大,氧气量增大,C0燃烧转化为c o2的化学反应增强[33],^((]〇)的 增加有助于提高热解汽化炉燃烧段的温度,使得热解产生的炭黑等小分子有机物燃烧更充分.c o2的生 成如式(1)(2)所示.占燃2C0 + 02^A2C02(1)第9期韦超等:回转窑热解气化炉处理生活垃圾特性1475占燃有机物 +〇2^C02(2)当过量空气系数为〇.4、0.6、0.8时,热解气化可燃气体P(H2)随着预热空气温度的增加逐渐增加,当过量空气系数为0.4时,p(H2)增幅最大(增加了 7. 14%),并且妒(H2)比重达到最大值.当过量空气系数为1. 〇时,热解气化可燃气体P(H2)随着预热空气温度的增加先增加后减少,并且?>(H2)减少几乎可以忽略,同时也证明了热解气化由气化转向了燃烧.当过量空气系数为0.4时,热解气化p(H2)相对 较大(预热空气温度为700 °C时体积分数达到了7. 10%),随着过量空气系数的增大,p(H2)相对减少.以上趋势说明,预热空气温度的增加,热解气化p(H2)增加,高温预热空气条件下,有利于H2的生 成;随过量空气系数的增大,热解气化炉反应由气化转向燃烧,?>(H2)减少.P(H2)的减少,意味着水蒸汽含量的增大,过量 水蒸汽含量会降低垃圾热解气化的效率,适宜的H20 (蒸汽体积)/B(B为生活垃圾质量)[34]有利于垃圾的热解气化反应的进行,当水蒸汽含量高于一定值时会抑制垃圾热解气化反应的进行;水蒸汽含量会反过来影响H2及其他可燃气体的生成,从而影响热解气化效率.当过量空气系数为〇.4、0. 6时,热解气化可燃气体妒(CH4)随着预热空气温度的增加逐渐减少,此时 预热空气温度升高不利于CH4的产生.当过量空气系数为0.8时,热解气化可燃气体p(CH4)随着预热空气温度的增加逐渐增加;当过量空气系数为1.0 时,热解气化可燃气体CH4)随着预热空气温度的增加先增大后减小;当过量空气系数为0.4时,热解 气化可燃气体P(CH4)相对较大.以上结果说明,妒(CH4)受到过量空气系数及预热空气温度双重因素的影响.总体来说,随着过量空气系数的增大,热解 气化炉反应由热解气化转向燃烧,热解气化可燃气妒(c h4)减少.随着p(H2)与以CO)的增加,甲烷化 反应[35]增强,反应如式(3) ~(5)所示.2C0 +2H2--^CH,(+c o2(3)CO +3H,>c h4+ h2o(4)C02+4H2->c h4+ 2H20(5) CO和H2的生成也会促进甲烷化反应的进行,CO和H2的生成与甲烷化反应之间互相促进、互相 影响.因此探究出合适的工艺条件使得这三种物质生成含量相对较大对热解气化反应的进行有意义,从 而提高能源利用率.综上,当过量空气系数为0.4时,该回转窑式热解气化可燃气总含量相对较大,对垃圾的热解气化有利.相比于“炉排炉、流化床炉工艺”,“回转窑式热解气化工艺”利用气化可燃气燃烧供热,减少了热量的流失,无需外援加热,提高了垃圾热能的利用.因此,“回转窑式热解气化工艺”垃圾热能利用率较高.2. 2过量空气系数对垃圾热解气化污染物生成的影响由图3可见,当过量空气系数为0.4时,污染物p(S02)、p(NO)、p(N02)随着预热空气温度的增大而逐渐减少^(11〇)、/3(^〇)、/30113)随着预热空气温度的增大趋于不变,并且0(~〇)、/3(^^3)相近,变 化相似,变化趋势线接近重叠.当过量空气系数为〇. 6时,污染物P(NO)、P(N02)、P(HC1)随着预热空气温度的增大而逐渐减少,污染物p(S02)、P(N20)、p(NH3)随着预热空气温度的增大趋于不变,并且P (N20)可以忽略不计,p(so2)与p( NH3)相近,变化 相似,变化趋势线接近重叠.当过量空气系数为0.8 时,污染物p(NO)随着预热空气温度的增大而逐渐增加,污染物p(S02)随着预热空气温度的增大而逐渐减小.污染物p(HC1)、p(N02)、p(N20)、p(NH3)随着预热空气温度的增大而趋于不变,p(NH3)几乎 可以忽略不计,其中p(N02)与p(N20)相近,变化相似,变化趋势线接近重叠.当过量空气系数为1.0 时,污染物p(S02)、p(NO)、p(HC1)随着预热空气温度的增大而逐渐减小,污染物p(N02)、p(N20)、p(n h3)随着预热空气温度的逐渐升高而趋于不变,P( N02)与p(NH3)几乎可以忽略不计.当过量空气系数为0.4和1.0时,污染物生成量相对较小,并且经2.1节研究发现,过量空气系数为0.4时,垃圾热解产生可燃气体生成量相对较大.过量空气系数为〇.4且预热空气温度为500、700 °C时,该回 转窑式热解气化工艺运行工况的烟气达到了GB 18485—2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》的要求.2.3过量空气系数和预热空气温度对焦油及重金属生成的影响预热空气温度为500、700 °C下焦油中各组分所占比例变化情况如表2所示,当过过量空气系数为0.4时,空气预热温度为500 °C下焦油中不含有非苯环类物质和1个苯环类物质.而在过量空气系数为0. 6、0. 8、1.0时,预热空气温度为700 °C下焦油中非苯环类物质所占比例小于预热空气温度为500 °C下 的值.在过量空气系数为0.6和0.8时,预热空气温度为700 °C下焦油中1个苯环类物质所占比例小于1476环境科学研究第30卷Fig. 3 The composition changing of gaseous pollutants under different preheated air temperatures表2不同过量空气系数下焦油成分的变化Table 2 Variation of tar composition under different excess air coefficientsw ^ _焦油中各组分所占比例/%非苯环1个苯环2个苯环3 ~■4个苯环尔双500 °C700 °C500 °C700 °C500 °C700 °C500 °C700 °C 0.408.930010. 63056. 63022.76 0.622. 3910. 9227. 0312. 3036.0747.0414.4829.720.818. 3210.0325. 867. 62038.0648.0317. 7333.481.019. 3015.7333.4254. 1534.4012. 7612. 8517. 34预热空气温度为500 °C下的值,但过量空气系数为1.0时,情况与之相反.同样,当过量空气系数为0.4 时,预热空气温度500 °C下焦油中不含有2个苯环和3〜4个苯环类物质.当过量空气系数为1.0时,预热 空气温度为700 °C下焦油中2个苯环类物质所占比例小于预热空气温度为500 °C下的值,当过量空气系 数为其他值时,预热空气温度为700 °C下焦油中2个 苯环和3〜4个苯环类物质所占比例都大于预热空气温度为500 °C下的值.所以当过量空气系数为0.4, 预热空气温度为500 °C时,该回转窑式热解气化炉焦油生成量较小.根据固体废物浸出毒性浸出方法[36],且2.1节 与2. 2节所述的村镇生活垃圾热解气化过程中气态污染物生成含量相对较小的试验条件为过量空气系数为0.4、空气预热温度为500 °C.因此将垃圾原样在过量空气系数为0.4、空气预热温度为500 °C条件 下的底渣、飞灰做重金属含量的分析测试,共测试了六种重金属----Cr、Cu、Zn、As、C d和Pb.测试结果与GB18598 —2001《危险废物填埋污染控制标准》[37]的对比见表3.根据检测结果,该回转窑式热解气化炉热解产生的炉渣作为制作环保砖的原料处理.由表3中可见,垃圾原样中p(Zn)较高,但这六种重金属的含量均低于GB 18598 —2001标准限值. 底渣中P(Zn)、P(Cr)较高[38],但也低于GB18598— 2001标准限值.飞灰中P(Pb)超过了GB18598—第9期韦超等:回转窑热解气化炉处理生活垃圾特性1477表3检测结果和GB 18598—2001标准对比的数据汇总Table 3 The result and date of measurement andstandards of GB 18598-2001 mg/L种类Cr Cu Zn As Cd Pb 底渣 3. 5900.7106. 2700.0620. 0220. 029原样0.0480. 830 4. 8000.0150.0020. 054飞灰1. 2005. 10053.9000. 1670. 15917.400GB 18598—2001127575 2.50.5052001 限值,.为 17. 400 mg/I^,.翁为 GB 18598 —2001 限隹的3. 5倍.此外飞灰中Zn 、Cd 、C u 的貪:鐵也较_ ,,:真中P (Z n )接近GB I8598—2〇01限值的1/1根据上述检测结果,需要对该屈转窑式热解气化J :艺进一步优化,增加布袋除尘装置,并增设活性炭 吸附装.置,减少飞灰的外溢.布袋除尘裝f i 收集的飞 灰先经过固化和稳定化,然后送到垃圾填埋场进行安全填埋处理.2.4 500丈热解气化温度条件下二卩恶英的生成在500 T 热解气化温度条件下,烟气中P (二嗯 英)的6次检测结果惙;为0. 〇72、0. 0M 、0. 〇66、0. 058、0. 088、0. 092、0. 077 ng /m 3.,平均.偉为 0. 077ng /m 3,远低子GB 18485 — 2014《生活垃圾焚烧污染 控制标准》限值(〇. 10 ng /m 3).由宁该设备采用间接冷却的方式,使_得高温烟.气(2 s . ■内)由:8〇0弋f e 右迅速降至100 r 左右,跨越了二卩恶英再生成的条件区间(200 -400 ^),导致p (二曙英)大幅减少.3结论a ) 读面转窑式热解气化工艺中,热解气化P (C 0)随着预热髮气温度的增加而减少,高温预热 空气条件下,不利于C 0的生成;随着过量空气系数的增大,热解气化炉反应由_*£化转向燃烧_,^ (C .0)增加.猶解气:化少(h .2 :)随着_预热空气温.度的增太®增 加,高温预热豐气条件下,有利于H 2的生成;随过量 空气系数的増大,热解气化炉反应由热解今化转向燃烧,<p (H 2)减少.b ) 诙回转窑式热解气化工艺中,p (c h 4)受到过 最g 气系数及预热空气温度双重__的影响.总体来说,随着过量空气系数的增大,热解气化炉反应由热解气化转询燃烧,热解气化可燃气.f >_( c h 4 )减少.C )当过量空气系数为0.4时,该回转窑式热解 气化3C 艺产生齒可纖气总含鸶粗对裳他过_空气系数工况条件较大,对垃圾的热解气化有利..当过暈空气系数为0.4,预热空气温度为500 T :时,该厨转窑 式热解气化X 艺烟气中污染物排放低于GB 18485 —2014<〈生活垃圾焚烧污染控制标准》的相关限值,并 鹿0转窑式热解气化工艺焦油产滅最小.d )垃圾原样在过量空气系数为0.4、预热.鲁气 温度为500 T 下对底渣、飞灰进行重金属含量的分析 测试结果显示,底渣、飞灰和垃圾原样中的重金属含 量大部分在GB 18598 —2001《危险废物填埋污染控 制标准》的控:制范围内,而飞灰:中的铅含羹:__于 GB I 8598 —2001限值,铸要经过处理后才能排放■参考文献(References ):[1 ] SOSSOU S K,S0U/DAK0URE M,HIJIKATA N,et al. 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