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第七章 可燃固体废物的焚烧

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第十一讲 第七章 固体废物的热解处理技术(4月26日)

第十一讲 第七章 固体废物的热解处理技术(4月26日)

固体城市煤气及焦化技术发展而来； 借鉴城市煤气及焦化技术发展而来； 20世纪70年代，石油危机促使生化垃圾热解技术发展； 20世纪70年代，石油危机促使生化垃圾热解技术发展； 前发达国家已经实现大型工业化应用，但仍然存在技术问 题和安全问题有待进一步解决，尚未大范围推广； 题和安全问题有待进一步解决，尚未大范围推广； 我国已着手进行基础性研究； 有利于实现从生活垃圾中高效回收燃料气体、液体燃料及 多孔质物质。 多孔质物质。
固体废物处理与资源化 15
国外城市垃圾热解技术发展历程
日本有关城市垃圾热解技术的研究是从1973年实施 ☺ 日本有关城市垃圾热解技术的研究是从1973年实施 的”star Dust”工程开始的。 Dust”工程开始的。 ☺ 该工程的中心内容是利用双塔式循环流化床对城市垃 该工程的中心内容是利用双塔式循环流化床对城市垃 圾中的有机物进行气化。随后， 圾中的有机物进行气化。随后，又开展了利用单塔式 流化床对城市垃圾中的有机物液化回收燃料油的技术 研究。 研究。
固体废物处理与资源化 4
热解技术的特点
☺ 固体废物资源化的重要途径之一； 固体废物资源化的重要途径之一； ☺ 固体废物的热解与焚烧的不同点： 固体废物的热解与焚烧的不同点 不同点： (1)热解可以将固体废物中的有机物转化为以燃料气、 (1)热解可以将固体废物中的有机物转化为以燃料气、 热解可以将固体废物中的有机物转化为以燃料气 燃料油和炭黑为主的贮存性能源 为主的贮存性能源， 燃料油和炭黑为主的贮存性能源，焚烧尾气组分 无法利用； 无法利用； (2)由于是缺氧分解，排气量少，有利于减轻对大气 (2)由于是缺氧分解，排气量少， 由于是缺氧分解 环境的二次污染； 环境的二次污染； (3)热解温度相对较低，废物中的硫、重金属等有害 (3)热解温度相对较低 废物中的硫、重金属等有害 热解温度相对较低， 成分大部分被固定在炭黑中 挥发量少， 在炭黑中， 成分大部分被固定在炭黑中，挥发量少，燃烧过 程中有害金属挥发量高，尾气的污染性强； 程中有害金属挥发量高，尾气的污染性强； (4)由于保持还原条件，Cr3+不会转化为Cr6+； (4)由于保持还原条件 由于保持还原条件， 不会转化为Cr 放热过程。 (5)热解过程为吸热过程，焚烧为放热过程。 (5)热解过程为吸热过程，焚烧为放热过程 热解过程为吸热过程

第七章 焚烧技术(2)讲解

第七章 焚烧技术(2)讲解
PCDDs/PCDFs生成的典型温度：350±50℃ 主要发生在锅炉内（尤其在节热器部位）或粒 状污染物控制设备前。
对于烟气中已生成的PCDDs/PCDFs： 干法或半干法：喷入吸附剂（如活性炭或焦炭粉）或
设置吸附剂的固定床吸附与除尘设备联合 湿法：对PCDDs/PCDFs总浓度影响不大，但可使毒性
PCDDs/PCDFs的防治：
控制来源：
避免含PCDDs/PCDFs物质和含氯成分高的物质 （如PVC）进入垃圾
减少炉内形成：
共“a-g”七条措施
重点：保证足够的燃烧温度和停留时间 焚烧温度≥850℃,停留时间≥ 2s 焚烧温度≥ 1000℃,停留时间≥ 1s
避免炉外低温再合成：
a.在燃烧室设计时采取适当的炉体热负荷，以保持足 够的燃烧温度、气体停留时间、燃烧段和后燃烧段的 不同空气量及预热温度等
当量浓度（TEQ）有所降低
PCDDs/PCDFs的测定：
属于超痕量级测试：GC-MS联机测定
七、焚烧产生的残渣及其控制：
细渣
灰渣种类：
底灰 锅炉灰 飞灰
属于危险废物，必须进行固化/稳定化处理
七、焚烧产生的残渣及其控制：
焚烧灰渣的处理处置及再利用： 图7-26（P220）：典型的灰渣处理处置技术 图7-27（P221）：典型的焚烧灰渣再利用技术
缺点：
动力消耗较多 废气中粉尘较多 空气分布必须均匀，否则发生偏流影响流化状态 和尾气夹带量，燃烧温度和焚烧完全性
流化床式焚烧炉：
一种综合性能优越的城市垃圾焚烧方式，尤其 适合我国垃圾热值低的国情
可用于处理污泥、油渣以及多种有机废液和小 颗粒废物等
模组式固定床焚烧炉（控气式焚烧炉）：
一次燃烧室助燃空气量为理论空气量的70~80%

可燃固体废物的焚烧

可燃固体废物的焚烧

可燃固体废物的焚烧可燃固体废物的焚烧一、可燃固体废物：从焚烧角度分析，城市生活垃圾可分为可燃和不可燃两部分: 可燃垃圾――橡塑、纸张、破布、竹木、皮革、果皮及动植物、厨房垃圾等。

其组分、物性和燃烧特性等非常复杂，不易直接填埋；不可燃垃圾――金属、建筑垃圾、玻璃、灰渣等，除可回收利用部分外，大多可直接安全填埋。

第一节可燃固体废物的热值一、热值热值――指单位重量的固体废物燃烧释放出来的热量，kJ/kg。

粗热值 HHV――高位热值：是指化合物在一定温度下反应到达最终产物的焓的变化。

水为液态净热值 NHV――低位热值：水为气态。

二、热量的测定 1.标准实验：氧弹量热计――测量的是粗热值。

2.通过元素组成作近似计算粗热值与净热值的转换 1.NHV HHV-2420[H2O+9 H-Cl/35.5-F/19 ] NHV：净热值，kJ/kg HHV：粗热值，kJ/kg H2O：焚烧产物中水的重量百分率，% H、Cl、F：分别为废物中氢氯氟含量的重量百分率，% 2.NHV 2.32[1400mC+45000（mH-0.125mo）-760mCl+4500mS] mC、mH、mo、mCl、mS：分别代表碳、氢、氧、氯和硫的质量分数关于热值的计算例1 表7―2是我国武汉市城市垃圾的组分，假设该组分的热值与美国城市垃圾的典型组分的热值相同，可据此计算出武汉市垃圾的热值：例2某固体废物含可燃物60%、水分20%、惰性物20%。

固体废物的元素组成为碳28%、氢4%、氧23%、氮4%、硫1%，水分20%、灰分20%。

假设①固体废物的热值为11630kJ/kg；②炉栅残渣含碳量为5%；③空气进入炉膛的温度为65℃，离开炉栅的温度为650℃；④残渣的比热为0.323 kJ/（kg.℃）；⑤水的汽化潜热2420 kJ/kg ；⑥辐射损失为总炉膛输入热量的0.5%；⑦碳的热值为32564 kJ/kg 。

试计算这种废物燃烧后可利用的热值。

固体废物处理与资源化固体废弃物焚烧处理

固体废物处理与资源化固体废弃物焚烧处理
若已知废物的元素组成，则可用Dulong方程式近似计算出 净热值：
1 NHV 2.32[14000mc 45000(mH mo) 760mcl 4500ms]
3
式中：mc、mH、mo、mcl、ms分别代表碳、氢、氧、氯和 硫的摩尔质量。
2、通过比例求和法计算
如果混合固体废物总量已知，废物中各组成的重量和热值 已测定，则混合固体废物的热值可用下式计算：
3、焚烧效果的评价
（1）目测法：通过肉眼观察焚烧产生的烟气的“黑度”来判断焚 烧效果，烟气越黑，焚烧效果越差。
（2）热灼减量法：根据焚烧炉渣中有机可燃物的量（即未燃尽的 固定碳）来评价焚烧效果的方法。
热灼减率指生活垃圾焚烧炉渣中的可燃物在高温(600±25）℃ 、 保持3小时、空气过量的条件下被充分氧化后，单位质量焚烧炉渣 的减少量。热灼减率越小，燃烧反应越完全，焚烧效果越好。热灼 减率的计算如下：
H、Cl、F分别为废物中氢、氯、氟
含量的质量百分数，%。
也可用下式计算：
NHV HHV 6(9H W )
式中：NHV——垃圾的低位热值，kJ/kg(湿基）； HHV——垃圾的高位热值，kJ/kg(湿基）； H——湿基垃圾中的氢元素含量，%； W——湿基垃圾的水分，%；
1、通过元素组成作近似计算
DRE＝WPOHC进 - WPOHC出 100％ WPOHC进
(2) HCl的排放量
从燃烧炉烟气排出的HCl量在进入洗涤
设备之前小于1.8kg/h。
（3）烟囱的排放颗粒物含量应≤100、80、65mg/m3。（标态、 11%O2（干空气）作为换算基准换算后的浓度。不同焚烧容量 ≤300kg/h、300～2500kg/h、≥2500kg/h）。
碘。

第7章---可燃固体废物的焚烧

第7章---可燃固体废物的焚烧

物等。元素态重金属、重金属氧化物及重金属氯
化物在尾气中将以特定的平衡状态存在，且因其
浓度各不相同，各自的饱和温度亦不相同，遂构
成了复杂的连锁关系。汞、砷等蒸气压均大于
7mmHg(约933Pa)，多以蒸气状态存在。
7.3焚烧污染物的产生与防治—
毒性有机物
废物焚烧过程中产生的毒性有机 氯化物主要为二恶英类，包括多氯代 二苯-对-二恶英(PCDDs)和多氯代二 苯并呋哺(PCDFs)。
7.2废物焚烧的控制参数
3T1E一般称为焚烧四大控制参数，也是 影响焚烧效果的主要因素。
焚烧温度 搅拌混合程度 气体停留时间 过剩空气率7.源自废物焚烧的控制参数——焚烧温度
焚烧温度是指废物中有害组分在高温下氧化、 分解直至破坏所须达到的温度。
提高焚烧温度有利于废物中有机毒物的分解 和破坏，并可抑制黑烟的产生。过高的焚烧温 度不仅增加了燃料消耗量，而且会增加废物中 金属的挥发量及氧化氮数量，引起二次污染。 燃烧温度低会使燃烧不完全，燃烧室温度必须 保持在燃料的起燃温度之上，可以采用预热空 气的方法，提高燃烧温度。
7.3焚烧污染物的产生与防治—
一氧化碳
当氧气的含量越高越有利于一氧化碳生
产二氧化碳。但是事实上焚烧过程中仍夹杂
碳微粒。只要燃烧反应进行，一氧化碳就可
能产生，故焚烧炉二燃室较为理想的设计炉
温是在1000℃，废气停留时间为1s。
7.3焚烧污染物的产生与防治—
酸性气体
焚烧产生的酸性气体，主要包括二氧化硫、
否支付对它自身干燥，并维持一定高
的焚烧温度。
生活垃圾，热值大于3350 kJ/kg
7.1燃烧的基本知识——
燃烧过程
物料的干燥阶段 燃烧的主阶段——真正的燃烧阶段 燃尽阶段——生成残渣的阶段

第七章可燃固体废物的焚烧

第七章可燃固体废物的焚烧

式中： WH O—焚烧产物中水的质量分数，%；
2
WCl WF NHV HHV 2420[WH2O 9(WH )] 35.5 19
WH、WCl、WF—废物中氢、氯、氟含量的质量分数，%。
若废物的元素组成已知，可利用Dulong 方程式近似计
算出低位热值：
1 NHV 2.32[14000MC 45000(MH MO) 760MCl 4500MS] 8 若混合废物中各组成物热值已知，则可按下式计算出总 热值：
理论空气量:根据废物组分的氧化反应方程式计算求得的空气量。
3 、 焚烧烟气
主要的污染物质： （1）不完全燃烧产物(PIC)，碳氢化合物燃烧不良产生的副产品，包括CO、炭黑、 烃、有机酸及聚合物等； （2）粉尘，废物中的惰性金属盐类、金属氧化物或不完全燃烧物质等； （3）酸性气体，包括氯化氢及其他卤化氢、SOx、NOx、H3PO4等； （4）重金属污染物，包括铅、汞、铬等的元素态、氧化态和氯化物等； （5）有机污染物，主要为二恶英（PCDDs和PCDFs等）
2废物热值利用方式
主要设备：锅炉 蒸汽透平机（气体透平机） 发电机
第二节 固体物质的燃烧



（一）固体废物焚烧的产物 1、有机碳的焚烧产物是二氧化碳气体。 2、有机物中的氢的焚烧产物是水。若有氟或氯存在，也可能有它们的 氢化物生成。 3、固体废物中的有机硫和有机磷，在焚烧过程中生成二氧化硫或三氧 化硫以及五氧化二磷。 4、有机氮化物的焚烧产物主要是气态的氮，也有少量的氮氧化物生成。 由于高温时空气中氧和氮也可结合生成一氧化氮，相对于空气中氮来说， 固体废物中的氮元素含量很小，一般可以忽略不计。 5、有机氟化物的焚烧产物是氟化氢。 6、有机氯化物的焚烧产物是氯化氢。 7、有机溴化物和碘化物焚烧后生成溴化氢及少量溴气以及元素碘。 8、根据焚烧元素的种类和焚烧温度，金属在焚烧以后可生成卤化物、 硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐、氢氧化物和氧化物等。

第七章可燃固体废的焚烧(1)解析

第七章可燃固体废的焚烧(1)解析

♣ 热值的确定：
►高位热值（粗热值）：HHV
用氧弹量热计测定
► 低位热值（净Biblioteka 值）： NHV由高位热值计算
利用Dulong方程式计算
由高位热值计算NHV：
Cl F NHV ＝HHV －2420[ H 2O + 9( H－ 35.5 －19 )]
式中： NHV－低位热值，kJ/kg
HHV－高位热值，kJ/kg
H2O－固体废物中水的质量百分数，％ H、Cl、F－分别为固体废物中氢、氯、氟 含量的质量百分数，％
利用Dulong方程式计算NHV： （前提：在废物组成元素已知的情况下）
1 NHV ＝2.32[14000 mC + 45000 (mH－ 3 mO )－760 mCl + 4500 mS ]
式中: NHV－低位热值，kJ/kg mC、mO、mH、mCl 、mS －分别代表碳、 氧、氢、氯和硫的质量分数
式中：A0－理论空气量 A －实际供应空气量
过剩空气量：Excess air
♣ 过剩空气率：
A m＝ A 0
A－A0 过剩空气率 ＝ ×100% A0 A ＝( A － 1)×100% 0
＝( m－ 1) ×100%
四、主要焚烧参数的计算： 物料平衡分析：
生活垃圾M1
空气M2 焚 烧 系 统 飞灰M4出 干烟气M1出
第七章 可燃固体废物的焚烧
概
述
一、焚烧技术的定义及特点
1、固体废物的焚烧：
被处理的废物在焚烧炉内与过量空气进行氧 化燃烧反应，废物中的有害物质在高温下 （800～1200℃）氧化、热解而被破坏。
2、固体废物焚烧技术的特点：
♣ 优 点：
减量、解毒、除害

固体废物的热处理

固体废物的热处理

第七章 固体废物的热处理第一节概述焚烧法是一种高温热处理技术，即以一定的过剩空气量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、资源化的处理技术。

焚烧的主要目的是尽可能焚毁废物，使被焚烧的物质变为无害和最大限度地减容，并尽量减少新的污染物质产生，避免造成二次污染。

对于大、中型的废物焚烧厂，能同时实现使废物减量、彻底焚毁废物中的毒性物质，以及回收利用焚烧产生的废热这三个目的。

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；不但可以处理城市垃圾和一般工业废物，而且可以用于处理危险废物。

危险废物中的有机固态、液态和气态废物，常常采用焚烧来处理。

在焚烧处理城市生活垃圾时，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。

焚烧适宜处理有机成分多、热值高的废物。

当处理可燃有机物组分含量很少的废物时，需补加大量的燃料，这会使运行费用增高。

但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。

1.1 废物焚烧处理方式处理废物的焚烧场可分为城市垃圾焚烧场、一般工业废物焚烧场和危险废物焚烧场。

数量最多的焚烧场是城市生活垃圾焚烧场。

焚烧场按处理规模和服务范围来看，又有区域集中处理场和就地分散处理场之分。

集中处理场规模大、设备先进、能保证达到无害化处理要求，同时也有利于能源的回收和利用。

1、焚烧处理方式：废物焚烧处理的工艺流程及其焚烧炉的结构，主要由废物种类、形态、燃烧特性和补充燃料的种类来决定，同时还与系统的后处理以及是否设置废热回收设备等因素有关。

一般说来，对于易处理、数量少、种类单一及间歇操作的废物处理，工艺系统及焚烧炉本体尽量设计得比较简单，不必设置废热回收设施。

对于数量大的废物，并需连续进行焚烧处理时，焚烧炉设计要保证高温，除将废物焚毁外，应尽可能地考虑废热回收措施，以充分利用高温烟气的热能。

固体废物处理处置工程-第七章--可燃固体废的焚烧--new--最新

固体废物处理处置工程-第七章--可燃固体废的焚烧--new--最新

2）、实际燃烧需要空气量：
A＝mA0
A — 实际燃烧需要空气量 A0 — 理论燃烧需要空气量 m — 过剩空气系数
2、焚烧产生烟气量：
m3/kg
碳燃烧： C+O2 →CO2
C VCO2＝22.412
硫燃烧： 氢燃烧：
S+O2 →SO2
S VSO2＝22.4 32
1 H2 +2O2 →H2O
HW VH2O＝22.4(2 +18)
式 中：
C、H、O、S — 1kg固体废物中碳、氢、氧、
硫元素的质量
碳燃烧： C+O2 →CO2 C 12 ×22.4 m3 硫燃烧： S+O2 →SO2 S 32 ×22.4 m3 氢燃烧： 2H2+O2→ 2H2O H 4 ×22.4 m3 固废中的氧：2O→O2 O 32 ×22.4 m3
燃烧的理论需氧量（以体积表示）：
第七章 可燃固体废物的焚烧
概述
一、焚烧技术的定义及特点
1、固体废物的焚烧：
被处理的废物在焚烧炉内与过量空气进行氧 化燃烧反应，废物中的有害物质在高温下 （800～1200℃）氧化、热解而被破坏。
2、固体废物焚烧技术的特点：
♣ 优 点：
减量、解毒、除害
♣ 缺 点：
费用昂贵、操作复杂、严格 产生二次污染物
各组分的热值与美国城市垃圾的典型组分热值相同， 试计算武汉市垃圾的热值。
♣ 废物热值利用方式：
►发 电 焚烧炉 锅炉
蒸气轮机 发电机
η＝63％
η＝30％
►供 热
η＝20％
第二节 固体物质的燃烧
一、固体废物焚烧的产物： 主要产物：
有机碳 有机硫 有机氮 有机物中的氢

第七章 可燃固体废物的焚烧

第七章 可燃固体废物的焚烧

2.一氧化碳Leabharlann 由于一氧化碳燃烧所需的活化能很高，它是燃烧不完全过 程中的主要代表性产物。
氧气含量越高，越有利于CO转化成CO2。 不过事实上，焚烧过程中会夹杂碳颗粒，只要燃烧反应仍
能继续进行，就有可能产生CO。焚烧炉二次燃烧室理想 的设计为炉温在1000℃，废气停留时间1s。 焚烧氯化物时，由于有急性氯化物的化学性质大多数较为 稳定，常以CO的含量来判断燃烧反应完全与否。
当空气不足，燃料过剩时，燃烧产物中残留有燃 料而产生黑烟，称之为还原焰燃烧；
当空气过剩时，称之为氧化焰燃烧。
固体燃烧
火焰燃烧是氧化反应现象，焚烧时，都是从固体 状态转化为气体的碳氢化合物，然后才能与氧进 行燃烧。
但是固体废物不能像液体一样直接挥发到气相， 需要先经过热裂解，产生成分复杂的碳氢化合物， 这些化合物从废物表面挥发，随之与氧气接触， 快速燃烧。
过剩空气比=21/（21-过剩氧百分比）
焚烧废液、废气时，过剩空气量一般取 20%~30%的理论空气量；
焚烧固体废物时，需要较高的数值，通常为理论 需氧量的50%~90%，过剩空气系数1.5~1.9， 有时甚至在2以上。
控制参数的关系
过剩空气率由进料速率即助燃空气供应速率即可 决定；
气体停留时间由燃烧室几何形状、供应助燃空气 速率和废气生产率决定；
助燃空气供应量直接影响到燃烧室中的温度和流 场混合程度，燃烧温度影响垃圾焚化的效率。
焚烧温度和停留时间有密切关系。
主要焚烧参数计算
燃烧需要空气量
1.理论燃烧空气量 理论燃烧空气量之废物完全燃烧时，所需要的最低空气
量，一般以A0表示。
体积基准
A0 (m3
/
k g)
1 0.21

固体废弃物处理与处置第五章-可燃固体废物的焚烧

固体废弃物处理与处置第五章-可燃固体废物的焚烧

第一节 可燃固体废物的热值
一、有关热值的计算
固体废物的热值是指单位重量的固体 废物燃烧释放出来的热量，以k J／kg表示。
热值有两种表示法，粗热值和净热值。 粗热值是指化合物在一定温度下反应到达 最终产物的焓的变化。净热值与粗热值产 物水的状态不同，粗热值水是液态，净热 值水是气态。所以，二者之差，就是水的 汽化潜热。用氧弹量热计测量的是粗热值。 将粗热值转变成净热值可以通过下式计算：
空气是否越多越好？
二、固体废物的燃烧过程
一般根据不同可燃物质的种类，有三种不同的燃 烧方式。 (1)蒸发燃烧，固体受热熔化成液体，继而化成蒸气， 与空气扩散混合而燃烧，蜡的燃烧属于这一类； (2)分解燃烧，固体受热后首先分解，轻的碳氢化合 物挥发，留下固定碳及惰性物，挥发分与空气扩 散混合而燃烧，固定碳的表面与空气接触进行表 面燃烧。木材和纸的燃烧属于这一类；
布袋除尘器工作原理图
催化反应塔
催化剂反应塔下图所示。其内装有若干催 化剂单元。为了防止烟尘在催化剂层上堆积, 配有压缩空气和压缩蒸汽吹灰器,不但便于吹 除催化剂层上的烟尘,还有利于催化剂单元更 换。
催化剂反应塔示意图
(二)恶臭的产生与防治
在焚烧废物的过程中，常会产生恶臭。 恶臭物质也是未完全燃烧的有机物，多为 有机硫化物或氮化物，它们刺激人的嗅觉 器官引起人们厌恶或不愉快，有些物质亦 可损害人体健康。
燃烧
二噁英
二噁英
飞灰和催化剂的影响
烟气中的飞灰具有较大的比表面积,有着很强的吸 附能力, 几乎能吸附所有的气态、固态污染物, 各种金 属及其氧化物、各种含氯有机物，为PCDD /Fs的生 成提供必要的反应物质和条件。
烟气飞灰中常常含有各种对PCDD /Fs具有催化作用 重金属(如Cu、Fe等) ,加速了PCDD /Fs生成反应速 率,因而能够在较短的时间内生成大量的PCDD /Fs。

[农学]7 可燃固体废物的焚烧

[农学]7 可燃固体废物的焚烧

1
系统
19世纪中后期 ➢机械化连续垃圾焚烧炉。处理能力、焚烧效果、治污↗
➢焚毁带病毒、病菌的垃圾。→英、美、法等试验研究，建立焚烧炉
h
2
垃圾焚烧的发展史
1874和1885年，英国诺丁汉和美国纽约先后建 成生活垃圾焚烧炉。 1896和1898年，德国汉堡和法国巴黎先后建 成最早的生活垃圾焚烧厂。 20世纪初到60年代，焚烧技术的发展阶段。固 定炉排到机械炉排，自然通风到机械通风。 20世纪70年代到90年代中期，焚烧技术成熟 阶段。
城市固体废物的焚烧处理将是我国大部分 城市的主要方式。
h
7
（1）焚烧法
一种高温分解和深度氧化的综合过程。焚烧法 可以使可燃性固体废物通过氧化分解，达到减 容，消毒，回收能量及副产品的多重目的。
即：能同时实现减量化，无害化和资源化的目 的。
焚烧法是固废的一条重要的处理、处置途径。
h
8
（2）焚烧法的处理对象
可燃组分
组分
厨房废渣、果皮 木屑杂草 纸张
质量百分 率/%
30.12 2.00
1.52
不可燃组分
组分
质量百分率 /%
煤灰
57.25
陶瓷、砖、石
7.97
皮革、塑料、橡胶、纤维 1.14
总计
34.78
h
总计
65.22
19
解：
⑴ 以1kg垃圾为例，分别计算各可燃组分的质量 废渣及果皮质量：0.3012kg；木屑杂草质量：0.2kg；纸 张质量：0.152kg；皮革塑料质量：0.114kg。 ⑵ 分别计算各可燃组分的热能
不可燃垃圾——金属、建筑垃圾、玻璃、灰渣 等，除可回收利用部分外，大多可直接安全填 埋。

固体废物的焚烧处理

固体废物的焚烧处理

2. 焚烧炉系统_参数设计
3. 空气系统
• 作用：为焚烧提供必要氧气；冷却炉排、混合炉料、控制 烟气气流等。
• 垃圾池上方抽取空气用余热锅炉后的热转换器预热，用于 一次助燃空气。
4. 烟气系统_Page1(烟气组成)
• 烟气中的主要成分：CO2、H2O、O2、N2，占烟 气容积的99%，属无害成分；
过剩空气系数 λ=V/V0 V----助燃空气量 V0---理论空气量
过剩空气率=(λ-1)×100%
过剩空气率经验数据
• 焚烧废液、废气时，过剩空气量一般取20%~30% 的理论空气量；
• 焚烧固体废物时，需要较高的数值，通常为理论 需氧量的50%~90%，过剩空气系数1.5~1.9，有时 甚至在2以上。
• 入炉固体废物从进料端向出料端移动过程中完 成物料的蒸发、干燥、热分解和燃烧反应过程 。
1. 机械炉排焚烧炉
• 将废物置于炉排上进行焚 烧的炉子，有固定炉排和 活动炉排两种焚烧炉
• 固定炉排：只能手工操作 、间歇运行，劳动条件差 、效率低，拨料不充分时 焚烧不彻底。只适用于焚 烧少量的易燃性废物。
℃以上。
⑤ 焚烧可能会产生氧化氮的废物，温度控制在 1500 ℃以下。
3. 搅拌混合程度
• 为增大固体与助燃空气的接触和混合程度，搅动 方式是关键所在。
• 焚烧炉所采用的搅动方式有空气扰动、机械炉排 扰动、流态化扰动及旋转扰动等。
4. 过剩空气率
• 在实际的燃烧系统中，氧气与可燃物质无法完全 达到理想程度的混合及反应。为使燃烧完全，需 要加上比理论空气量更多的助燃空气量。
➢能以最快的速度实现垃圾处理的无害化、减 量化和资源化。在发达国家已被广泛采用。
焚烧法缺点

固体废弃物焚烧技术

固体废弃物焚烧技术

烟气中的主要成分：CO2、H2O、O2、N2，占烟气 容积的99%，属无害成分。 缺点—— 烟气中的有害成分主要是：CO、NOx、H2S、HCl 以及一些具有特殊气味的有机有害气体，如饱和烃和 不饱和烃、烃类氧化物、卤代烃类、芳香族类物质等， 焚烧法对垃圾的热值有一定要求 ; 包括多氯二苯二恶英. 建设成本和运行成本相对高 ; 固体颗粒物：主要是碳黑、一些金属和盐类经蒸发 凝聚而成的粉尘。 管理水平和设备维修要求高；
二、焚烧法概述
焚烧法一般是指将垃圾作为固体燃料送入焚烧炉中， 在高温条件下（一般为900℃左右，炉心最高温度可达1100℃ ），垃圾中的可燃成分与空气中的氧进行剧烈化学反应，放 出热量，转化成高温烟气和性质稳定的固体残渣。 优点——
垃圾焚烧后，体积可减少85％~95%，质量减少20％~80%。 高温焚烧消除了垃圾中的病原体和有害物质——无害化。 焚烧排出的气体和残渣中的一些有害副产物的处理远比有害废弃物直 接处置容易得多。 焚烧法具有处理周期短、占地面积小、选址灵活等特点。 热能可以利用 因此，焚烧法能以最快的速度实现垃圾处理的无害化、减量化和资 源化。目前，在发达国家已被广泛采用。
四、固体废物焚烧系统
图4-3
图4-5
图4-6
不适宜焚烧含有大量粒状废物及废塑料等废物
图4-7
不适宜处理细微粒和塑料等低熔点废物

可燃固体废物的焚烧
一、可燃固体废物： 从焚烧角度分析，城市生活垃圾可分为可 燃和不可燃两部分: 可燃垃圾——橡塑、纸张、破布、竹木、皮革、 果皮及动植物、厨房垃圾等。其组分、物性和 燃烧特性等非常复杂，不易直接填埋； 不可燃垃圾——金属、建筑垃圾、玻璃、灰渣 等，除可回收利用部分外，大多可直接安全填 埋。
焚烧产生的废气若处理不当，很容易对环境造成 二次污染。 不同季节、年份垃圾热值的变化不同。

固体废物处理与资源化固体废弃物焚烧处理

固体废物处理与资源化固体废弃物焚烧处理

会降低
会增加
气体停留时间增加
可减少
——
会降低
会降低
§7-3 焚烧过程平衡分析
一、垃圾焚烧物质平衡分析
生活垃圾M1入 空气M2入 水M3入
化学物质M4入
系
干烟气M1出
水蒸汽M2出 废水M3出
飞灰M4出
统
炉渣M5出
焚烧系统物料的输入与输出
二、垃圾焚烧热平衡及热效率
1、垃圾焚烧热平衡
系 生活垃圾的热量Qr,w 辅助燃料的热量Qr,a 助燃空气的热量Qr,k
H、Cl、F分别为废物中氢、氯、氟
含量的质量百分数，%。
也可用下式计算：
NHV HHV 6(9H W )
式中：NHV——垃圾的低位热值，kJ/kg(湿基）； HHV——垃圾的高位热值，kJ/kg(湿基）； H——湿基垃圾中的氢元素含量，%； W——湿基垃圾的水分，%；
1、通过元素组成作近似计算
固体废物总热值＝ （各组成物热值 各组成物重量）
固体废物总重
不同组成废物，其热值不同。城市垃圾典型组成及 热值可查表。
焚烧后实际可利用的热量＝焚烧获得的总热量－∑各种热损失
垃圾的热值变化很大，主要受垃圾的三成分，即水分 （W）、灰分（A）和可燃分（R）的影响，因此，可通 过“三成分”对垃圾的可烧性质进行定性的判别。
3、焚烧效果的评价
（1）目测法：通过肉眼观察焚烧产生的烟气的“黑度”来判断焚 烧效果，烟气越黑，焚烧效果越差。
（2）热灼减量法：根据焚烧炉渣中有机可燃物的量（即未燃尽的 固定碳）来评价焚烧效果的方法。
热灼减率指生活垃圾焚烧炉渣中的可燃物在高温(600±25）℃ 、 保持3小时、空气过量的条件下被充分氧化后，单位质量焚烧炉渣 的减少量。热灼减率越小，燃烧反应越完全，焚烧效果越好。热灼 减率的计算如下：

可燃固体废物的焚烧

可燃固体废物的焚烧
解：∵生成物为水，消耗热值（假设条件：H完 全变成水，不含Cl、F）
∴可以直接用（1）式计算
NHV HHV 2420H 2O
16000- 2420 0.2 15516KJ/kg
例2
根据典型组分的热值计算城市垃圾的热值，武汉市的垃圾组分 见表7－2，（典型组分的热值见表7－1），即见书上例1。(略)
含量（%） 28 4 23 4 1 20
• 与热损失有关的量:
炉渣含碳量 5％（不完全燃烧） 空气进炉温度65℃ 炉渣温度650℃ 残渣比热0.323KJ/(kg.℃) 水的汽化潜热2420KJ/kg 幅射损失0.5%， 碳的热值32564KJ/kg
灰分 20
计算焚烧后可利用的热值（以上kg为基准）
1、残渣中未燃碳的热损失
残渣量=0.2/（1-0.05）=0.2105 （灰分20％全部为残渣，残渣中含有5％的未燃 性料只占95％） 未燃碳量＝0.2105－0.2=0.0105 未燃烧碳的热损失 32564×0.0105=340KJ
2、水的汽化潜热
原含水量： 1×20％＝0.2㎏ H与O2生成的水量： 1×4％×9／1＝0.36kg 总水量： 0.2＋0.36＝0.56kg 汽化潜热：2420×0.56=1360KJ
NHV
2.3214000mC
45000(mH
1 9
m0 )
760mCl
4500mS
2.3214000
0.28
45000(0.04
0.23) 9
760
0
4500
0.01
2.32(3920 650 45) 10706.8
（书上方法为9832.2）
从这两种计算结果来看，Dulong近似公式的计算结果 偏高，但也说明该公式是可以进行近似计算的。

固体废物焚烧处理技术

固体废物焚烧处理技术
第七章 固体废物焚烧处理技术
• 计划课时：6学时。 • 本章主要内容为：固体废物焚烧基本概念
、焚烧反应动力学规律、焚烧计算、焚烧 系统、焚烧工艺、焚烧设备，焚烧厂烟气 、水、渣、恶臭等处理技术，建设及运行 管理。
• 了解固体废物焚烧的基本概念，焚烧设备 ，焚烧过程的环保标准。
• 理解焚烧反应动力学规律、焚烧系统、焚 烧工艺。 2020/10/4
• 与众楼盘直线距离一览： • 金城花园 约 1 公里 • 丽江花园 约 3 公里 • 太子花园 约 1 公里 • 祈福新邨 约 3 公里 • 天龙山庄 约 1 公里 • 华南碧桂园 约6 公里 • 雅典花园 约 1.5 公里 • 华南新城 约 8 公里 • 香江动物园 约 2 公里 • 广州雅居乐 约8 公里 • 南国奥园 约 2 公里
•202对0/10/于4 业主们提出的环评客观公正问题，海
• （3）没有技术在线监测二恶英
• 交谈中，业主再次提出，二恶英能否在线 监测？对此，海景承认目前技术无法做到 ，“寻找二恶英相当于在一个堆满了白米 的游泳池里找出一颗黑米一样困难。”在 该所，从采样回来到最后找出共需22天， 而这已经是最快的纪录了。
• 重点内容： • （1）焚烧过程 • 干燥加热阶段，燃烧阶段，燃尽阶段； • （2）影响焚烧过程的因素 • 焚烧温度（Temperature）、停留（燃烧）时间（
Time）、搅混强度（Turbulence）（常称3T）和 过剩空气率合称为焚烧四大要素； • （3）固体废物焚烧过程的宏观动力学规律。 • （4）焚烧废气处理
2020/10/4
• （1）反对程度之强烈前所未有 • 从上个月30日起，海景博士的办公电话、手机就每天响个不停，而公
布的邮箱也几乎被反映情况的市民挤爆。“这就是为什么我呼吁你们 用书面形式表达自己的声音，因为邮箱已经爆满了，没法收邮件了。 ”海景说。 • 海景坦言，参与环评工作已有10年，但从未碰到反响如此大的项目。 对于番禺垃圾焚烧发电项目，海景表示，该项目中市民反对呼声的激 烈程度在他们经历的省内类似项目中是史无前例的。她承诺：“这种 在广东省前所未有的项目一定会开听证会，即使没有，我们也会要求 开。” • 对于业主提出的环评进度等问题，海景均表示在环评工作进行期间不 方便作出回答。在上月30日番禺区召开的情况通报会上出现的四位专 家，由于有垃圾焚烧炉发明专利以及经营垃圾焚烧炉生产厂家背景而 广受质疑。海景证实，他们都不会出现在此次环评的专家组中。
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②提高灰分熔点。由于积灰促进了高温腐蚀速度，因此可向 锅炉中施放高温防腐剂（Ca、Mg、Al的氧化物）；
③避免还原气氛出现，保证供给过量空气； ④选用耐腐蚀性能好的钢材做炉壳； ⑤根据耐火材料的耐蚀特性分段选用。如在焚烧炉内，低温
部位宜用粘土砖，而高温部位宜用高铝矾土砖。
三、焚烧残渣的处理和利用
F 19
二、废物热值利用方式
固体废物焚烧热的利用包括供热和发电，在 用于发电时，一般在下列设备中进行：产生 蒸汽的锅炉、蒸汽透平机或气体透平机以及 发电机。
第二节 固体物质的燃烧
（一）固体废物焚烧的产物 1、有机碳的焚烧产物是二氧化碳气体。 2、有机物中的氢的焚烧产物是水。若有氟或氯存在，也可能有它们的
六、典型垃圾焚烧炉
七、各种特殊焚烧炉
催化焚烧炉 纯氧焚烧炉 湿式氧化设备 熔盐焚烧炉 熔融玻璃反应器 等离子温度焚烧炉 电子反应器 Shirxo红外技术
八、焚烧炉的保护
A控制温度，避免HCl腐蚀炉体； B提高灰分熔点，在锅炉内施放高温防腐剂
（Ca、Mg、Al等氧化物）； C避免还原气氛出现，保证供应过量空气； D选用耐腐蚀性好的钢材做炉壳； E根据耐火材料的耐蚀性特性分段，选用耐火
二噁英主要是由焚烧下列物质产生
①燃烧含微量PCDD垃圾，在排出废气中含 PCDD。②二种或多种有机氯化物（如氯酚） 存在下，由于二聚作用，在适当的温度和氧 气条件下结合形成PCDD。③多氯化二酚、 多氯联苯等一类化合物的不完全燃烧，也可 生成PCDD。④由于氯及氯化物的存在，破 坏碳氢化合物（芳香族）的基本结构而与木 质素结合，促使生成PCDD、PCDF（多氯二 苯呋喃）的化合物。
第四节 固体废物的焚烧设备
一、多段炉 多段炉的炉体是一个垂直的内衬耐火材料的钢制圆
筒，内部分成许多层，每层是一个炉膛。炉体中央 装有一顺时针方向旋转的双筒的带搅动臂的中空中 心轴，搅动臂的内筒与外筒分别与中心轴的内筒和 外筒相联。搅动臂上装有多个方向与每层落料口的 位置相配合的搅拌齿。炉顶有固体加料口，炉底有 排渣口，在炉侧有空气和热风进口以及补充燃料的 喷嘴。
固体废物的处理与处置
多 媒 体 网 络
第七章 可燃固体废物的焚烧
第七章 可燃固体废物的焚烧
焚烧后的废物体积只是原体积的5%或更少。 一些有害固体废物通过焚烧，可以破坏其组 成结构或杀灭病原菌，达到解毒、除害的目 的。可燃固体废物的焚烧处理，能同时实现 减量化、无害化和资源化。
第一节 可燃固体废物的热值
（三）焚烧产生气体温度的近似计算
NHV m pc p (T 298 ) mec p (T 298 )
二、固体废物的燃烧过程及其动力学
（1）蒸发燃烧，固体受热熔化成液体，继而化成蒸气，与 空气扩散混合而燃烧，蜡的燃烧属这一类；
（2）分解燃烧，固体受热后首先分解，轻的碳氢化合物挥 发，留下固定碳及惰性物，挥发分与空气扩散混合而燃烧， 固定碳的表面与空气接触进行表面燃烧。木材和纸的燃烧属 这一类；
五、废塑料专用焚烧炉
热塑性塑料加热后首先软化、熔融呈液状， 然后分解燃烧。而热固性塑料加热后，一旦 软化，一部分立即分解成低分子化合物而分 离，继续加热则变硬、不再软化溶融，而是 在固体表面进行燃烧。有些塑料加热达到某 个温度时会急剧分解，而有些在急剧分解后 还有一个缓慢的分解过程，有些还易产生煤 烟。
（3）表面燃烧，如木炭，焦等固体受热后不发生熔化、蒸 发和分解等过程，而是在固体表面与空气反应进行燃烧。挥 发分的燃烧是均相的反应，反应速度快，而固体的燃烧是不 均相的，速度要慢得多。含碳固体废物的燃烧大都属分解燃 烧，可分成分解与燃烧二个过程。
三、影响固体物质燃烧的因素
（1）固体粒度的影响 （2）温度的影响 （3）压力的影响 （4）相对速度的影响 （5）氧浓度的影响
三、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ化床焚烧炉
流化床焚烧炉是一垂直的衬耐火材料的钢制容器， 在焚烧炉的下部安装有气流分布板，板上装有载热 的惰性颗粒，典型的载热体多用砂子。如果废物中 含无机物质，床层上的材料可被产生的无机物质逐 渐置换。空气从焚烧炉的下部进入，经过气流分布 板使床野产生流态化。固体废物由炉顶或炉侧进入 炉内，与高温载热体及气流交换热量而被干燥、破 碎并燃烧、产生的热量贮存于载热体中，并将气流 的温度提高。焚烧温度不可太高，否则床层材料出 现粘结现象。
四、有关停留时间的计算
dC/dt = -kt ln(CA/CA0)= -kt A和E由实验测得。当通过实验求得k值，
DRE一定时，可由上式求得停留时间（t）， 或由停留时间求出DRE，或由停留时间、 DRE计算破坏的温度。
第三节 燃烧过程污染物的产生与防
治
一、几种有机组分的产生与防治
（一）二噁英的产生与防治
二噁英是指含有二个氧键连结二个苯环的有机氯化 合物。可以有二至八个氯原子在取代位置上，共生 成73种不同的化合物，都是多氯二苯二噁英 （PCDD）一般统称氯化二苯二噁英（CDD）。其 中毒性最大的是2，3，7，8-四氯化二苯二噁英 （TCDD）它的毒性比氰化物大一千倍，比马钱子 碱大五百倍。多氯二苯二噁英在700℃以下对热稳 定，高温开始分解。
（二）恶臭的产生与防治
恶臭物质也是未完全燃烧的有机物，多为有 机硫化物或氮化物，它们刺激人的嗅觉器官， 引起人们厌恶或不愉快，有些物质亦可损害 人体健康。
恶臭的防治
常在二次燃烧室中利用辅助燃料将温度提高到1000℃，使恶臭物直接燃 烧；
可利用催化剂在150-400℃下进行催化燃烧； 用水或酸、碱溶液吸收恶臭物质； 用活性炭、分子筛等吸附剂来吸附废气中恶臭； 用含有微生物的土粒、干鸡粪等多孔物做吸附剂，让微生物分解恶臭物
烧过程产生的炉渣，一般为无机物质，它们 主要是金属的氧化物、氢氧化物和碳酸盐、 硫酸盐、磷酸盐以及硅酸盐。大量的炉渣特 别是其中含有重金属化合物的炉渣，对环境 会造成很大危害。
（一）焚烧残渣的利用
（二）烧结残渣的利用
烧结残渣是象砂石一样密度高的粒子，其中 重金属溶出量少，可作混凝土的粗骨料和轻 量混凝土中的粗骨料及筑路材料用。
质； 将气体冷却，使恶臭物冷凝成液体而与气体分离。 在上述方法中以燃烧法净化效果最好，没有二次污染，也不存在进一步
处理废液或废固体的问题。但需消耗燃料，催化燃烧燃料费用虽低，但 催化剂易中毒。选择净化方法一般需从净化性能及净化费用二方面考虑， 既要达到消除恶臭又要减少净化费用，多数情况下采用两种以上的净化 法较为有利，如直接燃烧后再经催化燃烧；吸收后再经浸渍不同化学品 的吸附剂吸附，可达到更好的脱臭效果。
材料，如低温部位采用粘土砖，高温部位采 用高铝矾土砖等。
流化床焚烧炉
四、多室焚烧炉
多室焚烧炉是有多个燃烧室的焚烧炉，第一燃烧室是固体废 物燃烧室，第二、三燃烧室为气相燃烧室。由第一燃烧室至 第二燃烧室需经过火焰口及混合室，形成燃烧带。废物进入 第一燃烧室，投在固定炉栅上，经干燥、着火而燃烧。在燃 烧时，挥发分及水分挥发通过燃烧室部分氧化。其余部分随 气流通过火焰口向下流经混合室与二次空气混合，因为混合 室使气流流动区域受到限制和突然改变流向而产生湍流，促 使混合均匀并产生气相反应。膨胀的气体受到帘墙阻挡使气 流改变方向，经过帘墙口从混合室到达最后的燃烧室，可燃 组分被完全氧化。飞灰和其他固体颗粒物质受墙碰撞而沉落 在燃烧室内。
二、回转窑焚烧炉
窑身为一卧式可旋转的圆柱体，它的轴线与水平稍 成倾斜(1/100-1/300)，窑身较长(L/D=2-10)，窑的 下端有二次燃烧室。重焦油、污泥等固体废物从窑 的上部进入，随着窑的转动向下端移动。空气与物 料进行的方向可以同向也可逆向。进入窑炉的物料 与废气相遇，一边受热干燥(200-300℃)，一边受窑 炉的回转而使物料破碎，然后在窑的后段进行分解 燃烧(700-900℃)，在窑内来不及燃烧的挥发分，进 入二次燃烧室燃烧，焚烧的残渣在高温烧结区 (1100-1300℃)熔融，而排出炉外。如果需要辅助燃 料可在焚烧炉上端或二次燃烧室加入。
固体废物的热值是指单位重量的固体废物燃 烧释放出来的热量，以kJ/kg来表示。
一、有关热值的计算
粗热值和净热值。粗热值是指化合物在一定 温度下反应到达最终产物的焓的变化。净热
值与粗热值的意义相同，只是产物水的状态 不同，前者水是液态，后者水是气态。
NHV
HHV
2420H 2O
9 H
Cl 35.5
二噁英的去除
一是流动焚烧系统，整个系统由焚烧炉、燃烧气连续测定仪 和气体净化器三部分组成，将含二噁英的固体或液体废物置 于初级燃烧室内焚烧，产生的烟气进入二级燃烧室，借辅助 燃料油燃烧，温度升至1200℃，经冷却后进入高效气体净化 器，除去颗粒物及酸性气体。该系统对固体及液体中二噁英 的破坏率达99.9999%。另二个设备是高效电子反应器及红 外处理系统，经这二个设备处理，四氯化碳的分解率为 99.9999%，多氯联苯的分解率为99.99999%，对含2，3，7， 8-TCDD的土壤经处理后，残渣中2，3，7，8-TCDD的含量 小于检出极限0.11ppb。排放气体中2，3，7，8-TCDD的含 量小于检出极限0.55ng/m3。
二、煤烟的产生与防治
固体废物焚烧时会产生煤烟，煤烟是由碳氢 燃料的脱氢、聚合或缩合而生成的。
为了防止煤烟的生成，应在其尚未凝集成大 块之前，增加氧气浓度、提高温度、加速煤 烟的燃烧速度。
炉体的防护主要措施
①控制温度，避免HCl腐蚀炉体。采用水墙式炉壁，即在炉 壁四周装配水管墙，以吸收辐射热降低炉温，控制炉温在 HCl露点以上至HCl直接与Fe反应的温度以下（400℃）；
（二）有害有机废物焚烧后要求达到 的三个标准
1、主要有害有机组分（POHC）的破坏去除率 （DRE）要达到99.99%以上。DRE定义为从废物 中除去的POHC的质量百分率：
对每个指定的POHC都要求达到99.99%以上。 2、HCl的排放量应符合从焚烧炉烟囱排出的HCl量