第六章_固体废物的热处理

第六章固体废物的热化学处理一、简答1、什么是焚烧处理，垃圾采用焚烧处理有何特点，焚烧的适用对象一般有哪些？焚烧：一种高温分解和高热氧化的过程，可燃性固体废物在充分供氧的条件下，发生燃烧反应，使其氧化分解，转化为气态物质和不可燃的固态残渣，从而达到减容、去除毒性和回收能源的目的，也就是我们常说的减量化、无害化和资源化。

特点：①减容量大。

通过焚烧处理，废物的体积可以减少80%~95% ；②质量也显著减小，可以节约大量填埋场占地；③回收能源。

焚烧放出的热量经过回收可用于采暖、发电等。

④卫生。

焚烧中产生的高温可以彻底消灭病原体，消除腐化源，其最终产物通常都是化学性质比较稳定的无害化灰渣。

⑤不受天气影响，可以全天候操作。

⑥投资费用大，占用资金周期长。

⑦对于固体废物的热值有一定要求，一般不低于3360KJ/Kg 。

这一点限制了其应用范围，低热值的固体废物处理效率较低。

⑧焚烧过程有可能产生剧毒物质，如二噁英等，需要投入很大资金对烟气进行处理。

适用对象：般而言，有机废物均具有可燃性，所以都可以进行焚烧处理，而不适合于焚烧处理的废物种类是比较少的，如有机成分含量特别低的废物、易爆性废物、放射性废物等都不能采用焚烧处理。

适合焚烧处理的废物种类包括a. 废溶剂；b.废油、油乳化物和油混合物；c. 废塑料、废橡胶和乳胶废物；d. 医院废物、制药废物、农药废物；e. 废脂肪；f. 炼油废物；g. 含蜡废物；h. 含酚废物和含卤素、硫、磷、氮化合物的有机废物；i. 被有害化学物质污染的固体废物（如土壤）或废液等；j. 城市生活垃圾等。

具有以下一种或者几种特性的固体废物可以选定焚烧处理方法：a. 具有生物毒性和危害性；b.不易为生物降解，能在环境中长期存在；c.易挥发或者易扩散；d. 燃点较低；e. 土地填埋处置不安全。

2、什么是固体废物热值，高位热值（粗热值）低位热值（净热值）？热值：单位质量固体废物完全燃烧时时放出的热量。

③原子基团碰撞
在物料燃烧过程中，还伴有火焰的出现。 燃烧火焰实质上是高温下富含原子基团的气流造成
的。由于原子基团电子能量的跃迁、分子的旋转和 振动等产生量子辐射，产生红外热辐射、可见光和 紫外线等，从而导致火焰的出现。
（3）燃尽阶段
物料在主燃烧阶段发生强烈的发热发光氧化反 应之后，开始进入燃尽阶段。
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。
焚烧机理
焚烧过程
物料从送入焚烧炉起，到形成烟气和固态残渣的整 个过程总称为焚烧过程。焚烧过程包括三个阶段： 干燥加热阶段，燃烧阶段，燃尽阶段。 （1）干燥阶段 对机械送料的运动式炉排炉，从物料送入焚烧炉起， 到物料开始析出挥发分和着火这一段时间，都认为 是干燥阶段。
成二次污染。 不同季节、年份垃圾热值的变化不同。
6.1.2.3 焚烧的主要影响因素
固体废物的性质 物料停留时间 焚烧温度 供氧量和物料的混合程度
⑴固体废物的性质
可燃成分、有毒有害物质、水分 地位热值≤3350kJ/kg，需加辅助燃料
t燃∝d1～2 式中：t燃—燃烧时间 d—废物粒度
时间从0→t, 浓度从CA0→CA积分，得 ln(CA/CA0)=-kt
则停留时间为
t
1
k
ln(CA
/CA0
)
式中：CA0，CA－A组分的初始浓度和经过燃烧时间t后的浓度， mol/g.
k－反应速度常数 k=Ae-E/RT A－Ar-rhenius（阿伦尼乌斯常数） E－活化能，kcal/g.mol，（查表，或由试验确定） R－通用气体常数 T－绝对温度 通过试验或查表求得k值后，就可以在DRE（分解率），停留时 间和破坏温度之间进行计算（即互相求值）

焚烧炉烟囱周围半径200m距离内有建筑物烟囱应高出最高建筑物3m以上不能达到该要求的烟囱其大气污染物排放限值应按生活垃圾排放标准规定的限值严格50执行
第六章固体废物的热处理
固体废物的热处理
焚烧原理
焚 1.干燥 烧 2.热分解 蒸发燃烧 过 分解燃烧 程
3.燃烧 表面燃烧
粉尘：1~200 mm
LHV LHV
LHV
LHV
生活垃圾焚烧相应的标准
危险废物焚烧控制标准

生活垃圾焚烧必须采用袋式除尘器 生活垃圾焚烧：焚烧炉烟囱周围半径200 m距离内有建筑物， 烟囱应高出最高建筑物3 m以上，不能达到该要求的烟囱， 其大气污染物排放限值应按《生活垃圾排放标准》规定的限 值严格50%执行。 危险废物焚烧：新建集中式危险废物焚烧炉烟囱周围半径 200 m距离内有建筑物，烟囱应高出最高建筑物5 m以上。 焚烧炉必须有尾气净化系统、报警系统和应急处置装置
焚 颗粒污染物 烟雾：0.01~1μm 烧 污 染 物 气态污染物：SOx，COx，NOx，HCl
HF，PCDDs

垃圾的发热量：低位热值大于3350kJ/kg时， 垃圾即可实现自燃而无需添加助燃剂。
垃圾的发热量主要受垃圾的三成分影响：水分 （W）、灰分（A）和可燃分（R） W≤50%；A≤60%；R≥25%。


Hale Waihona Puke 例题某固体废物含可燃物60%、水分20%，惰性物即灰分20%， 固体废物的可燃物元素组成为碳28%、氢4%、氧23%、氮 4%、硫1%。假设固体废物的热值为11630kJ/kg；炉栅残渣
含碳量5%；空气进入炉膛的温度为65℃，离开炉栅残渣的
温度为650 ℃；残渣的比热为0.323 kJ/(kg.℃)；水的汽化热 2420kJ/kg；辐射损失为总炉膛输入热量的0.5%；碳的热值 为32564kJ/kg。试计算这种废物燃烧后可利用的热值。

在进入洗涤设备之前小于1.8kg/h，若达不到这个 要求，则经过洗涤设备除去HCl的最小洗涤氯为 99.0％。

③烟囱的排放颗粒物应控制在183mg/m3，空气 过量率为50％。

（五）焚烧效果的评价指标： ①减量比：用于衡量焚烧处理废物减量化效果 的指标是减量比，定义为可燃废物经焚烧处理 后减少的质量占所投加废物总质量的百分比。
（6）其他因素

综上所述，在固体废物的焚烧过程中，应在可能
的条件下合理控制各种影响因素，使其综合效应
向着有利于废物完全燃烧的方向发展。
（四）焚烧产物

可燃固体废物基本是有机物，由大量的碳、氢、 氧元素组成，有些还含有氮、硫、磷和卤素等 元素。这些元素在焚烧过程中与空气中的氧起 反应，生成各种氧化物或部分元素的氢化物。
焙烧: 在低于熔点的温度下热处理 废物,改变废物的物理化学性质以利 于后续资源化利用的处理过程。
§1焚烧处理

一、概述
.. 4 1970~1990 3 20世纪60 年代 …
除尘 资源化 智能化
我国始于20世纪80年代
多功能
综合性
自控、移动式机械炉排焚
烧炉、多样化。 大型机械化炉排；较高效率的烟气净化 系统 。 1 19世纪中后期 机械化连续垃圾焚烧炉。处理能力、焚烧效果、治污能 力增强。 焚毁带病毒、病菌的垃圾。→英、美、法等试验研究，建立焚烧炉。 2 20世纪初
Ni、Cr、As等；

d.有机污染物：如二噁英，包括多氯代二苯并-对二噁英（PCDDs）和多氯代二苯并呋喃 （PCDFs）。
三、热平衡和烟气分析
（一）固体废物热值 固体废物的热值是指单位质量的固体废物完全燃烧 所释放出来的热量，一般以kJ/kg计。下表列出了我 国几种废物的热值。