第七章 固体废物的热处理技术焚烧精选文档.ppt

《第七章 固体废物的热处理技术焚烧精选文档.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第七章 固体废物的热处理技术焚烧精选文档.ppt（97页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第七章 固体废物的热处理技术焚烧本讲稿第一页，共九十七页主要知识点n热处理技术定义、分类及特点n焚烧定义及目的n焚烧基本原理n焚烧控制四大参数n焚烧技术指标n焚烧参数计算n焚烧系统组成n焚烧产生的大气污染物及其控制n热解定义本讲稿第二页，共九十七页1.固体废物热处理技术n定义n种类n技术特点本讲稿第三页，共九十七页热处理定义n在设备中以高温分解和深度氧化为主要手段，通过改变废物的化学、物理或生物特性和组成来处理固体废物的过程。本讲稿第四页，共九十七页热处理分类n焚烧n热解n熔融n干化（主要用于污泥处理）n湿式氧化n烧结n其他方法本讲稿第五页，共九十七页热处理技术特点优点：1.减容效果好2.消毒

2、彻底3.减轻或消除后续处置过程对环境的影响4.回收资源与能量本讲稿第六页，共九十七页缺点：1.投资和运行费用高2.操作运行复杂3.二次污染与公众反应本讲稿第七页，共九十七页2.焚烧定义n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。本讲稿第八页，共九十七页焚烧的目的主要目的是：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。本讲稿第九页，共九十七页3.焚烧基本原理n焚烧法不但可以处理固

3、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，常用焚烧来处理。在焚烧处理城市生活垃圾是，也常常将垃圾焚烧处理前的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。本讲稿第十页，共九十七页n固体废物的三组分衡量物质燃烧特性n水分水分指干燥某固体废物样品时所失去的质量。水分含量是一个重要的燃料特性，含水率太高就无法点燃。n可燃分可燃分通常包括挥发分和固定碳。挥发分与燃烧时的火焰密切相关。如焦碳含挥发分少，燃烧时没有火焰，相反，会产生很大的火焰。n灰分灰分多为惰性物质，如玻璃和金属。本讲稿第十一页，共九十七

4、页固体废物的热值热值热值是设计固体废物燃烧处理设备最主要的指标之一。是设计固体废物燃烧处理设备最主要的指标之一。固体废物热值有高位热值（固体废物热值有高位热值（HH,kcal/kg）和低位热值）和低位热值（HL,kcal/kg）之分。q高位发热值可以通过标准实验测定：一定量燃烧样品在热弹中与氧完全燃烧，然后精确地测量所释放出的热量。q低位发热值为燃料的较实际的测试热值，因为它考虑了由于烟气中水蒸气的凝结而带走的一部分显热的热损失。一般，当固体废物热值高于一般，当固体废物热值高于950kcal/kg950kcal/kg（）时，可以不加辅助燃料直（）时，可以不加辅助燃料直接燃烧。接燃烧。本讲稿第十

5、二页，共九十七页固体废物焚烧与燃烧关系一般认为固体物质的燃烧有以下几种形式：n蒸发燃烧固体物质受热先融化为液体，进一步受热产生燃料蒸汽，再与空气混合燃烧n分解燃烧受热后分解为挥发性组分和固定碳，挥发性组分中可燃气体进行扩散燃烧，而碳进行表面燃烧n表面燃烧受热不经过融化、蒸发、分解等过程，而直接燃烧。本讲稿第十三页，共九十七页n采用焚烧方法处理含有一定水分的固体废物时，一般都要经过干燥、热分解和燃烧三个阶段，最终生成气相产物和惰性固体残渣。n设计焚烧炉时，废物在炉膛里的停留时间与以上几个阶段相关。本讲稿第十四页，共九十七页4.焚烧的四大控制参数n焚烧温度（Temperature）n搅拌混合程度（

6、Turbulence）n气体停留时间（Time）（一般称为3T）n过剩空气率（excessair）本讲稿第十五页，共九十七页焚烧温度n焚烧温度取决于废物的燃烧特性（如热值、燃点、含水率）以及焚烧炉结构、空气量等。n焚烧温度高低决定废物燃烧是否完全。n可借助调整焚烧的废物进料量和空气量来加以控制。n一般而言，焚烧温度越高，废物燃烧所需的停留时间就越短，焚烧效率也越高。本讲稿第十六页，共九十七页n n温度太高温度太高不仅增加了燃料的消耗量，而且会增加废物中金属的挥发量及氧化氮的数量，引起二次污染。并且会对炉体产生影响（炉体内衬耐火材料、炉排结焦）。因此不宜随意确定较高的焚烧温度。n n温度太低温度

7、太低，则易导致不完全燃烧，产生有毒副产物。本讲稿第十七页，共九十七页n大多数有机物的焚烧温度在8001100之间，通常在800900左右。废气的脱臭处理，800950废物粒子在0.010.51微米之间，温度在9001000可避免产生黑烟。含氯化合物的焚烧，温度在800850以上时，氯气可以转化为氯化氢，可以回收利用；低于800会生成氯气，难以去除。本讲稿第十八页，共九十七页含有碱土金属的废物焚烧时，一般控制在750800以下。因为碱土金属及其盐类一般为低熔点化合物，容易腐蚀设备。焚烧氰化物，850900高温焚烧是防治PCDD与CCDF的最好方法，估计在925以上。本讲稿第十九页，共九十七页停留

8、时间n废物中有害组分在焚烧炉内处于焚烧条件下，该组分发生氧化、燃烧，使有害物质变成无害物质所需的时间称之为停留时间。n停留时间的长短直接影响焚烧的完善程度，也是决定炉体容积尺寸的重要依据。n停留时由许多因素决定，如废物的形态对停留时间的影响很大本讲稿第二十页，共九十七页经验数据n垃圾焚烧，温度8501000，停留时间12s。n一般有机废液，0.61s；含氰废液约3s。n废气，一般在1s以下。如油脂精制过程产生的臭气，在650温度下只需要0.3s。本讲稿第二十一页，共九十七页搅拌混合强度n要使废物燃烧完全，减少污染物形成，必须要要使废物燃烧完全，减少污染物形成，必须要使废物与助燃空气充分接触、燃

9、烧气体与助燃使废物与助燃空气充分接触、燃烧气体与助燃空气充分混合空气充分混合扰动方式是关键所在。扰动方式是关键所在。n焚烧炉所采用的搅动方式有：焚烧炉所采用的搅动方式有：l空气扰动空气扰动l机械炉排扰动机械炉排扰动l流态化扰动流态化扰动l旋转扰动等。旋转扰动等。本讲稿第二十二页，共九十七页n中小型焚烧炉中小型焚烧炉多数属固定炉床式，扰动多由空多数属固定炉床式，扰动多由空气流动产生包括：气流动产生包括：(1)炉床下送风炉床下送风 助燃空气自炉床下送风，由废物助燃空气自炉床下送风，由废物层孔隙中窜出，这种扰动方式易将不可燃的底层孔隙中窜出，这种扰动方式易将不可燃的底灰或未燃碳颗粒随气流带出，形成灰

10、或未燃碳颗粒随气流带出，形成颗粒物污染颗粒物污染，废物与空气接触机会大，废物燃烧较完全，废物与空气接触机会大，废物燃烧较完全，焚焚烧残渣热灼减量较小；烧残渣热灼减量较小；(2)炉床上送风炉床上送风 助燃空气由炉床上方送风，废物助燃空气由炉床上方送风，废物进入炉内时从表面开始燃烧，优点是形成的进入炉内时从表面开始燃烧，优点是形成的粒粒状物较少状物较少，缺点是，缺点是焚烧残渣热灼减量较高。焚烧残渣热灼减量较高。本讲稿第二十三页，共九十七页过剩空气废物焚烧所需空气量，是由废物燃烧所需的废物焚烧所需空气量，是由废物燃烧所需的理论理论空气量空气量和为了供氧充分而加入的和为了供氧充分而加入的过剩空气量过剩

11、空气量两两部分所组成的。部分所组成的。n燃烧或焚烧排气的污染物排放标准是燃烧或焚烧排气的污染物排放标准是以以5050过过剩空气为基准，由于剩空气为基准，由于过剩空气无法直接测量过剩空气无法直接测量，因此因此以以7 7过剩氧气为基准过剩氧气为基准，再根据实际过剩，再根据实际过剩氧气量加以调整。氧气量加以调整。n过剩空气系数过剩空气系数n过剩空气率过剩空气率本讲稿第二十四页，共九十七页 n过剩空气系数过剩空气系数(m)用于表示实际空气与理论空气的比值，用于表示实际空气与理论空气的比值，A0为理论空气量；为理论空气量；A为实际供应空气量为实际供应空气量n过剩空气率过剩空气率n工程上可以根据过剩氧气量

12、估计燃烧系统中的过剩空气系工程上可以根据过剩氧气量估计燃烧系统中的过剩空气系数。废气中含氧量通常以氧气在干燥排气中的体积百分比数。废气中含氧量通常以氧气在干燥排气中的体积百分比表示，假设空气中氧含量为表示，假设空气中氧含量为21则过剩空气比可粗略则过剩空气比可粗略表示为：表示为：本讲稿第二十五页，共九十七页n为了保证氧化反应进行得很完全，从化学反应的角度应该提供足够的空气。n过剩空气的供给会导致燃烧温度的降低。本讲稿第二十六页，共九十七页n工业锅炉和窑炉与焚烧炉所要求的过剩空气系工业锅炉和窑炉与焚烧炉所要求的过剩空气系数有较大不同。数有较大不同。前者首要考虑燃料使用效率前者首要考虑燃料使用效率

13、，过剩空气系数，过剩空气系数尽量维持在尽量维持在1.5以下以下；焚烧焚烧的首要目的则是完全的首要目的则是完全摧毁废物摧毁废物中的可燃中的可燃物质，过剩空气系数一般物质，过剩空气系数一般大于大于1.5。本讲稿第二十七页，共九十七页n焚烧废液、废气时，过剩空气量一般取20%30%的理论空气量；n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1.51.9，有时甚至在2以上。本讲稿第二十八页，共九十七页四大控制参数的相互关系n过剩空气率由进料速率即助燃空气供应速率即可决定；n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；n助燃空气供应量直接影响到燃烧室中

14、的温度和流场混合程度，燃烧温度影响垃圾焚化的效率。n焚烧温度和停留时间有密切关系。本讲稿第二十九页，共九十七页本讲稿第三十页，共九十七页5.焚烧处理效果的评价指标n减量比减量比n热灼减量热灼减量n燃烧效率及破坏去除效率燃烧效率及破坏去除效率n烟气排放浓度限制指标烟气排放浓度限制指标本讲稿第三十一页，共九十七页n1减量比减量比 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，即质量的百分比，即 式中，式中，MRC为减量比，；为减量比，；ma

15、为焚烧残渣的质量，为焚烧残渣的质量，kg；mb为投加的废物质量，为投加的废物质量，kg；mc为残渣中不可燃物质量，为残渣中不可燃物质量，kg。本讲稿第三十二页，共九十七页2.热灼减量热灼减量 指焚烧残渣在指焚烧残渣在(80025)经经3h灼热后减少的质量占原灼热后减少的质量占原焚烧残渣质量的百分数，其计算方法如下：焚烧残渣质量的百分数，其计算方法如下：式中，式中，QR为热灼减量，；为热灼减量，；ma为焚烧残渣在室温时的质量，为焚烧残渣在室温时的质量，kg；md为焚烧残渣在为焚烧残渣在(80025)经经3h灼热后冷却至室温的质灼热后冷却至室温的质量量kg本讲稿第三十三页，共九十七页3燃烧效率及破

16、坏去除效率燃烧效率及破坏去除效率 在焚烧处理城市垃圾及一般工业废物时，多以燃烧在焚烧处理城市垃圾及一般工业废物时，多以燃烧效率效率(CE)作为评估是否可以达到预期处理要求的指作为评估是否可以达到预期处理要求的指标：标：式中，式中，CO和和CO2分别为烟道气中该种气体的浓度分别为烟道气中该种气体的浓度值。值。本讲稿第三十四页，共九十七页n对危险废物，验证焚烧是否可以达到预期的处理对危险废物，验证焚烧是否可以达到预期的处理要求的指标还有特殊化学物质要求的指标还有特殊化学物质有机性有害主成分有机性有害主成分(POHCS)的破坏去除效率的破坏去除效率(DRE)，定义为，定义为n式中，式中，Win为进入

17、焚烧炉的为进入焚烧炉的POHCS的质量流率；的质量流率；Wout为从焚煤炉流出的该种物质的质量流率。为从焚煤炉流出的该种物质的质量流率。本讲稿第三十五页，共九十七页4烟气排放浓度限制指标烟气排放浓度限制指标对焚烧设施排放的大气污染物控制项目对焚烧设施排放的大气污染物控制项目烟尘；常将颗粒物、黑度、总碳量作为控制指标；烟尘；常将颗粒物、黑度、总碳量作为控制指标；有害气体：包括有害气体：包括SO2、HCl、HF、CO和和NOx；重金属元素单质或其化合物：如重金属元素单质或其化合物：如Hg、Cd、Pb、Ni、Cr、As等：等：有机污染物：如二噁英，包括多氯代二苯并对二噁英有机污染物：如二噁英，包括多

18、氯代二苯并对二噁英(PCDDs)和多氯代二苯并呋喃和多氯代二苯并呋喃(PCDFs)本讲稿第三十六页，共九十七页6.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。本讲稿第三十七页，共九十七页实际需要燃烧空气量n实际空气量A与理论空气量的关系：nA=mA0本讲稿第三十八页，共九十七页（2）.焚烧烟气量及组成n烟气产生量n假定废物以理论空气量完全燃烧时的燃烧烟气量称为理论烟气产生量。本讲稿第三十九页，共九十七页（3）.发热量计算n干基发热量干基发热量 不包括含水分部分不包括含水分部分的实际发热量，的实际发热量，称干基

19、发热量称干基发热量(Hd)。n高位发热量高位发热量 总发热量，是燃料在定压状态下总发热量，是燃料在定压状态下完全燃烧，其中的完全燃烧，其中的水分燃烧生成的水凝缩成液水分燃烧生成的水凝缩成液体状态体状态。热量计测得值热量计测得值即为高位发热量即为高位发热量(Hh)。n低位发热量低位发热量 实际燃烧时，实际燃烧时，燃烧气体中的水分燃烧气体中的水分为蒸气状态为蒸气状态，蒸气具有的凝缩潜热及凝缩水的，蒸气具有的凝缩潜热及凝缩水的显热之和显热之和2500kJ/kg无法利用，将之减去后即无法利用，将之减去后即为为低位发热量或净发热量低位发热量或净发热量，也称，也称真发热量真发热量(Ht)。本讲稿第四十页，

20、共九十七页n干基发热量、高位发热量与低位发热量的关系，三干基发热量、高位发热量与低位发热量的关系，三者关系式如下：者关系式如下：n式中，式中，W为废物水分含量；为废物水分含量；H为废物湿基元素组分为废物湿基元素组分氢的含量；氢的含量；Hd为干基发热量，为干基发热量，kJ/kg；Hh为高位为高位发热量发热量kJ/kg；Ht为低位发热量，为低位发热量，kJ/kg。本讲稿第四十一页，共九十七页本讲稿第四十二页，共九十七页例：某固体废物含可燃物70%、水分20%、惰性物（即灰分）10%，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

21、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0.323kJ/(kg.)；水的汽化潜热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。本讲稿第四十三页，共九十七页（4）焚烧温度n如果燃烧过程中化学反应所释放出的热完全用于提升生成物本身的温度，则该燃烧温度称为绝热火焰温度。n从理论上讲，对单一燃料的燃烧，可以根据化学反应式及各物种的定压比热，借助精细的化学反应平衡方程组推求各生成物在平衡时的温度及浓度。但是焚烧处理的废物成分复杂，计算过程十分复杂，故在工程上多采用简便的经验法或半经验法

22、推求燃烧温度本讲稿第四十四页，共九十七页工程简算法n不考虑热平衡条件nHl=Vgcpg(tg-to)nCpg为废气在tg与to之间的平均定压热容，kg/(m3*)nVg为燃烧产生的废气体积（标准状态）本讲稿第四十五页，共九十七页半经验法nTillman等人根据美国焚烧厂的数据，推导出大型垃圾焚烧厂燃烧温度的回归方程如下：本讲稿第四十六页，共九十七页其他估计方法n温度为25时，许多烃类化合物燃烧产生净热值4.18KJ，约需理论空气量1.5*10-3kg，则废物燃烧所需理论空气量为：nA0=1.510-3HL/4.18=3.5910-4HLkgn实际的空气供应量A=(1+EA)A0n以废物及辅助燃

23、料1kg为基准，烟气质量为（1+A）kg，烟气在161100范围内近似的比热容Cp为1.254kJ/kg，则近似的绝热火焰温度为T()本讲稿第四十七页，共九十七页nHL=(1+A)Cp(T-25)nHL=(1+(1+EA)A0)Cp(T-25)nT=HL/(1+(1+EA)A0)Cp+25本讲稿第四十八页，共九十七页例：某有机混合物，在空气过量系数为0.50的条件下，于1120焚烧，其主要有害有机物的去除率合格。试用近似计算法计算当空气过量系数为0，0.50，1时的绝热火焰温度。（以1Kg废物为基准，产生的LHV为9835kJ)本讲稿第四十九页，共九十七页（5）废气停留时间n废气停留时间指燃烧

24、所产生的废气在燃烧室内与空气接触时间，通常可以表示如下：本讲稿第五十页，共九十七页例：试计算在800的焚烧炉中焚烧氯苯，当DRE为99%的停留时间。（把焚烧过程视为一级反应，氯苯的A=1.341017s-1；E=320000kJ/Kmol；R=8.314J/(molK)）本讲稿第五十一页，共九十七页（6）燃烧室容积负荷n在正常运转时，燃烧室单位容积在单位时间内由垃圾及辅助燃料所产生的低位发热量低位发热量，称之为燃烧室容积热负荷（Qv），使燃烧室单位时间，单位容积所承受的热量负荷。本讲稿第五十二页，共九十七页式中，式中，Ff为辅助燃料消耗量，为辅助燃料消耗量，kg/h；Hf1为辅助燃料的低位发热

25、量，为辅助燃料的低位发热量，kJ/kg；Fw为单位时间的废物焚烧量，为单位时间的废物焚烧量，kg/h；Hw1为废物的低位发热量，为废物的低位发热量，kJ/kg；A为人为实际供给每单位辅助燃料与废物的平均助燃空气量为人为实际供给每单位辅助燃料与废物的平均助燃空气量kg/kg；Cpa为空气的平均定压热容，为空气的平均定压热容，kJ(kg)；ta为空气的预热温度为空气的预热温度；t0为大气温度，为大气温度，：V为燃烧室容积，为燃烧室容积，m3本讲稿第五十三页，共九十七页7.焚烧系统组成(1)贮存及进料系统贮存及进料系统 本系统由垃圾贮坑、抓斗、本系统由垃圾贮坑、抓斗、破碎机破碎机(有时可无有时可无)

26、、进料斗及故障排除监视、进料斗及故障排除监视设备组成，设备组成，本讲稿第五十四页，共九十七页(2)焚烧系统焚烧系统 即焚烧炉本体内的设备，主要包括即焚烧炉本体内的设备，主要包括炉床及燃烧室。炉床及燃烧室。q炉膛：一次燃烧室：完成固体物料的燃烧和挥发组分的火焰炉膛：一次燃烧室：完成固体物料的燃烧和挥发组分的火焰 燃烧；燃烧；二次燃烧室：主要对烟气中未燃尽组分和悬浮颗粒进二次燃烧室：主要对烟气中未燃尽组分和悬浮颗粒进 行燃烧行燃烧q炉排：通过炉膛输送废物及灰渣；搅拌混合物料；是从炉排炉排：通过炉膛输送废物及灰渣；搅拌混合物料；是从炉排下方的一次空气顺利通过燃烧层。下方的一次空气顺利通过燃烧层。q炉

27、膛温度控制：炉膛温度控制：助燃空气供给：一次空气和二次空气助燃空气供给：一次空气和二次空气一般一般700-1000700-1000本讲稿第五十五页，共九十七页本讲稿第五十六页，共九十七页(3)废热回收系统废热回收系统 包括布署在燃烧室四周的锅炉包括布署在燃烧室四周的锅炉炉管炉管(即蒸发器即蒸发器)、过热器、节热器、炉管吹灰、过热器、节热器、炉管吹灰设备、蒸汽导管、安全阀等装置。设备、蒸汽导管、安全阀等装置。本讲稿第五十七页，共九十七页本讲稿第五十八页，共九十七页(4)发电系统：发电系统：由锅炉产生的高温高压蒸汽被导人发电机后，由锅炉产生的高温高压蒸汽被导人发电机后，在急速冷凝的过程中推动了发电

28、机的涡轮叶片，产生电在急速冷凝的过程中推动了发电机的涡轮叶片，产生电力，并将未凝结的蒸汽导入冷却水塔，冷却后贮存在凝力，并将未凝结的蒸汽导入冷却水塔，冷却后贮存在凝结水贮槽，经由饲水泵再打人锅炉炉管中，进行下一循结水贮槽，经由饲水泵再打人锅炉炉管中，进行下一循环的发电工作。环的发电工作。(5)饲水处理系统：饲水处理系统：活性炭吸附、高于交换及逆渗透活性炭吸附、高于交换及逆渗透等单元。等单元。纯水或超纯水纯水或超纯水本讲稿第五十九页，共九十七页(6)废气处理：通过烟气冷却装置，而后废气处理：通过烟气冷却装置，而后静电集尘器去除悬浮静电集尘器去除悬浮微粒，再用湿式洗烟塔去除酸性气体微粒，再用湿式洗

29、烟塔去除酸性气体干式或半干式干式或半干式洗烟塔去除酸性气体，配合滤袋集尘器去除悬浮颗粒和其他洗烟塔去除酸性气体，配合滤袋集尘器去除悬浮颗粒和其他重金属等物质重金属等物质(7)废水处理系统：废水处理系统：物理化学、生物处理单元物理化学、生物处理单元(8)灰渣收集及处理系统：灰渣收集及处理系统：固化固化/熔融熔融填埋填埋某些城市垃圾焚烧厂还必须有专门的垃圾前处理系统、如城市某些城市垃圾焚烧厂还必须有专门的垃圾前处理系统、如城市垃圾衍生燃料焚烧厂、采用流化床焚烧炉的垃圾处理厂。垃圾衍生燃料焚烧厂、采用流化床焚烧炉的垃圾处理厂。本讲稿第六十页，共九十七页8.焚烧废气污染及其控制.粒状污染物n焚烧过程中

30、所产生的粒状污染物大致可分为以下三种：废物中的不可燃物，在焚烧过程中较大的残留物成为底灰排出，部分粒状随废气排出而成为飞灰。飞灰粒径一般大于10微米。部分无机盐在高温下氧化而排出，在炉外凝结成粒状物，或二氧化硫在低温下遇水滴而形成硫酸盐雾状微粒。本讲稿第六十一页，共九十七页未燃烧完全而产生的碳颗粒与煤烟，粒径在0.110微米之间。由于颗粒微细，难以去除，最好的控制方法是在高温下使其氧化分解。本讲稿第六十二页，共九十七页粒状污染物控制技术 n焚烧尾气中粉尘的主要成分为惰性无机物，如灰分。无机盐类、可凝结的气体污染物质及有害的重金属氧化物，其含量在45022500mg/m3之间，视运转条件、废物种

31、类及焚烧炉型式而异。一般来说，固体废物中灰分含量高时，所产生的粉尘量多，颗粒大小的分布亦广，液体焚烧炉产生的粉尘较少。本讲稿第六十三页，共九十七页n选择除尘设备时，先应考虑粉尘负荷、粉径大小、处理量及容许排放浓度等因素，若有必要则再进一步深入了解粉尘的特性如粒径尺寸分布、平均与最大浓度、真密度、粘度、湿度、电阻系数、磨蚀性、磨损性、易碎性、易燃性、毒性、可溶性及爆炸限制等）及废气的特性（如压力损失、温度、湿度及其他成分等），以便作一合适的选择。本讲稿第六十四页，共九十七页n除尘设备的种类主要包括重力沉降室、旋风（离心）除尘器、喷淋塔、文式洗涤器、静电除尘器及布袋除尘器等。重力沉降室、旋风除尘器

32、和喷淋塔等无法有效去除510微米的粉尘，只能视为除尘的前处理设备。静电集尘器、文式洗涤器及布袋除尘器等三类为固体废物焚烧系统中最主要的除尘设备。液体焚烧炉尾气中粉尘含量低，设计时不必考虑专门的去除粉尘设备。急冷用的喷淋塔及去除酸气的填料吸收塔的组合足以将粉尘含量降至许可范围之内。本讲稿第六十五页，共九十七页.酸性气体n焚烧所产生的酸性气体，主要包括SO2、HCl和HF等。n一般城市垃圾中硫的含量为0.12%，其中3060%会转化为二氧化硫，其余残留于底灰或被飞灰所吸收。本讲稿第六十六页，共九十七页酸性气体控制技术n用于控制焚烧厂尾气中酸性气体的技术有湿式、半干式及干式洗气等三种方法。n（一）湿

33、式洗气法湿式洗气法焚烧尾气处理系统中最常用的湿式洗气塔是对流操作的填料吸收塔，经静电除尘器或布袋除尘器去除颗粒物的尾气降到饱和温度，再与向下流动的碱性溶液不断地在填料空隙及表面接触及反应，使尾气中的污染气体有效地被吸收。填料对吸收效率影响很大，要尽量选用耐久性与防腐性好、比表面积大、对空气流动阻力小以及单位体积质量轻和价格便宜的填料。近年来最常使用的填料是由高密度聚乙烯、聚丙烯或其他热塑胶材料制成的不同形状的特殊填料，如拉西环、贝尔鞍及螺旋环等。本讲稿第六十七页，共九十七页n常用的碱性药剂有NaOH溶液（15%20%,质量分数）或Ca(OH)2溶液10%30%,质量分数）。n石灰液价格较低，但

34、是石灰在水中的溶解度不高，含有许多悬浮氧化钙粒子，容易导致液体分配器、填料及管线的堵塞及结垢。虽然苛性钠较石灰为贵，但苛性钠和酸气反应速率较石灰快速，吸收效率高，其去除效果较好且用量较少，不会因pH值调节不当而产生管线结垢等问题，故一般均采用NaOH溶液为碱性中和剂。本讲稿第六十八页，共九十七页n二）干式洗气法干式洗气法干式洗气法是用压缩空气法将碱性固体粉末（水石灰或碳酸氢钠）直接喷入烟管或烟管上某段反应器内，使碱性消石灰粉与酸性废气充分接触和的反应，从而达到中和废气中的酸性气体并加以去除的目的。为了加强反应速度，实际碱性固体的用量约为反应需求量的4倍，固体停留时间至少需1s以上。n近年来，为

35、提高干式洗气法对难以去除的一些污染物质的去除效率，有用硫化钠（Na2S）及活性炭粉末混合石灰粉末一起喷入，可以有效地吸收气态汞及二恶英。干式洗气塔与布袋除尘器组合工艺是焚烧厂中尾气污染控制的常用方法本讲稿第六十九页，共九十七页n（三）半干式洗气法半干式洗气法半干式洗气塔实际上是一个喷雾干燥系统，利用高效雾化器将消石灰泥浆从塔低向上或从塔顶向下喷入干燥吸塔中。尾气与喷入的泥浆要成同时向流或逆向流的方式充他接触并产生中和作用。由于雾化效果佳，气、液接触面大，不仅可以有效降低气体的温度，中和气体中的酸气，并且喷入的消石灰泥浆中水分可在喷雾干燥塔内完全蒸发，不产生废水。本讲稿第七十页，共九十七页.氮氧

36、化物n主要来源有：高温下N2与O2反应形成热氮氧化物，火焰温度在1000以上会大量发生。废物中的氮组分转化形成的NOx，称之为燃料氮转化氮氧化物。由于废气中的氮氧化物大多以NO形式存在，且不溶于水，无法通过洗烟塔，故必须有专门的处理方法。本讲稿第七十一页，共九十七页去除技术n燃烧控制法：炉内低氧n湿式法：臭氧、次氯酸钠、高锰酸钾等氧化剂将NO氧化成NO2，在以碱液中和吸收。n选择性非催化还原法SCNR：将尿素或氨注入高温（900-1000）气体，将氮氧化合物还原成氮气和水n选择性催化还原法SCR：借助催化剂，使废气中的氮氧化合物与注入的氨气发生还原反应，而产生无害的氮气和水。本讲稿第七十二页，

37、共九十七页.重金属n废物中的重金属，高温焚烧后除部分残留于灰渣中外，部分会在高温下气化挥发进入烟气。部分金属物在炉中参与反应生成氧化物或氯化物比原金属元素更易于气化挥发，还可能进一步发生过复杂的化学反应，最终产物包括元素态重金属、重金属氧化物及重金属氯化物。n因此，从焚烧烟气中收集下来的飞灰通常被视为危险废物。本讲稿第七十三页，共九十七页重金属控制技术n尾气中所含重金属量的多少，与废物组成、性质、重金属存在形式、焚烧炉的操作及空气污染控制方式有密切关系。去除尾气中重金属污染物质的机理有四：重金属降温达到饱和，凝结成粒状物质后被除尘设备收集去除；饱和温度较低的重金属元素无法充分凝结，但飞灰表面的

38、催化作用会形成饱和温度较高且较易凝结的氧化物或氯化物，而易被除尘设备收集去除；本讲稿第七十四页，共九十七页仍以气态存在的重金属物质，因吸附于飞灰上或喷入的活性炭粉末上而除尘被设备一并收集去除；部分重金属的氯化物为水溶性，即使无法在上述的凝结及吸附作用中去除，也可利用其溶于水的特性，由湿式洗气塔的洗涤液自尾气中吸收下来。当尾气通过热能回收设备及其他冷却设备后，部分重金属会因凝结或吸附作用而附着在细尘表面，可被除尘设备去除，温度愈低，去除效果愈佳。但挥发性较高的铅、镉和汞等少数重金属则不易被凝结去除。本讲稿第七十五页，共九十七页.毒性有机氯化物n主要为二恶英类，包括多氯代二苯-对-二恶英（PCDD

39、s）(Polychlorinateddibenzo-p-dioxins)；和多氯代二苯并呋喃（PCDFs）（Polychlorinateddibenzofurans)。nPCDDs是一族75个相关化合物的通称；PCDFs是一族135个相关化合物的通称。在这210种化合物中有17种被认为对人类将康有巨大的危害。其中TCDD（2，3，7，8-四氯代二苯并-对-二恶英）为目前已知毒性最强的化合物且具有强致癌性。本讲稿第七十六页，共九十七页PCDDs/PCDFs产生途径废物成分炉内形成：但燃烧状况不良时，碳氢化合物可能与氯化物结合形成。炉外低温再合成：燃烧不完全时产生的分解温度较高的氯苯及氯酚等物质，

40、可能被飞灰中的碳元素吸收，并在特定的温度范围内（250400，300时最显著），在飞灰颗粒的活性接触面上，被金属氯化物催化反应生成PCDDs/PCDFs。废气中氧含量与水分含量过高对促进PCDDs/PCDFs的再合成起到了重要作用。废物中含有的PCB（多氯联苯）等的分解或组合，也是形成PCDDs/PCDFs的一个重要机制。本讲稿第七十七页，共九十七页二恶英控制技术1.控制来源通过废物分类收集，加强资源回收，避免含PCDDs/PCDFs物质及含氯成分高的物质（如PVC塑料等）进入垃圾中。2.减少炉内形成焚烧炉燃烧室保持足够的燃烧温度及气体停留时间，确保废气中具有适当的氧含量（最好在6%12%之间

41、），达到分解破坏垃圾内含有PCDDs/PCDFs,避免产生氯苯及氯酚等物质的目标。本讲稿第七十八页，共九十七页n3.避免炉外低温再合成PCDDs/PCDFs炉外再合成现象，有些研究指出，主要的生成机制为铜或铁的化合物在悬浮粒的表面催化了二恶英的先驱物质；最简单的方法是喷入活性炭粉，通过吸附作用去除。因此在近年来，工程上普通采用半干式洗气塔与布袋除尘器搭配的方式。本讲稿第七十九页，共九十七页9.焚烧灰渣种类及处置n种类q细渣q底灰q锅炉灰q飞灰n处置q稳定化q固化处理q填埋本讲稿第八十页，共九十七页10.焚烧炉n焚烧炉的结构形式与废物的种类、性质和燃烧形态等因素有关。n主要有炉排型焚烧炉、炉床型

42、焚烧炉和沸腾流化床焚烧炉。本讲稿第八十一页，共九十七页焚烧炉设计的一般原则与要点n基本原则：是废物在炉膛内按规定的焚烧温度和足够的停留时间，达到完全燃烧。本讲稿第八十二页，共九十七页炉型n选择炉型时，首先看所选择的炉型的燃烧方式是否适合废物性质。过氧燃烧式适合焚烧不易燃性废物或燃烧性较稳定的废物；控气式适合焚烧易燃性废物；机械炉排焚烧炉适合用于城市垃圾的处理；旋转窑焚烧炉适合处理危险废物。本讲稿第八十三页，共九十七页生活垃圾焚烧炉烟囱高度要求处理量t/d烟囱最低允许高度m10025100-3004030060本讲稿第八十四页，共九十七页本讲稿第八十五页，共九十七页本讲稿第八十六页，共九十七页本

43、讲稿第八十七页，共九十七页焚烧发电流程本讲稿第八十八页，共九十七页本讲稿第八十九页，共九十七页热解热解热解(pyrolysis)(pyrolysis)是指将有机物在无氧或缺氧状态下进行加热蒸馏，使是指将有机物在无氧或缺氧状态下进行加热蒸馏，使有机物产生裂解，经冷凝后形成各种新的气体、液体和固体，从有机物产生裂解，经冷凝后形成各种新的气体、液体和固体，从中提取燃料油、油脂和燃料气的过程。中提取燃料油、油脂和燃料气的过程。1.1.热解原理热解原理 热解在工业上也称为热解在工业上也称为干馏干馏，是利用有机物的热不稳定性，在无氧或缺，是利用有机物的热不稳定性，在无氧或缺氧条件下，使有机物受热分解成分子

44、量较小的可燃气、液态油、固体燃氧条件下，使有机物受热分解成分子量较小的可燃气、液态油、固体燃料的过程。即：料的过程。即：无无O O2 2或缺或缺O O2 2有机固体废物有机固体废物+热量热量 可燃气可燃气+液态油液态油+固体燃料固体燃料+炉渣炉渣本讲稿第九十页，共九十七页n在热解过程中，其中间产物存在两种变化趋势：由大分子变成小分子在热解过程中，其中间产物存在两种变化趋势：由大分子变成小分子直至气体的裂解过程；由小分子聚合成较大分子的聚合过程。直至气体的裂解过程；由小分子聚合成较大分子的聚合过程。n温度再高时，生成的芳环化合物再进行裂解、脱氢、缩合、氢温度再高时，生成的芳环化合物再进行裂解、脱

45、氢、缩合、氢化等反应。化等反应。n反应没有明显的阶段性，许多反应是交叉进行的，热解总的反应反应没有明显的阶段性，许多反应是交叉进行的，热解总的反应方程式可表示为：方程式可表示为：n有机固体废物有机固体废物 加热加热 高中分子有机液体（焦油和芳香烃）高中分子有机液体（焦油和芳香烃）+低分子有低分子有机液体机液体+多种有机酸和芳香烃多种有机酸和芳香烃+炭渣炭渣+CH4+H2+H2O+CO+CO2+NH3+H2S+HCN本讲稿第九十一页，共九十七页2、热解产物、热解产物n可燃气主要包括可燃气主要包括C1-5的烃类、氢和的烃类、氢和CO气体；气体；n液态油主要包括甲醇、丙酮、乙酸、液态油主要包括甲醇、

46、丙酮、乙酸、C25的烃的烃类等液态燃料。类等液态燃料。n固体燃料主要是炭黑。固体燃料主要是炭黑。n废物类型不同，热解反应条件不同，热解产物废物类型不同，热解反应条件不同，热解产物有差异。但产生可燃气量大，特别是温度较高有差异。但产生可燃气量大，特别是温度较高情况下，废物有机成分的情况下，废物有机成分的50%以上都转化成气以上都转化成气态产物。热解后，减容量大，残余碳渣较少。态产物。热解后，减容量大，残余碳渣较少。本讲稿第九十二页，共九十七页3影响因素（1 1）温度温度是最重要的控制参数。是最重要的控制参数。n在在较低温度较低温度下，下，油类油类含量相对含量相对较多较多。随着。随着温度温度升高升

47、高，许多中间产物也发生，许多中间产物也发生二次裂解二次裂解，C C5 5以下以下分子及分子及H H2 2成分增多成分增多，气体产量与温度成正比增气体产量与温度成正比增长，各种有机酸、焦油、碳渣相对减少长，各种有机酸、焦油、碳渣相对减少。n气体成分：气体成分：温度升高温度升高，脱氢反应加剧，脱氢反应加剧，H H2 2含量含量增加增加，C C2 2H H4 4、C C2 2H H6 6减少减少；低温时低温时，COCO2 2、CHCH4 4等增等增加，加，COCO减少减少。高温阶段，高温阶段，COCO逐渐增加逐渐增加。本讲稿第九十三页，共九十七页n（2 2）加热速率加热速率。气体产量随着加热速度的增

48、气体产量随着加热速度的增加而增加，水分、有机液体含量及固体残渣则加而增加，水分、有机液体含量及固体残渣则相应减少。相应减少。本讲稿第九十四页，共九十七页（3 3）废料在反应器中的）废料在反应器中的保温时间保温时间决定了决定了物料分物料分解转化率解转化率。保温保温时间长时间长，分解转化率高分解转化率高，热解充分热解充分，但，但处理处理量少量少；保温时间保温时间短短，则热解，则热解不完全不完全，但处理量，但处理量高高。（4 4）废物成分废物成分：有机物成分有机物成分比例大，热值高，比例大，热值高，可热解性较好，产品热值高，可回收性好，残可热解性较好，产品热值高，可回收性好，残渣少；渣少；含水率低含

49、水率低，干燥耗热少，升温到工作温，干燥耗热少，升温到工作温度时间短；度时间短；较小的颗粒尺寸较小的颗粒尺寸促进热量传递，保促进热量传递，保证热解过程的顺利进行。证热解过程的顺利进行。本讲稿第九十五页，共九十七页4.固体废物的热解与焚烧相比有下列优点:n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；n由于是缺氧分解，排气量少，有利于减轻对大气环境的二次污染；n废物中的硫、重金属的有害成分大部分被固定在炭黑中；nNOx的产生量少。本讲稿第九十六页，共九十七页5.热解工艺分类n按照加热方式n间接加热法：传热效率差，小规模应用n直接加热法：稀释了可燃气n按照热解温度分类n低温热解法（600以下）：农林产品废物n中温热解法（600-700）：废轮胎、废塑料n高温热解法（1000以上）本讲稿第九十七页，共九十七页