固體廢棄物的熱處理學.ppt

第四章：固體廢棄物的熱處理 Thermal conversion technologies of solid wastes,對于含可燃成分高及有毒有害的固體廢棄物、用填埋、生物處理法難以處理的固體廢棄物，采取熱處理方式處理是一種及好的出路。 熱處理方法主要有：焚燒、熱解。,一、熱處理定義,以高溫分解和深度氧化為主要手段，通過改變廢物的化學、物理或生物特性和組成來處理固體廢物的過程。,二、熱處理主要技術,1、焚燒 利用加熱氧化作用使有機物轉換成無機廢物，同時減少廢物體積 作用 縮減了廢物體積 滅絕了有害細菌和病毒 破壞了有毒的有機化合物 提供了熱能,二、熱處理主要技術,2、熱解 在缺氧氣氛中進行的熱處理過程，經(jīng)過熱解的有機物，發(fā)生降解，產(chǎn)生多種次級產(chǎn)物形成可燃物，包括可燃氣體、有機液體和固體殘渣。是個吸熱過程 操作過程,生活垃圾,分解,在缺氧氣氛中高溫加熱,熱解裝置,篩選、破碎,可燃氣體,有機液體,固體殘渣,二、熱處理主要技術,3、濕式氧化 根據(jù)有機物的氧化速率在高壓下會大大增加的原理，用于處理高濃度、難降解有機廢液 操作過程,有機廢液,通入氧氣,發(fā)生氧化反應,升到一定溫度,加壓,有機物遭到破壞,4-1 固體廢棄物的焚燒處理 Combustion of Solid Wastes,一、概述,1、焚燒定義 焚燒法一般是指將垃圾作為固體燃料送入焚燒爐中，在高溫條件下（一般為900左右，爐心最高溫度可達1100），垃圾中的可燃成分與空氣中的氧進行劇烈化學反應，放出熱量，轉化成高溫煙氣和性質穩(wěn)定的固體殘渣。 是將可燃性固體廢物與空氣中的氧在高溫下發(fā)生燃燒反應，使其氧化分解，達到減容、去除毒性并回收能源的目的 采用焚燒處理城市生活垃圾時，常將垃圾儲坑里的滲濾液和臭氣通過水泵或風機引入焚燒爐進行焚燒處理,2、焚燒技術發(fā)展過程,3、技術主要特點,優(yōu)點 垃圾焚燒后，體積可減少85 95%，質量減少2080%。 高溫焚燒消除了垃圾中的病原體和有害物質無害化。 焚燒排出的氣體和殘渣中的一些有害副產(chǎn)物的處理遠比有害廢棄物直接處置容易得多。 焚燒法具有處理周期短、占地面積小、選址靈活等特點。 熱能可以利用 因此，焚燒法能以最快的速度實現(xiàn)垃圾處理的無害化、減量化和資源化。目前，在發(fā)達國家已被廣泛采用。,缺點,焚燒法對垃圾的熱值有一定要求; 建設成本和運行成本相對高; 管理水平和設備維修要求高； 焚燒產(chǎn)生的廢氣若處理不當，很容易對環(huán)境造成二次污染。 不同季節(jié)、年份垃圾熱值的變化不同。,二、焚燒原理,1、干燥 利用焚燒系統(tǒng)熱能，使入爐固體廢物中的水分汽化、蒸發(fā)的過程 進入焚燒爐的固體廢物，通過高溫煙氣、火焰、高溫爐料的熱輻射和熱傳導，進行加溫蒸發(fā)、干燥脫水，改善固體廢物的著火條件和燃燒效果，消耗較多熱能 固體廢物含水率高低，決定干燥時間的長短，對于高水分固體廢物，需加輔助燃料來維持正常運行,Organic matter + excess air N2 + CO2 + H2O + SO2 +ash + heat,2、熱分解 固體廢物中的有機可燃物，在高溫作用下進行化學分解和聚合反應的過程 溫度越高，有機可燃物熱分解越徹底，熱分解速率越快,3、燃燒 是可燃物質的快速分解和高溫氧化過程 根據(jù)可燃物種類和性質，燃燒機理可劃分為蒸發(fā)燃燒、分解燃燒和表面燃燒 蒸發(fā)燃燒：可燃物質受熱融化、形成蒸汽后進行的燃燒反應 分解燃燒：可燃物質中的碳氫化合物等，受熱分解、揮發(fā)為較小分子可燃氣體后再進行燃燒 表面燃燒：可燃物質在未發(fā)生明顯的蒸發(fā)、分解反應時，與空氣接觸直接進行燃燒反應,三、焚燒特性,1、固體廢物的三組分 水分：物料含水率太高，無法點燃，比如國內垃圾廚余含量高，不宜點燃，歐美國家垃圾含水率低，較容易點燃 可燃分：含量越高，越易燃燒 灰分：灰分含量高時，相應的可燃分含量低，不易燃燒 2、熱值 固體廢物低位熱值3350kJ/kg時，需添加輔助燃料燃燒,固體廢物的熱值 熱值：單位質量的固體廢物完全燃燒所釋放出來的熱量，kJ/kg 粗熱值(HHV高位熱值)：是指化合物在一定溫度下反應到達最終產(chǎn)物的焓的變化。水為液態(tài) 凈熱值(NHV低位熱值)：水為氣態(tài)。 城市垃圾與幾種典型燃料的熱值，kJ/kg,粗熱值與凈熱值的轉換,1.NHV=HHV-2420H2O+9(H-Cl/35.5-F/19) NHV：凈熱值，kJ/kg HHV：粗熱值，kJ/kg H2O：焚燒產(chǎn)物中水的重量百分率，% H、Cl、F：分別為廢物中氫氯氟含量的重量百分率，% 2.NHV=2.321400mC+45000（mH-0.125mo）-760mCl+4500mS mC、mH、mo、mCl、mS：分別代表碳、氫、氧、氯和硫的質量分數(shù),關于熱值的計算,例1 表72是我國武漢市城市垃圾的組分，假設該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)此計算出武漢市垃圾的熱值：,解：(1)以100為基準，分別汁算各組分的重量 廚房廢渣及果皮重量100X29.53%=29.53kg 同樣方法計算出木屑、雜草的重量為2kg，紙張重量為1.35kg，塑料皮革等重量1.39kg。 (2)計算各組分產(chǎn)生的能量,四、焚燒效果評價,1、目測法 肉眼觀測 觀測焚燒煙氣，判斷焚燒效果，煙氣越黑、氣量越大，焚燒效果越差,2、熱灼減量率法 指焚燒殘渣經(jīng)灼燒減少的質量占原焚燒殘渣質量的百分數(shù) 可燃物氧化、焚燒越徹底，焚燒灰渣中殘留可燃成分就越少，熱灼減量率就越小,3、二氧化碳法 煙道排放氣中CO2濃度占CO2和CO濃度之和的百分比 二氧化碳相對濃度越高，固廢焚燒越完全，焚燒效率越高,4、有害有機物破壞去除率 指焚燒過程中有害有機物減少的質量占固體廢物所含有害有機物質量的百分數(shù) 焚燒越徹底，煙氣、灰渣中有害有機物含量越少,五、焚燒技術,1、層狀燃燒技術 過程穩(wěn)定、技術成熟、應用廣 固定爐排焚燒爐、水平機械焚燒爐、傾斜機械焚燒爐等 輻射、煙氣對流，翻轉及攪動 爐型設計和配風設計,2、流化燃燒技術 較成熟，可處理低熱值、高水分廢物，但對入料要求均勻化、細小化 流化床焚燒爐 空氣流和煙氣流快速移動，物料流態(tài)化狀態(tài),3、旋轉燃燒技術 較成熟，效率高 回轉窯焚燒爐 滾筒、抄板,六、焚燒的主要影響因素,1、固體廢物性質 可燃分和有毒有害物質的種類及含量、水分含量等 熱值：低位熱值3350kJ/kg時，需添加輔助燃料 固體廢物尺寸：尺寸越小，所需加熱和燃燒時間越短，固體物質燃燒時間與物料粒度12次方成正比。此外，尺寸越小，比表面積越大，與空氣接觸越充分，利于提高焚燒效率,2、焚燒溫度(temperature) 焚燒溫度越高，所需停留時間越短，焚燒速率越快，焚燒效率越高 溫度過高（高于1300），會影響內襯耐火材料、會發(fā)生爐排結焦 溫度太低（低于700），會發(fā)生不完全燃燒，產(chǎn)生有毒副產(chǎn)物 最低溫度要高于物料燃點溫度,3、停留時間(time) 固體廢物在焚燒爐內停留時間和煙氣在焚燒爐內停留時間 停留時間越長，焚燒越徹底，焚燒效果越好 停留時間過長，會使焚燒爐處理量減少，經(jīng)濟上不合理 停留時間過短，會造成不完全燃燒 要求垃圾停留時間達到1.52h以上，煙氣停留時間達到2s,4、攪動(turbulence) 促進空氣與廢物充分混合，以達到完全燃燒 有機械攪拌（爐床攪拌）、氣流動力攪動（流化床）,5、過?？諝?excess air) 焚燒所需氧氣由空氣提供，通過提供足夠空氣保證完全反應 供給過多過剩空氣會導致焚燒溫度降低、煙氣量增大 過?？諝馐抢碚摽諝饬康?.72.5倍,七、固體廢物焚燒的產(chǎn)物,可燃的固體廢物基本是有機物，由大量的碳、氫、氧及少量氮、硫、磷和鹵素等元素，焚燒過程中與空氣中氧反應，生成各種氧化物或部分元素的氫化物。主要有： 有機碳CO2 HH2O，有F或Cl存在時可能有HF、HCl 有機硫和有機磷SO2、SO3、P2O5 有機氮N2為主，少量氮氧化物 有機氟化物HF，氫不足會出現(xiàn)CF4、COF2（需添加助燃料） 有機氯氯化氫（氫氣不足有游離氯氣產(chǎn)生） 有機溴化物、碘化物HBr、Br2、I2 金屬鹵化物、硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽、氫氧化物和氧化物,有害有機廢物焚燒后要求達到的三個標準 a) 主要有害有機組成（POHC）的破壞去除率（DRE）要達到99.99%以上。 b) HCl的排放量應符合從焚燒爐煙囪排出的HCl量在進入洗滌設備之前小于1.8kg/h，若達不到該要求，則經(jīng)過洗滌設備除去HCl的最小洗滌率應為99.0%。 c) 煙囪的排放顆粒物應控制在183mg/m3，空氣過量率為50%。如果空氣過量率大于或小于50%，應折算成50%的排放量。,八、焚燒工藝,由前處理系統(tǒng)、進料系統(tǒng)、焚燒爐系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、灰渣系統(tǒng)、余熱利用系統(tǒng)、自動化控制系統(tǒng)組成,圖4-4,1、前處理系統(tǒng),主要操作：固體廢物的接收、貯存、分選或破碎 具體包括固體廢物運輸、計量、登記、進場、卸料、混料、破碎、手選、磁選、篩分等 主要設施：車輛、地衡、控制間、垃圾池、吊車、抓斗、破碎和篩分設備、磁選機，臭氣和滲濾液收集、處理設施等,2、進料系統(tǒng),主要作用：向焚燒爐定量給料 主要進料方法：爐排進料、螺旋給料、推料器給料,3、焚燒爐系統(tǒng),主要作用：完成固體廢物蒸發(fā)、干燥、熱分解和燃燒 焚燒爐類型：固定爐排焚燒爐、水平鏈條爐排焚燒爐、傾斜機械爐排焚燒爐、回轉式焚燒爐、流化床焚燒爐、立式焚燒爐、氣化熱解爐、氣化熔融爐、電子束焚燒爐、離子焚燒爐、催化焚燒爐等,4、空氣系統(tǒng),作用：為固體廢物正常焚燒提供必需的助燃氧氣；冷卻爐排、混合爐料、控制煙氣氣流 一次助燃空氣：指由爐排下送入焚燒爐的助燃空氣。6080%，干燥段15%，燃燒段75%，燃燼段10% 二次助燃空氣：指火焰上空氣和二次燃燒室的空氣。2040% 換熱器預熱助燃空氣：能改善焚燒效果，提高焚燒系統(tǒng)的有用熱，有利于余熱回收。設在余熱鍋爐后，200280 主要設施：通風管道、進氣系統(tǒng)、風機和空氣預熱器,5、煙氣系統(tǒng),作用：去除煙氣中的顆粒狀污染物和氣態(tài)污染物，實現(xiàn)達標排放 顆粒狀污染物：通過重力沉降、離心分離、靜電除塵、袋式過濾等手段去除 氣態(tài)污染物：SOx、NOx、HCl及有機氣體，利用吸收、吸附、氧化還原等技術凈化，有干法、半干法、濕法工藝,（1）、煙氣組成 煙氣中的主要成分：CO2、H2O、O2、N2，占煙氣容積的99%，屬無害成分。 煙氣中的有害成分主要是：CO、NOx、H2S、HCl以及一些具有特殊氣味的有機有害氣體，如飽和烴和不飽和烴、烴類氧化物、鹵代烴類、芳香族類物質等，包括多氯二苯二惡英. 固體顆粒物：主要是碳黑、一些金屬和鹽類經(jīng)蒸發(fā)凝聚而成的粉塵。,（2）、煙氣中污染物來源、產(chǎn)生及存在原因,（3）.垃圾焚燒煙氣的特性 垃圾焚燒產(chǎn)生的煙氣與其他燃料燃燒所產(chǎn)生的煙氣在組成上相差較大，同其他煙氣相比，垃圾焚燒煙氣的特點是HCl和O2濃度特別高，粉塵中的鹽分（氯化物和硫酸鹽）特別高。,I、二惡英 二惡英的定義 惡英(dioxins,簡稱DXN)是指一類具有某種類似的化學結構且生物作用方式基本相同的化合物。 是一類多氯代三環(huán)芳烴類化合物的統(tǒng)稱。 氯代二苯并二惡英(CDDs),有75種同類物; 氯代二苯并呋喃(CDFs),有135種同類物; 多氯聯(lián)苯(PCBs),有209種同類物。 在這419種化合物中研究最多、毒性最強的化合物是2,3,7,8-TCDD。,二惡英的分子結構,二惡英的化學特性 二惡英在常溫下呈固態(tài),熔點為303305。 容易生成的溫度是180400 一般在705以下非常穩(wěn)定，705以上開始分解，不易燃燒； 酸堿環(huán)境中穩(wěn)定; 難溶于水,常溫下水中溶解度僅為7.210-6/; 易溶于二氯苯，常溫下在二氯苯中溶解度高達1400/,故二惡英易溶于脂肪，會在身體內積累，并難以排除。 附著于土壤的能力非常強，不易滲出，污染地下水的可能性很??；在土壤中的半衰期至少在1年以上。意大利的塞維招（Seveso）二惡英污染事件發(fā)生10年后，在被污染過的土壤中仍然殘存有二惡英； 在人體中的半衰期至少為7年，人體吸收的二惡英很難排除體外,二惡英的毒性 在8個取代位置上，毒性最大的是2、3、7、8四氯二苯二惡英（Teracholoro-Dibenzo-Dioxins，簡寫為：TCDD），其毒性是： 氰化鉀的1000倍 馬錢子堿的500倍 一盎司（28.35克）可以殺死100萬人。 TCDD在700以下，相對穩(wěn)定, 高溫時開始分解（所以對爐子的要求很高)。,一般來說，垃圾焚燒中二惡英的形成有下列途徑： 垃圾中自身含有的二惡英類物質，大部分在高溫燃燒時得以分解，但由于二惡英具有熱穩(wěn)定性，仍會有一部分在燃燒以后排放出來； 垃圾在燃燒過程中形成的含氯前驅體，如氯苯、氯酚、聚氯酚類物質（PCBs）通過重排、脫氯或其它分子反應等過程會生成二惡英,這部分二惡英在高溫燃燒條件下大部分也會被分解。 小分子碳氫化合物通過聚合和環(huán)化形成多環(huán)烴化合物（PAH），這些化合物和氯反應形成二惡英； 在較低溫度下（），二惡英前驅體在飛灰催化作用遇適量的觸媒物質（主要為重金屬,特別是銅等）,則在高溫燃燒中已經(jīng)分解的二惡英將會重新生成。 焚燒爐尾部凈化溫度在200300 下，HCl和單質氯在飛灰催化作用下與碳氫化合物反應生成二惡英。,垃圾焚燒廠中二惡英的生成途徑,二惡英的生成機理（1）,目前被學術界基本接受的幾種二惡英生成機理如下: 直接釋放機理：燃燒含有微量二惡英的固體廢物,在未充分完全燃燒的條件下,其排出的煙氣中必然含有殘留的二惡英。 重新合成：反應載體為大分子的碳結構,包括:活性炭、碳、煤灰、焦炭、殘留碳、飛灰等,這些反應載體在催化劑(主要是銅族化合物)作用下反應,生成二惡英。 (1)大分子的碳結構的邊緣,以并列方式進行氯化反應,產(chǎn)生鄰位氯代基的碳結構; (2)氧化破壞碳結構,進行重組生成二惡英; (3)在活性碳表面進行氧化降解(氧化銅為主要催化劑),產(chǎn)生芳香族氯化物(二惡英的中間產(chǎn)物);,二惡英的生成機理（2）,前驅物的異相催化反應機理：發(fā)生在飛灰表面的異相催化反應,反應物質為有機小分子,其中包括:脂肪族(如丙烯)、單環(huán)無官能團芳香族(如苯)、單環(huán)官能團芳香族(如苯甲酸、甲苯、苯酚等)、氯芳香族(如氯酚、氯苯等)。 1)主要碳結構的降解作用,形成小分子物質,然后反應產(chǎn)生二惡英; 2)凝結兩個前驅物,形成中間產(chǎn)物,再進行分子間的環(huán)化作用,形成二惡英。,影響二惡英生成的因素,碳源 氯源 溫度 催化劑 氧 水 反應時間,焚燒廠二惡英防治措施(1),l）控制燃燒溫度：二惡英的最佳生成溫度為300，但是在400以上時，仍然有二惡英生成的可能。當溫度達到9001000時，二惡英將無法生成。因此，維持燃燒溫度高于 1000 是防止二惡英生成的首要條件； 2）提高燃燒效率：因為二惡英的生成與燃燒效率有直接的關系，CO中的碳可能參與二惡英的生成反應。因此，供氧充足，減少CO的生成，可以間接地減少二惡英的生成；煙氣中比較理想的CO濃度指標是低于60mg/m3, O2濃度不少于6%,在爐膛及二次燃燒室內的停留時間不小于2s; 3）加強煙道氣溫度控制：一般新建的大型垃圾焚燒廠都有廢熱回收系統(tǒng)，煙道氣自燃燒室進入該系統(tǒng)后，溫度將逐漸降低至250350左右，而此溫度范圍又恰巧是：二惡英生成反應（DeNovo合成反應）的最佳區(qū)域，因此，必須將焚燒爐出來的煙氣在短時間內驟降至150以下，以確保有效遏止二惡英的再生成；,焚燒廠二惡英防治措施(2),化學加藥：向煙道中噴入NH3或噴入CaO等吸收HCI，以抑制前驅物質的生成。 選用新型袋式除塵器,控制除塵器入口處的煙氣溫度低于200,并在進入袋式除塵器的煙道上設置活性碳等反應劑的噴射裝置,進一步吸附二惡英; 在生活垃圾焚燒廠中設置先進、完善和可靠的全套自動控制系統(tǒng),使焚燒和凈化工藝得以良好執(zhí)行; 通過分類收集或預分揀控制生活垃圾中氯和重金屬含量高的物質進入垃圾焚燒廠; 由于二惡英可以在飛灰上被吸附或生成,所以對飛灰應用專門容器收集后作為有毒有害物質送安全填埋場進行無害化處理,有條件時可以對飛灰進行低溫（300400）加熱脫氯處理,或熔融固化處理后再送安全填埋場處置,以有效地減少飛灰中二惡英的排放。,、惡臭,惡臭（stench）的定義 垃圾厭氧發(fā)酵和有機物不完全燃燒產(chǎn)生的。多為有機硫化物或氮化物。 惡臭污染物是指一切刺激嗅覺器官引起人們不愉快及損害生活環(huán)境的氣體物質。從廣義上說,我們把散發(fā)在大氣中的一切有味物質統(tǒng)稱為惡臭氣體。 惡臭的危害 惡臭屬于感覺公害,直接作用于嗅覺,給人們造成危害。輕者給人以不愉快的感覺;重者使人呼吸困難,惡心嘔吐,流淚,甚至會引起中毒。其中有些是三致物質，有些會影響神經(jīng)系統(tǒng)和造血系統(tǒng)，有些則會引起機體的變態(tài)反應。,惡臭的產(chǎn)生和組成 產(chǎn)生：未完全燃燒 一是含硫化合物,如硫化氫、硫醇類、硫醚類等; 二是含氮的化合物,如氨、胺類、酰胺、吲哚類等; 三是鹵素及其衍生物,如氯氣、鹵代烴等; 四是烴類,如烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴等; 五是含氧的有機物,如酚、醇、醛、酮、有機酸等。 惡臭的防治,常見的脫臭方法概況,.粉塵,粉塵焚燒煙氣中的粉塵（顆粒物）是垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的微小無機顆粒物質。 物理原因產(chǎn)生的粉塵燃燒空氣卷起的微小不燃物，可燃物的灰分等。發(fā)生不完全燃燒時，未燃碳分、紙灰等也會成為粉塵的一部分。 熱化學反應產(chǎn)生的粉塵高溫燃燒室內氮化的鹽類，在煙氣冷卻后凝結成鹽顆粒。,6、其它工藝系統(tǒng),灰渣系統(tǒng)：焚燒灰渣由底灰及飛灰共同組成，多采用分開收集方式。國外一些焚燒廠將飛灰固化或熔融后，再合并底灰送到灰渣填埋場處置，以防止飛灰中的重金屬或有機性毒物產(chǎn)生二次污染 廢水處理系統(tǒng)：將鍋爐排放廢水、生活污水、實驗室廢水等合并在一起處理，達標后排放或回收再利用 余熱系統(tǒng)：主要通過燃燒室四周的鍋爐爐管(即蒸發(fā)器)、過熱器、節(jié)熱器、爐管吹灰設備、蒸汽導管、安全閥等裝置回收余熱。 發(fā)電系統(tǒng)：由鍋爐產(chǎn)生的高溫高壓蒸汽被導入發(fā)電機，在急速冷凝過程中推動發(fā)電機的渦輪葉片，產(chǎn)生電力 燃燒控制系統(tǒng)：根據(jù)垃圾熱值以及進料量，決定垃圾在爐床上的停留時間，使其燃燒溫度維持在高溫狀態(tài)。一般以調整爐床速度及控制助燃空氣量，必要時加入輔助燃油，維持穩(wěn)定的爐溫,爐渣和飛灰,焚燒過程產(chǎn)生的灰渣（爐渣和飛灰）一般為無機物質，他們主要是金屬的氧化物、氫氧化物和碳酸鹽、硫酸鹽以及硅酸鹽。,焚燒灰渣是判定焚燒爐運行正常與否的最有力的數(shù)據(jù)，通過測定焚燒灰渣熱灼減量，可以推算焚燒的完成狀況。 爐渣分類按焚燒溫度 焚燒殘渣：1000以下焚燒爐、熱分解爐產(chǎn)生的殘渣。 燒結殘渣：1500高溫焚燒爐排出的熔融狀態(tài)的殘渣。 爐渣的利用 1）焚燒殘渣回收金屬、玻璃等（美國、蘇聯(lián)） 2）燒結殘渣作為混凝土骨料 或與粘土結合制紅磚（日）,九、焚燒設備,機械爐排焚燒爐,回轉窯焚燒爐,流化床焚燒爐,1、機械爐排焚燒爐,分為干燥段、主燃段、后燃段三段,廢物從進料端向出料端移動過程中，主要在爐排上完成廢物蒸發(fā)、干燥、熱分解及燃燒反應 爐排可移動，起到輸送廢物和灰渣、混合物料、傳送空氣的作用 造價昂貴，一次性投資大，不適合不發(fā)達地區(qū),2、流化床焚燒爐,流化床焚燒爐是一垂直的鋼制容器，在焚燒爐的下部安有布風板，板上裝有載熱體，多用砂子。 空氣從焚燒爐下部進入，經(jīng)過布風板使床層流態(tài)化 固體廢物由爐頂或爐側進入爐內，與高溫載熱體及氣流交換熱量而被干燥、熱分解并燃燒，產(chǎn)生的熱量貯存于載熱體中，并將氣流的溫度提高 焚燒溫度不可太高，否則載熱體會出現(xiàn)粘結 需要破碎預處理，需分離回收石英砂，不斷補充石英砂 適合焚燒低熱值垃圾，適合在中小城鎮(zhèn)采用,3、回轉窯焚燒爐,回轉窯焚燒爐是一可旋轉的傾斜鋼制圓筒，爐體向下傾斜，分成干燥、燃燒、燃燼三段，固體廢物旋轉移動過程中，完成干燥、燃燒、燃燼過程。 通過爐體緩慢轉動，達到攪拌和輸送廢物的目的,用于處理生活垃圾時，由于動耗較大，會增加處理成本,旋轉窯轉速及長徑比控制垃圾停留時間，長徑比高，停留時間長，成本高；長徑比低，垃圾不能達到完全燃燒；轉速大，垃圾易下滑，停留時間短,冷卻用空氣,逆流式旋轉窯焚燒爐,4、各種特殊焚燒爐,催化焚燒爐320540，鉑催化，處理有害氣體及氣化的液體。 純氧焚燒爐2700 ，爐體小，處理有害廢物，爐體材料選擇難。 濕式氧化設備污染物全留在水相，空氣污染小，適用于污泥的焚燒，可以不用脫水直接焚燒。 熔鹽焚燒爐800980，熔鹽多為Na2SO4，Na2CO3。產(chǎn)物留在熔鹽中，鹽可再生，有害廢物的DRE達99.99%以上。 熔融玻璃反應器熔融玻璃池，溫度在1260，不可燃物及灰渣進入熔融玻璃池，不會造成二次污染。 等離子溫度焚燒爐高溫焚燒，達2760可維持1s。反應速度非?？?，分子高度離解，存在自由電子，增加反應活性。主要處。理二惡英 電子反應器特制管芯，輻射防護屏和其間電極組成，5000。 Shirco紅外技術紅外燃燒器。,十、垃圾焚燒處理工程應用,深圳垃圾焚燒廠主要工藝流程,規(guī)模300t/d。該廠于1985年11月破土動工，1988年6月試車成功，同年11月正式投產(chǎn)，總投資4729萬元。,漢城木洞焚燒廠始建于1992年11月，1996年2月正式投入使用。該廠設計容量為400t/d，總投資折合人民幣3.2億元。,漢城木洞焚燒廠主要工藝流程,NOx: selective catalytic reduction (SCR),座落在新加坡西海岸線工業(yè)區(qū)內的Tuas，是新加坡第二座大型垃圾焚燒廠。它由日本三菱重工承包建設，德國人設計。焚燒廠從1986年10月正式投入運行，設計能力為2000t/d（400t/d5臺），耗資折合人民幣將近12億。,新加坡Tuas垃圾焚燒廠主要工藝流程,美國佛羅里達州棕櫚灘的焚燒廠工藝流程,十一、廢物熱值利用方式,固體廢物焚燒熱的利用包括供熱和發(fā)電，在用于發(fā)電時，一般在下列設備中進行：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。這三種設備大致有三種不同的組合方式，見下圖的示意圖。,存在的問題： 能效損失很大，熱效率不高,國外利用垃圾焚燒發(fā)電技術的應用始于20世紀50年代，最先應用的國家是聯(lián)邦德國和法國，其后美國、日本、韓國等均建有相當數(shù)量的垃圾焚燒電站。 我國于1988年開始首次引進垃圾焚燒發(fā)電技術。,垃圾焚燒發(fā)電存在的問題 垃圾焚燒發(fā)電在我國還處于初級階段，還有許多方面需改進和提高。 垃圾發(fā)電當前遇到的關鍵問題是電站的發(fā)電量波動性大，穩(wěn)定性小。其原因是垃圾中可燃廢棄物的質量和數(shù)量隨季節(jié)和地區(qū)的不同而發(fā)生明顯變化。因此，垃圾焚燒電站的多余電力向電力公司出售時，價格不高，主要靠國家政策扶持。 另外，垃圾焚燒發(fā)電本身屬于環(huán)保項目，如果處理的不好可能造成二次污染。,4-2 固體廢棄物的熱解 Pyrolysis of Solid Wastes,一、概述,一、概述,定義: 固體廢物熱解是利用有機物的熱不穩(wěn)定性，在無氧或缺氧條件下受熱分解的過程。 熱解法與焚燒比較 焚燒是放熱的，熱解是吸熱的; 焚燒的產(chǎn)物主要是二氧化碳和水，而熱解的產(chǎn)物主要是可燃的低分子化合物：氣態(tài)的有氫、甲烷、一氧化碳，液態(tài)的有甲醇、丙酮、醋酸、乙醛等有機物及焦油、溶劑油等; 固態(tài)的主要是焦炭或碳黑。 焚燒產(chǎn)生的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，就近利用。而熱解產(chǎn)物是燃料油及燃料氣，便于貯藏及遠距離輸送。,生物質、塑料類、橡膠類等,熱解的特點 1、有機物轉化為可儲存性能源 2、排氣量少 3、硫、重金屬等大部分被固定在炭黑中 4、Cr3+不會轉化為Cr6+ 5、NOx產(chǎn)生量少,優(yōu)點 a. 分解快、轉化率大，析出產(chǎn)品的碳氫值高。 b. 焦油質量好，組分（稀烴、粗苯、酚）集中。 c. 氣體產(chǎn)率高。 d. 物料適應面廣。 e. 殘渣揮發(fā)份低，反應活性高。 缺點 高技術，設備費用高。,二、熱解原理,固體廢物熱解過程是一個復雜的化學反應過程。包含大分子的鍵斷裂，異構化和小分子的聚合等反應，最后生成各種較小的分子。熱解過程可以用通式表示如下；,有機固體廢物熱量氣體(H2、CH4、CO、CO2) 有機液體(有機酸、芳烴、焦油) 固體(炭黑、灰渣) 如纖維素熱解： 3(C6H10O5) 8H2OC6H8O2CO+2CO2CH4H27C 其中：C6H8O代表液態(tài)的油品,可燃氣：主要包括C15的烴類、氫和CO氣體。 液態(tài)油：主要包括C25的烴類、乙酸、丙酮、 甲醇等液態(tài)燃料。 固體燃料：主要包括含純碳和聚合高分子的含碳物。,三、熱解方式,熱分解過程由于供熱方式、產(chǎn)品狀態(tài)、熱解爐結構等方面的不同，熱解方式各異。 按供熱方式可分成內部加熱和外部加熱。 按熱分解與燃燒反應是否在同一設備中進行，熱分解過程可分成單塔式和雙塔式。 按熱解過程是否生成爐渣可分成造渣型和非造渣型。 按熱解產(chǎn)物的狀態(tài)可分成氣化方式、液化方式和碳化方式。 按熱解爐的結構分成固定層式、移動層式或回轉式。,四、熱解工藝： 按兩種方法分,不同的廢物類型，不同的熱解反應條件，熱解產(chǎn)物都有差異。,四、典型固體廢物的熱解,1、廢塑料的熱解產(chǎn)物及工藝流程 （1）塑料的分類： 受熱分解后的產(chǎn)物,解聚反應型塑料受熱分解時聚合物解離、分解成單體，主要是切斷了單體分子之間的結合鍵。 聚氧化甲烯、聚-甲基苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、四氟乙烯塑料等。 隨機分解型塑料受熱分解時鏈的斷裂是隨機的，因此產(chǎn)生無一定數(shù)目的碳原子和氫原子結合的低分子化合物。塑料有：聚乙烯、聚氯乙烯等 大多數(shù)塑料的受熱分解，二者兼而有之。各種分解產(chǎn)物的比例，隨塑料的種類、分解的溫度而不同一般溫度越高，氣態(tài)的(低級的)碳氫化合物的比例越高。,（2）、熱解流程 特點： 導熱系數(shù)較低0.07-0.3kcal/(m.h.) (相當于干木材)，當加熱到熔點溫度(100-250)時， 中心溫度還很低，繼續(xù)加熱，外部溫度可達500以上并產(chǎn)生碳化，而內部溫度才達到可熔化的程度。由于外部炭化妨礙內部的分解，故熱效低下。 塑料品種多，廢塑料品種混雜，分選困難。 因此開發(fā)了獨特的廢塑料熱解流程。 日本三洋電機根據(jù)塑料導熱系數(shù)低的特點開發(fā)利用微波爐與熱風爐加熱、減壓蒸餾的流程,聚烯烴浴熱解流程(低溫熱分解流程),流化床法 為了使熱分解爐內溫度均一，改善傳熱效果，多使用流化床熱分解爐。流化用的氣體可用預熱過的空氣，部分(約5)廢塑料燃燒產(chǎn)生熱量供加熱用,2、城市垃圾的熱解產(chǎn)物及工藝流程 一)城市垃圾熱解產(chǎn)物 城市垃圾中含可燃組分、紙張、塑料以及合成纖維等占有很大比重。因此，城市垃圾作為資源回收也是一個重要的方面。熱解以回收燃料油及燃料氣是一種資源回收途徑