第六章 固體廢物的熱處理

1、【概念【概念】焚燒焚燒 干燥干燥 熱裂解熱裂解 焙燒焙燒 熱值熱值 燃燒溫度燃燒溫度 DRE 熱灼減量比熱灼減量比 焚燒效率焚燒效率 【方法原理【方法原理】 焚燒原理；熱平衡和煙氣分析；焚燒工藝系統(tǒng)焚燒原理；熱平衡和煙氣分析；焚燒工藝系統(tǒng)組成；焚燒爐系統(tǒng)選擇；熱解原理；典型固體廢物組成；焚燒爐系統(tǒng)選擇；熱解原理；典型固體廢物的熱解；焙燒方法。的熱解；焙燒方法。 本章重點本章重點處理方法處理方法焚燒處理焚燒處理熱裂解熱裂解焙燒處焙燒處理理其它熱其它熱 處理方法處理方法在高溫在高溫（800-1100800-1100）條件下，固體廢物中）條件下，固體廢物中的有機成分與一定的過量空氣量進行的有機成分與

2、一定的過量空氣量進行氧化燃燒反應，放出熱量，廢物中的氧化燃燒反應，放出熱量，廢物中的有害有毒物質(zhì)在高溫下氧化、熱解而有害有毒物質(zhì)在高溫下氧化、熱解而被破壞，是一種可同時實現(xiàn)廢物無害被破壞，是一種可同時實現(xiàn)廢物無害化、減量化（化、減量化（減量減量8080，減容，減容9090）、資源化的處理技術(shù)。、資源化的處理技術(shù)。機械化連續(xù)垃圾焚燒爐。處理能力、焚燒效果、治污機械化連續(xù)垃圾焚燒爐。處理能力、焚燒效果、治污 焚毀帶病毒、病菌的垃圾。焚毀帶病毒、病菌的垃圾。英、美、法等試驗研究，建立焚燒爐英、美、法等試驗研究，建立焚燒爐19世紀中后期世紀中后期20世紀初世紀初1960 大型機械化爐排；較高效率的煙氣

3、凈化大型機械化爐排；較高效率的煙氣凈化系統(tǒng)系統(tǒng) 19701990自控、移動式機械爐排自控、移動式機械爐排焚燒爐、多樣化、焚燒爐、多樣化、T 除塵除塵 資源化資源化 智能化智能化 多功能多功能 綜合性綜合性1234 .我國始于我國始于198019881988年在深年在深圳建立第一圳建立第一座生活垃圾座生活垃圾焚燒廠焚燒廠焚燒焚燒 原理原理燃燒、燃燒機理、主要影響因素燃燒、燃燒機理、主要影響因素熱平衡及熱平衡及煙氣分析煙氣分析固體廢物熱值、燃燒溫度、空氣和煙氣量計算固體廢物熱值、燃燒溫度、空氣和煙氣量計算焚燒焚燒 工藝工藝焚燒工藝系統(tǒng)組成、焚燒技術(shù)焚燒工藝系統(tǒng)組成、焚燒技術(shù)焚燒爐焚燒爐系統(tǒng)系統(tǒng)焚燒

4、效果、余熱利用系統(tǒng)、焚燒爐選評焚燒效果、余熱利用系統(tǒng)、焚燒爐選評焚焚 燒燒 機機 理理蒸發(fā)蒸發(fā)揮發(fā)揮發(fā)分解分解燒結(jié)、熔融燒結(jié)、熔融氧化還原氧化還原CxHyOzNuSvClw + (x + v + y/4 w/4 z/2) O2 xCO2 + wHCl + 0.5uN2 + vSO2 + (y-w) /2 H2O焚燒影焚燒影 響因素響因素廢物料層厚度、運廢物料層厚度、運動方式、預熱溫度動方式、預熱溫度進氣方式、燃燒器性進氣方式、燃燒器性能、煙凈化系統(tǒng)阻力能、煙凈化系統(tǒng)阻力TurbulenceExcessive Air固固體體廢廢物物熱熱值值4500760)81(450001400032. 2sm

5、clmommcmLHVH1001002)()(OHHHVHHV干濕2242095.735.519ClFLHVHHVH OH ()焚燒獲得焚燒獲得的總熱量的總熱量（A）焚燒后實際可利焚燒后實際可利用的熱量（用的熱量（B）各種熱損失（各種熱損失（C C）A=B+C城市垃圾典型組成及熱值城市垃圾典型組成及熱值固固體體廢廢物物熱熱值值維維持持燃燃燒燒固體廢物固體廢物燃燒釋放燃燒釋放的熱量的熱量加熱固體廢加熱固體廢物達到燃燒物達到燃燒所需的熱量所需的熱量發(fā)生燃燒發(fā)生燃燒反應所需反應所需的活化能的活化能+固體廢物固體廢物燃燒釋放燃燒釋放的熱量的熱量加熱固體廢加熱固體廢物達到燃燒物達到燃燒所需所需 的熱量的

6、熱量發(fā)生燃燒發(fā)生燃燒反應所需反應所需的活化能的活化能+850 ），）， “三三T”技術(shù)技術(shù) TimeTime延長停留時間（延長停留時間（2s），）， TurbulenceTurbulence采用優(yōu)化爐型和二次噴入空氣的方法增強湍流度采用優(yōu)化爐型和二次噴入空氣的方法增強湍流度3）燃燒后控制）燃燒后控制：減少顆粒物在溫度（減少顆粒物在溫度（250- 400 ）的停留時間；）的停留時間； 抑制飛灰表面催化性；抑制飛灰表面催化性； 在煙氣中噴氨。在煙氣中噴氨。4）終端控制）終端控制：控制顆粒物排放；控制顆粒物排放； 用活性碳或其他物質(zhì)吸附二用活性碳或其他物質(zhì)吸附二噁英噁英 分解或催化還原分解或催化還原

7、二二噁英。噁英。二二噁英類污染物（噁英類污染物（PCDDs/PCDFsPCDDs/PCDFs）的控制）的控制 a 氨與氯的結(jié)合能力比氨與氯的結(jié)合能力比前驅(qū)物強。前驅(qū)物強。b 氨使銅等金屬催化劑氨使銅等金屬催化劑失去催化作用。失去催化作用。焚焚 燒燒 工工 藝藝其其 它它 系系 統(tǒng)統(tǒng)灰渣系統(tǒng)灰渣系統(tǒng)廢水處理系統(tǒng)廢水處理系統(tǒng)余熱系統(tǒng)余熱系統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)焚燒灰渣：焚燒灰渣： （1 1）底灰（）底灰（slagslag）：）：一般固體廢物一般固體廢物 （2 2）飛灰（）飛灰（fly ashfly ash）：）：危險廢物（危險廢物（HW18HW18）重金屬重金屬有機毒物有機毒物

8、底灰的處理方法：底灰的處理方法：可直接或回收鐵、玻璃等物質(zhì)后用作建材可直接或回收鐵、玻璃等物質(zhì)后用作建材飛灰的處理方法：飛灰的處理方法：李坑垃圾焚燒廠飛灰處理方法李坑垃圾焚燒廠飛灰處理方法飛灰的水泥固化體飛灰的水泥固化體焚焚燒燒爐爐的的選選評評焚焚 燒燒 效效 果果黑度，煙氣量黑度，煙氣量 1 2 3 4 焚焚 燒燒 工工 藝藝典典型型 工工藝藝系系 統(tǒng)統(tǒng)焚焚 燒燒 工工 藝藝典典型型 工工藝藝系系 統(tǒng)統(tǒng)工工程程應應用用HClHCl排放量應符合從排放量應符合從焚燒爐煙囪排出的焚燒爐煙囪排出的HClHCl量在進入洗滌設(shè)量在進入洗滌設(shè)備之前備之前 1.8kg/h1.8kg/h，若若不，則洗滌設(shè)備除

9、去不，則洗滌設(shè)備除去HClHCl的最小洗滌率應的最小洗滌率應為為99.099.0。深圳深圳垃圾垃圾焚燒廠的主要工藝流程焚燒廠的主要工藝流程飛灰飛灰（底灰底灰）流化床焚燒爐焚燒流化床焚燒爐焚燒污泥污泥的工藝流程的工藝流程 熱解熱解 原理原理熱解定義及特點、熱解過程及產(chǎn)物、有機固體廢熱解定義及特點、熱解過程及產(chǎn)物、有機固體廢物熱解機理物熱解機理熱解熱解 工藝工藝熱解工藝分類熱解工藝分類典型固典型固體廢物體廢物的熱解的熱解熱解熱解 原理原理熱解熱解 工藝工藝典型固典型固體廢物體廢物的熱解的熱解城市生活垃圾的熱解、廢塑料的熱解、污泥的熱城市生活垃圾的熱解、廢塑料的熱解、污泥的熱解、廢橡膠的高溫熱解、農(nóng)

10、林廢棄物的熱解解、廢橡膠的高溫熱解、農(nóng)林廢棄物的熱解熱熱 解解 與與 焚焚燒燒 比比較較熱熱 解解 的的 特特 點點熱熱解解過過程程及及產(chǎn)產(chǎn)物物有機固體廢物 氣體（H2 、CH4 、CO、CO2 ） + 有機液體（有機酸、芳烴、焦油）+ 固體(炭黑、灰)3(C6H10O5) 8H2O+C6H8O（可燃油）+2CO+2CO2+CH4+H2+7C 熱熱 解解 動動 力力 學學N=1，直線，直線熱熱 解解 工工 藝藝 分分類類是否生是否生成爐渣成爐渣渣造型和非造渣型渣造型和非造渣型熱解燃熱解燃燒位置燒位置單塔式和雙塔式單塔式和雙塔式產(chǎn)物物產(chǎn)物物理形態(tài)理形態(tài)氣化方式、液化方式、炭化方式氣化方式、液化方

11、式、炭化方式熱解爐熱解爐結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)固定床、移動床、流化床和旋轉(zhuǎn)爐固定床、移動床、流化床和旋轉(zhuǎn)爐熱解溫熱解溫度度高溫熱解、中溫熱解、低溫熱解高溫熱解、中溫熱解、低溫熱解供熱方供熱方式式直接加熱直接加熱 、間接加熱、間接加熱廢廢塑塑料料的的熱熱解解設(shè)設(shè)備備比較簡單地把廢比較簡單地把廢PS制成液狀單體，制成液狀單體，而且用于回收單體而且用于回收單體的分解設(shè)備、的分解設(shè)備、停留停留時間長、反應溫度時間長、反應溫度和停留時間均可隨和停留時間均可隨意控制。意控制。由于抽料泵會造成減由于抽料泵會造成減壓，物料在分解管內(nèi)停壓，物料在分解管內(nèi)停留時間不穩(wěn)定；留時間不穩(wěn)定； 高溫高溫分解時分解時氣化率高氣化率高；

12、分分解速度慢的聚合物不能解速度慢的聚合物不能完全實現(xiàn)輕質(zhì)化完全實現(xiàn)輕質(zhì)化； 由由于是外部加熱，所以耗于是外部加熱，所以耗能比較大。能比較大。熱解原料的分熱解原料的分散不夠均勻時，散不夠均勻時，顆粒與氣體的顆粒與氣體的熱交換效率低。熱交換效率低。內(nèi)部加熱、內(nèi)部加熱、熱熱效率高、分解效率高、分解速率快速率快。廢廢塑塑料料的的熱熱解解不同塑料的熱解圖不同塑料的熱解圖城城市市生生活活垃垃圾圾的的熱熱解解主要熱主要熱 解技術(shù)解技術(shù)Occidental系統(tǒng)系統(tǒng)新日鐵系統(tǒng)新日鐵系統(tǒng)Purox系統(tǒng)系統(tǒng)Landgard系統(tǒng)系統(tǒng)流化床系統(tǒng)流化床系統(tǒng)Garret系統(tǒng)系統(tǒng)u新日鐵系統(tǒng)新日鐵系統(tǒng) 該系統(tǒng)將熱解和熔融一體

13、化的設(shè)備，通過控制爐溫和供該系統(tǒng)將熱解和熔融一體化的設(shè)備，通過控制爐溫和供氧條件，使垃圾在同一爐體內(nèi)完成氧條件，使垃圾在同一爐體內(nèi)完成干燥、熱解、燃燒和熔融干燥、熱解、燃燒和熔融。干燥段溫度為干燥段溫度為300300，熱解段溫度為，熱解段溫度為3003001000 1000 ，熔融段，熔融段溫度為溫度為170017001800 1800 。u Purox系統(tǒng)系統(tǒng)1650oC90oC豎式熱解爐（從上至下：豎式熱解爐（從上至下：干燥段熱解段熔融段干燥段熱解段熔融段)純純污污泥泥的的熱熱解解污泥脫水 干燥 熱解 炭灰分離 油氣冷凝 熱量回收 二次污染防治污泥熱解工藝污泥熱解工藝廢廢橡橡膠膠的的熱熱解

14、解輪胎破碎 分（磁）選 干燥預熱 橡膠熱解 油氣冷凝 熱量回收 廢氣凈化天然橡膠熱解產(chǎn)品組成與溫度關(guān)系天然橡膠熱解產(chǎn)品組成與溫度關(guān)系人工合成橡膠不宜熱解人工合成橡膠不宜熱解熱解產(chǎn)生熱解產(chǎn)生HCl和和HCN。農(nóng)農(nóng)林林廢廢物物的的熱熱解解氣化分四個過程氣化分四個過程 （4）干燥）干燥（3）干餾（熱解）干餾（熱解）（2）還原）還原（1）氧化）氧化燃料準備層燃料準備層氣化層氣化層（1）農(nóng)林廢物生產(chǎn)草煤氣）農(nóng)林廢物生產(chǎn)草煤氣氣化原理氣化原理（3）干餾層（熱解層）干餾層（熱解層） 部分熱解產(chǎn)物（部分熱解產(chǎn)物（CO、H2、油）、油）（1）氧化層（燃燒層）氧化層（燃燒層）C + O2 = CO2 + 408.8kJ/mol2C + O2 = 2CO + 246.4kJ/mol（2）還原層）還原層 C + CO2 = 2CO 162.4kJ/molC + H2O(g) = CO + H2 118.8kJ/molC + 2H2O(g) = CO2 + 2H2 75.2kJ/molCO + H2O(g) = CO2 + H2 +43.6kJ/mol C + 2H2 = CH4 +87.38kJ