固體廢物焚燒熱利用課件

第三章固體廢物的能源利用第一節(jié)固體廢物焚燒熱利用第二節(jié)固體廢物的熱解與能量回收第三節(jié)固體廢物沼氣利用第四節(jié)污泥的焚燒第三章固體廢物的能源利用第一節(jié)固體廢物焚燒熱利用1第一節(jié)固體廢物焚燒熱利用一、固體廢物焚燒技術的發(fā)展歷史二、固體廢物焚燒技術的特點三、固體廢物焚燒熱的利用四、國外焚燒技術的應用現(xiàn)狀五、國內(nèi)焚燒技術的應用現(xiàn)狀六、固體廢物焚燒技術發(fā)展展望第一節(jié)固體廢物焚燒熱利用一、固體廢物焚燒技術的發(fā)展歷史2一、固體廢物焚燒技術的發(fā)展歷史1.發(fā)展簡史2.現(xiàn)代焚燒技術概貌一、固體廢物焚燒技術的發(fā)展歷史31.發(fā)展簡史垃圾焚燒技術作為一種以燃燒為手段的垃圾處理方法，其應用可以追溯至人類文明的早期，如刀耕火種時期的燒荒即可視為焚燒應用的一例。但焚燒作為一種處理生活垃圾的專用技術，其發(fā)展歷史與其他垃圾處理方法相比要短得多，大致經(jīng)歷了三個階段：萌芽階段、發(fā)展階段和成熟階段。萌芽階段是從19世紀80年代開始到20世紀初期。從20世紀初到60年代末的約半個世紀，是垃圾焚燒技術的發(fā)展階段。從20世紀70年代初到叨年代中期的20多年間，是生活垃圾焚燒技術的成熟階段，也是生活垃圾焚燒技術發(fā)展最快的時期。1.發(fā)展簡史垃圾焚燒技術作為一種以燃燒為手段的垃4綜合分析發(fā)達國家生活垃圾焚燒技術在近二十年間迅速發(fā)展的原因，除了經(jīng)濟、技術、觀念等因素外，還有一些其他方面的影響，比如:隨著城市建設的發(fā)展和城市規(guī)模的擴大，城市人口數(shù)量驟增，生活垃圾產(chǎn)量也快速遞增，使原有的垃圾填埋場日益飽和或已經(jīng)飽和，而新的垃圾填埋場地又難于尋我，采取垃圾焚燒方法，可使生活垃圾減容85%以上，最大限度地延長現(xiàn)有垃圾填理場的使用壽命。此外，隨著人們生活水平的提高，生活垃圾中可燃物、易燃物的含量大幅度增長，提高了生活垃圾的熱值，為這些國家應用和發(fā)展生活垃圾焚燒技術提供了先決條件。例如：日本城市生活垃圾的低位熱值就己經(jīng)由20世紀60年代的3344~4196kJ/kg，提高到目前的6270~7160kJ/kg，便采用垃圾焚燒方法可以制取更多的蒸汽和電能，以獲得比較理想的經(jīng)濟效益。綜合分析發(fā)達國家生活垃圾焚燒技術在近二十年間迅速發(fā)展的原因，52.現(xiàn)代焚燒技術概貌現(xiàn)代城市生活垃圾焚燒廠系統(tǒng)組成見圖2.現(xiàn)代焚燒技術概貌現(xiàn)代城市生活垃圾焚燒廠系統(tǒng)組成見圖6進廠垃圾計量系統(tǒng)；垃圾卸料及貯存系統(tǒng)；垃圾進料系統(tǒng)；垃圾焚燒系統(tǒng)；焚燒余熱利用系統(tǒng)；煙氣凈化和排放系統(tǒng)；灰渣處理或利用系統(tǒng)；污水處理或回用系統(tǒng)；煙氣排放在線監(jiān)測；垃圾焚燒自動控制系統(tǒng)等。典型的城市生活垃圾焚燒系統(tǒng)的工藝單元包括系統(tǒng)：典型的城市生活垃圾焚燒系統(tǒng)的工藝單元包括系統(tǒng)：7二、焚燒技術的特點1．燃燒工藝的特點2．熱能利用的特點3．環(huán)境保護的特點4．焚燒技術的特點二、焚燒技術的特點1．燃燒工藝的特點81．燃燒工藝的特點一般固體燃料的燃燒目標主要是熱能利用，而生活垃圾的焚燒目標主要是無害化處理，追求的是生活垃圾能在垃圾焚燒爐中充分燃燒。為此垃圾焚燒工藝通常采用較高過?？諝獗鹊倪\行模式，其實際供氣量一般比理論空氣量高70%-120%；同時為克服在垃圾燃燒過程中出現(xiàn)聚集而造成局部空氣(氧)傳遞阻礙的現(xiàn)象，垃圾焚燒爐排必須設計成能使垃圾層經(jīng)常處于翻動狀態(tài)的構(gòu)造，以利于生活垃圾的充分燃燒。1．燃燒工藝的特點一般固體燃料的燃燒目標主要是熱能利用，而生92．熱能利用的特點盡管垃圾焚燒的主要目標是使垃圾充分燃燒，但能量回收在垃圾焚燒中的重要性也已被充分認識，從而在現(xiàn)代垃圾焚燒廠設計中得到體現(xiàn)。但是由于生活垃圾焚燒煙氣具有含水量大、氯化氫濃度高等特點，對材料有較大的腐蝕性，熱能回收系統(tǒng)也因此受到明顯的影響。為此，焚燒余熱利用系統(tǒng)一般不把過熱器設置于爐內(nèi)的強輻射區(qū)而使過熱蒸汽溫度受到限制;離開熱能回收段的煙氣溫度一般不低于250℃也影響到熱能回收的效率；而蒸汽式空氣預熱器的應用也將造成可用蒸汽能量的損失。因此城市生活垃圾焚燒的熱能回收率通常要比燃煤鍋爐低10%以上。2．熱能利用的特點盡管垃圾焚燒的主要目標是使垃圾充分燃燒，但103．環(huán)境保護的特點城市生活垃圾在輸送、貯存與燃燒過程均存在產(chǎn)生二次污染的可能。，其中最主要的是煙氣污染，包括顆粒物、SO2、HCl、NOx、重金屬和毒害性微量有機物(如二惡英等)等空氣污染物?，F(xiàn)代垃圾焚燒技術所包含的煙氣凈化系統(tǒng)通常能較有效地控制除NOx和二惡英以外的一般污染物。但目前還缺乏技術可靠、經(jīng)濟可行的NOx和二惡英等的末端凈化工藝，只能以燃燒過程的工藝控制為主要手段加以調(diào)控。3．環(huán)境保護的特點城市生活垃圾在輸送、貯存與燃燒過程均存在產(chǎn)11此外，垃圾貯存與灰渣冷卻過程產(chǎn)生的污水和灰渣，也是垃圾焚燒廠常見的污染物。其中對污水雖已有較有效的凈化甚至回用技術，但單獨處理的工程投資及運行成本均較高，一般可采用經(jīng)預處理后排人城市污水管道，送城市污水處理廠集中深度處理的方法;而灰渣特別是飛灰通常需用代價比較昂貴的安全處置法處理，如安全填埋、水泥或瀝青固化后衛(wèi)生填埋等。此外，垃圾貯存與灰渣冷卻過程產(chǎn)生的污水和灰渣，也是垃圾焚燒廠124．焚燒技術的特點城市生活垃圾處理的基本原則是無害化、減量化和資源化。垃圾焚燒技術與這些處理原則最為切合的是它卓越的減量化效果，通常垃圾焚燒技術可使處理的生活垃圾減重80%和減容叨%以上。這對城市生活垃圾處理管理目標的實現(xiàn)具有非常重要的意義。垃圾焚燒處理所達到的無害化效應，亦曾受到普遍的認同。目前，因其煙氣中可能含有難以控制的二惡英等高毒性有機物而易受到質(zhì)疑。但總的來看，相比于衛(wèi)生填埋與堆肥所同樣存在的潛在環(huán)境危害，垃圾焚燒技術的無害化特性仍有一定的優(yōu)勢。垃圾焚燒處理的資源化效益主要來自其熱能回收，以電能輸出來體現(xiàn)，這一效益并不能完全代表生活垃圾全部的資源價值。但電能良好的市場前景及其他生活垃圾資源回收技術尚不完善的現(xiàn)狀，使垃圾焚燒發(fā)電這一生活垃圾資源化的途徑仍具有很大的現(xiàn)實價值。4．焚燒技術的特點城市生活垃圾處理的基本原則是無害化、減量化13三、固體廢物焚燒熱的利用（一）固體廢物焚燒釋熱發(fā)電（二）固體廢物焚燒供熱三、固體廢物焚燒熱的利用14（一）固體廢物焚燒釋熱發(fā)電

利用固體廢物焚燒釋熱發(fā)電已有百年歷史，第一個固體廢物發(fā)電設備于1895年在德國漢堡建成。1905年在紐約建成美國第一座利用焚燒城市垃圾生產(chǎn)電力的工廠。直到1950年以前，垃圾焚燒設備一直采用包括有耐火材料的燃燒爐和具有專門回收熱量的鍋爐裝置。1954年第一座現(xiàn)代水墻式垃圾焚燒爐在瑞士的伯爾尼建成。70年代以來，由于受到能源危機的沖擊，加上各種環(huán)保法規(guī)的不斷實施與強化，在發(fā)達國家主要用城市污泥，垃圾和工業(yè)排放的有機廢物焚燒發(fā)電得到迅速發(fā)展。目前，歐洲有500座以上的垃圾焚燒熱回收工廠在運行，每座處理垃圾能力130~1800t。聯(lián)邦德國與美國垃圾焚燒處理量占全部城市垃圾量的25%以上。（一）固體廢物焚燒釋熱發(fā)電利用固體廢物焚燒釋熱發(fā)15

日本在垃圾焚燒處理方面，現(xiàn)已躍居世界領先地位，大阪市西淀區(qū)清掃工廠從1965年開始采用焚燒法發(fā)電，該廠裝有兩臺容量為2700kW的發(fā)電機組。1976年在東京都葛飾清掃工廠，成功地裝配了1.2×104kW的發(fā)電設備。到1980年日本已有28個城市的清掃工廠利用垃圾發(fā)電，總發(fā)電能力已達10萬千瓦。比較典型的是東京都葛飾清掃工廠的垃圾焚燒發(fā)電廠，每天垃圾處理量1200t，發(fā)電機容量為1.2×104kW，該廠采用遞送式連續(xù)燃燒型焚燒爐，配有高效除塵器，每小時處理1.42×105m3，排氣含塵量0.03mg/L。鍋爐的最大蒸汽量為18.8t/h,蒸汽壓力為0.2MPa蒸汽溫度為277℃為了減少排氣中的氯化氫含量，采取了嚴格的垃圾分類收集措施，清除不適于燃燒的雜質(zhì)。為提高發(fā)電電力穩(wěn)定性，對輸入熱量采取自動控制，減少了蒸汽量的波動問題，同時在汽輪機的排氣上采用氣冷式真空復水器，以提高發(fā)電效率。根據(jù)日本43座焚燒廠統(tǒng)計，日處理廢物達2700t。日本在垃圾焚燒處理方面，現(xiàn)已躍居世界領先地位，大16利用固體廢物焚燒釋熱發(fā)電的工藝流程同普通燃料發(fā)電的工藝大體相同，其主要設備為焚燒爐、空氣冷凝器，透平發(fā)電機、熱交換器、減壓閥、消耗器、泵等。利用固體廢物釋熱發(fā)電的關鍵問題是如何提高發(fā)電電力的穩(wěn)定性。導致其不穩(wěn)定的因素很多，如廢物中可燃部分的質(zhì)量與數(shù)量等。城市垃圾的組成因產(chǎn)生的地區(qū)季節(jié)變化而有所差異，特別是垃圾中所含水分，都會影響發(fā)熱量。利用固體廢物焚燒釋熱發(fā)電的工藝流程同普通燃料發(fā)電的工藝大體相17為提高垃圾發(fā)電的穩(wěn)定性，首先要加強垃圾的質(zhì)量與數(shù)量的管理，主要措施有：①增大垃圾處理廠的貯存容量，以減少短期內(nèi)垃圾的質(zhì)量，數(shù)量的變化；②加強垃圾的篩、分處理，以增加可燃物的回收數(shù)量和質(zhì)量；③擴大垃圾的收集范圍，加強可燃性工業(yè)廢物的收集，以促進垃圾質(zhì)量穩(wěn)定。為提高垃圾發(fā)電的穩(wěn)定性，首先要加強垃圾的質(zhì)量與數(shù)量的管18為提高固體廢物發(fā)電的穩(wěn)定性，還要嚴格控制焚燒條件和改進工藝設備，如控制爐內(nèi)的焚燒溫度，控制蒸汽的產(chǎn)生量，改進汽輪機排氣的冷凝設備等。此外，也可以采用通過固體廢物熱解制得的衍生燃料為燃料，來提高固體廢物發(fā)電電力的穩(wěn)定性。為提高固體廢物發(fā)電的穩(wěn)定性，還要嚴格控制焚燒條件和改進19

目前，由于我國垃圾中可燃性物質(zhì)比較少，發(fā)熱量在3.344×103kJ/kg以下，焚燒時不能自燃，需加輔助燃料，經(jīng)濟上不合算，故不宜采用焚燒法處理。而我國在固體廢物的焚燒釋熱發(fā)電主要是利用煤矸石，據(jù)不完全統(tǒng)計，目前我國約有燒煤矸石的沸騰爐2000多臺，其中韶關電廠的大型煤矸石鍋爐蒸發(fā)量為130t/h。我國有多座以煤矸石，劣質(zhì)煤為燃料的坑口電站。如萍鄉(xiāng)礦務局高坑電廠，設有兩臺35t/h的沸騰爐，配有兩臺6000kW汽輪發(fā)電機組。燃料以洗矸為主，摻以適量的洗中煤，煤矸石與洗中煤的配比為3.227:1，經(jīng)脫水、篩分、破碎、摻合而成，發(fā)熱量為6252kJ/kg。每年總發(fā)電量可達0.72億度，除本廠用電外，每年可向電網(wǎng)供電0.60億度。多年來的運行實踐表明，利用固體廢物煤矸石、劣質(zhì)煤沸騰燃燒發(fā)電的技術是可行的，經(jīng)濟上是合理的。目前，由于我國垃圾中可燃性物質(zhì)比較少，發(fā)熱量在320（二）固體廢物焚燒供熱固體廢物的焚燒釋熱在發(fā)電同時，利用過剩蒸汽的方式供暖；也可以單獨供暖。利用廢物焚燒釋熱供熱的工藝流程比較簡單，主要設備為焚燒爐、空氣冷凝器、熱交換器、泵、槽等。空氣冷凝器是為了防止蒸汽過剩而設的，假如沒有蒸汽用戶，蒸汽就可在空氣冷凝器中降壓。為了充分利用廢物的焚燒熱，一般都采用既供電又供熱的方式。（二）固體廢物焚燒供熱固體廢物的焚燒釋熱在發(fā)電同時，21利用垃圾焚燒釋熱供暖的典型實例是法國巴黎市的垃圾焚燒廠。法國巴黎整個供熱系統(tǒng)由三個燃油鍋爐工廠、一個火力熱電廠、三個廢物管理局的垃圾焚燒處理廠構(gòu)成，實行聯(lián)合運營，總輸出熱能1.75×1O6kW。由垃圾焚燒爐所供應的蒸汽量約占巴黎市所需汽量的40%。日本的垃圾焚燒廠的廢物焚燒熱也是既發(fā)電又供熱。除前邊所述的葛飾清掃工廠外，豐橋市資源化中心也是一個典型代表。該工廠每夭焚燒垃圾240t，糞便243m3，所發(fā)電力供自己使用，所產(chǎn)生的蒸汽則用于處理糞便生產(chǎn)堆肥，以及向地方自治團體中心和溫室供應溫水。我國利用廢物焚燒釋熱供熱起步較晚，目前僅限于利用煤矸石焚燒供熱供電。如遼寧省南票礦務局、撫順電廠等都已成功的運營多年，為煤矸石的綜合利用開辟了廣闊的道路。利用垃圾焚燒釋熱供暖的典型實例是法國巴黎市的垃圾焚燒廠。法國22四、國外焚燒技術的應用現(xiàn)狀1.焚燒應用技術2.焚燒在垃圾處理方法中的地位四、國外焚燒技術的應用現(xiàn)狀231.焚燒應用技術四種垃圾焚燒爐型的比較1.焚燒應用技術四種垃圾焚燒爐型的比較24幾種焚燒爐型的應用優(yōu)缺點幾種焚燒爐型的應用優(yōu)缺點25固體廢物焚燒熱利用課件26固體廢物焚燒熱利用課件272.焚燒在垃圾處理方法中的地位2.焚燒在垃圾處理方法中的地位28五、國內(nèi)焚燒技術的應用現(xiàn)狀1．應用現(xiàn)狀2．現(xiàn)狀分析五、國內(nèi)焚燒技術的應用現(xiàn)狀291．應用現(xiàn)狀我國生活垃圾焚燒技術的研究起步于20世紀80年代中期，“八五”期間被列為國家科技攻關項目，目前僅有深圳等極少數(shù)城市采用了生活垃圾焚燒技術。隨著我國東南部沿海地區(qū)和部分中心城市的經(jīng)濟發(fā)展和生活垃圾低位熱值的提高，近年來己有不少城市將建設生活垃圾焚燒廠提到了議事或辦事日程，如深圳、珠海、上海、廣州、順德、中山、常州、北京、廈門等。1．應用現(xiàn)狀我國生活垃圾焚燒技術的研究起步于20世紀80年代30國產(chǎn)化焚燒技術設備焚燒技術和設備大致有以下幾種型式：順推式機械爐排焚燒設備；逆推式機械爐排焚燒設備；履帶式機械爐排焚燒設備；立窯式焚燒設備；流化床焚燒設備。基本上包括了世界上常用的垃圾焚燒設備型式。綜合型焚燒技術設備這里所說的綜合型焚燒技術設備，是指把引進技術設備與國產(chǎn)技術設備有機結(jié)合的生活垃圾焚燒系統(tǒng)。迄今，已采用或擬采用這種模式的有深圳、珠海、廣州、上海、北京、廈門等城市。國產(chǎn)化焚燒技術設備焚燒技術和設備大致有以下幾種型式：31

2．現(xiàn)狀分析自20世紀80年代后期，國內(nèi)城市生活垃圾處理行業(yè)開始關注現(xiàn)代垃圾焚燒技術。目前制約我國推廣垃圾焚燒技術的主要因素有：大部分城市的生活垃圾的低位熱值較低(<3344kJ/kg)，不能達到自燃的要求；城市生活垃圾中灰渣含量較高，制約了焚燒減量化效益的發(fā)揮；國內(nèi)尚未系統(tǒng)掌握垃圾焚燒技術，在建設與運行中均缺乏可靠的技術支撐；現(xiàn)代化垃圾焚燒屬高成本技術，建設的籌資難度較大。2．現(xiàn)狀分析自20世紀80年代后期，國內(nèi)城市生活垃圾處理32盡管如此，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，有利于垃圾焚燒應用和推廣的因素正在逐步成熟：近年來，相當部分城市的生活垃圾，尤其是一些分類收集的垃圾，其低位熱值已達4180-5852kJ/kg，不僅達到了自燃的要求，熱能回收發(fā)電也有了較穩(wěn)定的基礎；城市生活垃圾可焚燒性好的城市，一般也是經(jīng)濟力較強、填埋空間較困難的城市，從管理方面也具有進行垃圾焚燒的能力與要求；國內(nèi)對城市生活垃圾焚燒技術的積累已有了較好的基礎。盡管如此，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，有利于垃圾焚燒應用和推廣的因33六、焚燒技術發(fā)展展望1.技術分析2.應用前景3.發(fā)展趨勢4.我國的對策及法規(guī)六、焚燒技術發(fā)展展望1.技術分析341.技術分析目前以機械爐排焚燒爐為代表的垃圾焚燒技術已比較成熟，并在應用中取得了良好的效益，但垃圾焚燒技術遠非完善，主要表現(xiàn)在：目前焚燒爐渣的熱灼減率一般為3%～5%，尚有潛力可挖；氣相中亦殘留有少量以CO為代表的可燃組分；氣相不完全燃燒為高毒性有機物(以二噁英為代表)的再合成提供了潛在的條件末燃燼的有機質(zhì)和不均勻的晶相條件，便灰渣中有害物質(zhì)的再溶出污染不能完全避免；垃圾焚燒的經(jīng)濟性及資源化仍有改善的余地。1.技術分析目前以機械爐排焚燒爐為代表的垃圾焚燒技術已比較成352.應用前景發(fā)展城市生活垃圾焚燒技術的有利因素，在較長時期和許多國家仍會存在，在全球范圍內(nèi)生活垃圾焚燒技術仍將有較大的發(fā)展空間；以垃圾資源綜合利用技術系統(tǒng)為代表，可望替代垃圾焚燒的適宜技術尚處于發(fā)展前期，在近階段尚不足以對垃圾焚燒技術造成很大的壓力。另外，生活垃圾處理社會化、市場化和民營化是近來全球化的趨勢，垃圾焚燒管理與經(jīng)營的集約化程度較高，屬比較適宜的民營化技術，未來以垃圾處理貼費與售電收人為經(jīng)營基礎的民營化垃圾焚燒產(chǎn)業(yè)，將對推進城市生活垃圾焚燒技術的總體進步發(fā)揮積極的作用。2.應用前景發(fā)展城市生活垃圾焚燒技術的有利因素，在較長時期和363.發(fā)展趨勢縱觀近年來生活垃圾焚燒技術的發(fā)展過程，可以發(fā)現(xiàn)有以下四個比較明顯的特點:焚燒技術正向著自我完善方向發(fā)展；焚燒技術證向著多功能方向發(fā)展；焚燒技術正向著資源化方向發(fā)展；焚燒技術正在向智能化方向發(fā)展。3.發(fā)展趨勢縱觀近年來生活垃圾焚燒技術的發(fā)展過程，可以發(fā)現(xiàn)374.我國的對策及法規(guī)對策：在技術上，應完善現(xiàn)代主流焚燒設備——機械爐排焚燒爐的國產(chǎn)化技術體系，同時及時發(fā)展以流化床焚燒爐為代表的先進焚燒技術和設備；在資金投人方面，應制定有關優(yōu)惠政策，吸引國內(nèi)外資金投人垃圾焚燒設施的建設與經(jīng)營，有效地推進我國城市生活垃圾焚燒事業(yè)的發(fā)展。在經(jīng)營與管理方面，亦應為垃圾焚燒產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的民營化經(jīng)營與法規(guī)化管理準備必要的政策與機構(gòu)基礎，使垃圾焚燒產(chǎn)業(yè)的運營既能發(fā)揮社會資源的作用，并保障其應有的收益，同時也不能偏離城市生活垃圾處理以社會與環(huán)境效益最大化為主要目的的基本準則。法規(guī)：《生活垃圾焚燒污染控制標準》4.我國的對策及法規(guī)對策：38第二節(jié)固體廢物的熱解與能量回收（一）概述（二）典型固體廢物的熱解第二節(jié)固體廢物的熱解與能量回收39（一）概述熱解是把有機固體廢物在無氧或缺氧條件下加熱分解的過程。該過程是一個復雜的化學反應過程。包括大分子的鍵斷裂，異構(gòu)化和小分子的聚合等反應，最后生成各種較小的分子。熱解的過程可以用通式表示如下：

有機固體廢物

(H2、CH4、CO、CO2等)氣體＋(有機酸、焦油等)有機液體＋碳黑＋爐渣（一）概述熱解是把有機固體廢物在無氧或缺氧條件下加熱分40采用熱解法生產(chǎn)氣體燃料是使有機固體廢物在8000～10000℃的溫度下分解，最終形成含H2、CH4、CO等氣體燃料。熱解所得燃料氣有兩個作用：一是把熱解氣體直接送入二級燃燒室燃燒，用于生產(chǎn)蒸汽和預熱空氣；二是通過凈化，冷凝除煙塵、水、殘油等雜質(zhì)，生產(chǎn)出純度較高的氣體燃料，以備它用。所生產(chǎn)的氣體燃料的性質(zhì)因廢物的種類、熱解方法而異。熱值一般為4186~29302kJ/m3。采用熱解法生產(chǎn)氣體燃料是使有機固體廢物在8000～141熱解法生產(chǎn)液體燃料是使有機固體廢物在500～600℃的溫度下分解，最終形成含有乙酸、丙酸、乙醇、焦油等的液體燃料。熱解產(chǎn)生的燃料油是具有不同沸點的各種油的混合物，含水焦油比較多，精制后方能得到熱值較高的燃料油。熱值一般為29302kJ/L左右。熱解法生產(chǎn)液體燃料是使有機固體廢物在500～600℃42（二）典型固體廢物的熱解1.城市垃圾的熱解2.農(nóng)業(yè)固體廢物的熱解3.污泥的熱解（二）典型固體廢物的熱解431.城市垃圾的熱解隨著工業(yè)的發(fā)展，人民生活水平的提高，城市垃圾中的可燃組分日趨增長，紙張、塑料及合成纖維等占有很大比例。因此，日本和美國結(jié)合本國城市垃圾的特點開發(fā)了許多工藝，有些已達到實用階段。我國的城市垃圾不同于日本與美國，這些工藝能否應用于我國有待研究。1.城市垃圾的熱解隨著工業(yè)的發(fā)展，人民生活水平的441.1主要熱解工藝日本與美國開發(fā)的熱解工藝主要有：移動床熱解工藝雙塔循環(huán)式流動床熱解工藝管型瞬間熱分解回轉(zhuǎn)窯熱分解法高溫熔融熱分解Andco-Torrax法純氧高溫熱分解UCC流程1.1主要熱解工藝日本與美國開發(fā)的熱解工藝主要有：45移動床熱解工藝移動床熱解工藝46雙塔循環(huán)式流動床熱解工藝雙塔循環(huán)式流動床熱解工藝47純氧高溫熱分解法純氧高溫熱分解法482.農(nóng)業(yè)固體廢物的熱解農(nóng)業(yè)固體廢物中存在大量的脂肪，蛋白質(zhì)，淀粉和纖維素，也可以經(jīng)過熱解而得到燃料油與燃料氣。早在50年代，我國就從農(nóng)業(yè)的廢玉米芯中提取糠醛，作為化工原料。我國農(nóng)機科學院設計的小型熱解氣化爐，可用于部分農(nóng)業(yè)固體廢物的熱解，產(chǎn)生氣的成分如表5-23所示。2.農(nóng)業(yè)固體廢物的熱解農(nóng)業(yè)固體廢物中存在大量的脂肪49固體廢物焚燒熱利用課件503.污泥的熱解3.污泥的熱解51近幾年，國外固體廢物的熱解另一發(fā)展是將城市垃圾和含可燃組分的工業(yè)垃圾與污泥進行聯(lián)合熱解，這樣可以更有效地回收熱能。自1971年以來，西歐、美國相繼建立了一些聯(lián)合處理裝置。近幾年，國外固體廢物的熱解另一發(fā)展是將城市垃圾和含可燃52第三節(jié)固體廢物的沼氣利用（一）概述（二）厭氧發(fā)酵工藝的原理與控制條件（三）沼氣池結(jié)構(gòu)類型（四）填埋氣的利用第三節(jié)固體廢物的沼氣利用（一）概述53（一）概述沼氣是有機物在厭氧條件下經(jīng)厭氧細菌的分解作用產(chǎn)生的以甲烷為主的可燃性氣體。利用固體廢物的厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法有兩種：一是有機固體廢物的衛(wèi)生填埋，自然發(fā)酵產(chǎn)生沼氣。如城市垃圾的衛(wèi)生填埋，有機物分解過程中產(chǎn)生的氣體含甲烷45%~60%，含二氧化碳35%~50%，還有少量的碳氫化合物和少量硫化氫。可把這部分氣體收集、凈化、回收利用。如美國在1985年已有44個填埋場地，其中23個對這些氣體加以回收，生產(chǎn)可燃氣體，21個則直接用于發(fā)電。另一種方法是農(nóng)業(yè)廢物沼氣化。我國從1958年開始在農(nóng)村生產(chǎn)和利用沼氣。由于這種方法簡便易行，便于推廣，因此在我國發(fā)展較快。如廣州市效區(qū)鶴崗村發(fā)展豬舍與沼氣相結(jié)合的低壓沼氣池，農(nóng)民利用收集的城市廚房垃圾作飼料喂生豬，豬糞尿注入沼氣池制取沼氣，沼氣作燃料，濾液用來養(yǎng)魚，沼氣渣用作農(nóng)田肥料，成為一個多功能典型生態(tài)農(nóng)場。農(nóng)業(yè)廢物沼氣化是處理垃圾、糞便、農(nóng)業(yè)廢物的有效途徑。（一）概述沼氣是有機物在厭氧條件下經(jīng)厭氧細菌的分解作用產(chǎn)生的54（二）厭氧發(fā)酵工藝的原理與控制條件1.厭氧發(fā)酵工藝的原理2.工藝控制條件（二）厭氧發(fā)酵工藝的原理與控制條件551.厭氧發(fā)酵工藝的原理

有機物厭氧發(fā)酵依次分為液化、產(chǎn)酸、產(chǎn)甲烷三個階段（圖5-19）。每一階段都有獨特的微生物類群起作用。在液化階段，發(fā)酵菌（包括纖維分解菌、脂肪分解菌、蛋白質(zhì)水解菌）利用細胞外酶對有機物進行體外酶解，使固體物質(zhì)變成可溶于水的物質(zhì)，然后，細菌再吸收可溶于水的物質(zhì)，并將其降解成不同產(chǎn)物。在產(chǎn)酸階段，醋酸分解菌把前一段產(chǎn)生的中間產(chǎn)物丙酸、丁酸、醇類等進一步分解成醋酸和氫氣。在產(chǎn)甲烷階段，甲烷菌利用H2/CO2、醋酸及甲醇、甲酸、甲胺等碳類化合物為基質(zhì)，將其轉(zhuǎn)化成甲烷、二氧化碳等氣體。1.厭氧發(fā)酵工藝的原理有機物厭氧發(fā)酵依次分為液56固體廢物焚燒熱利用課件572.工藝控制條件（1）原料的配比（2）溫度（3）pH值（4）攪拌2.工藝控制條件（1）原料的配比58（三）沼氣池結(jié)構(gòu)類型

（1）水壓式沼氣池（2）浮罩式沼氣池（三）沼氣池結(jié)構(gòu)類型59（1）水壓式沼氣池（1）水壓式沼氣池60固體廢物焚燒熱利用課件61固體廢物焚燒熱利用課件62（2）浮罩式沼氣池（2）浮罩式沼氣池63（四）填埋氣的利用（1）垃圾沼氣燃燒供熱／發(fā)電（2）垃圾沼氣作民用燃料（3）垃圾沼氣作汽車燃料（四）填埋氣的利用（1）垃圾沼氣燃燒供熱／發(fā)電64（1）垃圾沼氣燃燒供熱／發(fā)電就地利用沼氣燃燒供熱或發(fā)電是應用最廣的辦法。沼氣的凈化也可以采用較低水平的處理，其方法為將填埋氣經(jīng)過一系列冷卻器、分離器和過濾器使氣體凈化，得到的沼氣甲烷濃度達40%以上，然后再送至鍋爐燃燒。這種方法得到的沼氣是低熱值燃料，如果增加吸吸附凈化法，還可得到高熱值沼氣燃料。主要用在為填埋場和附近居民供熱，還可用于發(fā)電廠鍋爐和工業(yè)窯爐做燃料，如制磚窯。（1）垃圾沼氣燃燒供熱／發(fā)電就地利用沼氣燃燒供熱或65垃圾沼氣發(fā)電目前在美國應用較多，全美國有150多個沼氣發(fā)電廠。沼氣發(fā)電的形式有內(nèi)燃機發(fā)電、燃氣輪機發(fā)電、蒸汽輪機發(fā)電幾種形式。內(nèi)燃機發(fā)電因為其空氣污染低，操作方便，是費用效益較高的技術，它適用性強，便于開啟關閉，投資較省，應用較廣，發(fā)電量可在30~2000kW范圍。但內(nèi)燃機易被燃氣腐蝕，應加強對腐蝕性氣體的除去。美國最大的來及沼氣發(fā)電廠有50多臺內(nèi)燃發(fā)電機，平均每個垃圾場有5臺內(nèi)燃發(fā)電機。垃圾沼氣發(fā)電目前在美國應用較多，全美國有150多個沼66垃圾沼氣發(fā)電過程一般如下：填埋氣（LFG）自垃圾填埋場收集系統(tǒng)收集后（淺表LFG因熱值較低應單獨收集，送去火炬系統(tǒng)燃燒，深層LFG則被進人發(fā)電系統(tǒng)），經(jīng)鼓風機加壓，通過濾膜過濾除去大于5-10um的顆粒，再經(jīng)冷凝器、分離器去除其所含水分，然后進入內(nèi)燃發(fā)電機燃燒發(fā)電。發(fā)出的電部分自用（一般10%），其余可升壓進入電網(wǎng)輸出。采用垃圾沼氣(LFG)發(fā)電技術成熟，一百噸垃圾產(chǎn)生的垃圾沼氣（LFG）可發(fā)電1000kW。垃圾沼氣發(fā)電過程一般如下：67LFG發(fā)電應注意沼氣中所含有的一些雜質(zhì)，如硫化物、硅氧烷等，因其會產(chǎn)生腐蝕或破壞催化劑，故應先對其進行預處理，一般控制進入內(nèi)燃發(fā)電機的燃氣中的S應在10~200×10-6，此外還要注意氣體輸送管及閥門的堵塞問題，應備用一套發(fā)電系統(tǒng)以便維修。潤滑油也需要更換。一般認為，采用內(nèi)燃機發(fā)電，需維護費0.01~0.015美元/kW·h。良好的管理可保證發(fā)電機正常運行，每年發(fā)電時間可達90%。LFG發(fā)電應注意沼氣中所含有的一些雜質(zhì)，如硫化物、硅68（2）垃圾沼氣作民用燃料垃圾沼氣作民用燃料必須將甲烷的濃度提高到98%以上，不僅要除去氣中的二氧化碳，還要除去其中的其它有害的有機揮發(fā)物。沼氣畢竟是從垃圾中產(chǎn)生的，可能會存在一些尚未被人們認識到的有毒、有害物質(zhì)。特別是垃圾如沒有經(jīng)過分類、分撿，有毒有害物質(zhì)（如漆油、廢棄的日光燈電他等等）進入生活垃圾的可能性更大。極有可能進人沼氣，做民用燃料易對人造成污染，另外沼氣燃料有一定的氣味，令人不快。因此，不主張直接做民用燃料使用。況且沼氣需凈化至天然氣質(zhì)量，意味CH4含量要由4%提純至98%以上，如此高的凈化效率只有膜分離方能達到。這種凈化方法是處理成本最高的，直接影響其經(jīng)濟效益因此，做為城市民用燃料可行性有待繼續(xù)尋求技術、經(jīng)濟的評估。（2）垃圾沼氣作民用燃料垃圾沼氣作民用燃料必須將甲烷的濃度提69（3）垃圾沼氣作汽車燃料鑒于垃圾沼氣(LFG)凈化處理作汽車燃料，其尾氣排放的污染大大減輕，具有顯著環(huán)境效益；且成本不高，經(jīng)濟效益顯著，美國已開發(fā)了采用垃圾沼氣代替汽油作汽車燃料的工藝。其工藝技術是垃圾沼氣的凈化處理，除去氣體中的CO2,H2S,使甲烷濃度由40%~45%，提高到80%以上；然后，將凈化氣加壓至25MPa，壓入高壓貯罐作汽車加氣用。LosAngeles衛(wèi)生局等籌建的由LFG制取汽車清潔燃料示范工程于1993建成。該工程規(guī)模為250Nft3/s，約1000m3/d，其工藝如圖9。（3）垃圾沼氣作汽車燃料鑒于垃圾沼氣(LFG)凈化處理作汽車70固體廢物焚燒熱利用課件71第四節(jié)污泥的焚燒

污泥焚燒處理始于1934年美國密歇根州安裝的第一臺多膛爐，至20世紀80年代逐漸被流化床焚燒爐代替。1984年，新加坡南洋技術研究院的Jarnis和Vickrdge發(fā)現(xiàn)，取自新加坡各個污水廠的污泥，在550℃燃燒時是自燃的。而安大略湖現(xiàn)場污泥焚燒爐的成功生產(chǎn)，則進一步證明經(jīng)合適預處理的污泥，在焚燒過程中完全達到了熱能自持。1995年，日本有近50%的污泥采用了焚燒的方法進行處置，而歐盟各國采用焚燒方法處置的污泥也超過了10%，預計到2005年這一比例將增至38%。第四節(jié)污泥的焚燒污泥焚燒處理始于1934年美國密72污泥焚燒的分類完全焚燒濕式氧化（即不完全焚燒）污泥焚燒的分類73完全焚燒1.定義2.基本原理3.污泥的燃燒熱值4.工藝流程與影響因素5.設備完全焚燒1.定義741.定義在污泥完全焚燒過程中污泥所含水分被完全蒸發(fā)，有機物質(zhì)被完全焚燒，焚燒的最終產(chǎn)物是CO2、H2O和N2等氣體及焚燒灰，稱為完全焚燒。1.定義在污泥完全焚燒過程中污泥所含水分被完全蒸發(fā)752.基本原理污泥焚燒是指對脫水或干燥后的污泥，依靠其自身的熱值和輔助燃料，送人焚燒爐進行熱處理的過程，這是由生物固體具有一定熱值和可燃燒性決定的。焚燒處理的產(chǎn)物是煙氣和爐渣／灰。反應結(jié)果使有機質(zhì)轉(zhuǎn)化為CO2、H2O和N2等氣相物質(zhì)，反應過程釋放的熱量則維持反應系統(tǒng)的溫度，使處理過程能持續(xù)地進行。爐渣主要由污泥中不參與燃燒反應的無機礦物質(zhì)組成，同時也會含一些未燃盡的殘余有機物（可燃物），爐渣對生物代謝是惰性的，因此無腐敗、發(fā)臭、致病菌污染等產(chǎn)生衛(wèi)生學的因素。污泥中在焚燒時不揮發(fā)的重金屬是爐渣環(huán)境影響的主要來源。污泥焚燒的另一部分固相產(chǎn)物是在燃燒過程中，被氣流挾帶存在于出爐煙氣中，通過煙氣除塵設備（如旋風分離器、靜電除塵器或袋式過濾器）被分離的固體顆粒，這種固相產(chǎn)物稱為飛灰。飛灰中的無機物，除了包括污泥中的礦物質(zhì)外，還可能包括煙氣處理的藥劑（如干式、半干式除酸器凈化工藝中使用的石灰粉、石灰乳等），其中的無機污染物以揮發(fā)性重金屬Hg,Cd,Zn為主，這些揮發(fā)再沉積的重金屬一般比爐渣中的重金屬有更強的遷移性，使飛灰成為浸出毒性超標（固體廢物浸出毒性鑒別標準）的有毒廢物；飛灰中的有機物多為耐熱化學降解的毒害性物質(zhì)，氣相再合成產(chǎn)生的二噁英類高毒性物質(zhì)也可吸附于飛灰之上，因此飛灰安全處置是污泥焚燒環(huán)境安全性的重要組成環(huán)節(jié)。2.基本原理污泥焚燒是指對脫水或干燥后的污泥763.污泥的燃燒熱值由于污泥所含的有機物質(zhì)可燃，其燃燒熱值的計算式為：式中：Q為污泥的燃燒熱值，kJ/kg（污泥干重）；Pv為有機物質(zhì)（即揮發(fā)性固體）含量，%；G為機械脫水時，所加無機混凝劑量（以占污泥干固體重量百分數(shù)計），當用有機高分子混凝劑或未投加混凝劑時，G=0；a、b為經(jīng)驗系數(shù)，與污泥性質(zhì)有關，新鮮初沉污泥和消化污泥：a=131，b=10；新鮮活性污泥：a=107，b=5。3.污泥的燃燒熱值由于污泥所含的有機物質(zhì)可燃，其燃燒熱值773.污泥的燃燒熱值污泥的燃燒熱值也可以查表6--1得。3.污泥的燃燒熱值污泥的燃燒熱值也可以查表6--1得。784.工藝流程與影響因素污泥焚燒工藝流程4.工藝流程與影響因素污泥焚燒工藝流程794.工藝流程與影響因素影響因素主要有以下幾個方面：（1）污泥含水率（2）溫度、時間、氧氣量、揮發(fā)物含量（3）污泥預處理4.工藝流程與影響因素影響因素主要有以下幾個方面：805.設備（1）立式多段爐（2）煙氣處理系統(tǒng)5.設備（1）立式多段爐81濕式氧化1.概述2.基本原理3.濕式氧化工藝的分類4.濕式氧化的應用特性濕式氧化1.概述821.概述1958年Zimmermann首次采用濕式氧化法處理造紙黑液，其工作條件是控制反應溫度在150~374℃、壓力在3~20MPa下，使黑液中有機物氧化降解，處理后廢液的COD去除率大于90%。污泥濕式氧化分為次臨界濕式氧化（溫度低于374℃、壓力21.8MPa）和超臨界濕式氧化（溫度高于374℃、壓力21.8MPa）。傳統(tǒng)的污泥濕式氧化法屬于次臨界濕式氧化（SubCWO）。為了滿足反應對壓力的要求，近年來一種垂直深井濕式氧化反應器引起人們普遍興趣，它依靠污泥的自重在井深達1200~1800m的地下產(chǎn)生高壓，利用有機物氧化放出的熱來維持高溫。荷蘭VerTech公司的實踐證明，在井深1200m、井底溫度280℃時，COD的去除率達70%。由于SubCWO法對有機物的最大轉(zhuǎn)化率只能達到90%~95%，需要有后續(xù)的生化處理裝置與其配套，導致污泥處理費用高于焚燒法。由于該技術成本高、處理設備復雜，至1996年，也僅在美國、荷蘭各建有1套工業(yè)處理裝置。開發(fā)能有效降低反應溫度和壓力、提高有機物氧化率的催化劑已成為污泥濕式氧化技術的研究方向。1.概述1958年Zimmermann首次采用832.基本原理濕式氧化法（WO法）是一種物理-化學法，這種方法在高溫下（臨界溫度為150-370℃）和一定壓力下用來處理高濃度有機廢水和不易生化的廢水是十分有效的。由于污水污泥在物質(zhì)結(jié)構(gòu)上與高濃度有機廢水十分相似，因此這種方法也可用于處理剩余污泥。濕式氧化法處理污泥是經(jīng)濃縮后的污泥（含水率96%），在液態(tài)下加溫加壓、并壓人壓縮空氣，使有機物被氧化去除，從而改變污泥結(jié)構(gòu)與成分，使脫水性能大大提高。濕式氧化法可以使80%~90%的有機物被氧化，故又稱為不完全焚燒。濕式氧化必須在高溫高壓下進行，所用的氧化劑為空氣中的氧氣或純氧、富氧。2.基本原理濕式氧化法（WO法）是一種物理-化學84（1）氧化度濕式氧化對污泥中所含有機物及還原性無機物的去除效果，用氧化度表示。（1）氧化度85（2）濕式氧化的反應溫度、壓力與時間濕式氧化是在高溫、高壓下，以壓縮空氣作為氧化劑，氧化污泥中的有機物及還原性物質(zhì)。由于必須保證在液相中進行，溫度高則氧化速度快，氧化度也高，但若壓力不隨之增加，使大量氧化反應熱被消耗于蒸發(fā)水造成液相固化（即水分被全部蒸發(fā)）無法保持“濕式”。因此反應溫度高，壓力也相應要高。（2）濕式氧化的反應溫度、壓力與時間濕式氧化是在高溫、高86固體廢物焚燒熱利用課件873.濕式氧化工藝的分類根據(jù)濕式氧化所要求的氧化度、反應溫度及壓力的不同，濕式氧化可分為以下三種：（1）高溫、高壓氧化法（2）中溫、中壓氧化法（3）低溫、低壓氧化法3.濕式氧化工藝的分類根據(jù)濕式氧化所要求的氧化度、884.濕式氧化的應用特性（1）濕式氧化法的應用污泥與糞便處理：高濃度工業(yè)廢水—造紙、鞣革與制革、丙烯睛、焦化廢水、食品與含硫廢水；含危險物、有毒物、爆炸物污水；回收有用物質(zhì)，如混凝劑、堿回收；再生活性炭等。（2）濕式氧化的優(yōu)點適應性強，難生物降解有機物可被氧化；達到完全殺菌；反應在密閉的容器內(nèi)進行，無臭，管理自動化；反應時間短，僅約1h，好氧與厭氧微生物難以在短時間內(nèi)降解的物質(zhì)如毗陡、苯類、纖維、乙烯類、橡膠制品等，都可被炭化；殘渣量少，僅為原污泥的1%以下，脫水性能好；分離液中氨氮含量高，有利于生物處理。（3）濕式氧化缺點設備需要耐壓不銹鋼制造，造價昂貴，需要專門的高壓作業(yè)人員管理；高壓泵與空壓機電耗高、噪聲大（一套濕式氧化設備的噪聲總強度相當于70~90個高音喇叭）；熱交換器、反應塔必須經(jīng)常除垢，前者每個月用5%硝酸清洗一次，后者每年洗一次；反應物料在高壓氧化過程中，產(chǎn)生的有機酸與無機酸，對反應器壁有腐蝕作用；需要有一套氣體脫臭裝置。4.濕式氧化的應用特性（1）濕式氧化法的應用污泥與糞便89總體來說，污泥濕式氧化可以達到很高的有機物脫除率和能量回收率，對處理含難降解有毒有機物的污泥存在較大優(yōu)勢。為了使污泥得到進一步的生物處理，目前國外研究的方向大多集中在污泥成分的轉(zhuǎn)化。濕式氧化法液體中剩余有機物在次臨界條件下很難被氧化，最終的產(chǎn)物以乙酸的形式存在，而不是CO2和H2O。乙酸在濕式氧化處理中非常難被進一步氧化，但在厭氧和好氧生物處理過程中卻十分容易被降解，因此在濕式氧化法設計中，通常選擇乙酸的濃度作為動力學參數(shù)。由于污水污泥的組分非常復雜，很難用一個簡單的表達式表示，所以在設計濕式氧化處理系統(tǒng)中必須使用簡化的分析參數(shù)，例如MLVSS,可溶性COD、乙酸、甲醛等。這些參數(shù)被優(yōu)化組合后，就有可能使?jié)袷窖趸到y(tǒng)在最佳條件下運行，并為下一步的生物處理提供最易降解的底物?？傮w來說，污泥濕式氧化可以達到很高的有機物脫除率和能90第三章固體廢物的能源利用第一節(jié)固體廢物焚燒熱利用第二節(jié)固體廢物的熱解與能量回收第三節(jié)固體廢物沼氣利用第四節(jié)污泥的焚燒第三章固體廢物的能源利用第一節(jié)固體廢物焚燒熱利用91第一節(jié)固體廢物焚燒熱利用一、固體廢物焚燒技術的發(fā)展歷史二、固體廢物焚燒技術的特點三、固體廢物焚燒熱的利用四、國外焚燒技術的應用現(xiàn)狀五、國內(nèi)焚燒技術的應用現(xiàn)狀六、固體廢物焚燒技術發(fā)展展望第一節(jié)固體廢物焚燒熱利用一、固體廢物焚燒技術的發(fā)展歷史92一、固體廢物焚燒技術的發(fā)展歷史1.發(fā)展簡史2.現(xiàn)代焚燒技術概貌一、固體廢物焚燒技術的發(fā)展歷史931.發(fā)展簡史垃圾焚燒技術作為一種以燃燒為手段的垃圾處理方法，其應用可以追溯至人類文明的早期，如刀耕火種時期的燒荒即可視為焚燒應用的一例。但焚燒作為一種處理生活垃圾的專用技術，其發(fā)展歷史與其他垃圾處理方法相比要短得多，大致經(jīng)歷了三個階段：萌芽階段、發(fā)展階段和成熟階段。萌芽階段是從19世紀80年代開始到20世紀初期。從20世紀初到60年代末的約半個世紀，是垃圾焚燒技術的發(fā)展階段。從20世紀70年代初到叨年代中期的20多年間，是生活垃圾焚燒技術的成熟階段，也是生活垃圾焚燒技術發(fā)展最快的時期。1.發(fā)展簡史垃圾焚燒技術作為一種以燃燒為手段的垃94綜合分析發(fā)達國家生活垃圾焚燒技術在近二十年間迅速發(fā)展的原因，除了經(jīng)濟、技術、觀念等因素外，還有一些其他方面的影響，比如:隨著城市建設的發(fā)展和城市規(guī)模的擴大，城市人口數(shù)量驟增，生活垃圾產(chǎn)量也快速遞增，使原有的垃圾填埋場日益飽和或已經(jīng)飽和，而新的垃圾填埋場地又難于尋我，采取垃圾焚燒方法，可使生活垃圾減容85%以上，最大限度地延長現(xiàn)有垃圾填理場的使用壽命。此外，隨著人們生活水平的提高，生活垃圾中可燃物、易燃物的含量大幅度增長，提高了生活垃圾的熱值，為這些國家應用和發(fā)展生活垃圾焚燒技術提供了先決條件。例如：日本城市生活垃圾的低位熱值就己經(jīng)由20世紀60年代的3344~4196kJ/kg，提高到目前的6270~7160kJ/kg，便采用垃圾焚燒方法可以制取更多的蒸汽和電能，以獲得比較理想的經(jīng)濟效益。綜合分析發(fā)達國家生活垃圾焚燒技術在近二十年間迅速發(fā)展的原因，952.現(xiàn)代焚燒技術概貌現(xiàn)代城市生活垃圾焚燒廠系統(tǒng)組成見圖2.現(xiàn)代焚燒技術概貌現(xiàn)代城市生活垃圾焚燒廠系統(tǒng)組成見圖96進廠垃圾計量系統(tǒng)；垃圾卸料及貯存系統(tǒng)；垃圾進料系統(tǒng)；垃圾焚燒系統(tǒng)；焚燒余熱利用系統(tǒng)；煙氣凈化和排放系統(tǒng)；灰渣處理或利用系統(tǒng)；污水處理或回用系統(tǒng)；煙氣排放在線監(jiān)測；垃圾焚燒自動控制系統(tǒng)等。典型的城市生活垃圾焚燒系統(tǒng)的工藝單元包括系統(tǒng)：典型的城市生活垃圾焚燒系統(tǒng)的工藝單元包括系統(tǒng)：97二、焚燒技術的特點1．燃燒工藝的特點2．熱能利用的特點3．環(huán)境保護的特點4．焚燒技術的特點二、焚燒技術的特點1．燃燒工藝的特點981．燃燒工藝的特點一般固體燃料的燃燒目標主要是熱能利用，而生活垃圾的焚燒目標主要是無害化處理，追求的是生活垃圾能在垃圾焚燒爐中充分燃燒。為此垃圾焚燒工藝通常采用較高過?？諝獗鹊倪\行模式，其實際供氣量一般比理論空氣量高70%-120%；同時為克服在垃圾燃燒過程中出現(xiàn)聚集而造成局部空氣(氧)傳遞阻礙的現(xiàn)象，垃圾焚燒爐排必須設計成能使垃圾層經(jīng)常處于翻動狀態(tài)的構(gòu)造，以利于生活垃圾的充分燃燒。1．燃燒工藝的特點一般固體燃料的燃燒目標主要是熱能利用，而生992．熱能利用的特點盡管垃圾焚燒的主要目標是使垃圾充分燃燒，但能量回收在垃圾焚燒中的重要性也已被充分認識，從而在現(xiàn)代垃圾焚燒廠設計中得到體現(xiàn)。但是由于生活垃圾焚燒煙氣具有含水量大、氯化氫濃度高等特點，對材料有較大的腐蝕性，熱能回收系統(tǒng)也因此受到明顯的影響。為此，焚燒余熱利用系統(tǒng)一般不把過熱器設置于爐內(nèi)的強輻射區(qū)而使過熱蒸汽溫度受到限制;離開熱能回收段的煙氣溫度一般不低于250℃也影響到熱能回收的效率；而蒸汽式空氣預熱器的應用也將造成可用蒸汽能量的損失。因此城市生活垃圾焚燒的熱能回收率通常要比燃煤鍋爐低10%以上。2．熱能利用的特點盡管垃圾焚燒的主要目標是使垃圾充分燃燒，但1003．環(huán)境保護的特點城市生活垃圾在輸送、貯存與燃燒過程均存在產(chǎn)生二次污染的可能。，其中最主要的是煙氣污染，包括顆粒物、SO2、HCl、NOx、重金屬和毒害性微量有機物(如二惡英等)等空氣污染物?，F(xiàn)代垃圾焚燒技術所包含的煙氣凈化系統(tǒng)通常能較有效地控制除NOx和二惡英以外的一般污染物。但目前還缺乏技術可靠、經(jīng)濟可行的NOx和二惡英等的末端凈化工藝，只能以燃燒過程的工藝控制為主要手段加以調(diào)控。3．環(huán)境保護的特點城市生活垃圾在輸送、貯存與燃燒過程均存在產(chǎn)101此外，垃圾貯存與灰渣冷卻過程產(chǎn)生的污水和灰渣，也是垃圾焚燒廠常見的污染物。其中對污水雖已有較有效的凈化甚至回用技術，但單獨處理的工程投資及運行成本均較高，一般可采用經(jīng)預處理后排人城市污水管道，送城市污水處理廠集中深度處理的方法;而灰渣特別是飛灰通常需用代價比較昂貴的安全處置法處理，如安全填埋、水泥或瀝青固化后衛(wèi)生填埋等。此外，垃圾貯存與灰渣冷卻過程產(chǎn)生的污水和灰渣，也是垃圾焚燒廠1024．焚燒技術的特點城市生活垃圾處理的基本原則是無害化、減量化和資源化。垃圾焚燒技術與這些處理原則最為切合的是它卓越的減量化效果，通常垃圾焚燒技術可使處理的生活垃圾減重80%和減容叨%以上。這對城市生活垃圾處理管理目標的實現(xiàn)具有非常重要的意義。垃圾焚燒處理所達到的無害化效應，亦曾受到普遍的認同。目前，因其煙氣中可能含有難以控制的二惡英等高毒性有機物而易受到質(zhì)疑。但總的來看，相比于衛(wèi)生填埋與堆肥所同樣存在的潛在環(huán)境危害，垃圾焚燒技術的無害化特性仍有一定的優(yōu)勢。垃圾焚燒處理的資源化效益主要來自其熱能回收，以電能輸出來體現(xiàn)，這一效益并不能完全代表生活垃圾全部的資源價值。但電能良好的市場前景及其他生活垃圾資源回收技術尚不完善的現(xiàn)狀，使垃圾焚燒發(fā)電這一生活垃圾資源化的途徑仍具有很大的現(xiàn)實價值。4．焚燒技術的特點城市生活垃圾處理的基本原則是無害化、減量化103三、固體廢物焚燒熱的利用（一）固體廢物焚燒釋熱發(fā)電（二）固體廢物焚燒供熱三、固體廢物焚燒熱的利用104（一）固體廢物焚燒釋熱發(fā)電

利用固體廢物焚燒釋熱發(fā)電已有百年歷史，第一個固體廢物發(fā)電設備于1895年在德國漢堡建成。1905年在紐約建成美國第一座利用焚燒城市垃圾生產(chǎn)電力的工廠。直到1950年以前，垃圾焚燒設備一直采用包括有耐火材料的燃燒爐和具有專門回收熱量的鍋爐裝置。1954年第一座現(xiàn)代水墻式垃圾焚燒爐在瑞士的伯爾尼建成。70年代以來，由于受到能源危機的沖擊，加上各種環(huán)保法規(guī)的不斷實施與強化，在發(fā)達國家主要用城市污泥，垃圾和工業(yè)排放的有機廢物焚燒發(fā)電得到迅速發(fā)展。目前，歐洲有500座以上的垃圾焚燒熱回收工廠在運行，每座處理垃圾能力130~1800t。聯(lián)邦德國與美國垃圾焚燒處理量占全部城市垃圾量的25%以上。（一）固體廢物焚燒釋熱發(fā)電利用固體廢物焚燒釋熱發(fā)105

日本在垃圾焚燒處理方面，現(xiàn)已躍居世界領先地位，大阪市西淀區(qū)清掃工廠從1965年開始采用焚燒法發(fā)電，該廠裝有兩臺容量為2700kW的發(fā)電機組。1976年在東京都葛飾清掃工廠，成功地裝配了1.2×104kW的發(fā)電設備。到1980年日本已有28個城市的清掃工廠利用垃圾發(fā)電，總發(fā)電能力已達10萬千瓦。比較典型的是東京都葛飾清掃工廠的垃圾焚燒發(fā)電廠，每天垃圾處理量1200t，發(fā)電機容量為1.2×104kW，該廠采用遞送式連續(xù)燃燒型焚燒爐，配有高效除塵器，每小時處理1.42×105m3，排氣含塵量0.03mg/L。鍋爐的最大蒸汽量為18.8t/h,蒸汽壓力為0.2MPa蒸汽溫度為277℃為了減少排氣中的氯化氫含量，采取了嚴格的垃圾分類收集措施，清除不適于燃燒的雜質(zhì)。為提高發(fā)電電力穩(wěn)定性，對輸入熱量采取自動控制，減少了蒸汽量的波動問題，同時在汽輪機的排氣上采用氣冷式真空復水器，以提高發(fā)電效率。根據(jù)日本43座焚燒廠統(tǒng)計，日處理廢物達2700t。日本在垃圾焚燒處理方面，現(xiàn)已躍居世界領先地位，大106利用固體廢物焚燒釋熱發(fā)電的工藝流程同普通燃料發(fā)電的工藝大體相同，其主要設備為焚燒爐、空氣冷凝器，透平發(fā)電機、熱交換器、減壓閥、消耗器、泵等。利用固體廢物釋熱發(fā)電的關鍵問題是如何提高發(fā)電電力的穩(wěn)定性。導致其不穩(wěn)定的因素很多，如廢物中可燃部分的質(zhì)量與數(shù)量等。城市垃圾的組成因產(chǎn)生的地區(qū)季節(jié)變化而有所差異，特別是垃圾中所含水分，都會影響發(fā)熱量。利用固體廢物焚燒釋熱發(fā)電的工藝流程同普通燃料發(fā)電的工藝大體相107為提高垃圾發(fā)電的穩(wěn)定性，首先要加強垃圾的質(zhì)量與數(shù)量的管理，主要措施有：①增大垃圾處理廠的貯存容量，以減少短期內(nèi)垃圾的質(zhì)量，數(shù)量的變化；②加強垃圾的篩、分處理，以增加可燃物的回收數(shù)量和質(zhì)量；③擴大垃圾的收集范圍，加強可燃性工業(yè)廢物的收集，以促進垃圾質(zhì)量穩(wěn)定。為提高垃圾發(fā)電的穩(wěn)定性，首先要加強垃圾的質(zhì)量與數(shù)量的管108為提高固體廢物發(fā)電的穩(wěn)定性，還要嚴格控制焚燒條件和改進工藝設備，如控制爐內(nèi)的焚燒溫度，控制蒸汽的產(chǎn)生量，改進汽輪機排氣的冷凝設備等。此外，也可以采用通過固體廢物熱解制得的衍生燃料為燃料，來提高固體廢物發(fā)電電力的穩(wěn)定性。為提高固體廢物發(fā)電的穩(wěn)定性，還要嚴格控制焚燒條件和改進109

目前，由于我國垃圾中可燃性物質(zhì)比較少，發(fā)熱量在3.344×103kJ/kg以下，焚燒時不能自燃，需加輔助燃料，經(jīng)濟上不合算，故不宜采用焚燒法處理。而我國在固體廢物的焚燒釋熱發(fā)電主要是利用煤矸石，據(jù)不完全統(tǒng)計，目前我國約有燒煤矸石的沸騰爐2000多臺，其中韶關電廠的大型煤矸石鍋爐蒸發(fā)量為130t/h。我國有多座以煤矸石，劣質(zhì)煤為燃料的坑口電站。如萍鄉(xiāng)礦務局高坑電廠，設有兩臺35t/h的沸騰爐，配有兩臺6000kW汽輪發(fā)電機組。燃料以洗矸為主，摻以適量的洗中煤，煤矸石與洗中煤的配比為3.227:1，經(jīng)脫水、篩分、破碎、摻合而成，發(fā)熱量為6252kJ/kg。每年總發(fā)電量可達0.72億度，除本廠用電外，每年可向電網(wǎng)供電0.60億度。多年來的運行實踐表明，利用固體廢物煤矸石、劣質(zhì)煤沸騰燃燒發(fā)電的技術是可行的，經(jīng)濟上是合理的。目前，由于我國垃圾中可燃性物質(zhì)比較少，發(fā)熱量在3110（二）固體廢物焚燒供熱固體廢物的焚燒釋熱在發(fā)電同時，利用過剩蒸汽的方式供暖；也可以單獨供暖。利用廢物焚燒釋熱供熱的工藝流程比較簡單，主要設備為焚燒爐、空氣冷凝器、熱交換器、泵、槽等。空氣冷凝器是為了防止蒸汽過剩而設的，假如沒有蒸汽用戶，蒸汽就可在空氣冷凝器中降壓。為了充分利用廢物的焚燒熱，一般都采用既供電又供熱的方式。（二）固體廢物焚燒供熱固體廢物的焚燒釋熱在發(fā)電同時，111利用垃圾焚燒釋熱供暖的典型實例是法國巴黎市的垃圾焚燒廠。法國巴黎整個供熱系統(tǒng)由三個燃油鍋爐工廠、一個火力熱電廠、三個廢物管理局的垃圾焚燒處理廠構(gòu)成，實行聯(lián)合運營，總輸出熱能1.75×1O6kW。由垃圾焚燒爐所供應的蒸汽量約占巴黎市所需汽量的40%。日本的垃圾焚燒廠的廢物焚燒熱也是既發(fā)電又供熱。除前邊所述的葛飾清掃工廠外，豐橋市資源化中心也是一個典型代表。該工廠每夭焚燒垃圾240t，糞便243m3，所發(fā)電力供自己使用，所產(chǎn)生的蒸汽則用于處理糞便生產(chǎn)堆肥，以及向地方自治團體中心和溫室供應溫水。我國利用廢物焚燒釋熱供熱起步較晚，目前僅限于利用煤矸石焚燒供熱供電。如遼寧省南票礦務局、撫順電廠等都已成功的運營多年，為煤矸石的綜合利用開辟了廣闊的道路。利用垃圾焚燒釋熱供暖的典型實例是法國巴黎市的垃圾焚燒廠。法國112四、國外焚燒技術的應用現(xiàn)狀1.焚燒應用技術2.焚燒在垃圾處理方法中的地位四、國外焚燒技術的應用現(xiàn)狀1131.焚燒應用技術四種垃圾焚燒爐型的比較1.焚燒應用技術四種垃圾焚燒爐型的比較114幾種焚燒爐型的應用優(yōu)缺點幾種焚燒爐型的應用優(yōu)缺點115固體廢物焚燒熱利用課件116固體廢物焚燒熱利用課件1172.焚燒在垃圾處理方法中的地位2.焚燒在垃圾處理方法中的地位118五、國內(nèi)焚燒技術的應用現(xiàn)狀1．應用現(xiàn)狀2．現(xiàn)狀分析五、國內(nèi)焚燒技術的應用現(xiàn)狀1191．應用現(xiàn)狀我國生活垃圾焚燒技術的研究起步于20世紀80年代中期，“八五”期間被列為國家科技攻關項目，目前僅有深圳等極少數(shù)城市采用了生活垃圾焚燒技術。隨著我國東南部沿海地區(qū)和部分中心城市的經(jīng)濟發(fā)展和生活垃圾低位熱值的提高，近年來己有不少城市將建設生活垃圾焚燒廠提到了議事或辦事日程，如深圳、珠海、上海、廣州、順德、中山、常州、北京、廈門等。1．應用現(xiàn)狀我國生活垃圾焚燒技術的研究起步于20世紀80年代120國產(chǎn)化焚燒技術設備焚燒技術和設備大致有以下幾種型式：順推式機械爐排焚燒設備；逆推式機械爐排焚燒設備；履帶式機械爐排焚燒設備；立窯式焚燒設備；流化床焚燒設備?；旧习耸澜缟铣Ｓ玫睦贌O備型式。綜合型焚燒技術設備這里所說的綜合型焚燒技術設備，是指把引進技術設備與國產(chǎn)技術設備有機結(jié)合的生活垃圾焚燒系統(tǒng)。迄今，已采用或擬采用這種模式的有深圳、珠海、廣州、上海、北京、廈門等城市。國產(chǎn)化焚燒技術設備焚燒技術和設備大致有以下幾種型式：121

2．現(xiàn)狀分析自20世紀80年代后期，國內(nèi)城市生活垃圾處理行業(yè)開始關注現(xiàn)代垃圾焚燒技術。目前制約我國推廣垃圾焚燒技術的主要因素有：大部分城市的生活垃圾的低位熱值較低(<3344kJ/kg)，不能達到自燃的要求；城市生活垃圾中灰渣含量較高，制約了焚燒減量化效益的發(fā)揮；國內(nèi)尚未系統(tǒng)掌握垃圾焚燒技術，在建設與運行中均缺乏可靠的技術支撐；現(xiàn)代化垃圾焚燒屬高成本技術，建設的籌資難度較大。2．現(xiàn)狀分析自20世紀80年代后期，國內(nèi)城市生活垃圾處理122盡管如此，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，有利于垃圾焚燒應用和推廣的因素正在逐步成熟：近年來，相當部分城市的生活垃圾，尤其是一些分類收集的垃圾，其低位熱值已達4180-5852kJ/kg，不僅達到了自燃的要求，熱能回收發(fā)電也有了較穩(wěn)定的基礎；城市生活垃圾可焚燒性好的城市，一般也是經(jīng)濟力較強、填埋空間較困難的城市，從管理方面也具有進行垃圾焚燒的能力與要求；國內(nèi)對城市生活垃圾焚燒技術的積累已有了較好的基礎。盡管如此，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，有利于垃圾焚燒應用和推廣的因123六、焚燒技術發(fā)展展望1.技術分析2.應用前景3.發(fā)展趨勢4.我國的對策及法規(guī)六、焚燒技術發(fā)展展望1.技術分析1241.技術分析目前以機械爐排焚燒爐為代表的垃圾焚燒技術已比較成熟，并在應用中取得了良好的效益，但垃圾焚燒技術遠非完善，主要表現(xiàn)在：目前焚燒爐渣的熱灼減率一般為3%～5%，尚有潛力可挖；氣相中亦殘留有少量以CO為代表的可燃組分；氣相不完全燃燒為高毒性有機物(以二噁英為代表)的再合成提供了潛在的條件末燃燼的有機質(zhì)和不均勻的晶相條件，便灰渣中有害物質(zhì)的再溶出污染不能完全避免；垃圾焚燒的經(jīng)濟性及資源化仍有改善的余地。1.技術分析目前以機械爐排焚燒爐為代表的垃圾焚燒技術已比較成1252.應用前景發(fā)展城市生活垃圾焚燒技術的有利因素，在較長時期和許多國家仍會存在，在全球范圍內(nèi)生活垃圾焚燒技術仍將有較大的發(fā)展空間；以垃圾資源綜合利用技術系統(tǒng)為代表，可望替代垃圾焚燒的適宜技術尚處于發(fā)展前期，在近階段尚不足以對垃圾焚燒技術造成很大的壓力。另外，生活垃圾處理社會化、市場化和民營化是近來全球化的趨勢，垃圾焚燒管理與經(jīng)營的集約化程度較高，屬比較適宜的民營化技術，未來以垃圾處理貼費與售電收人為經(jīng)營基礎的民營化垃圾焚燒產(chǎn)業(yè)，將對推進城市生活垃圾焚燒技術的總體進步發(fā)揮積極的作用。2.應用前景發(fā)展城市生活垃圾焚燒技術的有利因素，在較長時期和1263.發(fā)展趨勢縱觀近年來生活垃圾焚燒技術的發(fā)展過程，可以發(fā)現(xiàn)有以下四個比較明顯的特點:焚燒技術正向著自我完善方向發(fā)展；焚燒技術證向著多功能方向發(fā)展；焚燒技術正向著資源化方向發(fā)展；焚燒技術正在向智能化方向發(fā)展。3.發(fā)展趨勢縱觀近年來生活垃圾焚燒技術的發(fā)展過程，可以發(fā)現(xiàn)1274.我國的對策及法規(guī)對策：在技術上，應完善現(xiàn)代主流焚燒設備——機械爐排焚燒爐的國產(chǎn)化技術體系，同時及時發(fā)展以流化床焚燒爐為代表的先進焚燒技術和設備；在資金投人方面，應制定有關優(yōu)惠政策，吸引國內(nèi)外資金投人垃圾焚燒設施的建設與經(jīng)營，有效地推進我國城市生活垃圾焚燒事業(yè)的發(fā)展。在經(jīng)營與管理方面，亦應為垃圾焚燒產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的民營化經(jīng)營與法規(guī)化管理準備必要的政策與機構(gòu)基礎，使垃圾焚燒產(chǎn)業(yè)的運營既能發(fā)揮社會資源的作用，并保障其應有的收益，同時也不能偏離城市生活垃圾處理以社會與環(huán)境效益最大化為主要目的的基本準則。法規(guī)：《生活垃圾焚燒污染控制標準》4.我國的對策及法規(guī)對策：128第二節(jié)固體廢物的熱解與能量回收（一）概述（二）典型固體廢物的熱解第二節(jié)固體廢物的熱解與能量回收129（一）概述熱解是把有機固體廢物在無氧或缺氧條件下加熱分解的過程。該過程是一個復雜的化學反應過程。包括大分子的鍵斷裂，異構(gòu)化和小分子的聚合等反應，最后生成各種較小的分子。熱解的過程可以用通式表示如下：

有機固體廢物

(H2、CH4、CO、CO2等)氣體＋(有機酸、焦油等)有機液體＋碳黑＋爐渣（一）概述熱解是把有機固體廢物在無氧或缺氧條件下加熱分130采用熱解法生產(chǎn)氣體燃料是使有機固體廢物在8000～10000℃的溫度下分解，最終形成含H2、CH4、CO等氣體燃料。熱解所得燃料氣有兩個作用：一是把熱解氣體直接送入二級燃燒室燃燒，用于生產(chǎn)蒸汽和預熱空氣；二是通過凈化，冷凝除煙塵、水、殘油等雜質(zhì)，生產(chǎn)出純度較高的氣體燃料，以備它用。所生產(chǎn)的氣體燃料的性質(zhì)因廢物的種類、熱解方法而異。熱值一般為4186~29302kJ/m3。采用熱解法生產(chǎn)氣體燃料是使有機固體廢物在8000～1131熱解法生產(chǎn)液體燃料是使有機固體廢物在500～600℃的溫度下分解，最終形成含有乙酸、丙酸、乙醇、焦油等的液體燃料。熱解產(chǎn)生的燃料油是具有不同沸點的各種油的混合物，含水焦油比較多，精制后方能得到熱值較高的燃料油。熱值一般為29302kJ/L左右。熱解法生產(chǎn)液體燃料是使有機固體廢物在500～600℃132（二）典型固體廢物的熱解1.城市垃圾的熱解2.農(nóng)業(yè)固體廢物的熱解3.污泥的熱解（二）典型固體廢物的熱解1331.城市垃圾的熱解隨著工業(yè)的發(fā)展，人民生活水平的提高，城市垃圾中的可燃組分日趨增長，紙張、塑料及合成纖維等占有很大比例。因此，日本和美國結(jié)合本國城市垃圾的特點開發(fā)了許多工藝，有些已達到實用階段。我國的城市垃圾不同于日本與美國，這些工藝能否應用于我國有待研究。1.城市垃圾的熱解隨著工業(yè)的發(fā)展，人民生活水平的1341.1主要熱解工藝日本與美國開發(fā)的熱解工藝主要有：移動床熱解工藝雙塔循環(huán)式流動床熱解工藝管型瞬間熱分解回轉(zhuǎn)窯熱分解法高溫熔融熱分解Andco-Torrax法純氧高溫熱分解UCC流程1.1主要熱解工藝日本與美國開發(fā)的熱解工藝主要有：135移動床熱解工藝移動床熱解工藝136雙塔循環(huán)式流動床熱解工藝雙塔循環(huán)式流動床熱解工藝137純氧高溫熱分解法純氧高溫熱分解法1382.農(nóng)業(yè)固體廢物的熱解農(nóng)業(yè)固體廢物中存在大量的脂肪，蛋白質(zhì)，淀粉和纖維素，也可以經(jīng)過熱解而得到燃料油與燃料氣。早在50年代，我國就從農(nóng)業(yè)的廢玉米芯中提取糠醛，作為化工原料。我國農(nóng)機科學院設計的小型熱解氣化爐，可用于部分農(nóng)業(yè)固體廢物的熱解，產(chǎn)生氣的成分如表5-23所示。2.農(nóng)業(yè)固體廢物的熱解農(nóng)業(yè)固體廢物中存在大量的脂肪139固體廢物焚燒熱利用課件1403.污泥的熱解3.污泥的熱解141近幾年，國外固體廢物的熱解另一發(fā)展是將城市垃圾和含可燃組分的工業(yè)垃圾與污泥進行聯(lián)合熱解，這樣可以更有效地回收熱能。自1971年以來，西歐、美國相繼建立了一些聯(lián)合處理裝置。近幾年，國外固體廢物的熱解另一發(fā)展是將城市垃圾和含可燃142第三節(jié)固體廢物的沼氣利用（一）概述（二）厭氧發(fā)酵工藝的原理與控制條件（三）沼氣池結(jié)構(gòu)類型（四）填埋氣的利用第三節(jié)固體廢物的沼氣利用（一）概述143（一）概述沼氣是有機物在厭氧條件下經(jīng)厭氧細菌的分解作用產(chǎn)生的以甲烷為主的可燃性氣體。利用固體廢物的厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法有兩種：一是有機固體廢物的衛(wèi)生填埋，自然發(fā)酵產(chǎn)生沼氣。如城市垃圾的衛(wèi)生填埋，有機物分解過程中產(chǎn)生的氣體含甲烷45%~60%，含二氧化碳35%~50%，還有少量的碳氫化合物和少量硫化氫?？砂堰@部分氣體收集、凈化、回收利用。如美國在1985年已有44個填埋場地，其中23個對這些氣體加以回收，生產(chǎn)可燃氣體，21個則直接用于發(fā)電。另一種方法是農(nóng)業(yè)廢物沼氣化。我國從1958年開始在農(nóng)村生產(chǎn)和利用沼氣。由于這種方法簡便易行，便于推廣，因此在我國發(fā)展較快。如廣州市效區(qū)鶴崗村發(fā)展豬舍與沼氣相結(jié)合的低壓沼氣池，農(nóng)民利用收集的城市廚房垃圾作飼料喂生豬，豬糞尿注入沼氣池制取沼氣，沼氣作燃料，濾液用來養(yǎng)魚，沼氣渣用作農(nóng)田肥料，成為一個多功能典型生態(tài)農(nóng)場。農(nóng)業(yè)廢物沼氣化是處理垃圾、糞便、農(nóng)業(yè)廢物的有效途徑。（一）概述沼氣是有機物在厭氧條件下經(jīng)厭氧細菌的分解作用產(chǎn)生的144（二）厭氧發(fā)酵工藝的原理與控制條件1.厭氧發(fā)酵工藝的原理2.工藝控制條件（二）厭氧發(fā)酵工藝的原理與控制條件1451.厭氧發(fā)酵工藝的原理

有機物厭氧發(fā)酵依次分為液化、產(chǎn)酸、產(chǎn)甲烷三個階段（圖5-19）。每一階段都有獨特的微生物類群起作用。在液化階段，發(fā)酵菌（包括纖維分解菌、脂肪分解菌、蛋白質(zhì)水解菌）利用細胞外酶對有機物進行體外酶解，使固體物質(zhì)變成可溶于水的物質(zhì)，然后，細菌再吸收可溶于水的物質(zhì)，并將其降解成不同產(chǎn)物。在產(chǎn)酸階段，醋酸分解菌把前一段產(chǎn)生的中間產(chǎn)物丙酸、丁酸、醇類等進一步分解成醋酸和氫氣。在產(chǎn)甲烷階段，甲烷菌利用H2/CO2、醋酸及甲醇、甲酸、甲胺等碳類化合物為基質(zhì)，將其轉(zhuǎn)化成甲烷、二氧化碳等氣體。1.厭氧發(fā)酵工藝的原理有機物厭氧發(fā)酵依次分為液146固體廢物焚燒熱利用課件1472.工藝控制條件（1）原料的配比（2）溫度（3）pH值（4）攪拌2.工藝控制條件（1）原料的配比148（三）沼氣池結(jié)構(gòu)類型

（1）水壓式沼氣池（2）浮罩式沼氣池（三）沼氣池結(jié)構(gòu)類型149（1）水壓式沼氣池（1）水壓式沼氣池150固體廢物焚燒熱利用課件151固體廢物焚燒熱利用課件152（2）浮罩式沼氣池（2）浮罩式沼氣池153（四）填埋氣的利用（1）垃圾沼氣燃燒供熱／發(fā)電（2）垃圾沼氣作民用燃料（3）垃圾沼氣作汽車燃料（四）填埋氣的利用（1）垃圾沼氣燃燒供熱／發(fā)電154（1）垃圾沼氣燃燒供熱／發(fā)電就地利用沼氣燃燒供熱或發(fā)電是應用最廣的辦法。沼氣的凈化也可以采用較低水平的處理，其方法為將填埋氣經(jīng)過一系列冷卻器、分離器和過濾器使氣體凈化，得到的沼氣甲烷濃度達40%以上，然后再送至鍋爐燃燒。這種方法得到的沼氣是低熱值燃料，如果增加吸吸附凈化法，還可得到高熱值沼氣燃料。主要用在為填埋場和附近居民供熱，還可用于發(fā)電廠鍋爐和工業(yè)窯爐做燃料，如制磚窯。（1）垃圾沼氣燃燒供熱／發(fā)電就地利用沼氣燃燒供熱或155垃圾沼氣發(fā)電目前在美國應用較多，全美國有150多個沼氣發(fā)電廠。沼氣發(fā)電的形式有內(nèi)燃機發(fā)電、燃氣輪機發(fā)電、蒸汽輪機發(fā)電幾種形式。內(nèi)燃機發(fā)電因為其空氣污染低，操作方便，是費用效益較高的技術，它適用性強，便于開啟關閉，投資較省，應用較廣，發(fā)電量可在30~2000kW范圍。但內(nèi)燃機易被燃氣腐蝕，應加強對腐蝕性氣體的除去。美國最大的來及沼氣發(fā)電廠有50多臺內(nèi)燃發(fā)電機，平均每個垃圾場有5臺內(nèi)燃發(fā)電機。垃圾沼氣發(fā)電目前在美國應用較多，全美國有150多個沼156垃圾沼氣發(fā)電過程一般如下：填埋氣（LFG）自垃圾填埋場收集系統(tǒng)收集后（淺表LFG因熱值較低應單獨收集，送去火炬系統(tǒng)燃燒，深層LFG則被進人發(fā)電系統(tǒng)），經(jīng)鼓風機加壓，通過濾膜過濾除去大于5-10um的顆粒，再經(jīng)冷凝器、分離器去除其所含水分，然后進入內(nèi)燃發(fā)電機燃燒發(fā)電。發(fā)出的電部分自用（一般10%），其余可升壓進入電網(wǎng)輸出。采用垃圾沼氣(LFG)發(fā)電技術成熟，一百噸垃圾產(chǎn)生的垃圾沼氣（LFG）可發(fā)電1000kW。垃圾沼氣發(fā)電過程一般如下：157LFG發(fā)電應注意沼氣中所含有的一些雜質(zhì)，如硫化物、硅氧烷等，因其會產(chǎn)生腐蝕或破壞催化劑，故應先對其進行預處理，一般控制進入內(nèi)燃發(fā)電機的燃氣中的S應在10~200×10-6，此外還要注意氣體輸送管及閥門的堵塞問題，應備用一套發(fā)電系統(tǒng)以便維修。潤滑油也需要更換。一般認為，采用內(nèi)燃機發(fā)電，需維護費0.01~0.015美元/kW·h。良好的管理可保證發(fā)電機正常運行，每年發(fā)電時間可達90%。LFG發(fā)電應注意沼氣中所含有的一些雜質(zhì)，如硫化物、硅158（2）垃圾沼氣作民用燃料垃圾沼氣作民用燃料必須將甲烷的濃度提高到98%以上，不僅要除去氣中的二氧化碳，還要除去其中的其它有害的有機揮發(fā)物。沼氣畢竟是從垃圾中產(chǎn)生的，可能會存在一些尚未被人們認識到的有毒、有害物質(zhì)。特別是垃圾如沒有經(jīng)過分類、分撿，有毒有害物質(zhì)（如漆油、廢棄的日光燈電他等等）進入生活垃圾的可能性更大。極有可能進人沼氣，做民用燃料易對人造成污染，另外沼氣燃料有一定的氣味，令人不快。因此，不主張直接做民用燃料使用。況且沼氣需凈化至天然氣質(zhì)量，意味CH4含量要由4%提純至98%以上，如此高的凈化效率只有膜分離方能達到。這種凈化方法是處理成本最高的，直接影響其經(jīng)濟效益因此，做為城市民用燃料可行性有待繼續(xù)尋求技術、經(jīng)濟的評估。（2）垃圾沼氣作民用燃料垃圾沼氣作民用燃料必須將甲烷的濃度提159（3）垃圾沼氣作汽車燃料鑒于垃圾沼氣(LFG)凈化處理作汽車燃料，其尾氣排放的污染大大減輕，具有顯著環(huán)境效益；且成本不高，經(jīng)濟效益顯著，美國已開發(fā)了采用垃圾沼氣代替汽油作汽車燃料的工藝。其工藝技術是垃圾沼氣的凈化處理，除去氣體中的CO2,H2S,使甲烷濃度由40%~45%，提高到80%以上；然后，將凈化氣加壓至25MPa，壓入高壓貯罐作汽車加氣用。LosAngeles衛(wèi)生局等籌建的由LFG制取汽車清潔燃料示范工程于1993建成。該工程規(guī)模為250Nft3/s，約1000m3/d，其工藝如圖9。（3）垃圾沼氣作汽車燃料鑒于垃圾沼氣(LFG)凈化處理作汽車160固體廢物焚燒熱利用