焚燒自學(xué)版資料

焚燒自學(xué)版資料第1頁(yè)/共81頁(yè)本章內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容：了解焚燒技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，掌握焚燒工程技術(shù)特點(diǎn)與污染控制技術(shù)。焚燒原理與影響因素焚燒工藝系統(tǒng)與設(shè)備焚燒熱能的回收利用焚燒煙氣控制技術(shù)學(xué)習(xí)要求：了解焚燒技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，掌握熱值的概念，理解影響焚燒的主要因素，了解主流的焚燒設(shè)備與工藝，熟悉焚燒污染的控制原則和方法。第2頁(yè)/共81頁(yè)第一節(jié)焚燒原理第3頁(yè)/共81頁(yè)焚燒的概念焚燒是一種有氧條件下的高溫?zé)崽幚砑夹g(shù)，在高溫焚燒爐內(nèi)固體廢物中的可燃成分與空氣中的氧發(fā)生劇烈的熱化學(xué)反應(yīng)，被轉(zhuǎn)化成高溫?zé)煔夂托再|(zhì)穩(wěn)定的固體殘?jiān)?，并放出熱量的過程。最大程度減容，體積減少90%以上無(wú)害化，徹底破壞有毒有害物質(zhì)回收利用焚燒熱能目的與優(yōu)點(diǎn)第4頁(yè)/共81頁(yè)我國(guó)垃圾焚燒設(shè)施的建設(shè)狀況我國(guó)焚燒年份Year焚燒廠數(shù)PlantNumber平均規(guī)模Capacity(t/d)2001年361812002年452262003年473192004年543132005年67493焚燒能力增長(zhǎng)情況圖焚燒廠數(shù)量及平均規(guī)模2001～2005TotalcapacaityIncinerationcapacityTherateton/day第5頁(yè)/共81頁(yè)技術(shù)類型Technocial數(shù)量plant總規(guī)模TotalCapacity（t/d）焚燒爐數(shù)量incinerator（臺(tái)）總裝機(jī)Power（MW）汽輪機(jī)數(shù)量Generator（臺(tái)）爐排爐StokeGrate25204006935546流化床

Fluidizedbed24160805042039其它other計(jì)Total634002015180090焚燒廠數(shù)量分布圖焚燒廠規(guī)模分布圖2006年ByplantnumberBycapacity第6頁(yè)/共81頁(yè)一、熱值的定義單位質(zhì)量的固體廢物完全燃燒所釋放出來的熱量kJ/kg熱化學(xué)定義：1mol物質(zhì)完全氧化時(shí)的反應(yīng)熱稱為燃燒熱。固體廢物是一種無(wú)法確定相對(duì)分子質(zhì)量的混合物，以熱值來表征其可燃性。煤矸石生活垃圾城市污泥（干）1000-8000kJ/kg3000-5000kJ/kg12000-16000kJ/kg熱值＞3350kJ/kg(800kcal/kg）時(shí)，燃燒過程無(wú)須加助燃劑，易于實(shí)現(xiàn)自燃燒3350kJ/kg第7頁(yè)/共81頁(yè)垃圾焚燒組分三元圖垃圾的熱值主要受垃圾的三成分：水分(W)、灰分(A)和可燃分(R)的影響，可通過“三成分”對(duì)垃圾的可燃燒性質(zhì)進(jìn)行定性的判別。可燃區(qū)的值為：Wy≤50%Ay≤60%Ry≥25%可燃區(qū)可燃區(qū)表明垃圾的自身熱值可供焚燒過程所需的干燥熱量。第8頁(yè)/共81頁(yè)熱值的三種表達(dá)方式（1）干基發(fā)熱量（Hd）不包括含水分部分的實(shí)際發(fā)熱量。（2）高位發(fā)熱量（Hh）：燃燒后水分冷凝成液態(tài)水（3）低位發(fā)熱量（Hl）：燃燒后水分為100℃水蒸汽高位熱值與低位熱值的區(qū)別，在于燃料燃燒產(chǎn)物中的水呈液態(tài)還是氣態(tài)，水呈液態(tài)是高位熱值，水呈氣態(tài)是低位熱值。低位熱值等于從高位熱值中扣除水蒸汽的凝結(jié)熱（汽化潛熱）。1千克100℃的水變成水蒸氣在標(biāo)況下吸收多少熱量?2258.2KJ第9頁(yè)/共81頁(yè)三個(gè)熱值的數(shù)量關(guān)系<10>

W為水分含量；H為元素組分氫的含量；Hd為干基發(fā)熱量，kJ/kg；Hh為高位發(fā)熱量，kJ/kg；Hl為低位發(fā)熱量，kJ/kg。第10頁(yè)/共81頁(yè)低位熱值的計(jì)算方法Dulong

formula式中：mC、mH、mO、mCl、mS——代表碳、氫、氧、氯、硫的摩爾質(zhì)量分?jǐn)?shù)。2006年武漢大學(xué)環(huán)境工程碩士生入學(xué)考試真題某固體廢物的元素組成為：CHONS水分灰分28%4%23%4%1%20%20%試計(jì)算這種廢物燃燒后可利用的熱值？第11頁(yè)/共81頁(yè)可利用熱值的計(jì)算例

某固體廢物含可燃物60%、水分20%、惰性物20%。固體廢物的元素組成為碳28%、氫4%、氧23%、氮4%、硫1%、水分20%、灰分20%，假設(shè)：

(1)固體廢物的高位熱值為11630kJ/kg(2)爐排殘?jiān)剂繛?％；(3)空氣進(jìn)入爐焰的溫度為65℃，離開爐排殘?jiān)臏囟葹?50℃；(4)殘?jiān)谋葻釣?.323kJ/(kg·℃)；(5)水的汽化潛熱2420kJ/kg；(6)輻射損失為總爐膛輸入熱量的0.5％；(7)碳的熱值為32564kJ/kg。試計(jì)算這種廢物燃燒后可利用的熱值！可利用熱值＝固體廢物總含能量－各種熱損失之和第12頁(yè)/共81頁(yè)焚燒熱平衡從能量轉(zhuǎn)換的觀點(diǎn)來看，焚燒是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換的過程。它將垃圾燃料的化學(xué)能，通過燃燒過程轉(zhuǎn)化成煙氣的熱能，煙氣再通過輻射、對(duì)流、導(dǎo)熱等基本傳熱方式將熱能分配交換給基質(zhì)或排放到大氣環(huán)境。生活垃圾的熱量輔助燃料的熱量助燃空氣的熱量系統(tǒng)有效利用熱Q1排煙熱損失Q2化學(xué)不完全燃燒熱損失Q3機(jī)械不完全燃燒熱損失Q4散熱熱損失Q5灰渣物理熱損失Q6第13頁(yè)/共81頁(yè)解：以固體廢物1kg為計(jì)算基準(zhǔn)1．殘?jiān)形慈紵嫉臒釗p失Q1未燃燒碳的量灰分的重量為1kg×20％＝0.2kg總殘?jiān)繛?.2kg/(1-5%)＝0.2105kg未燃燒碳的量＝0.2105kg-0.2kg＝0.0105kg未燃燒碳的熱損失32564kJ/kg×0.0105kg＝341.92kJ2．輻射熱損失Q2輻射熱損失＝11630kJ×0.5%＝58.15kJ第14頁(yè)/共81頁(yè)3.水的汽化潛熱損失Q3固體廢物原含水量：1kg×20％＝0.2kg組成中氫與氧生成水的量：1kg×4％×9＝0.36kg總水量：(0.2+0.36)kg＝0.56kg水的汽化潛熱損失：2420kJ/kg×0.56kg＝1355.2kJ4.殘?jiān)鼛С龅臒釗p失Q40.2105kg×0.323kJ/(kg·℃)×(650-65)℃

＝39.78kJ5.可利用熱值11630kJ－(341.92+58.15+1355.2+39.78)kJ＝9834.95kJ第15頁(yè)/共81頁(yè)典型城市垃圾熱值計(jì)算表第16頁(yè)/共81頁(yè)垃圾熱值的計(jì)算實(shí)例成分熱值kJ/kg食品垃圾4800廢紙16000廢塑料32000破布17500廢木材18000土、灰、磚8000<17>有100kg混合垃圾，物理組成有食品垃圾25kg、廢紙40kg、廢塑料15kg、破布4kg、廢木材1kg，其余為土、灰、磚等。請(qǐng)利用附表數(shù)據(jù)求混合垃圾熱值。成分熱值kJ/kg質(zhì)量kg熱值食品垃圾480025120000廢紙1600040640000廢塑料3200015480000破木、灰、磚800015120000第17頁(yè)/共81頁(yè)熱值的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定方法：氧彈式量熱計(jì)法<18>第18頁(yè)/共81頁(yè)二、焚燒過程1.燃料燃燒的幾個(gè)階段：著火前的熱力準(zhǔn)備階段；物料干燥加熱，水分汽化為水蒸汽揮發(fā)份著火與焦炭的燃燒階段；可燃物完全燃燒灰渣形成及燃盡階段；可燃物減少，溫度降低，生成固體殘?jiān)?.燃料完全燃燒的必備條件保持一定的高溫環(huán)境；供給足夠而適度的空氣量，并確保燃料與空氣有良好的接觸和充分混合的氛圍；燃料要有一定的燃燒時(shí)間及燃燒空間；及時(shí)排出低溫燃燒產(chǎn)物（如：低溫?zé)煔夂突以?。?9頁(yè)/共81頁(yè)三、焚燒產(chǎn)物什么是燃燒？具有強(qiáng)烈放熱效應(yīng)、有基態(tài)和電子激發(fā)態(tài)的自由基出現(xiàn)并伴有光輻射的化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象稱為燃燒?；鹧婺芊褡孕袀鞑?，是區(qū)分燃燒與其它化學(xué)反應(yīng)的特征。焚燒產(chǎn)物從燃燒的觀點(diǎn)而論，一個(gè)完全燃燒的氧化反應(yīng)可表示為：第20頁(yè)/共81頁(yè)固體廢物焚燒產(chǎn)物清單有機(jī)碳：二氧化碳有機(jī)物中的氫：水有機(jī)硫和有機(jī)磷：二氧化硫或三氧化硫及五氧化二磷有機(jī)氮化物：氣態(tài)的氮，也有少量氮氧化物生成有機(jī)氟化物：氟化氫有機(jī)氯化物：氯化氫有機(jī)溴化物和碘化物：溴化氫及少量溴氣以及元素碘金屬：生成金屬的鹵化物、硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽、氫氧化物和氧化物等第21頁(yè)/共81頁(yè)四、焚燒處理的指標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)和要求技術(shù)指標(biāo)減量化MRC熱灼減率LOI燃燒效率CE破壞去除率DRE煙氣排放限制指標(biāo)黑度、有害氣體大氣污染物排放限值焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)第22頁(yè)/共81頁(yè)（1）減量比（評(píng)價(jià)減量化的效果）減量比指可燃廢物經(jīng)焚燒處理后減少的質(zhì)量占所投加廢物總質(zhì)量的百分比。式中mb——投入廢物的質(zhì)量ma

——焚燒殘?jiān)馁|(zhì)量第23頁(yè)/共81頁(yè)(2)熱灼損失量（LOI，lostofignition）指焚燒殘?jiān)?600±25)℃經(jīng)3h灼熱后減少的質(zhì)量占原焚燒殘?jiān)|(zhì)量的百分?jǐn)?shù)<24>式中ma

——焚燒殘?jiān)馁|(zhì)量md

——焚燒殘?jiān)?jīng)3h灼熱后剩余的質(zhì)量實(shí)際操作中，常用熱灼損失量來表征減量化效果。熱灼損失量越大，則焚燒減量化效果越差。第24頁(yè)/共81頁(yè)(3)燃燒效率（評(píng)價(jià)焚燒設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量）燃燒效率（combustionefficiency,CE）是指煙道排出氣體中二氧化碳濃度與二氧化碳和一氧化碳濃度之和的百分比：式中：[CO2]——煙道氣中CO2的濃度[CO]——煙道氣中CO的濃度第25頁(yè)/共81頁(yè)(4)破壞去除率（評(píng)價(jià)危險(xiǎn)廢物處理的程度）對(duì)危險(xiǎn)廢物，驗(yàn)證焚燒是否可達(dá)到預(yù)期處理要求還有主要有害有機(jī)成分破壞去除率指標(biāo)：廢物中主要有害有機(jī)成分（principleorganichazardousconsitituents,POHC）通過焚燒處理后的破壞去除率破壞去除率（destructionandremovalefficiency,DRE）式中：Win——有害主成分進(jìn)爐前的質(zhì)量Wout——焚燒爐體排出該物質(zhì)的質(zhì)量第26頁(yè)/共81頁(yè)(5)煙氣停留時(shí)間煙氣停留時(shí)間指燃燒氣體從最后空氣噴射口或燃燒器到換熱面(如余熱鍋爐換熱器等)或煙道冷風(fēng)引射口之間的停留時(shí)間。廢物類型焚燒爐溫度℃煙氣停留時(shí)間s燃燒效率%破壞去除率%熱灼減率%危險(xiǎn)廢物≥1100≥2.0≥99.9≥99.99＜5多氯聯(lián)苯≥1200≥2.0≥99.9≥99.9999＜5醫(yī)療廢物≥850≥1.0≥99.9≥99.99＜5不同廢物焚燒技術(shù)性能規(guī)定第27頁(yè)/共81頁(yè)(6)煙氣排放濃度（評(píng)價(jià)過程無(wú)害化的程度）煙塵：常將顆粒物、黑度、總碳量作為控制指標(biāo)有害氣體：包括SO2、HCl、HF、CO和NO重金屬元素單質(zhì)或其化合物：如Hg、Cd、Pb、As等有機(jī)污染物：如二噁英隨著焚燒技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展，我國(guó)在相關(guān)的政策準(zhǔn)法規(guī)建設(shè)也在逐步完善，國(guó)家已經(jīng)頒布的標(biāo)準(zhǔn)有：《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)(GB18485-2001)》《生活垃圾焚燒處理工程技術(shù)規(guī)范(CJJ90-2002)》（已在修編）《城市生活垃圾焚燒處理工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》（已在修編）《城市生活焚燒廠評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（在編）第28頁(yè)/共81頁(yè)(7)焚燒處理大氣污染物排放限值

2010年11月18日，環(huán)保部科技標(biāo)準(zhǔn)司發(fā)布了《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（征求意見稿），代替GB18485-2001，規(guī)定自2011年7月1日至2013年6月30日止，現(xiàn)有生活垃圾焚燒設(shè)施煙氣污染物執(zhí)行表新的限值。第29頁(yè)/共81頁(yè)新建生活垃圾焚燒設(shè)施排放煙氣中污染物排放限值序號(hào)污染物項(xiàng)目限值取值時(shí)間1煙塵（mg/m3）

20測(cè)定均值2氮氧化物（NOx）（mg/m3）

2501小時(shí)平均值20024小時(shí)平均值3二氧化硫（SO2）（mg/m3）

1001小時(shí)平均值8024小時(shí)平均值4氯化氫（HCl）（mg/m3）601小時(shí)平均值5024小時(shí)平均值5汞及其化合物（以Hg計(jì)）（mg/m3）

0.05測(cè)定均值6鎘、鉈及其化合物（以Cd+Tl計(jì)）（mg/m3）

0.05測(cè)定均值7銻、砷、鉛、鉻、鈷、銅、錳、鎳、釩及其化合物（以Sb+As+Pb+Cr+Co+Cu+Mn+Ni+V計(jì)）（mg/m3）

1測(cè)定均值8二噁英類（ngTEQ/m3）

0.1測(cè)定均值(單臺(tái)爐規(guī)模為150噸/日以上（含）)0.3測(cè)定均值(50噸/日≥單臺(tái)爐規(guī)模≤150噸/日)0.5測(cè)定均值(單臺(tái)爐規(guī)模為50噸/日以下)第30頁(yè)/共81頁(yè)第二節(jié)焚燒影響因素第31頁(yè)/共81頁(yè)3影響焚燒的主要因素化學(xué)條件燃料氧化反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速度，其影響因素有：溫度、反應(yīng)物質(zhì)的濃度及反應(yīng)空間的壓力等；在鍋爐燃燒技術(shù)中，其影響因素主要是溫度。物理?xiàng)l件燃燒空氣與燃料的相對(duì)速度，氣流擴(kuò)散速度及熱量傳遞速度等；在鍋爐燃燒技術(shù)中，起主要作用的是氣流擴(kuò)散速度，包括氧氣向碳粒表面的擴(kuò)散和燃燒產(chǎn)物的反向擴(kuò)散。第32頁(yè)/共81頁(yè)1．焚燒溫度Temperature指廢物中有害組分在高溫下氧化、分解直至破壞所需達(dá)到的溫度。遵循阿累尼烏斯定律：式中：k——表征化學(xué)反應(yīng)速度的常數(shù)；k0——頻率因子；

R——通用氣體常數(shù)，R＝8.314kJ/(mol.K)；E——化學(xué)反應(yīng)活化能，T─絕對(duì)溫度，K。第33頁(yè)/共81頁(yè)焚燒溫度范圍大多數(shù)有機(jī)物的焚燒溫度在700～1000℃之間：采用800～950℃的焚燒溫度可有良好脫臭（除臭氣）效果；800～850℃含Cl廢物燃燒形成HCl,易于去除；焚燒溫度過高可能產(chǎn)生NOx，溫度須控制在1500℃以下；高溫焚燒是防治二噁英（PCDD和PCDF）的最好方法，估計(jì)在925℃以上這些物質(zhì)即開始被破壞。第34頁(yè)/共81頁(yè)2．停留時(shí)間Time固體廢物在焚燒爐內(nèi)的停留時(shí)間t1：指可燃固體廢物從進(jìn)爐開始到焚燒結(jié)束爐渣從爐中排出所需的時(shí)間；焚燒煙氣在爐中的停留時(shí)間t2：可燃固體廢物焚燒產(chǎn)生的煙氣從可燃固體廢物層析出到排出焚燒爐所需的時(shí)間，多數(shù)在1～3s?？扇脊腆w廢物在爐中的停留時(shí)間必須大于理論上干燥、熱分解及燃燒所需的總時(shí)間。焚燒煙氣在爐中的停留時(shí)間應(yīng)保證煙氣中氣態(tài)可燃物達(dá)到完全燃燒。第35頁(yè)/共81頁(yè)3．湍流度Turbulence湍流度是表征可燃固體廢物和空氣混合程度的指標(biāo)。湍流度越大，可燃固體廢物和空氣的混合程度越好，燃燒反應(yīng)越完全。當(dāng)焚燒爐一定時(shí)，加大空氣供給量，可提高湍流度，改善傳質(zhì)與傳熱效果，有利于焚燒。氣流擴(kuò)散能力決定于氧氣濃度，遵循如下關(guān)系式：M——表征氣流擴(kuò)散速度的量；Dk——擴(kuò)散速度常數(shù)，主要取決于氣流速度；Cql，Cjt、——?dú)饬骱徒固勘砻娴难鯕鉂舛?。?6頁(yè)/共81頁(yè)4．過?？諝饴?/p>

ExcessAir通常要供給比理論空氣量更多的空氣量，即實(shí)際空氣量，實(shí)際空氣量與理論空氣量之比值為過?？諝庀禂?shù)，亦稱過?？諝獗?。

第37頁(yè)/共81頁(yè)理論空氣需要量

第38頁(yè)/共81頁(yè)實(shí)際空氣需要量

O25678910111213n1.31251.4001.5001.61541.75001.90912.10002.33332.6250含氧量與空氣過剩系數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系第39頁(yè)/共81頁(yè)焚燒四要素的互動(dòng)關(guān)系四要素不是獨(dú)立的參數(shù)，而是相互影響的。參數(shù)變化湍流混合程度氣體停留時(shí)間燃燒溫度燃燒室負(fù)荷燃燒溫度上升可減少可減少會(huì)增加過?？諝饴试黾訒?huì)增加會(huì)減少會(huì)降低會(huì)增加氣體停留時(shí)間增加可減少會(huì)降低會(huì)降低第40頁(yè)/共81頁(yè)第三節(jié)焚燒工藝系統(tǒng)第41頁(yè)/共81頁(yè)垃圾焚燒發(fā)電的流程<42>第42頁(yè)/共81頁(yè)1)MSWFeed:Daily

Arrivalof1.200ton.ofmunicipalsolidwaste,80trucksin10unloadingpoints2)MSWwarehouse:

TheMWSstoragehasacapacityof15.000m3foraround8.000ton.InthatpointthemixingoftheMSWfromthecranehandlerandthefeedinthehopperofthecombustionchamber,aretakingplace.3)Combustiongrates:

Thethermaltreatmentistakingplaceinwater-cooledcombustiongrates(orair-cooled),withacapacityof20ton/hr/line)4)Boiler:

Thehotexhaustgasesproducethesteam5)Flue-GasCleaningSystem:Themajorsystemsarescrubbers,electrostaticfilters,bagfiltersandcyclones,activatedcarbonfilters,chemicals(likeNH3,CaO,Ca(OH)2,..)6)MixingofCaOandactivatedcarbon:ThismixingistakingplavewithintheWtEPlantintheFlue-GasCleaningSystem7)Emissions/Chimney-Stack:

OnLineemissionsmeasurement

withstateoftheartequipment

fordioxins,fourans,PAHS,etc.,intheexhaustgasesandinthewastewatersoftheprocess,accordingtotheEUDirective2000/76fortheprotectionoftheEnvironment8)SteamTurbine&Generator:

Theproducedthermalenergyisconvertedtoelectricityorteleheating9)Bottomash:Thesolidwasteafterincineration(bottomash)isdisposedtosanitarylandfillorreusedasadditiveinconstructionactivitiesandinroads.10)Flyash:stabilizationanddepositinundergroundmines(treatmentashazardouswaste)第43頁(yè)/共81頁(yè)第44頁(yè)/共81頁(yè)焚燒處理系統(tǒng)的四個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)料系統(tǒng)使廢物能在安全、穩(wěn)定且可控制的情況下進(jìn)料。采用抓斗在往復(fù)進(jìn)料裝置的作用下進(jìn)入垃圾焚燒爐中。垃圾在堆存過程中發(fā)生厭氧發(fā)酵作用，會(huì)產(chǎn)生氨氣、硫化氫、硫醇等惡臭氣體，垃圾貯存坑微負(fù)壓運(yùn)行，將貯存坑中的空氣進(jìn)行氧化焚燒。焚燒系統(tǒng)垃圾進(jìn)入主燃室后，借助機(jī)械爐排推進(jìn)緩緩移動(dòng)，開始進(jìn)入干燥段吸熱至燃點(diǎn)，再進(jìn)入燃燒段焚燒，灰渣落入出輸送系統(tǒng)，送出爐外。主燃室產(chǎn)生煙氣進(jìn)入第二燃燒室，煙氣在燃燒機(jī)噴入柴油助燃下燃燒，經(jīng)停留段確保完全燃燒，停留時(shí)間>2秒，進(jìn)入后續(xù)尾氣凈化系統(tǒng)。第45頁(yè)/共81頁(yè)焚燒處理系統(tǒng)的四個(gè)子系統(tǒng)供風(fēng)系統(tǒng)焚燒爐供風(fēng)系統(tǒng)由鼓風(fēng)機(jī)、供氣風(fēng)門、脈沖電磁碟閥、壓力監(jiān)測(cè)組件。鼓風(fēng)機(jī)通過空氣輸送管及風(fēng)門的調(diào)控，在脈沖電磁碟閥控制下，脈沖式向爐內(nèi)強(qiáng)制送風(fēng)，將適量助燃空氣送入主燃燒室，同時(shí)吹動(dòng)翻轉(zhuǎn)爐排上垃圾，充分燃盡。二燃室供風(fēng)根據(jù)需氧量調(diào)節(jié)風(fēng)門。尾氣凈化系統(tǒng)為保證焚燒爐燃燒后產(chǎn)生廢氣的各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)標(biāo)排放，需對(duì)尾氣進(jìn)行凈化處理方可排放。焚燒爐尾氣主要污染物有塵、酸性氣體、氮氧化物、重金屬、二噁英等，尾氣凈化系統(tǒng)由去除這些污染物的各部分組成。第46頁(yè)/共81頁(yè)第四節(jié)固體物質(zhì)的焚燒設(shè)備第47頁(yè)/共81頁(yè)焚燒設(shè)備的分類1.層燃爐——固體燃料被層鋪在爐排上進(jìn)行層狀燃燒的鍋爐手燒爐、鏈條爐、拋煤機(jī)爐等；2.室燃爐——燃料呈霧狀細(xì)顆粒隨空氣噴入爐內(nèi)呈懸浮狀燃燒的鍋爐煤粉爐、油爐、氣爐等；3.沸騰爐——燃料被氣流托起攜帶呈上下翻滾沸騰狀燃燒的鍋爐流化床、鼓泡床、循環(huán)流化床、增壓流化床等；第48頁(yè)/共81頁(yè)不適宜焚燒含有大量粒狀廢物及廢塑料等廢物不適宜處理細(xì)微粒和塑料等低熔點(diǎn)廢物第49頁(yè)/共81頁(yè)第50頁(yè)/共81頁(yè)第51頁(yè)/共81頁(yè)第六節(jié)焚燒煙氣控制技術(shù)第52頁(yè)/共81頁(yè)一、污染物的產(chǎn)生與控制生活垃圾焚燒煙氣中的污染物包含以下四類：（1）煤煙、顆粒物及飄塵；（2）酸性氣體：HCI、HF、SO2、NOx；（3）有毒重金屬：Pb、Cd、Hg、As、Cr等；（4）二噁英類等鹵代化合物：PCDDs(二噁英)、PCDFs(呋喃)。第53頁(yè)/共81頁(yè)（1）粉塵（顆粒物）控制技術(shù)焚燒尾氣中粉塵的主要成分惰性無(wú)機(jī)物，如灰分、無(wú)機(jī)鹽類、可凝結(jié)的氣體污染物質(zhì)及有害的重金屬氧化物，含量在450~225500mg/m3之間。粉塵顆粒大小為1~100μm。除塵設(shè)備的種類重力沉降室、旋風(fēng)除塵器和噴淋塔等無(wú)法有效去除直徑為5~10μm的粉塵，只能視為除塵的前處理設(shè)備。靜電集塵器、文式洗滌器及布袋除塵器等三類為垃圾焚燒尾氣凈化系統(tǒng)中最主要的除塵設(shè)備。文式洗滌器多用于危險(xiǎn)廢物焚燒處理。布袋除塵器由于ESP具有促進(jìn)二噁英生成的環(huán)境，目前國(guó)外在生活垃圾焚燒尾氣凈化系統(tǒng)中普遍采用布袋除塵器，美國(guó)、歐盟和加拿大環(huán)保局均推薦采用布袋除塵器收集粉塵。第54頁(yè)/共81頁(yè)（2）NOx污染控制技術(shù)NOx主要的三個(gè)來源：垃圾自身具有的有機(jī)和無(wú)機(jī)含N化合物在焚燒過程中與O2發(fā)生反應(yīng)生成NOx；助燃空氣中的N2在高溫條件下被氧化生成NOx；助燃燃料（如煤、天然氣等）燃燒生成NOx?？刂萍夹g(shù)最有效的手段是通過加強(qiáng)控制手段抑制NOx的形成或者將已經(jīng)生成的NOx還原成為N2分子?？刂萍夹g(shù)主要包括：焚燒控制、選擇性非催化還原技術(shù)（SNCR）、選擇性催化還原技術(shù)（SCR）。第55頁(yè)/共81頁(yè)NOx焚燒控制法通過控制焚燒過程的工藝參數(shù)降低NOx的煙氣排放濃度方法有：1）降低焚燒區(qū)域的溫度。2）降低O2濃度。3）創(chuàng)造反應(yīng)條件使NOx還原為N2。在垃圾焚燒系統(tǒng)中具體實(shí)現(xiàn)時(shí)有以下幾種形式：a）低空氣比。在過?？諝獗葹?.2時(shí)，熱解氣化焚燒爐煙氣中NOx含量只有過?？諝獗葹?.0時(shí)的NOx含量的1/4～1/5。b）調(diào)整助燃空氣布?xì)饪孜恢?。將部分助燃空氣由爐排下供風(fēng)轉(zhuǎn)移到爐排上面供風(fēng)，未被焚毀的污染物與由爐排上方供應(yīng)的空氣混合后繼續(xù)反應(yīng)。c）分階段燃燒。通過設(shè)置燃料和助燃空氣的入口，實(shí)現(xiàn)垃圾分階段焚燒的目的，逐步焚毀離開前面反應(yīng)區(qū)時(shí)未被焚毀的污染物。d）煙氣循環(huán)。將煙氣循環(huán)回到高溫焚燒區(qū)域，稀釋空氣中的O2濃度，降低焚燒溫度。e）氣體再燃燒。第56頁(yè)/共81頁(yè)選擇性非催化反應(yīng)（SNCR）選擇性非催化反應(yīng)（SNCR）在焚燒爐內(nèi)注射氨和尿素，在焚燒溫度為750℃～900℃的區(qū)域，NOx與氨或尿素反應(yīng)被還原為N2。2NO+(NH2)2CO+1/2O2→2N2+2H2O+CO2尿素分解成為NH3后參與反應(yīng)，沒有反應(yīng)完全的NH3與煙氣中的HCl反應(yīng)生成NH4Cl（排放紫色煙氣），煙氣中殘留的NH3一般小于10ppm。第57頁(yè)/共81頁(yè)選擇性催化反應(yīng)（SCR）選擇性催化反應(yīng)（SCR）一種后燃燒控制技術(shù)。在催化劑作用下，通過注射氨或尿素（NH3/NO=1：1，摩爾比），使NOx被催化還原為N2。4NO+4NH3+O2→4N2＋6H2ONO2+NO+2NH3→2N2+3H2O催化劑一般為TiO2-V2O5（價(jià)格昂貴），當(dāng)溫度低于300℃時(shí)，催化劑活性不夠，而當(dāng)溫度高于450℃時(shí)NH3就會(huì)被分解；因此催化反應(yīng)的溫度一般控制300~400℃之間。第58頁(yè)/共81頁(yè)幾種NOx控制技術(shù)比較去除效果比較：SCR對(duì)NOx的去除率達(dá)到了90%以上，TiO2-V2O5的脫硝率甚至可以達(dá)到100%；先進(jìn)的焚燒控制技術(shù)可以達(dá)到60~70%的去除率；而SNCR對(duì)NOx的去除率也可達(dá)到50%左右。成本-效率比較：SCR和先進(jìn)的焚燒控制系統(tǒng)（如日本的MACT技術(shù)包）基本相當(dāng)，明顯比SNCR技術(shù)昂貴。就副產(chǎn)物和其他污染物比較：SNCR和SCR均產(chǎn)生NH3污染問題。SCR釋放的NH3（大約10ppm）要低于SNCR系統(tǒng)。但SCR系統(tǒng)將增加CO2的排放量。綜合比較：目前在焚燒煙氣凈化系統(tǒng)中SNCR的應(yīng)用作為廣泛，美國(guó)環(huán)保局、歐盟均推薦采用SNCR作為固體廢物焚燒煙氣脫硝工藝。第59頁(yè)/共81頁(yè)（3）酸性氣體控制技術(shù)濕式洗氣法采用填料吸收塔的方式設(shè)計(jì)，對(duì)顆粒物幾乎沒有的去除能力。最大優(yōu)點(diǎn)是酸性氣體的去除效率高，對(duì)HCl去除率為98%，SOx去除率為90%以上，并附帶有去除高揮發(fā)性重金屬物質(zhì)（Hg）的潛力。缺點(diǎn)為造價(jià)較高，用電量及用水量也較高，第60頁(yè)/共81頁(yè)（3）酸性氣體控制技術(shù)干式洗氣法用壓縮空氣法將堿性固體粉末（CaO或NaHCO3）直接噴入煙管或煙管上某段反應(yīng)器內(nèi)，從而去除酸性氣體。實(shí)際堿性固體的用量約為反應(yīng)需求量的3～4倍，固體停留時(shí)間至少需ls以上。第61頁(yè)/共81頁(yè)（3）酸性氣體控制技術(shù)半干式洗氣法半干式洗氣塔是一個(gè)噴霧干燥系統(tǒng)，霧化效果佳（液滴的直徑可低至30μm左右），氣、液接觸面大，不僅可以有效降低氣體的溫度，中和酸性氣體，并且石灰漿中的水分可在噴霧干燥塔內(nèi)完全蒸發(fā)，不產(chǎn)生廢水。第62頁(yè)/共81頁(yè)不同工法的比較種類去除效率藥劑消耗耗電耗水反應(yīng)物廢水基建費(fèi)運(yùn)行費(fèi)單獨(dú)+BA濕式90%100%150%150%100%150%150%干式50%95%120%80%100%120%90%80%半干式90%98%100%100%100%100%100%100%注：去除效率以HCI去除率為準(zhǔn)。藥劑種類：濕式為NaOH溶液(45%)、干式為Ca(OH)2干粉(95%純度)、半干式為Ca(OH)2乳液(15%)。第63頁(yè)/共81頁(yè)煙塵控制和酸性氣體治理技術(shù)小結(jié)由于歐洲對(duì)酸性氣體和NOx的排放標(biāo)準(zhǔn)要求十分嚴(yán)格，其典型的煙氣處理工藝一般采用“靜電除塵＋中和除酸＋布袋除塵＋選擇性催化脫硝”工藝。下述6種目前世界上垃圾焚燒煙氣常用的典型組合工藝都有應(yīng)用，其中第一種工藝應(yīng)用最為廣泛：1）“半干法除酸＋活性炭噴射吸附二噁英＋布袋除塵”2）“SNCR脫硝＋半干法除酸＋活性炭噴射吸附二噁英＋布袋除塵”3）“半干法除酸＋活性炭粉末噴射吸附二噁英＋布袋除塵＋SCR脫硝”4）“半干法除酸＋活性炭粉末噴射吸附二噁英＋布袋除塵＋濕法除酸＋SCR脫硝”5）“半干法除酸＋活性炭粉末噴射吸附二噁英＋布袋除塵＋濕法除酸＋活性炭床除二噁英”6）“靜電（或布袋）除塵＋濕法除酸（HCl）＋濕法除酸（SO2）＋布袋除塵”。第64頁(yè)/共81頁(yè)（4）重金屬控制技術(shù)-Hg現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)調(diào)研焚燒企業(yè)Hg排放水平國(guó)內(nèi)20家典型焚燒企業(yè)汞排放數(shù)據(jù)。各國(guó)汞的排放限值見表所示。根據(jù)調(diào)研結(jié)果，Hg的達(dá)標(biāo)率為90%。我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)限值比發(fā)達(dá)國(guó)家高4倍左右。若按照0.05mg/Nm3的歐盟標(biāo)準(zhǔn)，則達(dá)標(biāo)率為60%。國(guó)家限值mg/Nm3美國(guó)0.08歐盟0.05中國(guó)0.2第65頁(yè)/共81頁(yè)（4）重金屬控制技術(shù)-Cd現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)調(diào)研焚燒企業(yè)Cd排放水平國(guó)內(nèi)20家典型焚燒企業(yè)鉻排放數(shù)據(jù)。各國(guó)鉻的排放限值見表所示。根據(jù)調(diào)研結(jié)果，Cd的達(dá)標(biāo)率為100%。我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)差異較小，約為發(fā)達(dá)國(guó)家的兩倍左右。若按照0.05mg/Nm3歐盟標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，達(dá)標(biāo)率為75%。國(guó)家限值mg/Nm3美國(guó)0.04歐盟0.05中國(guó)0.1第66頁(yè)/共81頁(yè)（4）重金屬控制技術(shù)-Pb現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)調(diào)研焚燒企業(yè)Pb排放水平國(guó)內(nèi)20家典型焚燒企業(yè)鉛排放數(shù)據(jù)。各國(guó)鉛的排放限值見表所示。根據(jù)調(diào)研結(jié)果，Pb的達(dá)標(biāo)率為100%。我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)限值比發(fā)達(dá)國(guó)家高3-10倍。若按照1.0mg/Nm3標(biāo)準(zhǔn)，則達(dá)標(biāo)率為90%。。國(guó)家限值mg/Nm3美國(guó)0.14焚燒量＞250t/d歐盟0.5中國(guó)1.6第67頁(yè)/共81頁(yè)（4）重金屬控制技術(shù)煙氣中重金屬主要以氣態(tài)或吸附態(tài)形式存在。氣化溫度較高的重金屬及其化合物在煙氣處理系統(tǒng)降溫過程中凝結(jié)成粒狀物質(zhì)，然后被除塵設(shè)備收集去除；氣化溫度較低的重金屬元素?zé)o法充分凝結(jié)，但飛灰表面的催化作用可能使其轉(zhuǎn)化成氣化溫度較高、較易凝結(jié)的金屬氧化物或氯化物，從而被除塵設(shè)備收集去除；仍以氣態(tài)存在的重金屬物質(zhì)，將被吸附于飛灰上或被噴入的活性炭粉末吸附而被除塵設(shè)備一并收集去除。由于活性炭吸附結(jié)合布袋除塵器除塵的組合技術(shù)可以起到很好的重金屬去除作用，1995年美國(guó)環(huán)保局把它作為重金屬控制的首選技術(shù)列入新建焚燒爐煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)之中。第68頁(yè)/共81頁(yè)（5）二噁英類控制技術(shù)二噁英的產(chǎn)生原因含有組分：本身含有一定量的二噁英；前驅(qū)體：塑料、橡膠以及與氯苯酚、氯苯、PCB等結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)在爐內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)而生成二噁英；denovo合成過程：爐外低溫再合成現(xiàn)象多發(fā)生在鍋爐內(nèi)以及粒狀污染物控制設(shè)備之前。二噁英爐外低溫再合成的最佳溫度區(qū)間為200℃~400℃，主要生成機(jī)制為銅或鐵的化合物在飛灰的表面催