固體廢物的焚燒處理

關(guān)于固體廢物的焚燒處理第1頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)焚燒處理第2頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月1.焚燒法將垃圾作為固體燃料送入焚燒爐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(yīng):放出熱量，轉(zhuǎn)化成高溫煙氣和性質(zhì)穩(wěn)定的固體殘渣。第3頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月焚燒的目的盡可能焚毀廢物，使被焚燒的物質(zhì)變?yōu)闊o害和最大限度地減容焚燒后的廢物體積只是原體積的5%或更少；一些有害固體廢物通過焚燒，可以破壞其組成結(jié)構(gòu)或殺滅病原菌。盡量減少新的污染物質(zhì)產(chǎn)生，避免造成二次污染。第4頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月焚燒法優(yōu)點

垃圾焚燒后，體積可減少85％-95%，質(zhì)量減少20％-80%；高溫焚燒消除了垃圾中的病原體和有害物質(zhì)；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；處理周期短、占地面積小、選址靈活等。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。在發(fā)達國家已被廣泛采用。第5頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月

焚燒法對垃圾的熱值有一定要求，

建設(shè)成本和運行成本相對較高，

管理水平和設(shè)備維修要求較高；

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。焚燒法缺點第6頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月2.可焚燒處理的廢物類型固體、液體和氣體廢物；城市垃圾和一般工業(yè)廢物、危險廢物。危險廢物中的有機固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)廢物。城市生活垃圾及其暫時貯存過程中產(chǎn)生的滲濾液和臭氣。第7頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月3.可燃固體廢物從焚燒角度分析，城市生活垃圾可分為可燃和不可燃兩部分:可燃垃圾：橡塑、紙張、破布、竹木、皮革、果皮及動植物、廚房垃圾等。其組分、物性和燃燒特性等非常復雜，不易直接填埋；不可燃垃圾：金屬、建筑垃圾、玻璃、灰渣等，除可回收利用部分外，大多可直接安全填埋。第8頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月一、焚燒技術(shù)的發(fā)展發(fā)展歷程第9頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月第10頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月第11頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月燃燒：具有強烈放熱效應(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反應(yīng)現(xiàn)象。焚燒：生活垃圾與危險廢物的燃燒。被處理的廢物在焚燒爐內(nèi)與過量空氣進行氧化燃燒反應(yīng)，廢物中的有害有毒物質(zhì)在800~1200℃的高溫下氧化、熱解而被破壞，燃燒產(chǎn)生的余熱用于供熱或發(fā)電，產(chǎn)生的廢渣作建材使用，可同時實現(xiàn)廢物的無害化、減量化、資源化。適宜處理有機成分多、熱值高的廢物。二、焚燒原理（一）焚燒與燃燒第12頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月焚燒具備條件及反應(yīng)過程第13頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月固體廢物焚燒過程是一系列十分復雜的物理變化和化學反應(yīng)過程，通常包括：干燥、熱分解、燃燒三階段。（二）焚燒原理第14頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月從物料送入焚燒爐起到物料開始析出揮發(fā)分著火的過程；分為預熱階段和水分蒸發(fā)階段。預熱階段：垃圾從環(huán)境溫度升溫到水分蒸發(fā)平衡達到穩(wěn)定溫度的過程,主要用溫度參數(shù)表征,伴有垃圾吸熱和少量水分蒸發(fā)等現(xiàn)象。水分蒸發(fā)階段：水分受熱力驅(qū)動而蒸發(fā),并通過質(zhì)量傳遞而逸離垃圾體,進入氣相,為垃圾穩(wěn)定著火燃燒創(chuàng)造條件。橡膠塑料的水分是最易蒸發(fā)的,其排列為橡膠、塑料、纖維、紙、竹木、廚余1.干燥第15頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月熱分解：固體廢物中的可燃物質(zhì)，在高溫作用下進行化學分解和聚合反應(yīng)的過程；反應(yīng)實質(zhì)：在無氧或近乎無氧條件下，利用熱能破壞含碳高分子化合物元素的化學鍵，使含碳化合物破壞或進行化學重組。溫度越高，熱分解速率越快，可燃物分解越徹底。2.熱分解第16頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）蒸發(fā)燃燒：固體受熱熔化成液體，繼而化成蒸氣，與空氣擴散混合而燃燒；蠟的燃燒；（2）分解燃燒：固體受熱后先分解，較小分子的碳氫化合物揮發(fā)，與空氣擴散混合而燃燒。木材和紙的燃燒；含碳固體廢物的燃燒大都屬分解燃燒，可分成分解與燃燒二個過程。（3）表面燃燒：固體受熱后不發(fā)生熔化、蒸發(fā)和分解等過程，而是在固體表面與空氣反應(yīng)進行燃燒。揮發(fā)分的燃燒是均相的反應(yīng)，反應(yīng)速度快，而固體的燃燒是不均相的，速度要慢得多。如木炭，焦炭等。3.燃燒__Page1(方式)第17頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月一般，可燃廢物可用CxHyOzNuSvClw表示，其完全燃燒的氧化反應(yīng)可表示為：CxHyOzNuSvClw+O2→CO2+H2O+NO2+SO2+HCl+余熱+灰渣實際燃燒過程中，通過加入足夠的氧氣、保持適當溫度和反應(yīng)停留時間，控制燃燒反應(yīng)使之接近理論燃燒，不致產(chǎn)生有毒氣體。3.燃燒__Page2(反應(yīng))第18頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月燃燒結(jié)果至少有以下三種可能的情況：①廢物的主要部分很可能在一級燃燒室就很容易被氧化或被全部破壞，或者部分廢物在一級燃燒室被熱解，在第二燃燒室或后燃室達到完全焚燒。②很少一部分廢物由于某些原因，在焚燒過程中逃逸而未被銷毀，或只有部分銷毀。③廢物組分可能會產(chǎn)生一些中間產(chǎn)物，這些中間產(chǎn)物可能比原廢物更有害。3.燃燒__Page3(結(jié)果)第19頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月產(chǎn)物：固體廢物及輔助燃料（O2）中的碳、氫、氧、氮、硫、氯等分別轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的氧化物、氯化物及水組成的煙，不可燃物質(zhì)、灰分等成為爐渣；危害：粉塵吸入肺部會引起各種肺部疾病，同時粉塵上吸附的有機污染物（如苯并a芘）是高毒性、強致癌物質(zhì)，會直接威脅人體健康；3.燃燒__Page4(產(chǎn)物)第20頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）焚燒技術(shù)第21頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）焚燒的主要影響因素第22頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月焚燒四大控制參數(shù)：“3T1E”氣體停留時間（Time）焚燒溫度（Temperature）攪拌混合程度（Turbulence）過剩空氣率（ExceedOxygenRate)第23頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月1.停留時間主要是指物料在爐內(nèi)的停留時間和煙氣在爐內(nèi)的停留時間。停留時間的長短直接影響焚燒的完善程度，也是決定爐體容積尺寸的重要依據(jù)。停留時間長，處理量小，處理效果好，但經(jīng)濟不合理；時間短，處理量大，但燃燒不徹底。停留時間由許多因素決定，如廢物的形態(tài)等。垃圾焚燒，溫度850~1000℃，停留時間1.5~2h，煙氣停留時間2s。一般有機廢液，0.6~1s；含氰廢液約3s。廢氣，一般在1s以下。如油脂精制過程產(chǎn)生的臭氣，在650℃溫度下只需要0.3s。第24頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月2.焚燒溫度廢物中有害組分在高溫下氧化、分解直至破壞所須達到的溫度。焚燒處理直接受爐內(nèi)溫度高低和分布均勻程度影響；大多數(shù)有機物的焚燒溫度在800~1150℃之間，通常在800~900℃左右。生活垃圾，850~950℃醫(yī)療垃圾與危險廢物，1150℃廢氣的脫臭處理，800~950℃廢物粒子在0.01~0.51微米之間，溫度在900~1000℃可避免產(chǎn)生黑煙。第25頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月焚燒溫度經(jīng)驗數(shù)據(jù)含有堿土金屬的廢物焚燒時，一般控制在750~800℃以下。含氯化合物的焚燒，溫度在800~850℃以上時，氯氣可以轉(zhuǎn)化為氯化氫，可以回收利用；低于800℃會生成氯氣，難以去除。焚燒氰化物，850~900℃高溫焚燒是防治PCDDs的最好方法，估計在925℃以上。焚燒可能會產(chǎn)生氧化氮的廢物，溫度控制在1500℃以下。第26頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月3.攪拌混合程度為增大固體與助燃空氣的接觸和混合程度，攪動方式是關(guān)鍵所在。焚燒爐所采用的攪動方式有空氣擾動、機械爐排擾動、流態(tài)化擾動及旋轉(zhuǎn)擾動等。第27頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月4.過?？諝饴试趯嶋H的燃燒系統(tǒng)中，氧氣與可燃物質(zhì)無法完全達到理想程度的混合及反應(yīng)。為使燃燒完全，需要加上比理論空氣量更多的助燃空氣量。過剩空氣系數(shù)λ=V/V0

V助燃空氣量

V0理論空氣量過?？諝饴?(λ-1)×100%第28頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月過剩空氣率經(jīng)驗數(shù)據(jù)焚燒廢液、廢氣時，過剩空氣量一般取20%~30%的理論空氣量；焚燒固體廢物時，需要較高的數(shù)值，通常為理論需氧量的50%~90%，過?？諝庀禂?shù)1.5~1.9，有時甚至在2以上。第29頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月三、熱平衡和煙氣分析（一）固體廢物熱值熱值：單位質(zhì)量的固體廢物完全燃燒釋放出來的熱量，kJ/kg或kcal/kg計，也稱為發(fā)熱量。一般情況下有害廢物的燃燒熱值需要18600kJ/kg。低于該值則需添加輔助燃料。高位熱值(HHV—粗熱值)：是指化合物在一定溫度下反應(yīng)到達最終產(chǎn)物的焓的變化。低位熱值

(LHV或NHV—凈熱值)：意義與粗熱值相同。高位熱值產(chǎn)物水為氣態(tài)，低位熱值產(chǎn)物水為液態(tài)。二者之差就是水的汽化潛熱。1.基本概念第30頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月2.熱值計算第31頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）燃燒溫度第32頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）空氣和煙氣量計算第33頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月四、焚燒工藝第34頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月1.前處理與進料系統(tǒng)第35頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月2.焚燒爐系統(tǒng)_工藝核心作用：是固體廢物進行蒸發(fā)、干燥、熱分解和燃燒的場所，核心裝置是焚燒爐。第36頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月2.焚燒爐系統(tǒng)_參數(shù)設(shè)計第37頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月3.空氣系統(tǒng)作用：為焚燒提供必要氧氣；冷卻爐排、混合爐料、控制煙氣氣流等。垃圾池上方抽取空氣用余熱鍋爐后的熱轉(zhuǎn)換器預熱，用于一次助燃空氣。第38頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月4.煙氣系統(tǒng)_Page1(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(zhì)等，包括多氯二苯二噁英；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。第39頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月主要為二噁英類二噁英(dioxins,簡稱DXN)，是指一類具有某種類似的化學結(jié)構(gòu)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。氯苯并二噁英(PCDDs),有75種同類物;氯代二苯并呋喃(PCDFs),有135種同類物;多氯聯(lián)苯(PCBs),有209種同類物。4.煙氣系統(tǒng)_Page2

(煙氣中劇毒有機氯化物)第40頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月4.煙氣系統(tǒng)_Page3(污染控制)作用：去除焚燒煙氣中的污染物質(zhì)，使之達到國家有關(guān)排放標準要求，最終排入大氣。第41頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月5.其它系統(tǒng)第42頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月固體廢物焚燒系統(tǒng)第43頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月第44頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月五、焚燒爐系統(tǒng)主體設(shè)備是焚燒爐，還包括受料斗、飼料器、爐體、爐排、助燃器、出渣和進風裝置等設(shè)備和設(shè)施；常用焚燒爐：機械爐排焚燒爐、流化床焚燒爐和回轉(zhuǎn)窯焚燒爐三種。第45頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）焚燒爐1.機械爐排焚燒爐爐排是層狀燃燒技術(shù)的關(guān)鍵；機械焚燒爐排通常分為三個區(qū)：預熱干燥區(qū)（預熱段）、燃燒區(qū)（主燃段）和燃盡區(qū)（后燃段）。入爐固體廢物從進料端向出料端移動過程中完成物料的蒸發(fā)、干燥、熱分解和燃燒反應(yīng)過程。第46頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月將廢物置于爐排上進行焚燒的爐子，有固定爐排和活動爐排兩種焚燒爐固定爐排：只能手工操作、間歇運行，勞動條件差、效率低，撥料不充分時焚燒不徹底。只適用于焚燒少量的易燃性廢物?；顒訝t排：實際應(yīng)用較多，即機械爐排焚燒爐。1.機械爐排焚燒爐第47頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月第48頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月第49頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月2.流化床焚燒爐流化床焚燒爐是利用爐底分布板吹出的熱風將廢物懸浮起呈沸騰狀進行燃燒。一般常采用中間媒體即載體(砂子)進行流化，再將廢物加入到流化床中與高溫的沙子接觸、傳熱進行燃燒。目前工業(yè)應(yīng)用的流化床有氣泡床和循環(huán)床兩種類型。前者多用于處理城市垃圾和污泥；后者多用于處理