第六章-固體廢物的焚燒處理(第一節(jié)2h)ppt課件

1、第六章 固體廢物的熱處理,主要內(nèi)容,第一節(jié) 焚燒處理,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(dá)1100 垃圾中的可燃成分與空氣中的氧進(jìn)行劇烈化學(xué)反應(yīng): 放出熱量， 轉(zhuǎn)化成高溫?zé)煔夂托再|(zhì)穩(wěn)定的固體殘?jiān)?焚燒的目的,盡可能焚毀廢物，使被焚燒的物質(zhì)變?yōu)闊o(wú)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(guò)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,焚燒法優(yōu)點(diǎn),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?jiān)?/p>

2、中的一些有害副產(chǎn)物的處理遠(yuǎn)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(shí)現(xiàn)垃圾處理的無(wú)害化、減量化和資源化。在發(fā)達(dá)國(guó)家已被廣泛采用,焚燒法對(duì)垃圾的熱值有一定要求,建設(shè)成本和運(yùn)行成本相對(duì)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(dāng)，很容易對(duì)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(diǎn),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(xiǎn)廢物。 危險(xiǎn)廢物中的有機(jī)固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)廢物。 城市生活垃圾及其暫時(shí)貯存過(guò)程中產(chǎn)生的滲濾液和臭氣,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

3、: 可燃垃圾：橡塑、紙張、破布、竹木、皮革、果皮及動(dòng)植物、廚房垃圾等。 其組分、物性和燃燒特性等非常復(fù)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,一、焚燒技術(shù)的發(fā)展,發(fā)展歷程,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。 焚燒：生活垃圾與危險(xiǎn)廢物的燃燒。 被處理的廢物在焚燒爐內(nèi)與過(guò)量空氣進(jìn)行氧化燃燒反應(yīng)，廢物中的有害有毒物質(zhì)在8001200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(shí)實(shí)現(xiàn)廢物的無(wú)害化、減量化、資源化。適宜處理有機(jī)成分多、熱值高的廢物,二、焚燒

4、原理,一）焚燒與燃燒,焚燒具備條件及反應(yīng)過(guò)程,固體廢物焚燒過(guò)程是一系列十分復(fù)雜的物理變化和化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，通常包括：干燥、熱分解、燃燒三階段,二）焚燒原理,從物料送入焚燒爐起到物料開(kāi)始析出揮發(fā)分著火的過(guò)程；分為預(yù)熱階段和水分蒸發(fā)階段。 預(yù)熱階段：垃圾從環(huán)境溫度升溫到水分蒸發(fā)平衡達(dá)到穩(wěn)定溫度的過(guò)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(dòng)而蒸發(fā),并通過(guò)質(zhì)量傳遞而逸離垃圾體,進(jìn)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,熱分解：固體廢物中的可燃物質(zhì)，在高溫作用下進(jìn)行化學(xué)分解和聚合反

5、應(yīng)的過(guò)程； 反應(yīng)實(shí)質(zhì)：在無(wú)氧或近乎無(wú)氧條件下，利用熱能破壞含碳高分子化合物元素的化學(xué)鍵，使含碳化合物破壞或進(jìn)行化學(xué)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,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(kuò)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?xì)浠衔飺]發(fā)，與空氣擴(kuò)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(gè)過(guò)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(guò)程，而是在固體表面與空氣反應(yīng)進(jìn)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

6、炭，焦炭等,3. 燃燒_Page 1(方式,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(shí)際燃燒過(guò)程中，通過(guò)加入足夠的氧氣、保持適當(dāng)溫度和反應(yīng)停留時(shí)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_Page 2(反應(yīng),燃燒結(jié)果至少有以下三種可能的情況： 廢物的主要部分很可能在一級(jí)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(jí)燃燒室被熱解，在第二燃燒室或后燃室達(dá)到完全焚燒。 很少一部分廢物由于某些原因，在焚燒過(guò)程中逃逸而未被銷(xiāo)毀，或只有部分銷(xiāo)毀。 廢物組

7、分可能會(huì)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_Page 3(結(jié)果,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(huì)引起各種肺部疾病，同時(shí)粉塵上吸附的有機(jī)污染物（如苯并a芘）是高毒性、強(qiáng)致癌物質(zhì)，會(huì)直接威脅人體健康,3. 燃燒_Page 4(產(chǎn)物,三）焚燒技術(shù),四）焚燒的主要影響因素,焚燒四大控制參數(shù)：“3 T 1 E” 氣體停留時(shí)間（Time） 焚燒溫度（Temperature） 攪拌混合程度（Turbulence ） 過(guò)剩空氣率（Exceed Oxygen Rat

8、e,1. 停留時(shí)間,主要是指物料在爐內(nèi)的停留時(shí)間和煙氣在爐內(nèi)的停留時(shí)間。 停留時(shí)間的長(zhǎng)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(shí)間長(zhǎng)，處理量小，處理效果好，但經(jīng)濟(jì)不合理；時(shí)間短，處理量大，但燃燒不徹底。 停留時(shí)間由許多因素決定，如廢物的形態(tài)等。 垃圾焚燒，溫度8501000 ，停留時(shí)間1.52h，煙氣停留時(shí)間2s。 一般有機(jī)廢液，0.61s；含氰廢液約3s。 廢氣，一般在1s以下。如油脂精制過(guò)程產(chǎn)生的臭氣，在650 溫度下只需要0.3s,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(dá)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(jī)物

9、的焚燒溫度在8001150之間，通常在800900左右。 生活垃圾，850950 醫(yī)療垃圾與危險(xiǎn)廢物，1150 廢氣的脫臭處理，800950 廢物粒子在0.010.51微米之間，溫度在9001000可避免產(chǎn)生黑煙,焚燒溫度經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),含有堿土金屬的廢物焚燒時(shí)，一般控制在750800以下。 含氯化合物的焚燒，溫度在800850以上時(shí)，氯氣可以轉(zhuǎn)化為氯化氫，可以回收利用；低于800會(huì)生成氯氣，難以去除。 焚燒氰化物，850900 高溫焚燒是防治PCDDs的最好方法，估計(jì)在925 以上。 焚燒可能會(huì)產(chǎn)生氧化氮的廢物，溫度控制在1500 以下,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

10、動(dòng)方式是關(guān)鍵所在。 焚燒爐所采用的攪動(dòng)方式有空氣擾動(dòng)、機(jī)械爐排擾動(dòng)、流態(tài)化擾動(dòng)及旋轉(zhuǎn)擾動(dòng)等,4. 過(guò)剩空氣率,在實(shí)際的燃燒系統(tǒng)中，氧氣與可燃物質(zhì)無(wú)法完全達(dá)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(guò)?？諝庀禂?shù) =V/V0 V-助燃空氣量 V0-理論空氣量 過(guò)剩空氣率=(-1)100,過(guò)?？諝饴式?jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),焚燒廢液、廢氣時(shí)，過(guò)剩空氣量一般取20%30%的理論空氣量； 焚燒固體廢物時(shí)，需要較高的數(shù)值，通常為理論需氧量的50%90%，過(guò)剩空氣系數(shù)1.51.9，有時(shí)甚至在2以上,三、熱平衡和煙氣分析,一）固體廢物熱值,熱值：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的固體廢物完全燃燒釋放出來(lái)的熱量，k

11、J/kg或kcal/kg計(jì)，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(dá)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,2. 熱值計(jì)算,二）燃燒溫度,三）空氣和煙氣量計(jì)算,四、焚燒工藝,1. 前處理與進(jìn)料系統(tǒng),2. 焚燒爐系統(tǒng)_工藝核心,作用：是固體廢物進(jìn)行蒸發(fā)、干燥、熱分解和燃燒的場(chǎng)所，核心裝置是焚燒爐,2. 焚燒爐系統(tǒng)_參數(shù)設(shè)計(jì),3. 空氣系統(tǒng),作用：為焚燒提供必要氧

12、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(yù)熱，用于一次助燃空氣,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(wú)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(jī)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,主要為二噁英類 二噁英(dioxins,簡(jiǎn)稱DXN) ，是指一類具有某種類似的化學(xué)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

13、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(jī)氯化物,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(dá)到國(guó)家有關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)要求，最終排入大氣,5. 其它系統(tǒng),固體廢物焚燒系統(tǒng),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(jìn)風(fēng)裝置等設(shè)備和設(shè)施； 常用焚燒爐：機(jī)械爐排焚燒爐、流化床焚燒爐和回轉(zhuǎn)窯焚燒爐三種,一）焚燒爐,1. 機(jī)械爐排焚燒爐,爐排是層狀燃燒技術(shù)的關(guān)鍵；機(jī)械焚燒爐排通常分為三個(gè)區(qū)：預(yù)

14、熱干燥區(qū)（預(yù)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(jìn)料端向出料端移動(dòng)過(guò)程中完成物料的蒸發(fā)、干燥、熱分解和燃燒反應(yīng)過(guò)程,將廢物置于爐排上進(jìn)行焚燒的爐子，有固定爐排和活動(dòng)爐排兩種焚燒爐 固定爐排：只能手工操作、間歇運(yùn)行，勞動(dòng)條件差、效率低，撥料不充分時(shí)焚燒不徹底。只適用于焚燒少量的易燃性廢物。 活動(dòng)爐排：實(shí)際應(yīng)用較多，即機(jī)械爐排焚燒爐,1. 機(jī)械爐排焚燒爐,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(fēng)將廢物懸浮起呈沸騰狀進(jìn)行燃燒。一般常采用中間媒體即載體(砂子)進(jìn)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(jìn)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；后者多用于處理有害工業(yè)廢物。 焚燒溫度多保持在400980,回轉(zhuǎn)窯焚燒爐：應(yīng)用最多的活動(dòng)爐床焚燒爐。它是一個(gè)略微傾斜而內(nèi)襯耐火磚的鋼制空心圓筒，窯體通常很長(zhǎng)，通過(guò)爐體整體轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到固體廢物均勻混合并沿傾斜角度向出料端移動(dòng)。 根據(jù)燃燒氣體和固體廢物前進(jìn)方向是否一致，旋轉(zhuǎn)窯焚燒爐分為順流（處理高揮發(fā)性固廢）和逆流兩種（處理