可燃固體廢物的焚燒4

7可燃固體廢物的焚燒概述焚燒原理固體廢物的焚燒焚燒過程污染物的產生與防治焚燒殘渣的處理和利用焚燒設備

焚燒處理機械化連續(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?！?、美、法等試驗研究，建立焚燒爐19世紀中后期20世紀初1960’大型機械化爐排；較高效率的煙氣凈化系統(tǒng)1970~1990自控、移動式機械爐排焚燒爐、多樣化、T↗除塵資源化智能化多功能綜合性1234垃圾焚燒演示

…..垃圾焚燒的發(fā)展史

1874和1885年，英國諾丁漢和美國紐約先后建成生活垃圾焚燒爐。1896和1898年，德國漢堡和法國巴黎先后建成最早的生活垃圾焚燒廠。

20世紀初到60年代，焚燒技術的發(fā)展階段。固定爐排到機械爐排，自然通風到機械通風。

20世紀70年代到90年代中期，焚燒技術成熟階段。

1896年漢堡垃圾焚燒廠東京垃圾焚燒廠大阪垃圾焚燒廠及總控室發(fā)展階段1.焚燒廢氣直接排放階段2.單純煙塵處理階段3.硫氧化物和氯化氫等有害物質去除階段4.二惡英類有毒物質去除階段焚燒技術在我國的應用起步較晚，我國始于1980′。國外焚燒爐在應用中存在設備不適合我國垃圾成分復雜、含水率高、熱值低的特性，且投資和運行費用高；國產焚燒爐的煙氣污染控制系統(tǒng)簡單，達不到排放標準。城市固體廢物的焚燒處理將是我國大部分城市的主要方式。（1）焚燒法一種高溫分解和深度氧化的綜合過程。焚燒法可以使可燃性固體廢物通過氧化分解，達到減容，消毒，回收能量及副產品的多重目的。即：能同時實現(xiàn)減量化，無害化和資源化的目的。焚燒法是固廢的一條重要的處理、處置途徑。（2）焚燒法的處理對象無機－有機物混合性固體廢物(如城市垃圾)；某些特定的有機固體廢物（如醫(yī)院的帶菌廢物，石油化工廠和塑料廠的具有毒性的中間產物等）；多氯聯(lián)苯類高穩(wěn)定性的有機物。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。（3）特點優(yōu)點：減量（80～90％以上）；消毒（徹底）；資源化（能源和副產品）。占地面積小。

缺點二次污染（大氣）；投資及運行管理費高；過程控制嚴格。溫度著火條件可燃物質助燃物質引燃火源蒸發(fā)揮發(fā)分解燒結、熔融氧化還原CxHyOzNuSvClw+(x+v+y/4–w/4–z/2)O2→xCO2+wHCl+0.5uN2+vSO2+(y-w)/2H2O

焚燒（4）機理7.1熱值的計算熱值——指單位重量的固體廢物燃燒釋放出來的熱量，kJ/kg。有害廢物的焚燒，理論上其熱值要大于18600KJ/kg，低于此值，就需要補加輔助燃料;實際上大于3000KJ/kg即可用焚燒法處理。熱值有兩種表示法：粗熱值凈熱值熱值的計算粗熱值（HighHotValue

又叫高位發(fā)熱量） 化合物在一定溫度下反應到達最終產物的焓的變化。該值可用氧彈量熱計測量。焓：又叫熱函，是溫度的函數(shù)凈熱值(NetHotValue

又叫低位發(fā)熱量) 作為產物的H2O為氣態(tài)時的熱值；即粗熱值中水為液態(tài)，而凈熱值中水為氣態(tài)。熱值（heatingvalue）的計算采用氧彈量熱計測定粗熱值，并由下式計算凈熱值：H2O，H，Cl，F(xiàn)－分別為廢物中水、氫、氯、氟含量的重量百分率（％）粗熱值與凈熱值之差就是水的汽化潛熱，即水的汽化熱（＝2420），從粗熱值中扣除水的汽化熱即為凈熱值，但H、Cl、F的存在也有影響。由上式可見，固體廢物中的水份，烴基中H原子的分解將消耗熱量，Cl，F(xiàn)可以增加熱值，如NaCl。Dulong熱值方程式

(dulongformulaforheatingvalue)若廢物的元素組成已知，則可以利用Dulong方程式近似計算出凈熱值：NHV－凈熱值，KJ/kgmC、

mO、

mH、

mCl、

mS－分別代表……的質量分數(shù)（H2O的分子量為18，H的比率為2/18=1/9。其意義為：H的一部分將與空氣中的O2生成水而耗熱。剩余部分產生熱，稱為有效氫。）例1：某廢物的粗熱值為16000KJ/kg，每公斤廢物燃燒時產生0.2kg水，計算此廢物的凈熱值。解：∵生成物為水，消耗熱值（假設條件：H完全變成水，不含Cl、F）∴可以直接用（1）式計算例2：我國某城市垃圾的組分見下表，假設各組分的熱值與美國城市垃圾的典型組分的熱值（見教材表4.60）相同，據此計算該城市生活垃圾的熱值?？扇冀M分

不可燃組分

組

分

質量百分率/%組

分

質量百分率/%廚房廢渣、果皮

30.12煤灰

57.25木屑雜草

2.00陶瓷、磚、石

7.97紙張

1.52皮革、塑料、橡膠、纖維

1.14總

計

34.78總

計

65.22解：

⑴以1kg垃圾為例，分別計算各可燃組分的質量廢渣及果皮質量：0.3012kg；木屑雜草質量：0.2kg；紙張質量：0.152kg；皮革塑料質量：0.114kg。

⑵分別計算各可燃組分的熱能廚房殘渣產生的熱能：4650×0.3012=140.058kJ；木屑雜草產生的熱能：6510×0.2=13kJ；紙張產生的熱能：16750×0.152=25.46kJ；皮革塑料產生的熱能：32560×0.114=37.118kJ。

⑶計算垃圾的熱值將各可燃組分的熱值相加，得該城市垃圾得熱值為215.56kJ/kg。該例說明我國的城市垃圾由于以無機物為主（主要是燃料結構造成的，煤灰占63.08%），所以不符合焚燒所需的熱值：18600KJ/kg

熱損失實際上，在焚燒裝置中，存在各種熱損失：（1）不完全燃燒（2）過量空氣從煙氣中帶走的熱量（3）殘渣帶走的熱量∴在計算凈熱值時，還應減去上述三項熱損失。例3已知固廢的熱值為11630KJ/kg。固廢中的元素組成：元素CHONSH2O灰分

含量（%）28423412020與熱損失有關的量:爐渣含碳量5％（不完全燃燒）空氣進爐溫度65℃爐渣溫度650℃殘渣比熱0.323KJ/(kg.℃)水的汽化潛熱2420KJ/kg幅射損失0.5%，碳的熱值32564KJ/kg計算焚燒后可利用的熱值（以上kg為基準）1、殘渣中未燃碳的熱損失 殘渣量=0.2/（1-0.05）=0.2105

（灰分20％全部為殘渣，殘渣中含有5％的未燃碳，故惰性料只占95％） 未燃碳量＝0.2105－0.2=0.0105

未燃燒碳的熱損失32564×0.0105=340KJ2、水的汽化潛熱 原含水量：1×20％＝0.2㎏ H與O2生成的水量：1×4％×9／1＝0.36kg

總水量：0.2＋0.36＝0.56kg

汽化潛熱：2420×0.56=1360KJ3、幅射熱損失11630×0.5%＝58KJ4、殘渣帶出的熱量（殘渣總量×比熱×溫差）

0.2105×0.323×(650-65)=39.8KJ∴

可利用的熱值＝總熱值－各種熱損失之和＝11630－（340＋1360＋58＋39.8）＝9832.2KJ對于例2，我們也可以Dulong公式近似計算。從這兩種計算結果來看，Dulong近似公式的計算結果偏高，但也說明該公式是可以進行近似計算的。在實際應用中，廢物的熱值主要是用來供熱和發(fā)電，熱的利用率都很低。

①焚燒爐→廢熱鍋爐熱效率63％

②焚燒爐→鍋爐→透平機→發(fā)電機：20％∴廢熱主要用于熱交換器及鍋爐生產熱水或蒸汽利用。瑞士某垃圾焚燒廠焚燒產物質量比分布

焚燒效果評價焚燒效果的方法一般有目測法、熱灼減量法和一氧化碳法。

⑴目測法目測法是通過肉眼觀察垃圾焚燒產生的煙氣的“黑度”來判斷焚燒效果，煙氣越黑，焚燒效果越差。

⑵熱灼減量法熱灼減量法是根據焚燒爐渣中有機可燃物的量（即未燃燼的固定碳）來評價焚燒效果的方法，它是指生活垃圾焚燒爐渣中的可燃物在高溫、空氣過量的條件下被充分氧化后，單位質量焚燒爐渣的減少量。

式中：QR—焚燒效率，%；ma—干燥后生活垃圾焚燒爐渣的質量，kg；md—焚燒爐渣在600±20℃灼燒后的質量，kg。一氧化碳是生活垃圾焚燒煙氣中所含不完全燃燒產物之一，常用煙氣中一氧化碳的含量來表示焚燒效果的優(yōu)劣。煙氣中的一氧化碳含量越高，垃圾的焚燒效果越差；反之，焚燒反應進行得越徹底，焚燒效果越好。利用煙氣中一氧化碳含量表示的焚燒效率的計算公式如下：

式中：Eg—焚燒效率，％；CCO—煙氣中的CO含量，％。

⑶一氧化碳法

7.2固體廢物的焚燒固體廢物的焚燒特性焚燒過程有害固體廢物焚燒后要求達到的標準焚燒的主要氣態(tài)污染物影響固體廢物焚燒的因素有關停留時間的計算

7.2.1

固體廢物的焚燒特性固廢最主要的燃燒特性包括固廢的組成和熱值。固廢的三組分：水分、可燃分和灰分①水分：指干燥固廢樣品時所失去的質量。固廢含水率太高就無法點燃。②可燃分：包括揮發(fā)分和固定碳③灰分：多為惰性物質，如玻璃和金屬等。7.2.2焚燒過程焚燒過程分三個階段：⑴干燥階段：⑵燃燒階段:⑶燃盡階段:⑴干燥階段：干燥是利用熱能使固廢中水分氣化并排出生成水蒸氣的過程。干燥有傳導干燥、對流干燥和輻射干燥三種方式。固廢含水率的高低，決定了干燥所需時間的長短，也影響固廢的焚燒過程。⑵燃燒階段:CxHyOzNuSvClw+(x+v+y/4–w/4–z/2)O2→xCO2+wHCl+0.5uN2+vSO2+(y-w)/2H2O焚燒爐煙氣和殘渣是固廢焚燒處理最主要的污染物。⑶燃盡階段可燃物減少，惰性物增加，氧化劑量相對較大，反應區(qū)溫度降低。7.2.3

有害固體廢物焚燒后要求達到的標準主要有機有害組成（POHC）的破壞去除率要達到99.99%以上。HCl的排放量應符合從煙囪進入洗滌設備前＜1.8kg/h，否則，洗滌設備的HCl最小洗滌率應達99％。煙囪排放的顆粒物＜183mg/m3，空氣過量率為50％，若大于或小于50％，應折算成50％的排放量。7.2.4

焚燒爐煙氣煙氣中的主要成分：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、芳香族類物質等，包括二惡英。固體顆粒物：主要是碳黑、一些金屬和鹽類經蒸發(fā)凝聚而成的粉塵。①粒狀污染物

A廢物中的不可燃物在焚燒過程中成為底灰排出，而部分粒狀物則隨廢氣排出爐外成為飛灰。飛灰所占的比例隨焚燒爐操作條件、粒狀物粒徑分布、形狀與其密度而定。所產生的粒狀物粒徑一般大于10μm。

B部分無機鹽類在高溫下氧化而排出，在爐外遇冷而凝結成粒狀物，或二氧化硫在低溫下遇水滴而形成硫酸鹽霧狀微粒等。

焚燒煙氣污染物的形成機制C未燃燒完全而產生的碳顆粒與煤煙，粒徑約在0.1～1.10μm之間。由于顆粒微細，難以去除，最好的控制方法是在高溫下使其氧化分解。粉塵的產生量與垃圾性質和燃燒方法有關。機械爐排焚燒爐膛出口粉塵含量一般為1—6g/m3，除塵器入口1一4g/m3，換算成垃圾燃燒量一般為5.5—22kg/t(濕垃圾)。②一氧化碳一氧化碳是燃燒不完全過程中的主要代表性產物。③酸性氣體焚燒產生的酸性氣體，主要包括SO2、HCl與HF等，這些污染物都是直接由廢物中的S、Cl、F等元素經過焚燒反應而生成的。如含Cl的PVC塑料會形成HCl，含F(xiàn)的塑料會形成HF，而含S的煤焦油會產生SO2。據國外研究，一般城市垃圾中硫含量為0.12%，其中約30～60%轉會為SO2，其余則殘留于底灰或被飛灰所吸收。④氮氧化物氮氧化物主要來源于高溫下N2與O2反應形成熱氮氧化物和廢物中的氮組分轉化成氮氧化物。⑤重金屬

廢物中所含重金屬物質，高溫焚燒后除部分殘留于灰渣中之外，部分在高溫下氣化揮發(fā)進入煙氣。金屬物在爐內參與反應生成的氧化物或氯化物，比原金屬元素更易氣化揮發(fā)，這些氧化物及氯化物因揮發(fā)、熱解、還原及氧化等作用，可能進一步發(fā)生復雜的化學反應，最終產物包括元素態(tài)重金屬、重金屬氧化物及重金屬氯化物等。

焚燒煙氣中收集下來的飛灰通常被視為危險廢物。

7.2.5

影響固體廢物燃燒的因素

焚燒溫度、攪拌混合程度、氣體停留時間及過剩空氣率合稱為焚燒四大控制參數(shù)。一般稱為3T＋E。（1）固廢本身性質的影響

熱值和粒度大小。t燃∝d1～2

式中：t燃—燃燒時間

d—廢物粒度

粒度越小，傳熱和傳質速度越快，燃燒速度加快，反之，燃燒時間越長。廢物的焚燒溫度是指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。①生活垃圾焚燒溫度：850一950℃②醫(yī)療垃圾和危險固廢焚燒溫度：1150℃

③含氯化物的廢物焚燒，溫度在800一850℃以上時，氯氣轉化為氯化氫或以水洗滌除去；低于800℃會形成氯氣，難以除去。④含有堿土金屬的廢物焚燒，一般控制在750一800℃以下。因為堿土金屬及其鹽類一般為低熔點化合物，當廢物中灰分較少不能形成高熔點爐渣時，這些熔融物容易與焚燒爐的耐火材料和金屬零件發(fā)生燒結而損壞爐襯和設備。（2）溫度（Temperature）的影響⑤焚燒含氰化物的廢物時，若溫度達850—900℃，氰化物幾乎全部分解。⑥焚燒可能產生氧化氮的廢物時，溫度控制在1500℃以下，過高的溫度會使NOx急驟產生。⑦高溫焚燒是防治PCDD與PCDF的最好方法，估計在925℃以上這些毒性有機物即開始被破壞，足夠的空氣與廢氣在高溫區(qū)的停留時間可以再降低破壞溫度。⑧廢氣的脫臭處理，采用800一950℃的焚燒溫度可取得良好的效果；⑨當廢物粒子在0.01—0.51μm之間，并且供氧濃度與停留時間適當時，焚燒溫度在900—1100℃即可避免產生黑煙。高溫時，燃燒速度主要受擴散速度控制，影響較小，一般，溫度上升40℃，燃燒時間僅減少1％。低溫時，燃燒速度受化學反應速度的控制，影響較大，一般，溫度上升40℃，燃燒時間將減少50％。廢物中有害組分在焚燒爐內于焚燒條件下發(fā)生氧化、燃燒．使有害物質變成無害物質所需的時間稱之為焚燒停留時間。①對于生活垃圾焚燒，停留時間約為1-2s。②對于一般有機廢液，停留時間大約為0.6-1s；含氰化合物的廢液較難燃燒，一般需較長時間，約3s左右。②對于廢氣，為了除去惡臭的焚燒溫度并不高，其所需的停留時間不需太長，一般在ls以下。（3）停留時間（Time）要使廢物燃燒完全，減少污染物形成，必須要使廢物與助燃空氣充分接觸、燃燒氣體與助燃空氣充分混合。增大固體與助燃空氣的接觸和混合程度，擾動方式是關鍵所在。二次燃燒室內氧氣與可燃性有機蒸氣的混合程度取決于二次助燃空氣與燃燒氣體的相互流動方式和氣體的湍流程度。一般來說，二次燃燒室氣體速度在3-7m/s即可滿足要求（4）混合強度（Turbulance）

※在實際的燃燒系統(tǒng)中，為使燃燒完全，需要加上比理論空氣量更多的助燃空氣量，以使廢物與空氣能完全混合燃燒。

※廢物焚燒所需空氣量是由廢物燃燒所需的理論空氣量和為了供氧充分而加入的過剩空氣量兩部分所組成的。

※空氣量供應是否足夠，將直接影響焚燒的完善程度。

※過?？諝饴蔬^低會使燃燒不完全，甚至冒黑煙，有害物質焚燒不徹底；但過高時則會使燃燒溫度降低，影響燃燒效率，造成燃燒系統(tǒng)的排氣量和熱損失增加。

※過剩空氣量應控制在理論空氣量的1.7-2.5倍。（5）過?？諝猓‥xcessAir）四個控制參數(shù)的相互關系參數(shù)變化

垃圾攪拌混合程度

氣體停留時間

燃燒室溫度

燃燒室負荷

燃燒溫度上升

可減少

可減少

—

會增加

過?？諝饴试黾?/p>

會增加

會減少

會降低

會增加

氣體停留時間增加

可減少

—

會降低

會降低

7.2.6

有關停留時間的計算燃燒速度不屬于一級反應，為了簡化，假設其為一級反應，則有

dc/dt=-kc

（一級反應速度式）時間從0→t,濃度從CA0→CA積分，得

ln(CA/CA0)=-kt

則停留時間為式中：CA0，CA－A組分的初始濃度和經過燃燒時間t后的濃度，g.mol k－反應速度常數(shù)k=Ae-E/RT A－Ar-rhenius（阿倫尼斯常數(shù)，P178表7-3或由試驗確定）

E－活化能，kcal/g.mol，（查表，或由試驗確定）

R－通用氣體常數(shù)R＝1.987T－絕對溫度

通過試驗或查表求得k值后，就可以在DRE（分解率），停留時間和破壞溫度之間進行計算（即互相求值）例4：求停留時間試計算在800℃的焚燒爐中焚燒氯苯，當DRE分別為99%，99.9%，99.99%時的停留時間（查P178表7-3，氯苯的A=1.34×1017，E=76600，R=1.987）停留時間是計算焚燒爐容積的重要數(shù)據，由停留時間，固廢的通過率（處理量）還可以計算所需的焚燒爐容積。思考：1焚燒爐的操作度為980℃，試計算苯達到DRE=99.99%時在爐內停留的時間。已知苯的A和E為A=7.43×1021，

E=95900。7.3焚燒過程污染物的產生與防治焚燒過程（特別是有害廢物的焚燒）會產生大量的酸性氣體和未完全燃燒的有機組分及爐渣，如不適當處理，又將造成二次污染。焚燒最主要的二次污染是大氣污染，即某些有機組分和煤煙的污染。

（1）特殊有機組分的產生與防治 （2）煤煙的產生與防治7.3.1特殊有機組分的產生與防治二惡英的產生及防治惡臭的產生與防治

（1）二惡英的產生及防治

a.二惡英二惡英是二個氧鍵連結二個苯環(huán)的有機氯化合物，即在兩個苯環(huán)上，有8個H原子易被氯取代，生成多氯二苯二惡英（PCDD），其中毒性最大的是2，3，7，8－四氯二苯二惡英（TCDD）。其毒性比氰化物大一千倍。PCDDTCDD二惡英在常溫下呈固態(tài),熔點為303～305℃；容易生成的溫度是180～400℃；一般在705℃以下非常穩(wěn)定，705℃以上開始分解，不易燃燒；酸堿環(huán)境中穩(wěn)定;難溶于水,常溫下水中溶解度僅為7.2×10-6ｍｇ/ｌ;易溶于二氯苯，常溫下在二氯苯中溶解度高達1400ｍｇ/ｌ,故二惡英易溶于脂肪，會在身體內積累，并難以排除。附著于土壤的能力非常強，不易滲出；在土壤中的半衰期至少在1年以上。意大利的塞維招（Seveso）＿二惡英污染事件發(fā)生10年后，在被污染過的土壤中仍然殘存有二惡英；在人體中的半衰期至少為7年，人體吸收的二惡英很難排除體外。二惡英的化學特性b.二惡英的產生含有PCDD的垃圾的焚燒（分解不徹底）；二種以上有機氯化物在適宜條件（溫度，O2）的反應產物；多氯化二酚，多氯聯(lián)苯類化合物的不完全燃燒；在氯化物的存在下，碳氫化合物與木質素的反應產物。

(主要是有氯及氯化物的存在)直接釋放機理：燃燒含有微量二惡英的固體廢物,在未充分完全燃燒的條件下,其排出的煙氣中必然含有殘留的二惡英。重新合成：反應載體為大分子的碳結構,包括:活性炭、碳、煤灰、焦炭、殘留碳、飛灰等,這些反應載體在催化劑(主要是銅族化合物)作用下反應,生成二惡英。

(1)大分子的碳結構的邊緣,以并列方式進行氯化反應,產生鄰位氯代基的碳結構;(2)氧化破壞碳結構,進行重組生成二惡英;(3)在活性碳表面進行氧化降解(氧化銅為主要催化劑),產生芳香族氯化物(二惡英的中間產物);c、二惡英生成機理前驅物的異相催化反應機理：發(fā)生在飛灰表面的異相催化反應,反應物質為有機小分子,其中包括:脂肪族(如丙烯)、單環(huán)無官能團芳香族(如苯)、單環(huán)官能團芳香族(如苯甲酸、甲苯、苯酚等)、氯芳香族(如氯酚、氯苯等)。

1)主要碳結構的降解作用,形成小分子物質,然后反應產生二惡英;2)凝結兩個前驅物,形成中間產物,再進行分子間的環(huán)化作用,形成二惡英。碳源——不論是在重新合成反應中,還是在前驅物異相催化反應中,都需要提供一定數(shù)量的碳源。重新合成反應中主要是大分子的碳結構,如活性炭、碳、煤灰、焦炭、殘留碳、飛灰等。前驅物異相催化反應中主要為有機小分子物質,包括:脂肪族(如丙烯)、單環(huán)無官能團芳香族(如苯)、單環(huán)官能團芳香族(如苯甲酸、甲苯、苯酚等)、氯芳香族(如氯酚、氯苯等)。碳源的存在與否以及數(shù)量的多少,直接影響二惡英的生成數(shù)量。d、影響二惡英生成的因素

氯源——二惡英在形成過程中需要含氯物質提供一定數(shù)量的氯原子。常見的氯源可分為有機氯源和無機氯源。有機氯源是指——聚氯乙烯塑料(PVC)、氯苯、氯酚等,主要分布在廢塑料、廢紙、廢木料以及草木中,特別是PVC。PVC是一種普通的塑料,它廣泛用于通訊電纜、管道、包裝袋、地板材料和醫(yī)用產品,最終成為城市固體廢物。無機氯源——包括HCl、Cl2、KCl、NaCl、MgCl2、CuCl2、CuCl、FeCl3等,主要分布在廚余、灰土等無機組分中,其中CuCl2

、CuCl、FeCl3既能作為催化劑,又能充當氯源。二惡英的生成數(shù)量與氯源濃度密切相關。

溫度——溫度是影響二惡英形成的重要因素之一。二惡英在常溫下呈固體,熔點高,一般在700℃以下對熱穩(wěn)定,高于此溫度開始分解。城市固體廢物焚燒處理時,可通過控制爐膛及二次燃燒室的溫度不低于850℃,煙氣在爐膛及二次燃燒室內停留時間不小于2ｓ,保證二惡英能夠完全燃燒或分解。二惡英的氯化和脫氯都是在低溫下進行,一般溫度范圍在200～500℃之間。實驗證明,在固體廢物焚燒過程中,二惡英主要是在溫度較低的再合成區(qū)內形成。因此,合理地控制反應溫度就能控制二惡英的生成。

催化劑——一般認為,在重新合成反應和前驅物異相催化反應中,即使有足夠的碳源和氯源,且有適宜的反應溫度,如果沒有催化劑的存在,也不會有太多二惡英的生成。催化劑不同,其催化活性不同,對二惡英生成的影響也不同。常見的催化劑主要有CuCl2、CuCl、CuO、CuSO4、FeCl3等。固體廢物焚燒產生的飛灰中含有各種各樣的催化劑,直接導致了固體廢物焚燒過程中產生二惡英。氧—實驗觀察到在缺氧的條件下,二惡英的生成濃度開始下降。在重新合成反應中氧的存在是必要的。固體廢物焚燒過程中,隨著氧濃度的升高,二惡英的生成濃度一般也隨之升高。但是,目前學術界對二惡英最大生成時的氧濃度的研究還存在一定的分歧。

反應時間——大量實驗表明,在適宜的溫度下,經過5～30分鐘后,二惡英的生成速率急劇增大,并在2～4小時內完成。另外,實驗證明,在固體廢物焚燒過程中,二惡英主要是在溫度較低的再合成區(qū)內形成。因此,在城市固體廢物焚燒過程中,延長含灰煙氣在高溫爐膛區(qū)的停留時間,則能有效地遏制二惡英的生成。

1）.二惡英對人體作用的途徑:

一是通過呼吸系統(tǒng);

二是通過食物鏈富集進入人體（最主要）,約占人體攝入量的90%。e.二惡英的危害微量的二惡英污染可造成人體許多復雜的疾病——各種癌癥、免疫力低下、先天缺損等。二惡英具有類似人體激素的作用，但它不被代謝和降低,極小劑量的二惡英也可能造成激素分泌的紊亂，非常微量的“錯誤信號”就能對激素調控產生極大的影響作用，包括細胞分裂、組織再生、生長發(fā)育、代謝和免疫功能,造成人體內分泌紊亂、免疫力低下、神經系統(tǒng)混亂等。由于二惡英是親脂物質,進入植物或動物體后,會富集在脂肪層或臟器內,污染魚、肉、蛋及奶制品,從而造成對人體的嚴重污染。2）.對人體的危害f.二惡英的防治采用專用焚燒設備熔鹽焚燒爐（見圖7-1）熔鹽一般由90%的碳酸鈉和10%的硫酸鈉組成；其中，硫酸鈉起催化作用；焚燒在熔鹽下部進行，有機鹵化物的焚燒產物被熔鹽截留；有害廢物的去除率可達99.99%以上。兩級焚燒（圖7-2）采用兩級以上的焚燒爐，對固廢進行一級焚燒，對焚燒產生的煙氣再以輔助燃料進行二次燃燒（1200℃）；二惡英的破壞率可達99.99%。圖7-1熔鹽焚燒爐1-進料口；2-液體廢物加料口；3-燃燒空氣；4-熔鹽室；5-熔鹽液面控制；6-廢物進口；7-熔鹽；8-預熱噴嘴；9-二次反應區(qū)；10-引火源和熔鹽去濕器；11-煙囪12-鹽回收圖7-2多室焚燒爐1-爐柵；2-灰坑；3-第一燃燒室；4-火焰口；5-二次空氣進口；6-混合室燃燒口；7-混合室；8-簾墻口；9-煙囪（2）惡臭的產生與防治惡臭的產生主要是燃燒不完全造成的，惡臭物質主要是不完全燃燒的有機物，多為有機硫化物或氮化物；防治主要是增強燃燒效果加以解決，包括添加輔助燃料提高燃燒溫度（>1000℃）利用催化劑燃燒；利用吸附劑吸附處理利用微生物分解處理燃燒法的效果更好（無需二次處理）煤煙的防治

煤煙的防治第一是防防燃燒是高溫分解和深度氧化過程，徹底的燃燒是不應該產生煤煙的，但必須具備高溫和氧氣充足兩個條件。在實際的操作中，這兩個條件事實上是很難滿足的，所謂防，就是要盡量滿足這兩個條件：提高燃燒溫度（但受到爐體耐溫度，固廢熱值等的限制）二次通風，補充氧氣（會適當降低爐溫，但可加輔助燃料升溫）物料和空氣充分接觸（增大Re，提高相對速度）增大燃燒室（延長停留時間）采用上述措施，可使煤煙降至最低。治：則屬于大氣治理的范疇了。

7.4焚燒殘渣的處理和利用

焚燒過程降產生有害氣體，帶來二次污染之外，還產生主要成份為無機物的爐渣。爐渣的主要成份爐渣的種類焚燒殘渣的利用燒結殘渣的利用(1)爐渣的主要成份

金屬的氧化物，氫氧化物，碳酸鹽，硫酸鹽，磷酸鹽及硅酸鹽，其中，重金屬化合物（淋濾溶解出重金屬離子）的危害較大，須加以處理。(2)爐渣的種類焚燒殘渣：＜1000℃焚燒后的爐渣燒結殘渣：1000～1500℃高溫焚燒殘渣(3)焚燒殘渣的利用采用磁選的方法回收鐵，對非磁性產品進行選擇性破碎以分離有色金屬與玻璃，再對易碎產品采用強磁選分離有色玻璃（弱磁性）和無色玻璃。該方法用水量大，達15.5t/t干渣，但水能循環(huán)使用。(4)燒結殘渣的利用混凝土骨料：粉碎到1mm→燒結至5～25mm制磚：（與粘土混合）混凝土砌塊和板：與水泥混合，加壓成型，蒸氣養(yǎng)護。7.5固體廢物的焚燒設備

焚燒的各種理論都是通過焚燒爐來實現(xiàn)的，焚燒爐的種類很多，有通用型，也有專用型，無論什么爐型，又都是由一些基本的單元構成。焚燒系統(tǒng)的組成焚燒設備焚燒工藝系統(tǒng)7.5.1焚燒系統(tǒng)的組成原料貯存系統(tǒng)

加料系統(tǒng)燃燒室（爐膛）

爐排燃燒空氣

耐火材料（爐襯）煙囪

殘渣（已在第4部分中講述）尾氣處理設施（大氣控制工程）儀表及控制系統(tǒng)（1）原料貯存系統(tǒng)固體廢料的堆場或料倉；貯存能力＝2～3天的處理量，以保證焚燒爐的連續(xù)運轉。（2）加料系統(tǒng)兩種形式：起重機＋抓斗＋料斗起重機帶動抓斗從料倉中抓運到連接燃燒室的料斗中。螺旋擠壓機，將固廢推到爐體內基本要求：連續(xù)給入，充滿料斗，使固廢起到密封作用，防止爐膛內的火焰竄出。

（3）燃燒室（conmbustion,爐膛）構造焚燒爐的種類主要是根據燃燒室的構造劃分的，因此有：室式爐、多段爐、回轉爐、流化床爐等。爐膛的襯里主要用耐火磚，有時加間接冷卻水管。容積主要根據處理量，停留時間等因素確定；過大造成浪費；太小則燃燒不充分，造成煤煙和灰渣的二次污染。（4）爐排作用能在爐膛內支撐和輸送固廢；能起一定的攪動作用；能透過空氣。種類搖動式（圖7-3）扇形式（圖7-4）往復式（圖7-5）移動式（圖7-6）回轉式（圖7-7）爐排的主要技術參數(shù)圖7-3搖動式爐柵

由固定爐柵和搖動爐柵組成，搖動爐柵的前后運動推動物料前進圖7-4扇形式爐柵

由一系列塊形爐排有規(guī)律地橫排在爐體內，操作時爐排有次序地上下?lián)u動，使固廢運動。圖7-5往復式爐柵

爐排象屋面瓦一樣層層排列，每隔一層即有一可前后運動的動層，其前后運動使固廢沿爐排表面移動。移動層的運動是靠液壓驅動的。圖7-6移動式爐柵

鏈條履帶式，通過鏈條的轉動在爐膛內、攪動固廢。爐排之間有落差，攪動作用更強。圖7-7回轉式爐柵

由多個圓筒形爐柵按一定傾角排列，按爐柵的轉動方向移動物料主要技術參數(shù)爐排面積負載能力一般取經驗值，城市垃圾一般為240～340kg/(m2.h)，易焚燒的取高值，難焚燒的取低值。開孔率開孔率大，通風好，對焚燒有利，但物料下漏量大。開孔率小，吹入空氣量少，對焚燒不利，但轉入氣相中的固態(tài)粒子也少。一般：2～30％（5）燃燒空氣

空氣由鼓風機給入，有三種:上燃空氣：引入到燃燒層的上部，強化固體揮發(fā)份的燃燒。下燃空氣：由爐排下面引入，是燃燒的主要空氣來源。二次空氣：用于控制燃燒溫度（即過量空氣）。理論上，供給空氣量＝理論空氣量時可獲得最高的火焰溫度，實際操作時，都需要一定的過?？諝?。一般：耐火材料襯里爐EA≈200％

水壁式冷卻爐EA＝50～100％（6）耐火材料（爐襯:burnerliner）種類有耐火泥和耐火磚兩種耐火泥：85礬土磷酸鹽粘合耐火泥耐火磚：85％磷酸鹽高鋁磚要求高溫條件下具有物理穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性；硬度大，強度高，導熱系數(shù)小，熱膨脹性小。（7）煙囪(stack)＜40m低型煙囪＞40m高型煙囪煙囪越高，自然抽風能力和擴散能力都強，但造價越高。（10）儀表及控制系統(tǒng)空氣量的控制系統(tǒng)爐溫控制系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)壓力與溫度指示流量指示煙氣濃度報警系統(tǒng)7.5.2焚燒設備類型室式焚燒爐多段焚燒爐回轉窯焚燒爐流化床焚燒爐特殊焚燒爐主要焚燒設備多段焚燒爐回轉窯(rotarykiln)焚燒爐流化床焚燒爐（1）多段焚燒爐(Multi-compartmentincinerator)結構及焚燒過程特點結構及焚燒過程結構及焚燒過程見（圖7-8）主體為一直立圓筒形爐體，內有6-12層爐膛，每個爐膛組成一個焚燒室；每個爐膛都有一個下料口，并且相鄰兩層內外開口，反方向轉動，增加廢物的停留時間；由中空軸帶動裝有齒耙的攪拌臂，齒耙成螺旋線排列，推動廢物向內或向外（圖7-9）；空氣由中空軸給入，并流經攪拌臂，對攪拌裝置起冷卻作用同時進行預熱（圖7-10）；冷卻空氣部分回流，以提高熱效率，控制過量空氣率；溫度：上部小于500，起干燥作用，中部最高，充分焚燒，下部降低，最后進入冷卻區(qū)與冷空氣相遇，可冷卻至小于150；爐渣從底部排出。圖7-8多段焚燒爐

1-主燃燒嘴；2-熱風發(fā)生爐；3-熱風管；4-軸驅動馬達；5-軸冷卻風機；6-中心軸；7-攪拌臂；8-攪拌齒；9-排氣出口；10-加料口；11-熱風分配室；12-隔板；13-軸蓋熱效率高，適用范圍廣；結構復雜，成本較高。圖7-9物料在爐膛內的運動圖7-10空氣在攪拌臂中流動（2）回轉窯焚燒爐結構及焚燒過程（圖7-11）（另見書圖7-8）窯身為臥式可旋轉的圓柱體，略傾斜安裝，窯身較長（L/D=2-19）；廢物由高端給入，隨窯的轉動向低端移動；窯體內壁裝有螺旋形排列的揚板，同時起輸送和攪拌作用；熱空氣和廢物的流動方向可以相同或相反；可以設二次焚燒室。特點結構簡單，適應范圍廣；占地面積大，熱效率低。圖7-11回轉窯焚燒爐（3）流化床焚燒爐結構及燃燒過程（圖7-12）爐替為垂直的圓柱體，下部有氣流分布板，板上裝有惰性載熱顆粒；廢物從上部給入，氣體從下部給入，氣體的上升作用使廢物產生流態(tài)化，并進行熱交換；焚燒產生的熱量可貯存在載體中，而載體可加熱空氣；焚燒溫度以不使載體燒結為宜；特點顆粒與氣體間的傳熱速度快，爐床單位面積處理能力高；結構簡單，無機械運動，成本低；不能處理大塊物料，容易產生粉塵的二次污染。圖7-12流化床焚燒爐

1-污泥；2-空氣；3-高壓空氣；4-污泥供給管；5-流化床層高度；6-靜止床層高度；7-泡罩；8-熱電偶；9-分配板；10-燃燒兼流化用空氣；11-預熱空氣；12-燃燒用空氣；13；輔助燃料噴嘴；14-輔助燃料；15-自由空間；16-耐火材料焚燒爐系統(tǒng)層狀燃燒技術過程穩(wěn)定、技術成熟、應用廣固定爐排焚燒爐、水平機械焚燒爐、傾斜機械焚燒爐等輻射、煙氣對流，翻轉及攪動爐型設計和配風設計流化燃燒技術較成熟，可處理低熱值、高水分廢物，但對入料要求均勻化、細小化流化床焚燒爐空氣流和煙氣流快速移動，物料流態(tài)化狀態(tài)旋轉燃燒技術較成熟、效率高回轉窯焚燒爐滾筒、抄板（4）焚燒技術比較7.5.3焚燒工藝系統(tǒng)固體廢物焚燒的內容與進行方式（圖7-13）焚燒過程包括了干燥，熔化，熱解和燃燒等多種過程；焚燒的產物有完全燃燒的氣態(tài)產物，灰渣，不完全燃燒的PIC，和有機有害物POHC；固體廢物焚燒工藝配置圖（圖7-14）固體廢物焚燒廠的示意圖（圖7-15）圖7-13固體廢物焚燒過程示意圖圖7-14固體廢物焚燒工藝配置圖

1-垃圾車；2-廢物儲坑；3-吊車；4-料斗；5-焚燒爐；6-爐排；7-燃燒室；

8-鍋爐；9-蒸汽透平機（氣輪機）；10-氨注入；11-干式除塵；12-袋式除塵

13-強制風機；14-煙囪；15-淬冷池；16-灰渣（送填埋）；（Generator發(fā)電機）圖7-15固體廢物焚燒廠的示意圖四、固體廢物焚燒的相關法規(guī)

1城市生活垃圾處理及污染防治技術政策

焚燒適用于進爐垃圾平均熱值高于5000kJ/kg、衛(wèi)生填埋場地缺乏和經濟發(fā)達的地區(qū)。垃圾焚燒宜以爐排爐為基礎的成熟技術，審慎采用其他爐型的焚燒爐。禁止使用不能達到控制標準的焚燒爐。垃圾應在焚燒爐內充分燃燒，煙氣在后燃室應在不低于850℃的條件下停留不少于2s。垃圾焚燒產生的熱能應盡量回收利用，以減少熱污染。應采用先進和可靠的技術及設備，嚴格控制垃圾焚燒的煙氣排放。煙氣處理宜采用半干法加布袋除塵工藝。垃圾焚燒產生的爐渣經鑒別不屬于危險廢物的，可回收利用或直接填埋。屬于危險廢物的爐渣和飛灰必須作為危險廢物處置。2生活垃圾焚燒污染控制標準(GB18485—2001)⑴焚燒爐技術性能指標項目

煙氣出口

溫度/℃

煙氣停留

時間/s焚燒爐渣熱灼減率/%焚燒爐出口煙氣中氧含量/%指標

≥850≥2≤56～12≥1000≥1焚燒爐煙囪高度應按環(huán)境影響評價要求確定，但不能低于下表要求。處理量/(t/d)煙囪最低允許高度/m<10025100～30040>30060焚燒爐煙囪周圍半徑200m距離內有建筑物時，煙囪應高出最高建筑物3m以上，否則，其大氣污染物排放限值應嚴格50%執(zhí)行。由多臺焚燒爐組成的生活垃圾焚燒廠，煙氣應集中到一個煙囪排放或采用多筒集中式排放。生活垃圾焚燒爐除塵裝置必須采用袋式除塵器。⑵煙囪要求序號

項目

單位

數(shù)值含義

限值

1煙塵

mg/m3

測定均值

802煙氣黑度

林格曼黑度，級

測定值

13一氧化碳

mg/m3

小時均值

1504氮氧化物

mg/m3

小時均值

4005二氧化硫

mg/m3

小時均值

2606氯化氫

mg/m3

小時均值

757汞

mg/m3

測定均值

0.28鎘

mg/m3

測定均值

0.19鉛

mg/m3

測定均值

1.610二惡英類

ngTEQ/m3

測定均值

1.0⑶焚燒爐大氣污染物排放限值

3危險廢物污染防治技術政策

⑴危險廢物焚燒處置適用于不宜回收利用其有用組分、具有一定熱值的危險廢物。易爆廢物不宜進行焚燒處置。

⑵焚燒爐溫度應達到1100℃以上，煙氣停留時間應在2s以上，燃燒效率大于99.9%，焚毀去除率大于99.99%，焚燒殘渣的熱灼減率小于5%（醫(yī)院臨床廢物和含多氯聯(lián)苯廢物除外）。

⑶危險廢物焚燒產生的殘渣、煙氣處理過程中產