焚燒基礎(chǔ)概述

焚燒基礎(chǔ)概述第一頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一第一節(jié)概述焚燒法是一種高溫?zé)崽幚砑夹g(shù)，即以一定的過剩空氣量與被處理的有機廢物在焚燒爐內(nèi)進行氧化燃燒反應(yīng)，廢物中的有害有毒物質(zhì)在高溫下氧化、熱解而被破壞，是一種可同時實現(xiàn)廢物無害化、減量化、資源化的處理技術(shù)。焚燒的主要目的是盡可能焚毀廢物，使被焚燒的物質(zhì)變?yōu)闊o害和最大限度地減容，并盡量減少新的污染物質(zhì)產(chǎn)生，避免造成二次污染。對于大、中型的廢物焚燒廠，能同時實現(xiàn)使廢物減量、徹底焚毀廢物中的毒性物質(zhì)，以及回收利用焚燒產(chǎn)生的廢熱這三個目的。第二頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一焚燒法不但可以處理固體廢物，還可以處理液體廢物和氣體廢物；不但可以處理城市垃圾和一般工業(yè)廢物，而且可以用于處理危險廢物。危險廢物中的有機固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)廢物，常常采用焚燒來處理。在焚燒處理城市生活垃圾時，也常常將垃圾焚燒處理前暫時貯存過程中產(chǎn)生的滲濾液和臭氣引入焚燒爐焚燒處理。焚燒適宜處理有機成分多、熱值高的廢物。當處理可燃有機物組分含量很少的廢物時，需補加大量的燃料，這會使運行費用增高。但如果有條件輔以適當?shù)膹U熱回收裝置，則可彌補上述缺點，降低廢物焚燒成本，從而使焚燒法獲得較好的經(jīng)濟效益。第三頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一1.1廢物焚燒處理方式處理廢物的焚燒場可分為城市垃圾焚燒場、一般工業(yè)廢物焚燒場和危險廢物焚燒場。數(shù)量最多的焚燒場是城市生活垃圾焚燒場。焚燒場按處理規(guī)模和服務(wù)范圍來看，又有區(qū)域集中處理場和就地分散處理場之分。集中處理場規(guī)模大、設(shè)備先進、能保證達到無害化處理要求，同時也有利于能源的回收和利用。1、焚燒處理方式：廢物焚燒處理的工藝流程及其焚燒爐的結(jié)構(gòu)，主要由廢物種類、形態(tài)、燃燒特性和補充燃料的種類來決定，同時還與系統(tǒng)的后處理以及是否設(shè)置廢熱回收設(shè)備等因素有關(guān)。第四頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一一般說來，對于易處理、數(shù)量少、種類單一及間歇操作的廢物處理，工藝系統(tǒng)及焚燒爐本體盡量設(shè)計得比較簡單，不必設(shè)置廢熱回收設(shè)施。對于數(shù)量大的廢物，并需連續(xù)進行焚燒處理時，焚燒爐設(shè)計要保證高溫，除將廢物焚毀外，應(yīng)盡可能地考慮廢熱回收措施，以充分利用高溫?zé)煔獾臒崮堋崮芾玫木唧w方式有熱電聯(lián)產(chǎn)、預(yù)熱廢物本身，以及預(yù)熱燃燒空氣等，這將由系統(tǒng)熱能平衡情況來決定。如果某廢物焚燒后的燃燒產(chǎn)物中的固體物質(zhì)需以濕法捕集，則就難以設(shè)置廢熱設(shè)備來回收高溫?zé)煔獾臒崃?，但可將低位能的熱量加以回收。第五頁，共九十頁，編輯?023年，星期一對于焚燒規(guī)模較大、能量利用價值高的廢物，為了安全可靠地回收熱能，工藝上若有可能，可將那些低熔點物質(zhì)預(yù)先分出（另作處理），這樣多數(shù)的廢物焚燒后，所產(chǎn)生的煙氣就較干凈且可減少對廢熱鍋爐等設(shè)備的危害。當被焚燒的廢物自身不具備可維持焚燒所必須的熱值時，需要補充輔助燃料。如無十分把握時，只能暫時放棄熱能的利用，服從以焚毀廢物這個主要目的。廢物焚燒后的高溫?zé)煔獬藨?yīng)積極考慮熱量回收外，還有煙氣凈化問題，即焚燒產(chǎn)物的后處理問題，也是焚燒處理工藝過程中一個重要的組成部分，有時還成為較難處理的問題。第六頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一如果廢物中含有鹵素（以鹵化烴形態(tài)存在），燃燒時若無足夠的氫組分存在就不能形成鹵酸，而使燃燒產(chǎn)物中含有氯、氟等鹵元素，這些物質(zhì)不溶于水，故一般濕法洗滌仍不能去除，這樣除塵后排放出的煙氣仍要污染環(huán)境，必須采取相應(yīng)措施加以解決。又當廢物中含有硫鐵、硫氰化鈉及磺化物等組成時，經(jīng)焚燒后會產(chǎn)生二氧化硫，其含量超過排放標準時，必須另作處理。第七頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一有關(guān)廢物焚燒處理的具體方案要綜合考慮各種情況。固體廢物焚燒處理方式固體廢物的種類、形狀有較大差別，如有塊、粒狀的廢物，也有漿糊狀的污泥。有可燃質(zhì)含量多的廢物，也有不能自燃，另需添加燃料助燃的廢物等等。它們在具體進行焚燒處理時所采用的工藝方法，以及焚燒爐選型上都有所不同。一般說廢物的形態(tài)和燃燒特性是決定焚燒工藝流程及其焚燒爐爐型的主要依據(jù)。第八頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一例如：當廢物具有一定形狀、可以擱置在爐排上，且燃燒形態(tài)是以表面燃燒和分解燃燒方式進行時，則可選用爐排式焚燒爐；但如廢物的顆粒細微，或是泥漿狀的，則它無法擱置在爐排上，就需要選用爐床式焚燒爐。有些物質(zhì)呈一定形狀，但稍稍加溫尚未燃燒就會發(fā)生熔融，堵住爐排通風(fēng)縫隙（例如含有低熔點鹽類的廢物或塑料廢物），此種廢物也無法置于爐排上焚燒，故只能用爐床式焚燒爐或采用更新的流化床焚燒爐進行處理。第九頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一廢液焚燒處理方式即使高濃度的有機廢液也往往含有大量水分而不能自燃，需要添加燃料助燃。為了節(jié)約燃料，在可能情況下可利用高溫?zé)煔鉂饪s廢液，或設(shè)置廢熱鍋爐副產(chǎn)蒸汽。當焚燒后的煙氣含有某種鹽分不能直接排放時，則系統(tǒng)還要采取捕集回收措施。當廢液粘度較高或含有一些雜質(zhì)，影響廢液的霧化質(zhì)量，甚至難以符合噴嘴的要求時，需對該廢液進行過濾，除去固體微粒雜質(zhì)。對粘度大的廢液要加溫或稀釋，使之符合所選用噴嘴的要求。因此，廢液的焚燒處理方式將視廢液的組分情況而定。第十頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一廢氣焚燒處理方式廢氣的焚燒處理有直接燃燒和催化燃燒兩種處理方式。廢氣的直接燃燒法同固體、液體廢物的焚燒一樣。一般的焚燒處理是指直接高溫燃燒的方式。催化燃燒是以白金礦、氧化銅、氧化鎳等作為觸媒，在較低的溫度下（150～400℃）使廢氣中的可燃組分進行氧化分解的方法。由于溫度較低，故可大大節(jié)約燃料。但由于觸媒較貴，不能處理含塵廢氣，因此應(yīng)用不多。廢氣的直接燃燒法又可分為兩種方式：一種是采用焚燒爐，將廢氣通入爐內(nèi)燃燒；另一種是采用火炬（即石油化工普通采用的火炬燒嘴）在爐外大氣中燃燒廢氣。用火炬式燒嘴來焚燒廢氣通常是指那些自身具有較高熱值、可以維持高溫燃燒的廢氣，火炬本身只是燃燒器而非爐子。第十一頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一1.2焚燒處理指標、標準及要求（1）焚燒處理技術(shù)指標減量比用于衡量焚燒處理廢物減量化效果的指標是減量比，定義為可燃廢物經(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，即為：

式中：MRC－減量比，%；ma－焚燒殘渣的質(zhì)量，kg；mb－投加的廢物質(zhì)量，kg；mc－殘渣中不可燃物質(zhì)量，kg。第十二頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一熱灼減量燒殘渣在600±25℃經(jīng)3h灼熱后減少的質(zhì)量占原焚燒殘渣質(zhì)量的百分數(shù)，其計算方法如下：式中：QR－熱灼減量，%；ma－焚燒殘渣在室溫時的質(zhì)量，kg；md－焚燒殘渣在600±25℃經(jīng)3h灼熱后冷卻至室溫的質(zhì)量，kg。第十三頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一焚燒效率及破壞去除率焚燒處理城市垃圾及一般工業(yè)廢物時，多以燃燒效率(CE)作為評估是否可以達到預(yù)期處理要求的指標：式中，CO和CO2分別為煙道氣中該種氣體的濃度值。對危險廢物，驗證焚燒是否可以達到預(yù)期的處理要求的指標還有特殊化學(xué)物質(zhì)（有機性有害主成份(POHCS)）的破壞去除效率(DRE)，定義為：其中：Win－進入焚燒爐的POHCS的質(zhì)量流率；Wout－從焚燒爐流出的該種物質(zhì)的質(zhì)量流率。第十四頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一煙氣排放濃度限制指標廢物在焚燒過程中會產(chǎn)生一系列新污染物，有可能造成二次污染。對焚燒設(shè)施排放的大氣污染物控制項目大致包括四個方面：（1）煙塵：常將顆粒物、黑度、總碳量作為控制指標；（2）有害氣體：包括SO2、HCl、HF、CO和NOx；（3）重金屬元素單質(zhì)或其化合物：如Hg、Cd、Pb、Ni、Cr、As等；（4）有機污染物：如二惡英，包括多氯代二苯并-對-二惡英（PCDDs）和多氯代二苯并呋喃（PCDFs）。第十五頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一（2）焚燒處理技術(shù)標準及限制值生活垃圾焚燒污染控制標準

GWBK3-2000,首先在北京、深圳、上海實行，2003年6月開始全國實行。第十六頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一焚燒爐大氣污染物監(jiān)測方法（中國）第十七頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一國外生活垃圾焚燒污染控制標準第十八頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一國外危險廢物焚燒污染控制標準以美國法律為例，危險廢物焚燒的法定處理效果標準為：廢物中所含的主要有機有害成分的銷毀及去除率(DRE)為99.99％以上。排氣中粉塵含量不得超過180mg/m3(以標準狀態(tài)下，干燥排氣為基準，同時排氣流量必須調(diào)整至50％過?？諝獍俜直葪l件下)。氯化氫去除率達99％或每小時排放量低于1.8kg，以兩者中數(shù)值較高者為基準。多氯聯(lián)苯的銷毀去除率為99.9999％，同時燃燒效率超過99.9％。第十九頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一液體多氯聯(lián)苯或含多氯聯(lián)苯物質(zhì)的焚燒必須達到下列標準：多氯聯(lián)苯在1200℃（士100℃）的停留時間至少2s，煙囪排氣的氧氣含量不得低于3％，或在1600℃的停留時間1.5s，煙氣中氧含量2%以上。燃燒效率至少為99.9％。多氯聯(lián)苯輸入量必須定時測試及記錄，測試時間間隔不得超過15min，溫度也必須連續(xù)測試及記錄。煙囪排氣的成分測試必須至少包括氧氣、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、氯化氫、氨化有機物總量、多氯聯(lián)苯系列的化學(xué)物質(zhì)及粉塵。第二十頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一非液體多氯聯(lián)苯或含多氯聯(lián)苯的物質(zhì)焚燒必須達到下列標準：每kg多氯聯(lián)苯焚燒后的排放量不得超過0.01g，即99.9999％的銷毀效率。燃燒效率為99.9%。其他條件與液體多氯聯(lián)苯焚燒標準相同。第二十一頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一第二節(jié)焚燒過程及技術(shù)原理2.1燃燒原理與特性燃燒是一種劇烈的氧化反應(yīng)，常伴有光與熱的現(xiàn)象，也常伴有火焰現(xiàn)象，會導(dǎo)致周圍溫度的升高。燃燒系統(tǒng)中有三種主要成分：燃料或可燃物質(zhì)，氧化物及惰性物質(zhì)。燃料是含有碳碳，碳氫及氫氫等高能量化學(xué)鍵的有機物質(zhì)，這些化學(xué)鍵經(jīng)氧化后，會放出熱能。第二十二頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一氧化物是燃燒反應(yīng)中不可缺少的物質(zhì)，最普通的氧化物為含有21％氧氣的空氣，空氣量的多寡及與燃料的混合程度直接影響燃燒的效率。惰性物質(zhì)雖然不直接參與燃燒過程中的主要氧化反應(yīng)，但是它們的存在也會影響系統(tǒng)的溫度及污染物的產(chǎn)生。在任何燃燒或焚燒系統(tǒng)中，這三種主要成分相互影響，必須小心控制其成分及速率，才能達到燃燒或焚燒的最終目的。第二十三頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一（1）燃燒形態(tài)燃燒方式可依據(jù)反應(yīng)前燃料與氧化物的物態(tài)分為五種，而燃燒的火焰形態(tài)又可依燃料與氧化物的混合方式區(qū)分為預(yù)混焰與擴散焰。固體廢物的焚燒是燃燒型式中的一種形態(tài)，屬于第四種方式，火焰形態(tài)屬于擴散焰。一座理想的焚燒爐應(yīng)具有燃燒速度快，同時產(chǎn)生最大的能量，并且所產(chǎn)生的污染氣體與粉塵最少。第二十四頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一（2）廢物的焚燒特性大部分廢物及輔助燃料的成分非常復(fù)雜，分析所有的化合物成分不僅困難而且沒有必要，一般僅要求提供主要元素分析的結(jié)果，也就是碳、氫、氧、氮、硫、氯等元素，水分及灰分的含量。它們的化學(xué)方程式雖然復(fù)雜，但是從燃燒的觀點而論，它們可用CxHyOzNuSvC1w表示，一個完全燃燒的氧化反應(yīng)可表示為：上述有機廢物在燃燒過程中，有成千上萬種反應(yīng)途徑，最終的反應(yīng)產(chǎn)物未必是上述的CO2、HCl、N2、SO2與H2O。事實上完全燃燒反應(yīng)只是一種理論上的假說。第二十五頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一在實際燃燒過程中要考慮廢物與氧氣混合的傳質(zhì)問題，燃燒溫度與熱傳導(dǎo)問題等，包括流場及擴散現(xiàn)象。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。若燃燒控制不良可能產(chǎn)生有毒氣體，包括二惡英、多環(huán)碳氫化合物（PAH）和醛類等。燃燒機理有蒸發(fā)燃燒、分解燃燒（裂解燃燒）、擴散燃燒與表面燃燒。其中蒸發(fā)燃燒、分解燃燒與擴散燃燒又稱火焰燃燒。液體燃燒反應(yīng)主要以蒸發(fā)燃燒與分解燃燒為主。而氣體燃燒以擴散燃燒為主。固體燃料燃燒包括：分解燃燒、蒸發(fā)燃燒、擴散燃燒與表面燃燒。第二十六頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一氣態(tài)燃料燃燒氣體燃料與空氣易互相擴散混和，接觸較好，其燃燒機理包括預(yù)混焰和擴散焰。預(yù)混焰產(chǎn)生過程中的主要程序為：氣體燃料與空氣預(yù)先混合，經(jīng)預(yù)熱反應(yīng)、燃燒、后火焰反應(yīng)等步驟。火焰的形狀及燃燒的情況可由空氣輸入量的多寡而控制。擴散焰燃燒過程中，燃料和氧化物并不預(yù)先混合，無論溫度多高，燃料的點燃必須等到燃料與氧化物混合至一定程度后才會發(fā)生，燃燒情況由燃燒系統(tǒng)的幾何構(gòu)造及氣體湍流度控制。第二十七頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一液態(tài)燃料燃燒液體燃料必須先蒸發(fā)成蒸氣，再與氧化物或空氣混合，才會著火燃燒。蒸發(fā)、混合等物理程序是限制液體燃燒的主要步驟。因此，液體燃料的燃燒速度隨燃料與空氣量的混合率而變，并與液滴粒徑的二次方成反比，即液體霧化得越細、燃燒速度越快，燃燒越完全。火焰燃燒的一般現(xiàn)象為火焰在燃燒器出口噴射速度與燃燒速度平衡的地方著火形成的。一般液體燃料多采用霧化方式將其氣化形成氣態(tài)的碳氫化合物，在氣化過程中，剛開始使其徐徐氣化，當火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c未著火時的氣流速度相同時，點火燃燒，待完全點火燃燒后，急速氣化燃燒，其后殘留油粒燃燒，最后完全氣化燃燒，完全變?yōu)榛鹧婧?，此時僅剩下CO的燃燒，為火焰溫度最高的區(qū)域。第二十八頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一根據(jù)燃燒與空氣比例，液體燃料的燃燒形態(tài)可分為三類：當燃燒產(chǎn)物中不殘留有氧氣與燃料時，稱之為完全燃燒或中性焰燃燒；當空氣不足，燃料過剩時，燃燒產(chǎn)物中殘留有燃料而產(chǎn)生黑煙，稱之為還原焰燃燒；當空氣過?；蛉剂喜蛔悖覡t溫高而均勻混合，則燃燒產(chǎn)物中殘留有氧氣，稱之為氧化焰燃燒。液體廢物的焚燒過程為：水分在高溫下迅速氣化，空氣與廢液充分接觸、混合、熱解、著火、燃燒，使廢液中有害組分被焚毀。顯然，廢液焚燒與液體燃料燃燒相似，尤其當廢液中含水量低，其中多數(shù)為可燃有機物時，可把廢液焚燒當作液體燃料燃燒。只要經(jīng)過良好霧化并供給足夠的燃燒空氣即可獲得穩(wěn)定的燃燒條件。第二十九頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一固體燃料（廢物）燃燒有機固體廢物焚燒，從固體狀態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的碳氫化合物，然后與氧接觸、燃燒。但是，固體廢物并不象液體燃料，可直接揮發(fā)至氣相中燃燒。必須先經(jīng)過熱裂解，產(chǎn)生成分復(fù)雜的碳氫合物，繼而從廢物表面揮發(fā)，并與氧氣充分接觸，經(jīng)氧化反應(yīng)，快速燃燒。一般在分解燃燒中，幾乎看不到火焰，或火焰顏色暗淡，只有充分揮發(fā)氣化與氧氣接觸燃燒后，才發(fā)現(xiàn)有光耀火焰燃燒。因此裂解是一種非常重要的過程，也是有計劃地控制燃燒反應(yīng)的關(guān)鍵，因此才有自控式焚燒爐的出現(xiàn)。第三十頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一固體廢物燃燒過程示意圖第三十一頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一碳粒是黑煙生成的主要原因，碳顆粒形成的主要途徑可參考上圖?？煞譃橹苯幽s反應(yīng)與間接斷鍵反應(yīng)而形成碳粒。一般由凝縮反應(yīng)形成的顆粒較大，類似石墨狀的結(jié)構(gòu)，可經(jīng)由撞擊或凝縮現(xiàn)象形成1000~10000個結(jié)晶體，每個結(jié)晶體含有5～20層碳粒子。若經(jīng)由直鏈分子斷鍵所形成的碳顆粒，則粒徑比上述凝縮反應(yīng)形成的碳顆粒小，約在0.01～0.1m之間。第三十二頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一（3）廢物的燃燒方式廢物在焚燒爐內(nèi)的燃燒方式，按照燃燒氣體的流動方向，大致可分為反向流、同向流及旋渦流等幾類；按照助燃空氣加入階段數(shù)分類，可分為單段燃燒和多段燃燒；按照助燃空氣供應(yīng)量，可分為過氧燃燒、缺氧燃燒（控氣式）和熱解燃燒等方式。按燃燒氣體流動方式分類反向流：焚燒爐的燃燒氣體與廢物流動方向相反，適合難燃性、閃火點高的廢物燃燒。同向流：焚燒爐的燃燒氣體與廢物移動方向相同，適用于易燃性、閃火點低的廢物燃燒。旋渦流：燃燒氣體由爐周圍方向切線加入，造成爐內(nèi)燃燒氣流的旋渦性，可使爐內(nèi)氣流擾動性增大，不易發(fā)生短流，第三十三頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一按助燃空氣加入段數(shù)分類單段燃燒：廢物燃燒過程見下圖。由于廢物在燃燒過程中，開始是先將水分蒸發(fā)，這必須克服水分潛熱后，溫度才開始上升，故反應(yīng)時間長；其次是廢物中的揮發(fā)分開始熱分解，成為揮發(fā)性碳氫化合物，迅速進行揮發(fā)燃燒；最后才是碳顆粒的表面燃燒，需要較長燃燒反應(yīng)時間，約需數(shù)秒至數(shù)十秒，才能完全燃燒完畢。因此單段燃燒時，一般必須送入大量的空氣，且需較長停留時間才能將未燃燒的碳顆粒完全燃燒。第三十四頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一多段燃燒：在兩段燃燒中，首先在一次燃燒過程中提供未充足的空氣量，使廢物進行蒸發(fā)和熱解燃燒，產(chǎn)生大量的CO、碳氫化合物氣體和微細的碳顆粒；然后在第二次，第三次燃燒過程中，再供給充足空氣使其逐次氧化成穩(wěn)定的氣體。多段燃燒的優(yōu)點是燃燒所必須提供的氣體量不需要太大，因此在第一燃燒室內(nèi)送風(fēng)量小，不易將底灰?guī)С觯a(chǎn)生顆粒物的可能性較小。目前最常用的是兩段燃燒。按燃燒室空氣供給量分類過氧燃燒：即第一燃燒室供給充足的空氣量（即超過理論空氣量）第三十五頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一熱解燃燒：第一燃燒室與熱解爐相似，利用部分燃燒爐體升溫，向燃燒室內(nèi)加入少量的空氣（約為理論空氣量的20～30%）加速廢物裂解反應(yīng)的進行，產(chǎn)生部分可回收利用的裂解油，裂解后的煙氣中僅有微量的粉塵與大量的CO和碳氫化合物氣體，加入充足的空氣使其迅速燃燒放熱。此種燃燒型適合處理高熱值廢物，但目前技術(shù)尚未十分成熟。第三十六頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一（4）污染物形成機制煙氣中常見空氣污染物：粒狀污染物、酸性氣體、氮氧化物、重金屬、一氧化碳與有機氯化物等。粒狀污染物：焚燒過程中所產(chǎn)生的粒狀污染物大致可分為三類：（a）廢物中的不可燃物，在焚燒后（較大殘留物）成為底灰排出，而部分的粒狀物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（送風(fēng)量、爐溫…）、粒狀物粒徑分布、形狀與其密度而定。粒狀物粒徑一般大于10m。（b）部分無機鹽類在高溫下氧化而排出，在爐外遇熱而凝結(jié)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。第三十七頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一（c）未燃燒完全而產(chǎn)生的碳顆粒與煤煙，粒徑約在0.1～10m之間。由于顆粒微細，難以去除，最好的控制方法在高溫下使其氧化分解。可利用下述經(jīng)驗公式計算高溫氧化碳顆粒的消耗率q（g/cm2s）：式中：PO2—氧氣分壓（atm）；Kd—擴散速度常數(shù)；KS—反應(yīng)速度常數(shù)?？赏茖?dǎo)出的廢氣停留時間tb（s）為：式中：R-氣體常數(shù)，其值為8.314kJ/kgmoleK；T-反應(yīng)溫度（K）；d0-碳顆粒的粒徑（cm）。第三十八頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一CO由于一氧化碳燃燒所需的活化能很高，它是燃燒不完全過程中的主要代表性產(chǎn)物。依據(jù)一氧化碳的動力學(xué)反應(yīng)，可得到下式：式中：fCO、fO2、fH2O分別為CO、O2與H2O的摩爾分率；R為普適氣體常數(shù)，（8.314kJ/kgmoleK）；R也為普適氣體常數(shù)（82.06atmcm3/kgmoleK）。第三十九頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一式中：(fCO)f-燃燒前CO的摩爾分率；(fCO)i-燃燒后CO的摩爾分率；而k為動力常數(shù)，用下式計算：若采取較保守的經(jīng)驗式，可采用Morgan式進行估算：而動力常數(shù)k用下式估算：第四十頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一由上式得知氧氣含量愈高時，愈有利于CO氧化成CO2。不過上式是理論式，事實上焚燒過程中仍夾雜碳顆粒。只要燃燒反應(yīng)仍能繼續(xù)進行，CO就可能產(chǎn)生，故焚燒爐二燃室較為理想的設(shè)計是爐溫在1000℃，廢氣停留時間為1s。此外，若焚燒有機性氯化物時，由于有機性氯化物的化學(xué)性質(zhì)，大多數(shù)很穩(wěn)定，在燃燒反應(yīng)進行時，常夾雜CO與中間性燃燒產(chǎn)物，而中間性燃燒產(chǎn)物（包括二惡英等）的廢氣分析較為困難，因此常以CO的含量來判斷燃燒反應(yīng)完全與否。第四十一頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一酸性氣體焚燒產(chǎn)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(jīng)過焚燒反應(yīng)而形成。諸如含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(chǎn)生SO2。研究表明，一般城市垃圾中硫含量為0.12%，其中約30～60%轉(zhuǎn)化為SO2，其余則殘留于底灰或被飛灰所吸收。氮氧化物焚燒所產(chǎn)生的氮氧化物主要來源有二：一是高溫下，N2與O2反應(yīng)形成熱氮氧化物，其中熱氮氧化物的動力平衡公式為：第四十二頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一式中：R—8.314kJ/kgmoleK；T—絕對溫度（K）；（NO）、（N2）、（O2）分別為NO、N2、O2的分壓（atm）；另一個來源為廢物中的氮組分轉(zhuǎn)化成的NOx，稱為燃料氮轉(zhuǎn)化氮氧化物。N轉(zhuǎn)化成NO的轉(zhuǎn)化率Y為：式中：Nfo-N轉(zhuǎn)化成NO的濃度（g·mole/cm3）；O2-煙氣中殘余氧氣濃度（g·mole/cm3）。第四十三頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一重金屬廢物中所含重金屬物質(zhì)，高溫焚燒后除部分殘留于灰渣中之外，部分則會在高溫下氣化揮發(fā)進入煙氣；部分金屬物在爐中參與反應(yīng)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(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，最終產(chǎn)物包括元素態(tài)重金屬，重金屬氧化物及重金屬氯化物等。元素態(tài)重金屬，重金屬氧化物及重金屬氯化物在尾氣中將以特定的平衡狀態(tài)存在，且因其濃度各不相同，各自的飽和溫度亦不相同，遂構(gòu)成了復(fù)雜的連鎖關(guān)系。元素態(tài)重金屬揮發(fā)與殘留的比例與各種重金屬物質(zhì)的飽合溫度有關(guān)，當飽合溫度愈高則愈易凝結(jié)，殘留在灰渣內(nèi)的比例亦隨之增高。第四十四頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一重金屬及其化合物的揮發(fā)度重金屬本身凝結(jié)而成的小粒狀物粒徑都在1m以下，而重金屬凝結(jié)或吸附在煙塵表面也多發(fā)生在比表面積大的小粒狀物上，因此小粒狀物上的金屬濃度比大顆粒要高，從焚燒煙氣中收集下來的飛灰通常被視為危險廢物。第四十五頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一毒性有機氯化物廢物焚燒過程中產(chǎn)生的毒性有機氯化物主要為二惡英類，包括多氯代二苯-對-二惡英（PCDDs）和多氯代二苯并呋喃（PCDFs）。PCDDs是一族含有75個相關(guān)化合物的通稱；PCDFs則是一族含有135個相關(guān)化合物的通稱。在這210種化合物中，有17種（2，3，7，8位被氯原子取代的）被認為對人類健康有巨大的危害，其中2,3,7,8-四氯代二苯并-對-二惡英（TCDD）為目前已知毒性最強的化合物且動物實驗表明其具有強致癌性。第四十六頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一測出樣品中所有136種衍生物的濃度，直接加總即為總量濃度（以ng/Nm3或ng/kg表示），按各種衍生物的毒性當量系數(shù)轉(zhuǎn)換后再加和即為毒性當量濃度。毒性當量系數(shù)以毒性最強的2,3,7,8-TCDD為基準(系數(shù)為1.0)制定，其他衍生物則按其相對毒性強度以小數(shù)表示(以ng/Nm3

或ng/kg表示)。目前有多種毒性當量系數(shù)，但廣泛采用的是I-TEF毒性當量系數(shù)。采用I-TEF毒性當量系數(shù)為換算標準時，通常在毒性當量濃度后用I-TEQ或I-TEF加以說明。第四十七頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一2.2二惡英的形成及影響因素在人類進入工業(yè)文明之前，二惡英主要來源于火山爆發(fā)和森林大火等自然災(zāi)害，它的濃度極低，對人和動物構(gòu)不成威脅。隨著工業(yè)文明的發(fā)展，二惡英的來源日益廣泛，主要是造紙廠、金屬冶煉廠、化工廠（主要是氯堿廠）、農(nóng)藥廠、汽車尾氣排放以及廢物焚燒廠等。隨著城市固體廢物的日益增加和世界能源的日益緊張，城市固體廢物焚燒是一種越來越重要的廢物能量轉(zhuǎn)換（waste-to-energy）途徑。然而，城市固體廢物焚燒是二惡英排放的主要污染源之一。第四十八頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一盡管了解PCDD/F的形成機理有著很大的困難，但是對于二惡英形成條件的研究已經(jīng)取得了明顯的進展。已有的研究發(fā)現(xiàn)，影響二惡英類物質(zhì)形成因素有很多：①燃燒溫度，是影響PCDD/F形成的主要因素；飛灰中PCDD/F的氯化反應(yīng)很有可能是在較低的溫度下進行的。DD（二苯類物質(zhì)）在含有HCl的氣體中50℃時就可以發(fā)生氯化反應(yīng)，而其最佳反應(yīng)溫度為150℃。第四十九頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一在飛灰表面由活性炭形成PCDD/F的最低溫度為200℃。由原生碳（unextractablecarbon）經(jīng)過原始合成反應(yīng)（denovesynthesis）在300℃時生成PCDD/F的量最大。不同條件下合成二惡英的最佳溫度范圍也有差別：對于木炭/飛灰而言為300℃，對于飛灰中的殘?zhí)紴?00～330℃對于飛灰中的活性炭為350～370℃。在470℃時，可以觀察到飛灰中殘?zhí)己铣啥河⒌牡诙€高峰。②形成二惡英的母體物質(zhì)，來源于低溫下垃圾的不完全燃燒。燃燒過程中，具有苯環(huán)結(jié)構(gòu)的碳氫化合物（稱之為“母體”）作為中間產(chǎn)物被形成。如果燃燒環(huán)境中有氯存在的話，這些母體物質(zhì)就會與氯發(fā)生反應(yīng)生成二惡英。其它復(fù)雜的有機分子結(jié)構(gòu)和氯反應(yīng)也會生成二惡英。第五十頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一有許多母體物質(zhì)被確認能夠生成二惡英：①脂肪烴化合物：2,3-二甲基-1-丁烯和丙烯；②單環(huán)芳香烴化合物：苯、苯甲醛、苯甲酸、苯酚和甲苯；③含氯芳香族化合物：氯酚和氯苯；④蒽醌類物質(zhì)。顯然，不完全燃燒產(chǎn)生的大量中間產(chǎn)物可以充當二惡英形成的母體。研究中發(fā)現(xiàn)，苯環(huán)、氯原子和氧原子的存在并不是燃燒過程形成二惡英的必要條件。因此，在煙氣和飛灰中所存在的大量的不同類型的化合物是可以形成二惡英的母體。第五十一頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一煙氣中的CO和CO2是否為二惡英類物質(zhì)的母體，仍然是一個尚需研究和證實的問題。一些研究表明，煙氣中CO的濃度與二惡英的形成之間存在著正向相關(guān)關(guān)系。然而，Michael等人的實驗結(jié)果表明，當燃燒溫度范圍為300C左右時，氣相中的CO和CO2并沒有充當形成二惡英的母體。③碳源和氯源，碳原子和氯原子在焚燒爐的后燃燒區(qū)參與PCDD/F的形成。無論是氣態(tài)化合物還是固態(tài)化合物，在二惡英形成過程中似乎都能夠提供所需的氯原子。第五十二頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一能夠提供氯的氣態(tài)化合物有HCl和Cl2，固態(tài)化合物如KCl和NaCl都可以作為反應(yīng)中的氯源，而CuCl，CuCl2和FeCl3等不僅可以提供氯，同時還是反應(yīng)的催化劑。但是MgCl2，ZnCl2，MnCl2，HgCl2，CdCl2，NiCl2，SnCl2和PbCl2等氯化物對于二惡英的形成沒有任何催化作用。從碳原子經(jīng)過原始合成形成PCDD/F的反應(yīng)被廣泛研究。多種含碳類物質(zhì)可以形成PCDD/F，包括：活性炭、13C、煙煤、木炭、殘余碳（飛灰中自然存在的、不可提取的碳）、煙灰以及糖碳（sugarcarbon）。第五十三頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一④表面材料。大量的表面材料與PCDD/F的形成有關(guān)。除了飛灰以外，還有多種表面物質(zhì)被研究，如Al2O3，Al2O3SiO2，碳，耐火磚，玻璃羊毛，MgSiO2，MgAlSiO2，SiO2和石蠟。由碳原子形成二惡英的反應(yīng)很可能就是在這些物質(zhì)的表面上進行的，但是催化劑是反應(yīng)必需的。如果沒有催化劑存在的話，這些物質(zhì)表面對于氯化反應(yīng)的激發(fā)作用還不如飛灰有效。第五十四頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一⑤反應(yīng)時間；實驗發(fā)現(xiàn)，在飛灰或上述表面物質(zhì)上，由碳原子合成二惡英通常需要2～4h。300C時，在飛灰上由2,3,4,6-四氯苯酚形成PCDD，反應(yīng)處于0~20min時，PCDD的生成與反應(yīng)時間呈線性關(guān)系；在此以后，PCDD的生成仍與反應(yīng)時間保持線性變化，但是反應(yīng)速率更大。五氯苯酚在飛灰上形成PCDD的反應(yīng)，在5min之后PCDD的生成量達到最大，緊接著一個PCDD產(chǎn)量急劇下降并脫氯的過程。150C時，1,2,3,4-TCDD在飛灰上進行氯化反應(yīng)，30min后PCDD的生成量達到最大值，緊接著PCDD的生成量開始下降。第五十五頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一⑥金屬離子催化劑。研究者們認為，某些金屬離子是PCDD/F形成反應(yīng)的催化劑。其研究主要集中在以下３個方面：①碳原子原始合成PCDD/F；②具有苯環(huán)結(jié)構(gòu)的化合物的環(huán)濃縮反應(yīng)；③氯化及脫氯反應(yīng)。分敘如下：①銅離子和鐵離子已被確認在碳原子原始合成PCDD/F的過程中起到催化作用。銅離子的催化作用比鐵離子強25倍。碳原子的原始合成反應(yīng)中，銅離子濃度增加使得PCDD/F的生成呈線性增加。最近，CuCl2被進一步用作已形成的PCDD/F的脫氯催化劑。另外，煙氣中氧氣和水分的含量對PCDD/F的形成也有一定的影響。第五十六頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一②除了催化碳原子的原始合成反應(yīng)外，銅離子還催化苯環(huán)的濃縮反應(yīng)，如氯酚的濃縮反應(yīng)。Cu(I)離子通過Ullmann濃縮反應(yīng)催化氯酚的濃縮。不同的含銅化合物對于生成PCDD/F具有不同的催化能力。對于氯酚（chlorophenols）的濃縮而言，CuO的催化能力比CuSO4強。對于氯代酚（chlorinatedphenols）的濃縮而言，Cu（II）的催化能力強于Cu(I)和Cu(0)，而Cu(I)和Cu(0)的催化能力基本相當。③氯化反應(yīng)。各種銅化合物（Cu,CuCl,CuCl2,Cu2O,CuO和CuSO4）催化氯的生成反應(yīng)：HCl+1/2O2→H2O+Cl2。金屬氯化物的分解釋放氯。金屬氯化物直接參與氯化反應(yīng)，Hoffmann等人的研究表明，飛灰中的FeCl3直接參與了氯化反應(yīng)，F(xiàn)e3+被還原成為Fe2+。第五十七頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一氣體組成的影響。對于從碳原子開始形成PCDD/F來說，氧是必不可少的：當碳和飛灰的混合物在氮氣中在348C下加熱時，沒有任何PCDD/F生成。即使氮氣中只含有1%的氧，PCDD/F就開始形成。同1%氧與99%氮氣的混合氣相比，在10%氧與90%氮氣的混合氣體中，PCDD的生成量增加11倍，PCDF的生成量增加3倍以上。據(jù)研究，飛灰上PCDD/PCDF形成的最佳氧氣體積分數(shù)為7.5%。第五十八頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一水分的影響。由于焚燒爐煙氣中含有較高濃度的水分，許多研究人員通過實驗對煙氣中有水與無水兩種情況下生成PCDD/F進行比較。當使用碳作為反應(yīng)物時，研究者們得到了相互矛盾的結(jié)論。據(jù)Stieglitz等人報道，在有水存在時，由飛灰中的碳生成的PCDD/F（即PCDD與PCDF總量）增加。Addink等人認為，在350C時，水分的加入對由飛灰上的活性碳生成的PCDD/F沒有影響，但是生成的PCDD以氯化程度較低的同系物居多。Jey等人的研究結(jié)果表明，反應(yīng)溫度為300C，在有水存在時，由木炭/MgSiO2/CuCl2在空氣中生成PCDD/F減少。Ross等人的實驗表明，300C時，空氣中的水分可以引發(fā)飛灰上的五氯苯酚合成PCDD，而且生成的PCDD以氯化程度較低的同系物居多。第五十九頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一2.3焚燒過程控制參數(shù)焚燒溫度，攪拌混合程度，氣體停留時間（一般稱為3T）及過?？諝饴屎戏Q為焚燒四大控制參數(shù)。1、焚燒溫度控制。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。它比廢物的著火溫度高得多。一般說提高焚燒溫度有利于廢物中有機毒物的分解和破壞，并可抑制黑煙的產(chǎn)生。但過高的焚燒溫度不僅增加了燃料消耗量，而且過高的溫度會增加廢物中金屬的揮發(fā)量及氧化氮數(shù)量，引起二次污染。因此不宜隨意確定較高的焚燒溫度。第六十頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一合適的焚燒溫度是在一定的停留時間下由實驗確定的。大多數(shù)有機物的焚燒溫度范圍在800～1l00℃之間，通常在800～900℃左右。通過生產(chǎn)實踐，提供以下經(jīng)驗數(shù)可供作參考。對于廢氣的脫臭處理，采用800～950℃的焚燒溫度可取得良好的效果。當廢物粒子在0.01～0.51m之間，并且供氧濃度與停留時間適當時，焚燒溫度在900～l000℃即可避色產(chǎn)生黑煙。含氯化物的廢物焚燒，溫度在800～850℃以上時，氯氣可以轉(zhuǎn)化成氯化氫，回收利用或以水洗滌除去；低于800℃會形成氯氣，難以除去。第六十一頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一含有堿土金屬的廢物焚燒，一般控制在750～800℃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部件發(fā)生腐蝕而損壞爐襯和設(shè)備。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。焚燒可能產(chǎn)生氧化氮（NOx）的廢物時，溫度控制在l500℃以下，過高的溫度會使NOx急驟產(chǎn)生。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。第六十二頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一2、停留時間。廢物中有害組分在焚燒爐內(nèi)，處于焚燒條件下，該組分發(fā)生氧化、燃燒，使有害物質(zhì)變成無害物質(zhì)所需的時間稱之為焚燒停留時間。停留時間的長短直接影響焚燒的完善程度，停留時間也是決定爐體容積尺寸的重要依據(jù)。廢物在爐內(nèi)焚燒所需停留時間是由許多因素決定的，如廢物進入爐內(nèi)的形態(tài)（固體廢物顆粒大小，液體霧化后液滴的大小以及粘度等）對焚燒所需停留時間影響甚大。當廢物的顆粒粒徑較小時，與空氣接觸表面積大，則氧化、燃燒條件就好，停留時間就可短些。因此，盡可能做生產(chǎn)性模擬試驗來獲得數(shù)據(jù)。第六十三頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一對缺少試驗手段或難以確定廢物焚燒所需時間的情況，可參閱以下幾個經(jīng)驗數(shù)據(jù)：對于垃圾焚燒，如溫度維持在850～1000℃之間，有良好攪拌與混合，使垃圾的水氣易于蒸發(fā)，燃燒氣體在燃燒室的停留時間約為1～2s。對于一般有機廢液，在較好的霧化條件及正常的焚燒溫度條件下，焚燒所需的停留時間在0.3～2s左右，而較多的實際操作表明停留時間大約為0.6～1s；含氰化合物的廢液較難焚燒，一般需較長時間，約3s左右。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1s以下。例如在油脂精制工程中產(chǎn)生的惡臭氣體，在650℃焚燒溫度下只需0.3s的停留時間，即可達到除臭效果。第六十四頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一3、混合強度要使廢物燃燒完全，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。為增大固體與助燃空氣的接觸和混合程度，擾動方式是關(guān)鍵所在。焚燒爐所采用的擾動方式有空氣流擾動、機械爐排擾動、流態(tài)化擾動及旋轉(zhuǎn)擾動等，其中以流態(tài)化擾動方式效果最好。中小型焚燒爐多數(shù)屬固定爐床式，擾動多由空氣流動產(chǎn)生，包括：爐床下送風(fēng)：助燃空氣自爐床下送風(fēng)，由廢物層孔隙中竄出，這種擾動方式易將不可燃的底灰或未燃碳顆粒隨氣流帶出，形成顆粒物污染，廢物與空氣接觸機會大，廢物燃燒較完全，焚燒殘渣熱灼減量較小。第六十五頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一爐床上送風(fēng)：助燃空氣由爐床上方送風(fēng)，廢物進入爐內(nèi)時從表面開始燃燒，優(yōu)點是形成的粒狀物較少，缺點是焚燒殘渣熱灼減量較高。二次燃燒室內(nèi)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。湍流程度可由氣體的雷諾數(shù)決定，雷諾數(shù)低于10000以下時，湍流與層流同時存在，混合程度僅靠氣體的擴散達成，效果不佳。雷諾數(shù)越高，湍流程度越高，混合越理想。一般來說，二次燃燒室氣體速度在3～7m/s即可滿足要求。如果氣體流速過大，混合度雖大，但氣體在二次燃燒室的停留時間會降低，反應(yīng)反而不易完全。第六十六頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一4、過?？諝庠趯嶋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，僅供給理論空氣量很難使其完全燃燒，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。其相關(guān)參數(shù)可定義如下：過?？諝庀禂?shù)m用于表示實際空氣與理論空氣的比值，定義為：式中，A0-理論空氣量；A-實際供應(yīng)空氣量。

過剩空氣率由下式求出：第六十七頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一廢氣中含氧量是間接反應(yīng)過?？諝舛嗌俚闹笜?。由于過剩氧氣可由煙囪排氣測出，工程上可以根據(jù)過剩氧氣量估計燃燒系統(tǒng)中的過剩空氣系數(shù)。廢氣中含氧量通常以氧氣在干燥排氣中的體積百分比表示，假設(shè)空氣中氧含量為21%，則過?？諝獗瓤纱致员硎緸椋喝紵蚍贌艢獾奈廴疚锏呐欧艠藴适且?0%過?？諝鉃榛鶞剩捎谶^?？諝鉄o法直接測量，因此以7%過剩氧氣為基準，再根據(jù)實際過剩氧氣量加以調(diào)整。第六十八頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一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?？諝饬績刹糠炙M成的?？諝饬抗?yīng)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(zhì)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和熱損失增加。因此控制適當?shù)倪^?？諝饬渴呛鼙匾摹＠碚摽諝饬靠筛鶕?jù)廢物組分的氧化反應(yīng)方程式計算求得，過?？諝饬縿t可根據(jù)經(jīng)驗或?qū)嶒炦x取適當?shù)倪^剩空氣系數(shù)后求出。如果廢物內(nèi)所含的有機組分復(fù)雜，難以對各組分一一進行理論計算，則須通過試驗予以確定。第六十九頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一工業(yè)鍋爐和窯爐與焚燒爐所要求的過?？諝庀禂?shù)有較大不同。前者首要考慮燃料使用效率，過?？諝庀禂?shù)盡量維持在1.5以下；焚燒的首要目的則是完全摧毀廢物中的可燃物質(zhì)，過?？諝庀禂?shù)一般大于1.5。根據(jù)經(jīng)驗選取過?？諝饬繒r，應(yīng)視所焚燒廢物種類選取不同數(shù)據(jù)。焚燒廢液、廢氣時過?？諝饬恳话闳?0～30%的理論空氣量；但焚燒固體廢物時則要取較高的數(shù)值，通常占理論需氧量的50%～90%，過?？諝庀禂?shù)為1.5～1.9，有時甚至要大于2以上，才能達到較完全的焚燒。第七十頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一下表列出一般窯爐及焚燒爐的過剩空氣系數(shù)。第七十一頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一5、燃燒四個控制參數(shù)的互動關(guān)系在焚燒系統(tǒng)中，過剩空氣率由進料速率及助燃空氣供應(yīng)速率即可決定。氣體停留時間由燃燒室?guī)缀涡螤?、供?yīng)助燃空氣速率及廢氣產(chǎn)率決定。而助燃空氣供應(yīng)量亦將直接影響到燃燒室中的溫度和流場混合(紊流)程度，燃燒溫度則影響垃圾焚燒的效率。這四個焚燒控制參數(shù)，相互影響，其互動關(guān)系如下表所示：第七十二頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一焚燒溫度和廢物在爐內(nèi)的停留時間有密切關(guān)系，若停留時間短，則要求較高的焚燒溫度；停留時間長，則可采用略低的焚燒溫度。因此，設(shè)計時不宜采用提高焚燒溫度的辦法來縮短停留時間，而應(yīng)從技術(shù)經(jīng)濟角度確定焚燒溫度，并通過試驗確定所需的停留時間。同樣，也不宜片面地以延長停留時間而達到降低焚燒溫度的目的。因為這不僅使爐體結(jié)構(gòu)設(shè)計得龐大，增加爐子占地面積和建造費用，甚至?xí)範t溫不夠，使廢物焚燒不完全。第七十三頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一第三節(jié)焚燒參數(shù)計算焚燒爐質(zhì)能平衡計算，是根據(jù)廢物的處理量、物化特性，通過質(zhì)能平衡計算，確定所需的助燃空氣量、燃燒煙氣產(chǎn)生量和其組成以及爐溫等主要參數(shù)，供后續(xù)爐體大小、尺寸、送風(fēng)機、燃燒器、耐火材料等附屬設(shè)備設(shè)計參考的依據(jù)。3.1燃燒需要空氣量（1）理論燃燒空氣量理論燃燒空氣量是指廢物（或燃料）完全燃燒時，所需要的最低空氣量，一般以A來表示。其計算方式是假設(shè)液體或固體廢物1kg中的碳、氫、氮、氧、硫、灰分以及水分的重量分別以C、H、N、O、S、Ash及W來表示，則理論空氣量為：第七十四頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一體積標準重量標準其中，（H-O/8）稱為有效氫。因為燃料中的氫是以結(jié)合水的狀態(tài)存在，在燃燒中無法利用這些與氧結(jié)合成水的氫，故需要將其從全氫中減去。（2）實際需要燃燒空氣量實際供給的空氣量A與理論需空氣量A0的關(guān)系為：第七十五頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一3.2燃燒煙氣量及組成（1）煙氣產(chǎn)生量假定廢物以理論空氣量完全燃燒時的燃燒煙氣量稱為理論煙氣產(chǎn)生量。如果廢物組成已知，以C、H、N、O、S、Cl、W表示單位廢物中碳、氫、氮、氧、硫、氯和水分的重量比，則理論燃燒濕基煙氣量為：式中：H’=H-Cl/35.5第七十六頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一而理論燃燒干基煙氣量為：將實際焚燒煙氣量的潮濕氣體和干燥氣體分別以G和G來表示，其相互關(guān)系為：固體或液體廢物燃燒煙氣組成，可依下表所示方法計算：第七十七頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一焚燒干、濕煙氣百分組成計算表3.3發(fā)熱量計算常用發(fā)熱量的名稱，大致可分為干基發(fā)熱量、高位發(fā)熱量與低位發(fā)熱量等三種。第七十八頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一干基發(fā)熱量：廢物不包括含水分部分的實際發(fā)熱量，稱干基發(fā)熱量（Hd）。高位發(fā)熱量：又稱總發(fā)熱量，是燃料在定壓狀態(tài)下完全燃燒，其中的水分燃燒生成的水凝縮成液體狀態(tài)。熱量計測得值即為高位發(fā)熱量（Hh）。低位發(fā)熱量：實際燃燒時，燃燒氣體中的水分為蒸氣狀態(tài)，蒸氣具有的凝縮潛熱及凝縮水的顯熱之和2500kJ/kg無法利用，將之減去后即為低位發(fā)熱量或凈發(fā)熱量，也稱真發(fā)熱量（Hl）。第七十九頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一干基發(fā)熱量、高位發(fā)熱量與低位發(fā)熱量之間的關(guān)系：式中：W—廢物水分含量；H—廢物濕基元素組分氫的含量；Hd—干基發(fā)熱量（kJ/kg）；Hh—高位發(fā)熱量（kJ/kg）；H1—低位發(fā)熱量（kJ/kg）。發(fā)熱量計算公式：Dulong公式：Sheurer,Kestner公式：第八十頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一Steuer公式：化學(xué)工學(xué)便覽公式：式中：C、H、O、S分別為廢物濕基元素分析組成；其他同上。3.4廢氣停留時間廢氣停留時間是指燃燒所生成的廢氣在燃燒室內(nèi)與空氣接觸時間，通?？梢员硎救缦拢菏街校骸獨怏w平均停留時間（s）；V—燃燒室內(nèi)容積（m3）；q—氣體的爐溫狀況下的風(fēng)量（m3/s）。第八十一頁，共九十頁，編輯于2023年，星期一3.5燃燒室容積熱負荷在正常運轉(zhuǎn)下，燃燒室單位容積在單位時間內(nèi)由垃圾及輔助燃料所產(chǎn)生的低位發(fā)熱量，稱為燃燒室容積熱負荷(Qv)，是燃燒室單位時間、單位容積所承受的熱量負荷，單位為kJ/m3h。式中：Ff—輔助燃料消耗量（kg/h）；Hf1—輔助燃料的低位發(fā)熱量（kJ/kg）；Fw—單位時間的廢物焚燒量（kg/h）；Hw