固体废物处理与处置第六章固体废物的热化学处理

第六章固体废物的热化学处理
一、简答
1、什么是焚烧处理，垃圾采用焚烧处理有何特点，焚烧的适用对象一般有哪些？焚烧：一种高温分解和高热氧化的过程，可燃性固体废物在充分供氧的条件下，发生燃烧反应，使其氧化分解，转化为气态物质和不可燃的固态残渣，从而达到减容、去除毒性和回收能源的目的，也就是我们常说的减量化、无害化和资源化。

特点：
①减容量大。

通过焚烧处理，废物的体积可以减少80%~95% ；
②质量也显著减小，可以节约大量填埋场占地；
③回收能源。

焚烧放出的热量经过回收可用于采暖、发电等。

④卫生。

焚烧中产生的高温可以彻底消灭病原体，消除腐化源，其最终产物通常都是化学性质比较稳定的无害化灰渣。

⑤不受天气影响，可以全天候操作。

⑥投资费用大，占用资金周期长。

⑦对于固体废物的热值有一定要求，一般不低于3360KJ/Kg 。

这一点限制了其应用范围，低热值的固体废物处理效率较低。

⑧焚烧过程有可能产生剧毒物质，如二噁英等，需要投入很大资金对烟气进行处理。

适用对象：
般而言，有机废物均具有可燃性，所以都可以进行焚烧处理，而不适合于
焚烧处理的废物种类是比较少的，如有机成分含量特别低的废物、易爆性废物、放射性废物等都不能采用焚烧处理。

适合焚烧处理的废物种类包括a. 废溶剂；
b.废油、油乳化物和油混合物；
c. 废塑料、废橡胶和乳胶废物；
d. 医院废物、制药废物、农药废物；
e. 废脂肪；
f. 炼油废物；
g. 含蜡废物；
h. 含酚废物和含卤素、硫、磷、氮化合物的有机废物；
i. 被有害化学物质污染的固体废物（如土壤）或废液等；
j. 城市生活垃圾等。

具有以下一种或者几种特性的固体废物可以选定焚烧处理方法：a. 具有生物毒性和危害性；b.不易为生物降解，能在环境中长期存在；c.易挥发或者易扩散；d. 燃点较低；e. 土地填埋处置不安全。

2、什么是固体废物热值，高位热值（粗热值）低位热值（净热值）？热值：单位质量
固体废物完全燃烧时时放出的热量。

高位热值：热值包含烟气中水的潜热。

低位热值：热值不包含烟气中水的潜热。

3、有害有机废物，经焚烧处理后要求达到的三个标准：
1．主要有害有机组成的破坏去除率要达到99.99% 以上。

2．HCl 的排放量应符合从焚烧炉烟囱排出的HCl 量在进入洗涤设备之前小于
1.8Kg/h ，如达不到这个要求，则经过洗涤设备除去HCl 的最小洗涤率应为99.0% 。

3．烟囱的排放颗粒物应控制在183mg/m 3，空气过量率为50% 。

若果大于或小于50%，应折算成50% 的排放量
4、焚烧的形式有哪些，燃烧过程分哪几个阶段，并说明？
形式：
1.蒸发燃烧：固体受热熔化成液体，继而化成蒸气，与空气扩散混合而燃烧
2.分解燃烧：固体受热后首先分解，轻的碳氢化合物挥发，留下固定碳及惰性物，挥发分与空气扩散混合而燃烧，固定碳的表面与空气接触进行表面燃烧。

3.表面燃烧：固体受热后不发生熔化、蒸发和分解等过程，而是在固体表面与空气反应进行燃烧。

阶段：
第一阶段：干燥；利用焚烧系统的热能使入炉固废水分汽化，蒸发的过程
第二阶段：热分解，固态废物中的有机可燃物质，在高温作用下进行化学分解和聚合反应的过程，热分解既有放热反应又有吸热反应。

第三阶段：燃烧，可燃物质的快速分解和高温氧化
5、影响焚烧的主要因素有哪些，什么是“三T 一E”？
影响焚烧的主要因素：
①温度：燃烧温度低会造成燃烧不完全，温度越高燃烧时间越短，同时废物分解得越完全，其中不可燃废物产生微量毒性的机会也就越少。

但是，另一方面，温度过高会引发炉体耐火材料、锅炉管道的耐热问题，因此当燃烧室温度过高时，要对其进行控制。

②停留时间：燃料在焚烧炉中燃烧完毕所需的停留时间包括燃烧室加热至起燃和物料燃尽时间之和。

该时间与物料进入燃烧室时的粒径和密度相关。

停留时间越长，分解
越彻底，同时，不可燃废物生成微量毒性有机物的机会也就越少。

③氧浓度：氧的供应量是废物分解完全与否和微量有机物生成量多少的决定性因素之一。

为了达到固体废物的快速充分燃烧，必须向燃烧室内鼓入过量空气，不过，空气量过剩太多则会吸收过多的热量从而降低燃烧室的温度。

焚烧炉的实际供氧量超过理论值大约一倍时，方可保证整个燃烧过程的氧化反应顺利进行。

④湍流度：指焚烧炉内温度处于均匀条件时，废物与空气中的氧相互结合的速度，当湍流度大或者混合程度均匀时，进入的空气顺畅，废物的燃烧分解就会比较完全。

⑤固体的粒度：一般来讲，加热时间近似与固体的粒度的平方成正比，所以燃烧时间也与固体粒度的1~2 次方成正比。

在进行垃圾的焚烧处理时，需要将其破碎至一定粒度，从而加快焚烧速度，提高焚烧效率。

T 一E:温度(Temperature )、时间(Time )、涡流(Turbulenee )、
过剩空气量( Excess Air )
7、二噁英的产生形式有哪些？
二恶英(Dioxin) 是一种无色无味、毒性严重的脂溶性物质，二恶英实际上是一个简称，它指的并不是一种单一物质，而是结构和性质都很相似的包含众多同类物或异构体的两大类有机化合物，全称分别叫2.3.7.8 四氯二苯并-P- 二恶英 (TCDD)。

产生形式：
a.在生活垃圾中可能含有微量二恶英类物质或其前屈体物质，当焚烧不完全是这些物质会进入焚烧烟气；
b.在垃圾焚烧过程中，一些二恶英类物质的前驱体物质等可能会反应生成而恶英类物质，在焚烧不完全时进入烟气；
c.炉外产生二恶英类物质，即二恶英类物质前屈体物质和分解的二恶英类物质的化合物，在适当温度会重新反应合成二恶英类物质。

①控制入料，减少含氯物质进入焚烧系统。

②采用控制“三T; E”的方法来抑制二噁英的产生。

③在烟气处理过程中尽量缩短250~400 C温度域的停留时间，可以减少二噁英的合成。

④对于已经产生的二噁英，可以通过喷入粉末活性炭、设置触酶分解器进行分解以及设置活性炭塔吸收等方式从烟气中去除二噁英。

另外，还要控制飞灰中的二噁英浓度，一般方法有利用还原性气氛分解处理飞灰，飞灰的熔融分解、超临界水分解等。

1、热解：在无氧或者缺氧的条件下，对固体废物中的有机物进行加热，使其发生不可逆的化学变化，主要是使高分子的化合物分解为低分子化合物的处理技术。

2、热解和焚烧的区别：
a. 焚烧需氧，热解是无氧或缺氧过程；
b. 焚烧放热，热解吸热；
c.焚烧产物：CO2、H2O ，热解产物：低分子化合物；
d.焚烧产生的热能就近直接利用，热解产生的产物可储存及远距离输送。

3、试说明热解的分类方法有哪些。

按照加热方式，热解可以分为直接加热法和间接加热法。

按照热解反应系统的压力不同，热解可以分为常压热解法和真空（减压）热解法。

按照热解温度，可
以将热解分为以下三类。

①高温热解法：热解温度一般在1000 c以上，采用的加热方式几乎都是直接加热法。

如果采用高温纯氧热解工艺，则反应器中的氧化——熔渣区段温度甚至可以达到1500 C。

炼焦用煤在炭化室被间接加热，通过高温干馏碳化，得到焦炭和煤气的过程就属于高温热解工艺。

②中温热解法：热解温度一般在600~700 C之间，主要用于比较单一的物
料的能源和资源回收，例如将废轮胎、废塑料转换成类重油物质的工艺
③低温热解法：热解温度一般在600 C以下。

可用以将农业、林业和农业
产品加工废物生产低硫、低灰分的炭，根据原料和加工深度的不同将其制成等级不同的活性炭或者用作水煤气原料。

按照热解设备类型的不同，热解则可以分为固定床型热解、移动床型热解、回转窑热解、流化床热解、多段竖炉热解、管型炉瞬间热解、高温熔融炉热解等。