第七章 可燃固体废的焚烧(1)

二、焚烧效果的评价指标：
1、焚毁去除率（DRE）：
某有机物的有害成分经焚烧后减少的百分比 作为焚烧危险废物时焚烧处理效果的评价指标
DRE (%)＝Wi－W0 100 % Wi
Wi—加入焚烧炉内的 POHCs的重量 W0—烟道排放气和焚烧残余物中与Wi相应的有机物质
的重量之和
二、焚烧效果的评价指标： 2、燃烧效率（CE）：
理论需氧量：（一般以VO来表示）：
►以体积表示（标准状态下）：
VO
(m3
/
k g)＝ 22.4 12
C
22.4 4
( H－ O 8
)
22.4 32
S
►以质量表示：
VO (k g /
kg)＝32 C 12
8H
S－O)
式 中：
C、H、O、S — 1kg固体废物中碳、氢、氧、硫元素
的质量
设：1kg燃料中含碳C、氢H、氧O、硫S、氮N 和水分H2O
燃烧效率：指烟道排出气体中CO2与CO和 CO2浓度之和的百分比。
常作为焚烧垃圾及一般性固体废物时焚烧处 理效果的评价指标。
CE
(%)＝
CO2 CO2 CO
100
%
式中： [CO2]及[CO]—分别为燃烧后排气中的CO2和CO浓度。
二、焚烧效果的评价指标：
3、热灼减率（P）
热灼减率：焚烧残渣经灼热减少的质量占原焚 烧残渣质量的百分数 主要用于反应灰渣中残留可焚烧物质的量。
二、焚烧技术的发展
♣ 焚烧技术的发展史
1874年 1885年 20世纪初 目前
雏形
间歇式固定 大规模连续式 垃圾焚烧炉 垃圾焚烧炉
世界一些发达国家应用焚烧技术处理生活垃圾的概况
国家 焚烧比例％ 焚烧工厂数量 焚烧量（×106 t.a-1）
日本
75
1893
32
丹麦
71
38
1.7
瑞典
60
23
1.8
法国
主要是通过某种搅动方式以增大废物与 空气的接触和混合时间
主要搅动方式:
空气搅动
流态化搅动
机械炉排搅动
旋转搅动
焚烧温度：Temperature
指废物中有害组分在高温下氧化、分解 直至破坏所需达到的温度
一般的焚烧温度在800～900℃ 焚烧大多数有机物时约在800～1100℃
例如：
►焚烧含碳氢化合物类废物的合适温度在900～1100℃ ►焚烧处理多氯联苯废物时合适温度在1100～1200℃ ►含氯化物的废物焚烧：温度在800～850℃以上
需氧量：m3
碳燃烧： C + O2 → CO2 硫燃烧： S + O2 → SO2 氢燃烧： 2H2 O2 → 2H2O 固废中的氧：2O → O2
C 12 ×22.4 m3
S 32 ×22.4 m3
H 4 ×22.4 m3 O 32×22.4 m3
燃烧的理论需氧量（以体积表示）：
VO＝22.4(1C2
生活垃圾热量 辅助燃料的热量 助燃空气的热量
有效利用热
焚
排烟热损失
烧
化学不完全燃烧损失
系 机械不完全燃烧损失
统
散热损失
灰渣物理热损失
四、主要焚烧参数的计算： 1、焚烧烟气量 1）、理论燃烧空气量： 2）、实际燃烧需要空气量： 物料衡算 3）、烟气量
2、烟气温度：
3、焚烧停留时间：
1）、理论需要空气量：
42
170
7.6
荷兰
40
12
2.8
挪威
22
94
2.7
美国
19
168
28.6
英国
13
30
2.5
加拿大
8
17
1.7
♣ 我国焚烧技术的发展
第一节 可燃固体废物的热值
♣ 固体废物的热值：
指单位质量的固体废物燃烧释放出来的热量， 以kJ/kg表示。
►高位热值 HHV（粗热值）：
指化合物在一定温度下反应到达最终产物的焓 的变化（产物中水是液态的）
CO
1 2
O2
→
CO2
1 VO2 2 VCO
m3
H2
1 2
O2
→
H 2O
VO 2
1 2
VH
2
m3
CH4 2O2 → CO 2 2H2O
VO2 2VCH 4 m3
C2H4 3O 2 → 2CO2 2H2O VO2 3VC2H4 m3
添加辅助燃料的理论燃烧空气量
理论需氧量：m3/m3
Vo＝
Vo Vo, [(O2 ) (O2, )]•V
式中：V—1kg燃料产生的烟气量
n 22.4 —燃料中的氮燃烧产生的氮气量 28
O2,—烟气中未燃尽组分燃烧所需氧的量 （O2,）=1/2（CO）
4）、过剩空气系数m
由烟气量推算过剩空气系数m：
则：过剩空气系数m为
m Va , Vo,
Va
Vo
P(%)＝ A B 100% A
式中： A—干燥后原始焚烧残渣在室温下的质量，g。 B—焚烧残渣经600℃（±25 ℃ ）3h灼热后冷却至室温
的质量。
三、影响焚烧效果的主要因素：
物料尺寸
焚烧停留时间： Time 搅拌混合程度（湍流度）：Turbulence 焚烧温度：Temperature 过剩空气量：Excess air （3T1E原则）
1 2
(CO)
1 2
(
H
2
)
2(CH
4
)
3(C2
H
4
)
(O2
)
理论需空气量：m3/m3
Va＝
1 0.21Vo
2）、实际燃烧需要空气量：
燃烧需要的实际空气量：
Va， ＝mVa
Va’ — 实际燃烧需要空气量 Va — 理论燃烧需要空气量 m — 过剩空气系数（或空气比） 过剩空气量通常占理论空气量的50~90%
烟气中的氮气：
VN
＝0.79
2
mV
a
22.4
N 28
根据上述方程式，总烟气量 (m3/kg)：
V＝VCO2 VSO2 VH2 O VN2 VO2
＝(m－0.21)Va
22.4 12
(C
6H
2 3
H2O
3 8
S
3 7
N
)
若不考虑烟气含水量，则总干烟气量(m3/kg) ：
Vd＝VCO2 VSO2 VN2 VO2
m
(
N2
)
0.8n Vd
(
N
2
)
3.77(O2
)
1 2
(CO)
0.8n Vd
4）、过剩空气系数m
由烟气量推算过剩空气系数m：
燃料中氮含量较少时，0.8n/Vd可以忽略不计
m
1
1
3.77[(O2
)
1 2
(CO)]
(N2)
正常燃烧时，可以假设(CO)≈0, (N2)≈0.79
m 0.21 0.21 (O2 )
H 4
S －O) 32 32
22.4 22.4 O 22.4 ＝ 12 C + 4 (H－ 8 ) + 32 S
O ＝1.867C + 5.6(H－ 8 ) + 0.7S
理论需空气量（或理论燃烧空气量） （以体积表示）：
由Va＝ຫໍສະໝຸດ VO 0.21得：
Va
(m3
/
k
g)＝
1 [1.867C 0.21
5.6(H－
式中: NHV－低位热值，kJ/kg mC、mO、mH、mCl 、mS －分别代表碳、 氧、氢、氯和硫的质量分数
♣ 废物热值利用方式：
►发 电 焚烧炉 锅炉
蒸气轮机 发电机
η＝63％
η＝30％
►供 热
η＝20％
第二节 固体物质的燃烧
一、固体废物焚烧的产物： 主要产物：
有机碳 有机硫 有机氮 有机物中的氢
► 低位热值 NHV（净热值）：
指化合物在一定温度下反应到达最终产物的焓 的变化（产物中水是气态的）
♣ 热值的确定：
►高位热值（粗热值）：HHV
用氧弹量热计测定
► 低位热值（净热值）： NHV
由高位热值计算
利用Dulong方程式计算
由高位热值计算NHV：
Cl F NHV＝HHV－2420[H2O + 9(H－35.5－19)]
焚烧停留时间： Time
指废物中有害组分在焚烧炉内处于焚烧条 件下，该组分发生氧化、燃烧，使有害物 质变成无害物质所需的时间
焚烧垃圾：1～2秒
焚烧废液：0.3～2秒，实际多取0.6~1秒
焚烧废气（除臭）：一般在1秒以下 焚烧危险废物：因危险废物自身特性、焚烧温
度及规定的DRE要求有所不同
搅拌混合程度（湍流度）：Turbulence
22.4 3 3 ＝(m－0.21) A0 + 12 (C + 8 S + 7 N )
焚烧烟气量
3）、烟气量（考虑辅助燃料）（m3 / m3 ）
气态辅助燃料在Va，=mVa 的助燃空气供应下，产生的 总废气量 （m3 / m3 ）：
V V CO2VH2 O VO2 VN2
V CO2 (CO) (CH4) 2(C2H4)
2、烟气温度：
♣ 绝热火焰温度：
也即：理论上能够达到的最高烟气温度 （即炉膛温度）
燃料与空气混合燃烧后，在没有任何热量损失 的情况下，燃烧烟气所能达到的最高温度
绝热火焰温度的近似计算方法：
T＝ H L VC pg
T 0