新能源原子能.ppt
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—化学结构
9
1
9
8
O
28
1 2
7 6
O
37
4
6
O
3 4
PCDD
PCDF
同族体的TEQ（毒性当量系数） （17种／210）
总的PCDD／PCDF中相应的TEQS
城市垃圾焚烧
医用垃圾焚烧
水泥窑等
有害垃圾焚烧与锅炉
人们关心的二恶英的量与问题
• 目前标准和建议标准中的值
–对于新的大型城市垃圾焚烧
• 总量13ng/dscm或0.2TEQ（O2＝7％）
传真：62770209,
手机: 13801382866
电子邮件： yaoq@tsinghua.edu.cn
• 加煤混烧后可减少二恶英生成50％ • 以上措施可以使二恶英生成减少82－85％ • 用CO，HCl,飞灰排放可以有效地进行在线
的相关测量
清华焚烧技术
垃圾(秋季)理化特性
• 可燃物：27.48% • 不可燃物：72.52% • 水分：24.84% • 灰分：47.70% • 发热量：4676.75(kj/kg)
向贵州各界的朋友致敬
清华大学热能工程研究所 煤清洁燃烧技术国家重点实验室 煤清洁燃烧国家工程研究中心 清华同方股份有限公司能源环境公司
姚强
2000.9.22
为了人类的又一个千年
可持续发展与能源利用
中国的能源结构(表2)
年 一次能源
煤
油 天然气
水电 消耗比例 (%) 核能
1990 1995 2000 2015 76.2 76.1 71.3 62.6
63 18 19 9780 25
发达国家垃圾特点：有机物含量高，热值高， 有利于能源化处理。
城市生活垃圾中各成分的灰分、水分与发热量
成分
灰分(%)
范围 典型
食品废弃物 2~8 5
纸张
4~8 6
熟料
6~20 10
纺织品 2~4 2.5
橡胶
8~20 10
木材
0.6~2.0 1.5
玻璃
96~99 98
非铁金属 90~99 96
•小型火力发电厂走煤与垃圾混烧发电的处 理方式
精诚合作 共创辉煌
姚
清华大学热能工程系热能工程研究所所长 煤清洁燃烧技术国家重点实验室 煤清洁燃烧国家工程研究中心主任 清华同方股份有限公司能源环境公司
强 教授
北京市海淀区清华园
邮编：100084
电话：62782108， 62772503， 62773969
• 部分发达国家垃圾组成及热值
国家 美国 日本 西德 瑞士 法国 英国
有机物(%) 60 无机物(%) 19.2 其它 20.8
热值(kJ/kg) 11642 含水量(%) 25
84.2 7.8 8 11000 --
50.5 49.5 -8383 35
65 35 -10012 35
80 20 -9314 35
• 快速分解动力学
分解动力学
温度（ºC）
剩 余 量
温度（ºF）
二恶英的形成机理
• 1. 废弃物和燃料中存在的PCDD／PCDF未消灭 • 2.气相生成（从炉内到500ºC） • 3.固相颗粒机理（<500 ºC)
二恶英形成机理
• 1. 废弃物和燃料中存在的PCDD／PCDF未消灭
二恶英形成机理
何谓二口恶口英？
• 所谓二口恶口英是对多氯二苯并二口恶口英 ( polychlorinated dibenzo-p-dioxin, 简称PCDD)和多氯二苯并呋 喃(polychlorinated dibenzofuran,简称PCDF)的俗称。
—PCDDs和PCDFs分别由75 个和135个同族体构成
铁金属 94~99 98
灰
60~80 70
含水量 (%) 70 6 2 10 2 20 2 3 3 8
热量(kcal/kg)
范围
典型
800~1700 1100
2800~4500 4000
6700~8900 7800
3600~4500 4200
5000~6700 5600
4200~4700 4500
30~60
－多污染源 －多着火点 －受热面存在高温腐蚀
燃用原生垃圾的难点
2、垃圾燃烧过程中有毒有害物质的
生成和迁移规律十分复杂
• 垃圾燃烧过程中产生常规的有害气体 (NOx, SO2, CO等 )
• 产生其他有害物质：
• HCl, HF，Cl2 • 主要有害有毒有机物(POHC)：
多氯联苯并二恶英(PCDDs) 多氯联苯并呋南(PCDFs) 多氯联本(PCBs)等 • 重金属有害物质(铅,锌,铜,铬,汞等氧化物的超细颗粒)
• 分选、筛分、破碎合理搭配，保证运行 安全可靠, 便于垃圾合理利用
垃圾预处理流程示意图
•多功能焚烧炉
• 焚烧炉燃料适应性强， 适应垃圾 变化；
• 实现炉内控污与防腐 • 保证炉渣利用品质
清华同方处理垃圾特点
• 垃圾焚烧：
• 采用组合式循环流化床锅炉； • 燃烧稳定、充分、强烈扰动； • 炉内脱氯、脱硫、防腐； • 产生蒸汽可发电和供热；
组合式循环流化床垃圾焚烧炉
烟气
给料
给料
水
烟气
飞灰
空气
二口恶口英控制措施
•六道屏障：
–炉前分选 –炉内脱氯 –高硫煤混烧 –燃烧连续、均匀、充分 –强化灰渣、飞灰管理 –相关法连续监测与控制
清华能源垃圾焚烧解决方案
•对于中小城市:日处理量为50-150吨的垃圾 焚烧与热利用方案
•对于大城市或区域性垃圾焚烧可以采用垃 圾焚烧发电的道路
• 废纸：3.3%
• 废塑料：3.3%
• 动植物类：24.2%
•
金属类：0.78％
•
玻璃：1.0%
•
砖瓦石：2.9%
•
煤渣：19.6％
•
灰尘细粒：42.1%
•氮：0.30% •硫：0.09％ •氯：0.76% •碳：16.90% •氢：1.98% •氧：7.43%
示范工程特点
• 垃圾与煤混烧 • 垃圾动态变化 • 保证处理城市垃圾 • 维持稳定供热发电
5-8
用能设备的平均效率为30％左右
总能源利用率为9－10％
贵州省煤炭情况
•总探明储量：532亿吨，全国第 五位 •水城：138亿吨 •盘江：100亿吨 •含硫：0.46-5.20%(一般大于2％）
贵阳市二氧化硫污染情况
• 贵阳全世界排名第一位 • 贵州省全国排名第二位，近200万吨，达
10％ • 安顺工业：8.5万吨 • 遵义工业：10.8万吨 • 凯里工业：6－7万吨
40
-
-
60~300
200
-
-
中国城市生活垃圾现状
• 2000年垃圾产量达1.4亿吨 • 目前垃圾的年增长率大于7% • 累计有60亿吨垃圾围了200多个城市 • 年无害化处理垃圾量小于总量的5%
中国垃圾特点
• 组成复杂多变； • 有机物含量相对较低( <30% )； • 水多、灰多、热值低； • 产量日益增加，年增速率大于7％; • 有机物含量逐渐升高，年增速率5％;
• 可大幅度减少垃圾体积(燃烧后体积可减少 90%以上)
• 垃圾的处理速度快,储存期短 • 垃圾就地燃烧,不需要长距离运输 • 可以回收能量用于发电和供热 • 通过合理组织燃烧及尾气净化可实现清洁
燃烧
燃用原生垃圾的难点
1、垃圾的来源和组成成分十分复杂
(与常规燃料燃烧显著不同)
– 异比重
－多组分
– 多颗粒尺度 – 高水分 – 多热值
• 3a de novo 合成
催化前期产物机理
• 铜(II)与氯酚产生ＰＣＤＤ过程温度的影响
二恶英形成的主要区域
燃烧条件的作用
燃烧状况不好
好的燃烧状况
烟道中形 成
烟道中形 成
炉内形成
炉内形成
除尘器温度（ºＣ）
垃圾与煤混烧后的效果
ＣＯ与二恶英的关系
好燃烧条件 不好燃烧条件
二恶英控制的小结
• 良好的燃烧控制可以减少75％的二恶英生 成
16.6 17.1 24.0 26.9 2.10 2.00 2.74 7.06
5.10 4.80 2.01 2.6 / / 0.21 0.79
我国燃煤设备的平均能源利用率
• 燃煤设备
效率
• 工业锅炉
60-65
• 火电发电厂
30-35（热效率为80-90%）
• 工业炉窑
20-30
• 民用炉窑
16
• 燃煤机车
垃圾处理原则
• 无害化 • 减容化 • 资源化
•国内垃圾处理现状
• 我国垃圾处理技术较落后，目前以“填埋” 为主，“堆肥”为辅，还存在露天堆放情 况，只在少数城市建立了垃圾焚烧厂。
• 已建成的垃圾焚烧厂有深圳四台300吨/天 (引进技术), 珠海，即将筹建或正在建造 的城市有:北京,哈尔滨,青岛,上海,天津, 广州,成都等。还有一批小型垃圾炉
同方技术思路
• 垃圾合理分选破碎:
• 保证燃烧高效和锅炉运行安全
• 多功能焚烧炉:
• 适应垃圾变化, 维持蒸汽参数
• 高效烟尘净化系统:
• 控制二次污染, 满足环保要求
关键技术问题
• 垃圾预处理 • 燃烧过程控制 • 锅炉腐蚀与防护 • 二口恶口英(Dioxins)控制 • 混燃灰渣再利用
• 垃圾预处理:
–对于新的大型医用焚烧炉（227kg/h)
• 总量25ng/dscm或0.6TEQ
–新的大型有害废物焚烧炉
• 总量0.2TEQ
• 什么是ng/dscm
–每干的标准立方米中含的纳克 –10ng/dscm相当于一万亿分之0.6，即0.6*10-12 –如果房间的尺寸为30米＊30米＊3米，则： –如果二恶英浓度为1ng/dscm,室内有0.000003gm的二恶英
贵州主要火电厂煤质
• 贵阳电厂：4.34% • 都匀电厂：5.20% • 金沙电厂：0.96% • 凯里电厂：4.60% • 遵义电厂：4.30% • 盘县电厂：0.46% • 安顺电厂：2.45% • 水城电厂：1.88% • 清镇电厂：4.34%
垃圾焚烧及二恶英污染控制
国外固体废Leabharlann Baidu物发展概况
固体废弃物的污染治理及其
资源化利用
– 处理固体废弃物的常用方法及其比较
1.卫生填埋 2.堆肥处理 3.焚烧处理 4.热分解 5.其它(如填海,筑路等)
方法 处理时间 能源回收率 占地面积 降低二次 污染能力
填埋 几年 最低 最多 弱
堆肥 十几个月 低
多 最弱
焚烧 ~2小时 高
少
强
燃烧法处置垃圾的优点
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PCDD
PCDF
同族体的TEQ（毒性当量系数） （17种／210）
总的PCDD／PCDF中相应的TEQS
城市垃圾焚烧
医用垃圾焚烧
水泥窑等
有害垃圾焚烧与锅炉
人们关心的二恶英的量与问题
• 目前标准和建议标准中的值
–对于新的大型城市垃圾焚烧
• 总量13ng/dscm或0.2TEQ（O2＝7％）
传真：62770209,
手机: 13801382866
电子邮件： yaoq@tsinghua.edu.cn
• 加煤混烧后可减少二恶英生成50％ • 以上措施可以使二恶英生成减少82－85％ • 用CO，HCl,飞灰排放可以有效地进行在线
的相关测量
清华焚烧技术
垃圾(秋季)理化特性
• 可燃物：27.48% • 不可燃物：72.52% • 水分：24.84% • 灰分：47.70% • 发热量：4676.75(kj/kg)
向贵州各界的朋友致敬
清华大学热能工程研究所 煤清洁燃烧技术国家重点实验室 煤清洁燃烧国家工程研究中心 清华同方股份有限公司能源环境公司
姚强
2000.9.22
为了人类的又一个千年
可持续发展与能源利用
中国的能源结构(表2)
年 一次能源
煤
油 天然气
水电 消耗比例 (%) 核能
1990 1995 2000 2015 76.2 76.1 71.3 62.6
63 18 19 9780 25
发达国家垃圾特点：有机物含量高，热值高， 有利于能源化处理。
城市生活垃圾中各成分的灰分、水分与发热量
成分
灰分(%)
范围 典型
食品废弃物 2~8 5
纸张
4~8 6
熟料
6~20 10
纺织品 2~4 2.5
橡胶
8~20 10
木材
0.6~2.0 1.5
玻璃
96~99 98
非铁金属 90~99 96
•小型火力发电厂走煤与垃圾混烧发电的处 理方式
精诚合作 共创辉煌
姚
清华大学热能工程系热能工程研究所所长 煤清洁燃烧技术国家重点实验室 煤清洁燃烧国家工程研究中心主任 清华同方股份有限公司能源环境公司
强 教授
北京市海淀区清华园
邮编：100084
电话：62782108， 62772503， 62773969
• 部分发达国家垃圾组成及热值
国家 美国 日本 西德 瑞士 法国 英国
有机物(%) 60 无机物(%) 19.2 其它 20.8
热值(kJ/kg) 11642 含水量(%) 25
84.2 7.8 8 11000 --
50.5 49.5 -8383 35
65 35 -10012 35
80 20 -9314 35
• 快速分解动力学
分解动力学
温度（ºC）
剩 余 量
温度（ºF）
二恶英的形成机理
• 1. 废弃物和燃料中存在的PCDD／PCDF未消灭 • 2.气相生成（从炉内到500ºC） • 3.固相颗粒机理（<500 ºC)
二恶英形成机理
• 1. 废弃物和燃料中存在的PCDD／PCDF未消灭
二恶英形成机理
何谓二口恶口英？
• 所谓二口恶口英是对多氯二苯并二口恶口英 ( polychlorinated dibenzo-p-dioxin, 简称PCDD)和多氯二苯并呋 喃(polychlorinated dibenzofuran,简称PCDF)的俗称。
—PCDDs和PCDFs分别由75 个和135个同族体构成
铁金属 94~99 98
灰
60~80 70
含水量 (%) 70 6 2 10 2 20 2 3 3 8
热量(kcal/kg)
范围
典型
800~1700 1100
2800~4500 4000
6700~8900 7800
3600~4500 4200
5000~6700 5600
4200~4700 4500
30~60
－多污染源 －多着火点 －受热面存在高温腐蚀
燃用原生垃圾的难点
2、垃圾燃烧过程中有毒有害物质的
生成和迁移规律十分复杂
• 垃圾燃烧过程中产生常规的有害气体 (NOx, SO2, CO等 )
• 产生其他有害物质：
• HCl, HF，Cl2 • 主要有害有毒有机物(POHC)：
多氯联苯并二恶英(PCDDs) 多氯联苯并呋南(PCDFs) 多氯联本(PCBs)等 • 重金属有害物质(铅,锌,铜,铬,汞等氧化物的超细颗粒)
• 分选、筛分、破碎合理搭配，保证运行 安全可靠, 便于垃圾合理利用
垃圾预处理流程示意图
•多功能焚烧炉
• 焚烧炉燃料适应性强， 适应垃圾 变化；
• 实现炉内控污与防腐 • 保证炉渣利用品质
清华同方处理垃圾特点
• 垃圾焚烧：
• 采用组合式循环流化床锅炉； • 燃烧稳定、充分、强烈扰动； • 炉内脱氯、脱硫、防腐； • 产生蒸汽可发电和供热；
组合式循环流化床垃圾焚烧炉
烟气
给料
给料
水
烟气
飞灰
空气
二口恶口英控制措施
•六道屏障：
–炉前分选 –炉内脱氯 –高硫煤混烧 –燃烧连续、均匀、充分 –强化灰渣、飞灰管理 –相关法连续监测与控制
清华能源垃圾焚烧解决方案
•对于中小城市:日处理量为50-150吨的垃圾 焚烧与热利用方案
•对于大城市或区域性垃圾焚烧可以采用垃 圾焚烧发电的道路
• 废纸：3.3%
• 废塑料：3.3%
• 动植物类：24.2%
•
金属类：0.78％
•
玻璃：1.0%
•
砖瓦石：2.9%
•
煤渣：19.6％
•
灰尘细粒：42.1%
•氮：0.30% •硫：0.09％ •氯：0.76% •碳：16.90% •氢：1.98% •氧：7.43%
示范工程特点
• 垃圾与煤混烧 • 垃圾动态变化 • 保证处理城市垃圾 • 维持稳定供热发电
5-8
用能设备的平均效率为30％左右
总能源利用率为9－10％
贵州省煤炭情况
•总探明储量：532亿吨，全国第 五位 •水城：138亿吨 •盘江：100亿吨 •含硫：0.46-5.20%(一般大于2％）
贵阳市二氧化硫污染情况
• 贵阳全世界排名第一位 • 贵州省全国排名第二位，近200万吨，达
10％ • 安顺工业：8.5万吨 • 遵义工业：10.8万吨 • 凯里工业：6－7万吨
40
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60~300
200
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中国城市生活垃圾现状
• 2000年垃圾产量达1.4亿吨 • 目前垃圾的年增长率大于7% • 累计有60亿吨垃圾围了200多个城市 • 年无害化处理垃圾量小于总量的5%
中国垃圾特点
• 组成复杂多变； • 有机物含量相对较低( <30% )； • 水多、灰多、热值低； • 产量日益增加，年增速率大于7％; • 有机物含量逐渐升高，年增速率5％;
• 可大幅度减少垃圾体积(燃烧后体积可减少 90%以上)
• 垃圾的处理速度快,储存期短 • 垃圾就地燃烧,不需要长距离运输 • 可以回收能量用于发电和供热 • 通过合理组织燃烧及尾气净化可实现清洁
燃烧
燃用原生垃圾的难点
1、垃圾的来源和组成成分十分复杂
(与常规燃料燃烧显著不同)
– 异比重
－多组分
– 多颗粒尺度 – 高水分 – 多热值
• 3a de novo 合成
催化前期产物机理
• 铜(II)与氯酚产生ＰＣＤＤ过程温度的影响
二恶英形成的主要区域
燃烧条件的作用
燃烧状况不好
好的燃烧状况
烟道中形 成
烟道中形 成
炉内形成
炉内形成
除尘器温度（ºＣ）
垃圾与煤混烧后的效果
ＣＯ与二恶英的关系
好燃烧条件 不好燃烧条件
二恶英控制的小结
• 良好的燃烧控制可以减少75％的二恶英生 成
16.6 17.1 24.0 26.9 2.10 2.00 2.74 7.06
5.10 4.80 2.01 2.6 / / 0.21 0.79
我国燃煤设备的平均能源利用率
• 燃煤设备
效率
• 工业锅炉
60-65
• 火电发电厂
30-35（热效率为80-90%）
• 工业炉窑
20-30
• 民用炉窑
16
• 燃煤机车
垃圾处理原则
• 无害化 • 减容化 • 资源化
•国内垃圾处理现状
• 我国垃圾处理技术较落后，目前以“填埋” 为主，“堆肥”为辅，还存在露天堆放情 况，只在少数城市建立了垃圾焚烧厂。
• 已建成的垃圾焚烧厂有深圳四台300吨/天 (引进技术), 珠海，即将筹建或正在建造 的城市有:北京,哈尔滨,青岛,上海,天津, 广州,成都等。还有一批小型垃圾炉
同方技术思路
• 垃圾合理分选破碎:
• 保证燃烧高效和锅炉运行安全
• 多功能焚烧炉:
• 适应垃圾变化, 维持蒸汽参数
• 高效烟尘净化系统:
• 控制二次污染, 满足环保要求
关键技术问题
• 垃圾预处理 • 燃烧过程控制 • 锅炉腐蚀与防护 • 二口恶口英(Dioxins)控制 • 混燃灰渣再利用
• 垃圾预处理:
–对于新的大型医用焚烧炉（227kg/h)
• 总量25ng/dscm或0.6TEQ
–新的大型有害废物焚烧炉
• 总量0.2TEQ
• 什么是ng/dscm
–每干的标准立方米中含的纳克 –10ng/dscm相当于一万亿分之0.6，即0.6*10-12 –如果房间的尺寸为30米＊30米＊3米，则： –如果二恶英浓度为1ng/dscm,室内有0.000003gm的二恶英
贵州主要火电厂煤质
• 贵阳电厂：4.34% • 都匀电厂：5.20% • 金沙电厂：0.96% • 凯里电厂：4.60% • 遵义电厂：4.30% • 盘县电厂：0.46% • 安顺电厂：2.45% • 水城电厂：1.88% • 清镇电厂：4.34%
垃圾焚烧及二恶英污染控制
国外固体废Leabharlann Baidu物发展概况
固体废弃物的污染治理及其
资源化利用
– 处理固体废弃物的常用方法及其比较
1.卫生填埋 2.堆肥处理 3.焚烧处理 4.热分解 5.其它(如填海,筑路等)
方法 处理时间 能源回收率 占地面积 降低二次 污染能力
填埋 几年 最低 最多 弱
堆肥 十几个月 低
多 最弱
焚烧 ~2小时 高
少
强
燃烧法处置垃圾的优点