第六章固体废物热处理热解及其它
6 固体废物的热处理
③烟囱的排放颗粒物应控制在183mg/m3,空气 过量率为50%。
(五)焚烧效果的评价指标: ①减量比:用于衡量焚烧处理废物减量化效果 的指标是减量比,定义为可燃废物经焚烧处理 后减少的质量占所投加废物总质量的百分比。
(6)其他因素
综上所述,在固体废物的焚烧过程中,应在可能
的条件下合理控制各种影响因素,使其综合效应
向着有利于废物完全燃烧的方向发展。
(四)焚烧产物
可燃固体废物基本是有机物,由大量的碳、氢、 氧元素组成,有些还含有氮、硫、磷和卤素等 元素。这些元素在焚烧过程中与空气中的氧起 反应,生成各种氧化物或部分元素的氢化物。
焙烧: 在低于熔点的温度下热处理 废物,改变废物的物理化学性质以利 于后续资源化利用的处理过程。
§1焚烧处理
一、概述
.. 4 1970~1990 3 20世纪60 年代 …
除尘 资源化 智能化
我国始于20世纪80年代
多功能
综合性
自控、移动式机械炉排焚
烧炉、多样化。 大型机械化炉排;较高效率的烟气净化 系统 。 1 19世纪中后期 机械化连续垃圾焚烧炉。处理能力、焚烧效果、治污能 力增强。 焚毁带病毒、病菌的垃圾。→英、美、法等试验研究,建立焚烧炉。 2 20世纪初
Ni、Cr、As等;
d.有机污染物:如二噁英,包括多氯代二苯并-对二噁英(PCDDs)和多氯代二苯并呋喃 (PCDFs)。
三、热平衡和烟气分析
(一)固体废物热值 固体废物的热值是指单位质量的固体废物完全燃烧 所释放出来的热量,一般以kJ/kg计。下表列出了我 国几种废物的热值。
第6-2章 固体废物的热解
第六章 (Ⅱ) 固体废物的热解处理
第1节 第2节 第3节 概述 典型固体废物的热解 固体废物的其他热处理方法
1
固体废物处理与处置 第 6 章 固体废物的热解
第1节
概述
热解概念 热解原理 热解工艺(方式)
2
固体废物处理与处置 第 6 章 固体废物的热解
随机分解型(random)塑料受热分解时链的断裂是随机的,因此产生无
一定数目的碳原子和氢原子结合的低分子化合物,如聚乙烯和聚氯乙烯
塑料分解 产物
以上两者兼而有之。分解产物与塑料种类和分解温度有关。塑 料中的氯和氰基生成HCl和HCN 以气态、液态和固态三类组分回收利用
10
固体废物处理与处置 第 6 章 固体废物的热解
灰渣进一步下移进入燃烧区, 灰渣中残存的热解固相产 物——炭黑与从炉下部通入 的空气发生燃烧反应,其产 生的热量不足以满足灰渣熔 融所需温度,通过添加焦炭 来提供碳源。
干燥段温度约为300℃, 热解段温度为300~1000℃, 熔融段温度为1700~1800℃
18
固体废物处理与处置 第 6 章 固体废物的热解
6
固体废物处理与处置 第 6 章 固体废物的热解
7
固体废物处理与处置 第 6 章 固体废物的热解
热解方式
供热方式 热解温度不同 热解炉结构 产物物理形态
热解、燃烧位置
内部加热 、外部加热
高温热解、中温热解、低温热解
固定床、移动床、流化床和旋转炉 气化方式、液化方式、炭化方式 单塔式和双塔式 造渣型和非造渣型
24
固体废物处理与处置 第 6 章 固体废物的热解
第2节
固体废物处理与处置复习题-答案
固体废物处理与处置复习题(第三章3、5、6 第六章1、5、6、7、8 第八章1、9题答案不齐全)第一章1、固体废物定义(P1)固体废物是指在生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态、半固态和置于容器中的气态的物品、物质以及法律、行政法规规定纳入固体废物管理的物品、物质。
2、固体废物有哪些特有的性质(P1)产生量大,种类繁多,性质复杂,来源分布广泛,危害具有潜在性、长期性和不易恢复性。
3、固体废物对环境有哪些危害(P7--8)工矿业固体废物所含化学成分能形成化学物质性污染;人畜粪便和生活垃圾是各种病原微生物的滋生地和繁殖场,能形成病原体型污染。
a、对土壤环境的影响:固体废物及其淋洗和渗透液中所含有的有害物质会改变土壤的性质和结构,并对土壤中的微生物产生影响,不仅有碍植物根系的发育和生长,而且还会在植物有机体内积蓄,通过食物链危及人体健康;工业固体废物,特别是有害固体废物,经过风化、雨雪淋融、地表径流的侵蚀,产生高温和毒水或其他反应,能杀灭土壤中的微生物,使土壤丧失腐解能力,导致草木不生;固体废物中的有害物质进入土壤后,还可能在土壤中发生积累。
b、对大气环境的影响:堆放的固体废物中的细微颗粒、粉尘等可随风飞扬,从而对大气环境造成污染;还会在运输和处理过程中产生有害气体和粉尘;堆积的废物中某些物质的化学反应,可以不同程度上产生毒气或恶臭,造成地区性空气污染;废物填埋场中逸出的沼气在一定程度上会消耗填埋场上层空气的氧,从而使种植物衰败。
c、对水环境的影响:固体废物随降水或地表径流污染地面水;随渗滤液渗透到土壤中,污染地下水;废渣的排入造成水体污染、河床淤塞、水面减少,甚至导致水利工程设施的效益减少或废弃。
4、根据不同的分类方法,固体废物可分为哪些类型(P2)a、按化学性质分为:有机固体废物和无机固体废物;b、按污染特性分为:一般固体废物、危险废物和反射性固体废物;c、按固体废物来源分为:工矿业固体废物、生活垃圾固体废物和其他固体废物5、什么是固体废物的全过程管理原则(P13)固体废物本身是污染的“源头”,对其产生—收集—运输—综合利用—处理—贮存—处理实行全过程管理,在每一环节都将其作为污染源进行严格的控制。
固体废物处理与处置-第六章-固体废物的热处理
表面燃烧
表面燃烧指固体废物不含挥发组分,燃烧只
在固体表面进行,而且在燃烧过程中不发生
融化、蒸发和分解等过程。
如木炭、焦炭的燃烧属于此类。
分解燃烧
可燃物质的碳氢化合物等受热分解,挥发为较小分子可燃
气体后再进行燃烧就是分解燃烧,如木材和纸的燃烧。
垃圾受热后首先分解,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。
废 物 热 值
煤矸石Biblioteka 广州垃 圾 4412杭州垃 圾 4452
常州垃 圾 7300
芜湖垃 圾 2863
上海污水 厂污泥
14600
800 ~ 8000
根据经验,城市垃圾的热值大于3350kJ/kg时,燃烧 过程无需加辅助燃料,易于实现自燃烧。
①通过氧弹测热仪测量计算 将高位热值转变成低位热值可以通过下式计算:
(3)台阶式 为倾斜床面,其中固 定和可动炉排纵向交 错配置,有阶段落差。
(4)履带式 炉排由连续不断地运动着的履带 组成。较少使用。
(5)滚筒式 炉排为5~7个圆筒形滚轮,成倾 斜排列,相邻圆桶间旋转方向相反, 有独立的一次空气导管,由圆桶底 部经滚筒表面的送气孔到达废物层。
2、流化燃烧技术
优点:颗粒的剧烈运动使得颗粒和气体间传热、 传质速度快;采用热载体(石英砂),受热均匀 、加速传热和燃烧;结构简单,造价较低。 缺点:需破碎后才能燃烧,动力消耗大。
3、旋转燃烧技术——旋转窑焚烧炉
它是一个略微倾斜而内衬耐火砖的钢制空心圆筒,窑体通常很 长,通过炉体整体转动达到固体废物均匀混合并沿倾斜角度向 出料端移动。
第六章 固体废物的热解处理( 第二节2h)
(三)有机固废的热解机理
1. 可燃物热解基本过程
通过热重分析实验研究发现,各种可燃固体废物的 失重过程表现规律大致相同;
初始阶段失重较小,表现为水分蒸发所致;继续升
第二节 固体废物的热解处理
主要内容
一、概述 二、热解原理 三、热解工艺 四、典型固废的热解
一、概述
• 热化学技术处理垃圾是在高温下对有机固体 废弃物进行分解破坏,实现快速、显著减容 的同时,对废物中的有机成分加以利用, 近 年来,有机固体废弃物的热解 ( 或干馏技术 ) 受到国内外的普遍关注。 • 热解是一种古老的工业化生产技术,该技术 最早应用于煤的干馏,所得到的焦炭产品主 要作为冶炼钢铁的燃料。
不同固体燃料与废物的C6HxOy组成及H/C
一般的固体燃料,剩余H/C值均在0~0.5之间。
美国城市垃圾的H/C值位于泥煤和褐煤之间;
日本城市垃圾的H/C值则高于所有固体燃料 ——垃圾中塑料 含量较高。 从氢转换这一点来看,甚至可以说城市垃圾优于普通的固体 燃料。但在实际过程中,还同时发生其他产物的生成反应,不 能以此来简单地评价城市垃圾的热解效果。
• 多段炉:主要用于含水率较高的有机污泥的处理。
• Flush Pyrolysis方式:Occidental系统(有机物液化, 低温热解)
2. 城市垃圾主要热解技术简介
(1)新日铁系统
• 该系统是将热解和熔融一体化的设备,通过控制 炉温和供氧条件,使垃圾在同一炉体内完成干燥、 热解、燃烧和熔融。 • 干燥段温度约为300℃,
反应没有明显的阶段性,许多反应是交叉进行的, 热解总的反应方程式可表示为:
固体废物处理与资源化-第六章 第一节焚烧
灰分 20
例题6-1
计算焚烧损失的热值(以1kg为基准)
1、残渣中未燃碳的热损失
残渣量=0.2/(1-0.05)=0.2105 kg (灰分20%全部为残渣,残渣中含有5%的未燃碳,故惰性 料只占95%) 未燃碳量=0.2105-0.2=0.0105 kg 未燃烧碳的热损失 32564×0.0105=341.9 kJ
Dulong公式: LHV=2.32[1400xC+45000(xH-0.125xo)-760xCl+4500xS]
xC、xH、xo、xCl、xS:分别代表碳、氢、氧、氯和硫的 摩尔分数
Steuer公式: LHV=34000(wC-3/4wo) +143000wH+9400ws+23800*3/4wo
例题6-1
已知固废的热值为11630KJ/kg。
• 固废中的元素组成:
元素
C H O N S H2O
含量(%)28 4 23 4 1 20
• 与热损失有关的量:
炉渣含碳量 5%(不完全燃烧) 空气进炉温度65℃ 炉渣温度650℃ 残渣比热0.323KJ/(kg.℃) 水的汽化潜热2420KJ/kg 幅射损失0.5%, 碳的热值32564KJ/kg
xC、xH、xo、xCl、xS:分别代表碳、氢、氧、氯和硫的质量 分数
6.1.3.1 固体废物的热值
高位热值与地位热值互换
LHV=HHV-2420[H2O+9(H-Cl/35.5-F/19)] NHV:净热值,kJ/kg HHV:粗热值,kJ/kg H2O:焚烧产物中水的重量百分率,% H、Cl、F:分别为废物中氢氯氟含量的重量百 分率,%
时间从0→t, 浓度从CA0→CA积分,得 ln(CA/CA0)=-kt
第六章 固体废物的热处理
第一节 焚烧处理
焚烧、热(裂)解、 焚烧、 焙烧、烧成、煅烧、 焙烧、烧成、煅烧、 烧结等。 烧结等。
一、概述 1、定义 对固体废物进行高温分解 深度氧化的处理过程 高温分解和 的处理过程。 对固体废物进行高温分解和深度氧化的处理过程。 2、焚烧目的 使废物无害化 减量化和资源化。最主要目的“无害化” 无害化、 使废物无害化、减量化和资源化。最主要目的“无害化” 3、适用范围 适用于有机成分多,热值高的废物。 适用于有机成分多,热值高的废物。 不适于焚烧废物:低热值废物、易爆废物、放射性废物。 不适于焚烧废物:低热值废物、易爆废物、放射性废物。
二、发展及应用现状
.. … 4 1970~1990 3 2 20世纪初 世纪初 1 19世纪中后期 世纪中后期 1960’
除尘 资源化 智能化 多功能 综合性
自控、 自控、移动式机械炉排焚 烧炉、多样化、 烧炉、多样化、T ↗ 大型机械化炉排; 大型机械化炉排;高效的烟气净化系统
机械化垃圾焚烧炉。处理能力、焚烧效果、治污↗ 机械化垃圾焚烧炉。处理能力、焚烧效果、治污↗
4、供氧量和物料混合程度 空气作用:助燃、冷却炉排、控制焚烧炉气氛。 空气作用:助燃、冷却炉排、控制焚烧炉气氛。 供给空气量大,氧浓度增大,湍流度增大。 供给空气量大,氧浓度增大,湍流度增大。空气量过 高焚烧温度降低,烟气量增大,对焚烧不利。 高焚烧温度降低,烟气量增大,对焚烧不利。 其它如废物料层厚度、运动方式、空气预热温度、 其它如废物料层厚度、运动方式、空气预热温度、进 气方式、燃烧器性能、烟气净化系统阻力等, 气方式、燃烧器性能、烟气净化系统阻力等,也对焚烧 过程产生影响。 过程产生影响。
(三)焚烧主要影响因素 1、固体废物性质 如废物的可燃成分 有毒有害物质、水分等物质的 可燃成分、 如废物的可燃成分、有毒有害物质、水分等物质的 含量和种类。 含量和种类。 2、温度 影响废物的减量化和无害化程度。温度高, 减量化和无害化程度 影响废物的减量化和无害化程度。温度高,燃烧速度 停留时间短;温度低,停留时间长。 快,停留时间短;温度低,停留时间长。 生活垃圾焚烧温度850℃ 950℃,医疗垃圾、 850℃~ 生活垃圾焚烧温度850℃~950℃,医疗垃圾、危险废 物焚烧温度1150℃以上。 1150℃以上 物焚烧温度1150℃以上。 3、停留时间 指固体废物在焚烧炉停留时间 烟气停留时间。 焚烧炉停留时间和 指固体废物在焚烧炉停留时间和烟气停留时间。 停留时间长,焚烧效果好,但焚烧炉处理能力降低; 停留时间长,焚烧效果好,但焚烧炉处理能力降低; 停留时间短废物燃烧不完全。 停留时间短废物燃烧不完全。
第6章 固体废物热处理-1
• 空气系统 助燃空气系统,供氧,冷却炉排,混合物料,控制烟气气 流
一次助燃空气:炉排下送入的火焰下空气,空气量的 60~80% 助燃,冷却炉排,搅动炉料
二次助燃空气:火焰上空气,2次燃烧室空气 助燃,控制气量的湍流程度
• 烟气系统 主要污染源。
颗粒污染物:重力沉降,静电除尘,袋除尘 气体污染物:NOx,SOx,HCl等,吸收,吸附,氧化还原
6 焚烧技术
• 层状燃烧 稳定,成熟。广泛 垃圾在炉排上燃烧,炉排,气流带动垃圾层松动,下落,
翻转。改善透气性。 影响因素:炉型的设计,配风设计 • 流化燃烧 利用空气流,烟气流带动固废处于流化态 需要对原料破碎,热强度高,适合处理低热值,高含水
率垃圾 • 旋转燃烧 回转窑焚烧炉:筒体转动对物料进行翻动
2.工艺方案
(2)生产线配置 垃圾焚烧处理生产线(包括烟气净化)3条,
汽轮发电机组2组
二 固体废物的燃烧工艺 1、概述 固体废物焚烧的产物
可燃的固体废物基本是有机物,由大量的碳、氢、
氧元素组成。有些还含有氮、硫、磷和卤族等元素 。(与氧反应生成各种氧化物或部分元素的氢化物 ) • 有机碳→CO2 • 有机物中的氢→H2O • 有机硫和有机磷→SO2、SO3、P2O5 • 有机氮化物→气态氮+氮氧化物[可忽略不计] • 有机氟化物→HF(CF4、COF2) • 有机氯化物→HCI
7、影响固体物质燃烧的因素 (一)固体废物 •粒度:燃烧需要的时间大约与粒度的1~2次方正比。 •含水率: •热值:能源结构,生活水平习惯,季节,地理 •成分:可燃性,污染物质
(二)温度的影响 温度高,停留时间短。对减量化,无害化有决定影响
不少有毒物质需要高温才能有效分解,焚烧 一般要求温度在850~950,医疗垃圾,危险废物>1150 有难氧化分解危险废物时,甚至加入催化剂
第六章固体废物的热处理
系
–余热锅炉后,200~280℃
统
16
1
焚烧处理
PCDDs:
A 控制燃烧
焚
TCDDs PCDFs
温度和停留 时间; B 减少烟气
催化氧化 化学吸收
反应器
烟
烧
酸性气体: HF、 SOX、NOX、HCl
200~500℃ 氧化还原 停留时间; 湿式洗涤 C 有效净化 物理吸附
洗涤塔 吸附塔
气
工 重金属 汞、镉、铅
流化燃烧技术
旋转燃烧技术
焚
– 过程稳定、技术 – 较成熟,可处理 – 较成熟、效率高
成熟、应用广
低热值、高水分 – 回转窑焚烧炉
烧
– 固定炉排焚烧炉、 废物,但对入料 水平机械焚烧炉、 要求均匀化、细
– 滚筒、抄板
倾斜机械焚烧炉
小化
技等
– 流化床焚烧炉
– 辐射、烟气对流, – 空气流和烟气流
术
翻转及搅动 – 炉型设计和配风
热 解
造气
常
用
工
艺
造油
双塔循环式 转窑式
管式快速热解 电炉法
28
2 固体废物热解处理
SW热解造气是使其在一定温度下转变成
气体燃料。
热 解 常
1、双塔循环式工艺: 1)原料定量投入热解炉内;
热 解
用 2)与来自燃烧炉返回的砂混合;
造
工 3)热解炉内400-700℃热解生成燃气。 气
艺 4)气体进入净化系统,一部分供燃烧炉,
油
气液分离后,得到热解油和可燃气。
SW
一次破碎
5㎝
风选
干燥 金属类、玻璃
筛分
二次破碎 0.36 ㎜
大学《固体废物处理与资源化》课件:第六章 固体废物的热处理 第二节 固体废物的热解处理
6.2.2 热解原理
6.2.2.1 热解的定义和特点 6.2.2.2 热解的过程及产物 6.2.2.3 热解的主要影响因素 6.2.2.4 有机固体废物热解机理
4
6.2.2.1 热解的定义和特点
什么是热解? 热解是将有机物在无氧或缺氧状态下加热,使之成
为气态、液态或固态可燃物质的化学分解过程。 热解是一个复杂的化学反应过程,是有机物的分解
热解方式因热解过程的供热方式、产品状态、热解 炉结构等方面的不同而不同。
按供热方式 ✓直接加热:热解反应所需热量是被热解物直接燃 烧或向热解反应器提供的补充燃料燃烧产生的热 。 ✓间接加热:被热解物料与直接供热介质在热解反 应器中分离开的一种热解反应。
23
6.2.3 热解工艺
按热解的温度不同 ✓高温热解:1000℃以上(直接加热) ✓中温热解: 600-700℃,单一物料(能源和资源 回收):废橡胶、塑料。 ✓低温热解:﹤600 ℃,农林产品加工后的废物生 产低硫低灰炭。
6.2.2.3热解的主要影响因素
➢ 热解温度、加热速率、保温时间、物料性质、反 应器类型以及供气供氧等。
➢ 每个参数都会对热解反应过程和热解产物产生影
响。
12
(1)热解温度
温度变化对产品产量、成分比例有较大的影响。 1)在较低温度下,有机废物大分子裂解成较多的中小分 子,油类含量相对较多。 2)随着温度的升高,除大分子裂解外,许多中间产物也 发生二次裂解, C5以下分子及H2成分增多,气体产量成 正比增长,而各种酸、焦油、炭渣产量相对减少。
19
(6)供气供氧
➢ 空气或氧作为热解反应中的氧化剂,使物料发生部分燃烧 ,提供热能以保证热解反应的进行。因此,供给适量的空 气或氧是非常重要的,也是需要严格控制的。
固体废物的热解处理课件
06
热解处理的发展趋势与未 来展望
技术改进与创新
1 2 3
新型热解反应器的研发 针对传统热解技术的不足,研究新型热解反应器, 以提高处理效率、降低能耗和减少污染物排放。
热解工艺的优化 通过改进热解工艺参数,如温度、压力和停留时 间等,实现更高效、更环保的热解过程。
热解产物的综合利用 探索热解产物的多元化利用途径,如制备生物燃 料、化学原料和建筑材料等,提高固体废物的资 源化利用率。
热解技术的原理
01
02
03
高温分解
在高温条件下,固体废物 中的有机物质发生热分解 反应,释放出可燃气体和 油类等产物。
化学键断裂
热解过程中,化学键断裂, 将大分子有机物分解为小 分子物质,如烃类、醇类、 酮类等。
能量转化
热解过程将有机物中的化 学能转化为可燃气体和液 体燃料的热能,可用于发 电、供暖等能源利用。
提高能源效率
余热回收利用
将热解过程中的余热进行回收, 用于预热物料、提供工艺热源或 驱动其他设备,提高能源利用效率。
高效换热技术
采用先进的换热器技术和高效传 热介质,降低热损失,提高热能 利用率。
能量集成系统
构建能量集成系统,实现不同工 艺之间的能量互补和优化,进一 步提高能源利用效率。
降低环境影响
固体废物的热解处 理
• 固体废物的定义与分类 • 热解处理技术概述 • 热解处理的优势与局限性 • 热解处理工艺流程 • 热解处理的应用实例 • 热解处理的发展趋势与未来展望
01
固体废物的定义与分类
定义
• 固体废物:是指在生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利 用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态、半固 态和置于容器中的气态的物品、物质以及法律、行政法规规定 纳入固体废物管理的物品、物质。
第六章 固体废物的焚烧处理(第一节2h)
(二)效果评价
(三)焚烧技术
(四)焚烧的主要影响因素
焚烧四大控制参数:“3 T 1 E” ❖ 气体停留时间(Time) ❖ 焚烧温度(Temperature) ❖ 搅拌混合程度(Turbulence ) ❖ 过剩空气率(Exceed Oxygen Rate)
1. 停留时间
主要是指物料在炉内的停留时间和烟气在炉内的 停留时间。
5. 其它系统
固体废物焚烧系统
五、焚烧炉系统
主体设备是焚烧炉,还包括受料斗、饲料 器、炉体、炉排、助燃器、出渣和进风装 置等设备和设施;
常用焚烧炉:机械炉排焚烧炉、流化床焚 烧炉和回转窑焚烧炉三种。
(一)焚烧炉
1. 机械炉排焚烧炉
炉排是层状燃烧技术的关键;机械焚烧炉排通 常分为三个区:预热干燥区(预热段)、燃烧 区(主燃段)和燃尽区(后燃段)。
3. 燃烧__Page 4(产物)
产物:固体废物及辅助燃料(O2)中的碳、氢、 氧、氮、硫、氯等分别转化为相应的氧化物、 氯化物及水组成的烟,不可燃物质、灰分等成 为炉渣;
危害:粉尘吸入肺部会引起各种肺部疾病,同 时粉尘上吸附的有机污染物(如苯并a芘)是高 毒性、强致癌物质,会直接威胁人体健康;
过剩空气系数 λ=V/V0 V----助燃空气量 V0---理论空气量
过剩空气率=(λ-1)×100%
过剩空气率经验数据
焚烧废液、废气时,过剩空气量一般取 20%~30%的理论空气量;
焚烧固体废物时,需要较高的数值,通常为理 论需氧量的50%~90%,过剩空气系数1.5~1.9, 有时甚至在2以上。
650 ℃温度下只需要0.3s。
2. 焚烧温度
第6章 固体废物热处理
流化床焚烧炉在中小城镇较有发展前景,尤其对于热值相
对偏低的垃圾的焚烧,流化床焚烧炉不失为一种较佳选择。
3、回转窑焚烧炉
回转窑式焚烧炉,也称旋转窑焚烧炉,是利用旋转对垃圾进行立
体搅拌,保证了垃圾充分燃烧,适用于大中型垃圾焚烧厂,每台处 理能力为120~450 t/d。
回转窑焚烧炉动画演示
(1)回转窑式焚烧炉结构及工作原理 回转窑式焚烧炉是一可旋转的倾斜钢制圆筒,其内壁可采用耐 火砖砌筑。炉体向下方倾斜,分成干燥、燃烧及燃烬三段,并前后 两端滚轮支撑和电机链轮驱动装置驱动。回转窑式焚烧炉通常在窑 尾需配备一个二次燃烧室,垃圾在回转窑炉内分解气化产生可燃气 体,其中未燃烧的可燃气体在二次燃烧室内达到完全燃烧。二次燃 烧室一般需加辅助燃料才能正常运行,运行成本较高。
思考题1:对城市生活垃圾处理,试比较堆肥与焚烧的利与弊。
答:(1)堆肥法的优点:在实现生活垃圾无害化的同时,生产出含腐殖 质较高的有机堆肥,回收资源。 局限性主要表现在:①我国城市垃圾均为混合收集,其中含石块、塑 料、玻璃、金属等非堆肥物相当多,使处理效率低、成品率低,从而垃圾 减量化效果不高,也造成堆肥质量不佳;②即使采用了分选工艺,生活垃 圾中的不利于堆肥处理的组分也不能完全剔除,许多有毒有害物质进入堆 肥,如农田长期大量使用堆肥,可能会造成潜在污染,特别是一些重金属 在土壤中富集将随食物链浸入人体。 (3)焚烧法具有减量化程度高,处理周期短,占地面积小,选址灵活, 燃烧的热量可用来发电等优点。 该法局限性:建厂投资高、操作运行费用较高、设备比较复杂;对含 水率高的生活垃圾,需要更多辅助燃料,此外生活垃圾中灰土含量也会影 响焚烧效果,最终导致焚烧成本上升;产生的烟气必须净化,净化技术难 度大、运行成本高;焚烧产生的残渣还必须消化。
第六章固体废物热处理技术
对生活垃圾来说, 当 LHV<3344kJ/kg时,不能满足焚烧条件; 当3344<LHV<4180(kJ/kg)时,理论上可不 借助辅助燃料焚烧,但废热利用价值不大; 当4180<LHV<5000(kJ/kg)时,供热和发电均可; 当LHV>6000kJ/kg时,稳定焚烧,供热发电皆稳定。
热值与可焚烧性
机械炉排焚烧炉
分级混合好; 燃烧效果好; 一次空气分布 可控;
可使焚烧操作 操作自动、连 续化。
焚烧炉内的垃圾燃烧火焰
机械炉排焚烧炉
炉排的作用:
输送废物及炉渣通过炉膛 搅拌和混合物料
使从炉排下方进入的一次空气顺利通过燃烧层
按构造不同可分为:
摇动式
往复式
逆动式 履带式
低位热值(LHV)=
高位热值-蒸发水分消耗的热量(水的汽化潜热) 水由废物中含有的水分和燃烧时生成的水分共同组成
Hlow= Hhigh-(W%+H%∗8.937)∗24.45 kJ/kg
通常使用低位热值!
固体废物热值
由灰分、VS和水分计算
LHV = Hdaf*0.01*VS - 24.45*W [kJ/kg]
第六章 固体废物 热处理技术(1)
——焚烧
热处理技术
定义(Thermal treatment)
段,通过改变废物的物理、化学、生物特性或组成来处 理固体废物的过程。
热处理过程:在设备中以高温分解和深度氧化为主要手
分类
焚烧 热裂解 高温焙烧 熔融 湿式氧化
热处理技术
熔融 湿式氧化
Denmark (COWI)
Austria (CEWEP)
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程固
化合物产物
及 体 加热
产 物
废 无氧或缺氧 物
气态: CH4+H2+H2O+CO+CO2 +NH3+H2S+HCN等气体产物
固态:炭黑、炉渣固体残余物
9
2 固体废物热解处理
❖ 热解产物中的燃料价值
热
可燃性气体
解 过
❖ 热解产生的气体量,由多到少的顺序为:氢、一氧化碳、 甲烷、乙烯和其他少量高分子碳氢化合物等,该混合气 体是很好的燃料,热值可达6390~10230kJ/kg。
因 同的温度区段所
素 进行的反应过程
— 不同,产生物的
热 解
组成也不同;一 般高温热解过程 以吸热反应为主
温 (有时也伴随着
度 少量放热的二次
反应)。
16
2 固体废物热解处理
有 关
热解( pyrolysis )
在实际生产中,按照生 产燃料的目的可将热分
热 解
的 几
热解技术原广泛应用 于生产木炭、煤干馏、 石油重整和炭黑制造 等方面,20世纪60年
解分为热解造油和热解 造气,热解造油一般采 用500℃以下的温度,在 隔氧条件下使有机物裂 解,生成燃油。这主要
固体废物热处理
2. 热解技术及其他
Thermal Treatment
of Solid Waste
1
焚烧?不焚烧?
为什么焚烧:
❖ 减小垃圾体积 ❖ 减小垃圾质量(可减少约3/4的质量) ❖ 降低环境卫生危害和风险 ❖ 能源回收 ❖ 可以设置于垃圾产生源附近
为什么不焚烧:
❖ 大气污染 ❖ 建设与运行成本 ❖ 破坏了可能被回收的资源
2.0/6=0.33
泥炭
C6H7.2O2.6
1.20
2.0/6=0.33
城市 垃圾
C6H9.64O3.75
1.61
2.14/6=0.36
褐煤
C6H6.7O2
1.10
2.7/6=0.45
新闻 纸
C6H9.12O3.93
1.52
1.2/6=0.20
半烟煤 C6H5.7O1.1
0.95
3.0/6=0.50
热 ❖ 废物组成
解 过
❖ 原料预处理
程 ❖ 物料含水率
影 响
❖ 热解温度
因 ❖ 加热速度
素 ❖ 空气量
12
2
影 响 因 素
— 废 物 组 成
固体废物热解处理
固体废物热解能否取得高能量产物,取决于原料中氢
转化为可燃气体与水的比例。
各种固体燃料组成及以C6HxOy表示的固体废物组成一览
表
固体 燃料
C6HxOy
个 代初,科学家开始研 概 究将其用于城市垃圾 念 的处理。
用于废塑料、废橡胶的 裂解。而城市垃圾的处 理主要应用垃圾气化熔 融技术(热解造气)。
6
2 固体废物热解处理
热
焚烧
热裂解
解
生物质、塑料类、橡胶等
与
需氧
氧需求 无氧或缺氧
焚
放热
能量
吸热
烧 二氧化碳、水 产物 气、油、炭黑
比
就地利用 利用 贮存或远距离运输
较
二次污染大 污染 二次污染较小
7
2 固体废物热解处理 铬Ⅲ不转为Ⅵ
热 解 的
硫、重金 属等大都
被固定
特
点
NOx产 量少
排气量小
转为可贮
存性能源
8
2 固体废物热解处理
液态:大分子量及中等分子量
热
有 分子键断裂
的有机液体(焦油等)+分子量
解 过
异构化
机 小分子聚合
小的有机液体(甲醇、丙酮、 醋酸、乙醛等)+其它液体芳香
➢热解工艺分类
典型固 体废物 的热解
➢城市生活垃圾的热解、废塑料的热解、污 泥的热解、废橡胶的高温热解
国内外热解处理技术的发展 4
2 固体废物热解处理
有
关 热
热裂解 ( pyrolysis )
解 根据这一定义,严格讲 的 来,凡通过部分燃烧热
几 解产物以直接提供热解
个
概 念
所需热量者,不称为热 解而应称作部分燃烧或 缺氧燃烧。关于这方面 的问题,目前尚无统一
垃请 考圾同 虑焚学 垃烧们 圾的调 焚发研 烧展并 的现思 取状考 舍,: ?如我
何国 2
热处理技术 焚烧(incineration): 生活
垃圾和危险废物的燃烧(具
熔融 湿式氧化
有强烈放热效应、有基态和
1
电子激发态的自由基出现、
焚烧处理 并伴有光辐射的化学反应现
象)
其它热 4 处理方法
处理方法
程
有机液体
及
❖ 热解产生的液体中含有:高分子烃类油、焦油、焦木酸 和水等物质。油类和焦油是有价值的燃料,而焦木酸是
产
化学成分复杂的混合物。
物
固体残渣
❖ 主要是碳黑。热解产生的固体残渣(炭渣)是一种轻质
炭素物质,其热值范围为12.8~21.7 MJ/kg,含硫量很低。
可作为燃料使用。
10
11
2 固体废物热解处理
塑料 薄膜
C6H10.4O1.06
1.73
8.28/6=1.4
烟煤
C6H4O0.53
0.67
2.94/6=0.49
厨余 物
C6H9.93O2.79
1.66
4.0/6=0.67 13
2 固体废物热解处理
影 响 因 素
—
❖ 物料颗粒大,则传热速度及传质速度较慢、 热解二次反应多,对产物成分有不利影响。 较小的颗粒尺寸将促进热量传递,从而使 高温热解反应更加容易进行。
H/C
HH应22+后O1完的/2O全H2/反→C
固体 燃料
C6HxOy
H/C HO2完+1全/2O反2应→后H2 的H/C
纤维素 C6H10O5
1.67
0.00/6=0.00
无烟 煤
C6H1.5O0.07
0.25 1.4/6=0.23
木材
C6H8.6O4
1.43
0.6/6=0.1
半无 烟煤
C6H2.3O0.38 0.38
原 料 ❖ 因此有必要对热解原料进行适当的破碎处 预 理,使粒度细小而均匀。
处
理
14
2 固体废物热解处理
影 响
❖ 物料含水率对热解最终产物有影响,
因 含水率越低,物料加热速度快,越有
素 利于得到较高产率的可燃性气体。
—
物
料
含
水
率
15
2 固体废物热解处理
影 响
热解过程包括了 一系列复杂的物 理化学过程。不
2
热裂解
热裂解:是将有机物在
焙烧: 在低于熔点的温度下热处 焙烧
理废物改变废物的物理化学性 质以利于后续资源化利用的处
处理
无氧或缺氧状态下加 热,使之成为气态、 液态或固态可燃物质
理过程
3 的化学分解过程。 3
2 固体废物热解处理
热解 原理
热解 工艺
➢热解定义及特点、热解过程及产物、热解 过程影响因素
的解释。
热解又称破坏性蒸馏、干 馏、或炭化过程。是物料 在氧气不足的气氛中燃烧, 并由此产生的热作用所引 起的化学分解过程。关于 热解的较严格的定义是: “在不向反应器内通入氧、 水蒸气或加热的一氧化碳 的条件下,通过间接加热 使含碳有机物发生热化学 分解,生成燃料(气体、 液体和炭黑)的过程。” 5