固废第七章 焚烧技术

主要完成固体物料的燃烧和挥发组分的火焰燃烧
第二燃烧室：
主要对烟气中未燃尽组分和悬浮颗粒进行燃烧
焚烧子系统：
助燃空气：
一次空气： 由炉排下方吹入，其作用是提供废物燃烧 所需氧气，同时还可以防止炉排过热 二次空气：
由炉排上方吹入，其主要作用使炉膛内气体产 生搅动，造成良好的混合效果，同时为烟气中 未燃尽可燃组分氧化分解提供所需的氧气
垃 圾 锅炉 冷却塔 引风扇
烟囱
HCl
洗涤塔 第二段
布袋 除尘器
冷却塔3;飞灰
混合槽
去除效率：90%以上。
吸收剂 水
特 殊 助 剂
重金属控制技术
各种洗烟塔 + 除尘设备
降温凝结
截获凝结颗粒
挥发性高的铅、镉及汞等少数重金属不易被 凝结去除
3）烟气中主要污染物控制技术 二噁英/呋喃控制技术
六、焚烧产生的大气污染物及其控制：
1）焚烧产生的废气组成 粒状污染物，CO，SO2， SO3， NOX，HCl， HF，重金属，二恶英/呋喃，N2，H2O 2）排放标准 《GB 18485-2001 生活垃圾焚烧污染控制标准》 《危险废物焚烧污染控制标准》GB 18484-2001
六、焚烧产生的大气污染物及其控制：
燃烧室的四种气流模式：
错流式：
适用于焚烧中等发热量的垃圾，即低位发热量 为1000~6300kJ/kg的垃圾。
二次回流式：
适于垃圾热值随四季变化较大
2、焚烧炉类型：
机 械 炉 床 焚 烧 炉
优点：
容量大 效率高， 焚烧彻底， 燃烧稳定， 余热利用高
缺点：
造价高，技术复杂，维修费高，运行管理要求高 不适合于含水率特别高的污泥
缺点：
燃烧不完全，燃烧效率低，使用年限短（5~10 年），平均建造成本高
模组式固定床焚烧炉（控气式焚烧炉）： 适用范围：
已成为主要的小型废物焚烧炉，普遍为一般学 校、机关、医院、工厂及小型乡镇使用。 适用于废纸、城市垃圾和医疗垃圾的处理 也可用于焚烧其他一般固体、液体及污泥废物 但不十分适合危险废物焚烧使用。
150
400 260 75 0.2
8
9 10
镉
铅 二噁英类
mg/m3
mg/m3 ng/m3
测定均值
测定均值 测定均值
0.1
1.6 1.0
注：表中规定各项标准限值，均以标准状态下含11％O2的干烟气为参考值换算
PCDDs/PCDFs的产生：
废物本身所含有：
焚烧含微量PCDDs/PCDFs的垃圾
炉内形成： 炉内形成的不完全燃烧碳氢化合物与氯化物结合形成
g.通过监测系统和各种控制调节系统，确保燃烧完全
避免炉外低温再合成：
PCDDs/PCDFs生成的典型温度：350±50℃ 主要发生在锅炉内（尤其在节热器部位）或粒 状污染物控制设备前。
对于烟气中已生成的PCDDs/PCDFs： 干法或半干法：喷入吸附剂（如活性炭或焦炭粉）或 设置吸附剂的固定床吸附与除尘设备联合 湿法：对PCDDs/PCDFs总浓度影响不大，但可使毒性 当量浓度（TEQ）有所降低
O O
二噁英（PCDDs）：
指含有二个氧键连接二个苯 环的一类有机氯化合物。
呋喃（PCDFs）：
O
指含有一个氧键连接二个苯 环的一类有机氯化合物。
二恶英/呋喃控制技术
TCDD：2,3,7,8－四氯二苯二恶英
是现有化合物中最毒物质，毒性比氰化物大1000倍
PCDDs/PCDFs的浓度表示方式：
总量浓度（ng/m3, ng/kg,ng/L ） 毒性当量浓度（TEQ）： 以2,3,7,8－TCDD为基准（系数1.0）
生成PCDDs/PCDFs的前驱物质氯苯、苯酚
炉外低温合成：
排出燃烧室外的烟气中氯苯、苯酚等前驱物在特定
条件下被金属氧化物催化合成PCDDs/PCDFs
PCDDs/PCDFs的防治：
控制来源：
避免含PCDDs/PCDFs物质和含氯成分高的物质 （如PVC）进入垃圾
减少炉内形成：
共“a-g”七条措施 重点：保证足够的燃烧温度和停留时间 焚烧温度≥850℃,停留时间≥ 2s 焚烧温度≥ 1000℃,停留时间≥ 1s
流化床式焚烧炉 （Fluidized bed incineration, FBI）
如何分离热载体与灰渣？
流化床式焚烧炉： 优点：
容量适中，热导性好，燃烧效率高 炉床单位面积处理能力大 床层温度易于控制 本体结构简单，无机械传动部件，不易产生故 障，造价便宜
缺点：
动力消耗较多 废气中粉尘较多 空气分布必须均匀，否则发生偏流影响流化状态 和尾气夹带量，燃烧温度和焚烧完全性
焚烧子系统： 燃烧室的四种气流模式：
对流式
错流式
并流式
二次回流式
燃烧室的四种气流模式：
对流式：
可以使垃圾受到充分的干燥 适于焚烧低热值（低位发热量2000~4000kJ/kg） 及高含水量的垃圾较适用；
并流式：
燃烧气体对垃圾干燥效果较低 常用于焚烧高热值(低位发热量5000kJ/kg以上) 及低含水量的垃圾
生活垃圾焚烧炉大气污染物排放限值（GB18485-2001）
序号 1 2 项目 烟尘 烟气黑度 单位 数值含义 测定均值 测定值 限值 80 1
mg/m3
林格曼黑度，级
3
4 5 6 7
一氧化碳
氮氧化物 二氧化硫 硫化氢 汞
mg/m3 mg/m3
mg/m3 mg/m3 mg/m3
小时均值
小时均值 小时均值 小时均值 测定均值
PCDDs/PCDFs的测定：
属于超痕量级测试：GC-MS联机测定
七、焚烧产生的残渣及其控制：
细渣
底灰
灰渣种类：
锅炉灰 飞灰
属于危险废物，必须进行固化/稳定化处理
七、焚烧产生的残渣及其控制：
焚烧灰渣的处理处置及再利用： 图7-26（P220）：典型的灰渣处理处置技术
图7-27（P221）：典型的焚烧灰渣再利用技术
3）烟气中主要污染物控制技术 粒状污染物控制技术 氮氧化物控制技术 酸性气体控制技术
重金属控制技术 二恶英/呋喃控制技术
粒状污染物控制技术
静电除尘器 布袋除尘器 旋风除尘器 湿法除尘设备
氮氧化物控制技术
氮氧化物的产生：
燃料型氮氧化物：燃料中的氮 热力型氮氧化物
炉膛内的温度下限设定： 恶臭物质的氧化分解一般认为在700℃以上时进行得比 较完全， 低温时容易产生剧毒物质二恶英，当温度高于 700 ℃时， 二恶英及其前驱物由生成转向分解
炉膛内的温度上限设定： 设备腐蚀和灰渣的结焦（焚烧灰熔融温度1100~1200 ℃） 减少烟气中氮氧化物的生成
焚烧子系统： 燃烧室： 第一燃烧室：
缺点：
连续传动装置复杂，炉内的耐火材料易损坏 燃烧效率低，处理低热值废物时必须加辅助燃料 炉体排出的尾气常带恶臭，需脱臭装置或导入高 温后燃烧室
适用范围：
适用于处理PCBs等危险废物和一般工业废物 特别是含多种难燃烧物质或水分变化较大的垃 圾，对处理多种混合固体废物有利 处理城市生活垃圾时会因动力消耗大而增加 垃圾的处理成本 处理高粘度污泥时，易在炉内干燥区粘附结 块而影响传热效率
空气中的氮
（火焰温度在1000℃以上时会大量产生）
氮氧化物的控制技术： 燃烧控制法： 湿法（较少用于垃圾焚烧） 干法（选择性非催化还原和选择性催化还原）
酸性气体控制技术
干式洗烟法 半干式洗烟法 湿式洗烟法
酸性气体控制技术
干式洗烟法
水 垃 圾 锅炉 旋风 除尘器 冷却塔 石灰粉
烟囱
五、固体废物典型焚烧系统： 国际上常用的四大焚烧系统： 机械炉床式焚烧炉 旋转窑式焚烧炉 流化床式焚烧炉 模组式焚烧炉
1、焚烧系统的组成：
贮存及进料子系统：
焚烧子系统：
废热回收子系统： 发电子系统：
给水处理子系统：
烟气处理子系统：
废水处理子系统：
灰渣收集及处理子系统：
贮存及进料子系统：称重—卸料—贮存—进料
焚烧子系统：焚烧炉本体（炉床、燃烧室）
焚烧子系统： 炉排是构成焚烧炉燃烧室的最关键部件： 炉排类型：
往复式炉排：
摇动式炉排： 转动滚筒式炉排：
逆动式炉排：
炉排的种类：
炉排类型： 转动滚筒式炉排：
焚烧子系统：
炉膛
炉膛温度：
炉膛内的温度一般为700~1000℃，最好控制在 750~950 ℃
避免炉外低温再合成：
a.在燃烧室设计时采取适当的炉体热负荷，以保持足 够的燃烧温度、气体停留时间、燃烧段和后燃烧段的 不同空气量及预热温度等 b.炉床上的二次空气量要充足 c.燃烧室的气流模式宜采用顺流式 d.高温阶段炉室体积应足以确保废气有足够的停留时间 e.操作上，确保废气中有适当的过氧浓度（6~12%） f.在启炉、停炉或炉温不足时，应确保启动助燃器达到既 定炉温
引风扇 布袋 除尘器
反应槽
飞灰
回流槽
去除效率：HCl 60%，SO2 30%左右。
反应物 +飞灰
酸性气体控制技术
半干式洗烟法
水 吸收剂
吸收 准备槽
垃 圾
锅炉 旋风 除尘器 半干式 吸收塔 布袋 除尘器
引风扇
烟囱
飞灰
反应物 +飞灰
去除效率：90%以上。
酸性气体控制技术
湿式洗烟法
NaOH或Ca(OH)2。
旋（回）转窑式焚烧炉：
投料传送带
回转窑焚烧炉
除尘器
二次燃烧室
旋风分离器
排风机
并流式回转窑焚烧炉
逆流式回转窑焚烧炉
并流式旋转窑焚烧炉：