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固体废物处理与处置
主讲教师:xxx
2019-11-1
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内容回顾
第五章重点内容:
• 厌氧消化原理 • 厌氧消化的两段理论 • 厌氧消化的三段理论 • 微生物浸出机理
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第六章 固体废物热处理
2019-11-1
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固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
1、固体废物性质
可燃分和有毒有害物质的种类及含量、水分含量等
热值:低位热值≤3350kJ/kg时,需添加辅助燃料
固体废物尺寸:尺寸越小,所需加热和燃烧时间越短, 固体物质燃烧时间与物料粒度1~2次方成正比。此外,尺 寸越小,比表面积越大,与空气接触越充分,利于提高焚 烧效率
生活垃圾含水量《=50%,低位热值在3350-8374kj/kg
最低温度要高于物料燃点温度
一般要求生活垃圾的焚烧温度在850-950度,医院垃圾和
危险废物达到1150度
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3、停留时间(time) 固体废物在焚烧炉内停留时间和烟气在焚烧炉内停留时间 停留时间越长,焚烧越彻底,焚烧效果越好 停留时间过长,会使焚烧炉处理量减少,经济上不合理 停留时间过短,会造成不完全燃烧 要求垃圾停留时间达到1.5~2h以上,烟气停留时间达到2s
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热平衡计算 ——输入热量总和=输出热量总和
1、热量输入组成 (1)固体废物的热量,Qw,kJ; (2)辅助燃料的热量,Qf,kJ; (3)助燃空气的热量,Qa,kJ;
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2、热量输出组成
(1)有用热量,Q1,kJ; (2)不完全燃烧热损失,Q2,kJ; (3)机械热损失,Q3,kJ; (4)水的汽化热,Q4,kJ; (5)灰渣显热,Q5,kJ;
焚烧带病毒、病菌的垃圾 机械化连续垃圾焚烧炉
大型机械化炉排
英、美、法等试验研究, 建立焚烧炉
处理能力、焚烧效果、治 污
较高效率的烟气净化系统
自控、移动式机械炉排焚烧炉
除尘 资源化 智能化 多功能 综合化
多样化、T
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二、焚烧原理
(一)燃烧与焚烧
• 燃烧:具有强烈放热效应、有基态和电子 激发态的自由基出现,并伴有光辐射的化 学反应现象;通常说的燃烧指的是有焰燃 烧;
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4、湍流度(turbulence) 促进空气与废物充分混合,以达到完全燃烧 有机械搅拌(炉床搅拌)、气流动力搅动(流化床)
5、过剩空气(excess air) 焚烧所需氧气由空气提供,通过提供足够空气保证完全 反应 供给过多过剩空气会导致焚烧温度降低、烟气量增大 过剩空气是理论空气量的1.7~2.5倍
• 焚烧属于强迫点燃燃烧;
• 热值:指单位重量的固体废物燃烧释放出 来的热量,以kJ/kg表示。
粗热值(HHV——高位热值):是指化合物在一定
温度下反应到达最终产物的焓的变化。水为液态
净热值(NHV、LHV——低位热值):水为气态。
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(二)焚烧原理
1、干燥 利用焚烧系统热能,使入炉固体废物中的水分汽化、蒸发 的过程 干燥形式:热传导干燥,对流干燥,辐射干燥 影响因素:固体废物含水率高低,决定干燥时间的长短, 对于高水分固体废物,需加辅助燃料来维持正常运行
解:以固体废物1kg为基准 (1)固体废物的热量 Qw=11630x1=11630kJ
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(2)不完全燃烧热损失 惰性物的质量:1kgx0.20=0.2kg 总残渣量:0.2/(1-0.05)=0.2105kg 残渣中未燃烧碳的质量:0.2105-0.2=0.0105kg 未燃烧碳的热损失:Q2=32564x0.0105=341.9kJ (3)机械热损失(辐射热损失) 为进入焚烧炉总能量的0.5%,即 Q3=11630x0.005=58.2kJ
• 作用:能同时实现减量化,无害化和资源化的目 的。
• 焚烧法是固废的一条重要的处理、处置途径。
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(二)焚烧法的处理对象
• 无机-有机物混合性固体废物(如城市垃圾); • 某些特定的有机固体废物(如医院的带菌废
物,石油化工厂和塑料厂的具有毒性的中间 产物等); • 多氯联苯类高稳定性的有机物。
焚烧处理 强烈放热效应、有基态和电子 激发态的自由基出现、并伴有
光辐射的化学反应现象 )
其它热 处理方法
4
处理方法
2
热裂解
焙烧处 焙烧: 在低于熔点的温度下热处理
热解:是将有机物在无氧或 缺氧状态下加热,使之成
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

为气态、液态或固态可燃 物质的化学分解过
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3T+1E
• 3T:停留时间(Time),温度 (Temperature) ,湍流度(Turbulance)
• 1E:空气过剩系数(Excess Air)
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七、焚烧主要参数及热平衡计算
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(一)固体废物热值
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(4)水的汽化热
生成水的总质量=固体废物原含水量+组分中氢和氧生成水 量
• 供电:过热蒸汽——汽轮发电机组 ——最有效转换途径之一
• 热电联供:发电+区域性供热/供冷;发 电+工农业供热;发电+区域性供热+ 工业供热/冷 ——有效综合利用能量
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2、焚烧技术发展过程
19世纪中后期 20世纪初 1960 1970~1990
……
我国始于1980
2019-11-1
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2、焚烧温度(temperature)
焚烧温度越高,所需停留时间越短,焚烧速率越快,焚 烧效率越高
温度过高(高于1300℃),会影响内衬耐火材料、会发 生炉排结焦
温度太低(低于700℃),会发生不完全燃烧,产生有毒 副产物(当焚烧温度为700℃时会产生二恶英和六价铬)
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四、焚烧效果评价
1、目来自百度文库法
肉眼观测
观测焚烧烟气,判断焚烧效果,烟气越黑、气量越大, 焚烧效果越差 2、热灼减量率法
指焚烧残渣经灼烧减少的质量占原焚烧残渣质量的百分数
可燃物氧化、焚烧越彻底,焚烧灰渣中残留可燃成分就越 少,热灼减量率就越小
Rc

m渣 m灰 m渣
2019-11-1
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2、流化燃烧技术
较成熟,可处理低热值、高水分废物,但对入料要求均匀 化、细小化
流化床焚烧炉
空气流和烟气流快速移动,物料流态化状态
3、旋转燃烧技术
较成熟,效率高
回转窑焚烧炉
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工作原理:筒体转动对物
感谢你料的欣进赏 行翻动
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六、焚烧的主要影响因素(3T+1E)
3 程。
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第一节 焚烧处理
焚烧 原理
燃烧、燃烧机理、燃烧技术、主要影响因素
热平衡及 烟气分析
固体废物热值、燃烧温度、空气和烟气量计算
焚烧 工艺
焚烧工艺系统组成
焚烧炉 系统
焚烧炉、余热利用系统、焚烧炉选评
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(一)概述
• 一种高温分解和深度氧化的综合过程。焚烧法可 以使可燃性固体废物通过氧化分解,达到减容, 消毒,回收能量及副产品的多重目的。
• Qw+Qf+Qa= Q1+Q2+Q3+Q4+Q5
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例 某固体废物含可燃物60%、水分20%、惰性物(即灰分) 20%,固体废物的可燃元素组成为碳28%、氢4%、氧 23%、氮4%、硫1%。假设:固体废物的热值为 11630kJ/kg;炉栅残渣含碳量5%;空气进入炉膛的温度 为65℃,炉栅残渣离开时的温度为650 ℃;残渣的比热为 0.323 kJ/(kg·℃);水的汽化潜热2420 kJ/kg;辐射损失 为总炉膛输入热量的0.5%;碳的热值为32564 kJ/kg。试 计算这种废物燃烧后可利用的热值。
2019-11-1
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2、热分解
固体废物中的有机可燃物,在高温作用下进行化学分解和 聚合反应的过程
温度越高,有机可燃物热分解越彻底,热分解速率越快
2019-11-1
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3、燃烧
是可燃物质的快速分解和高温氧化过程
根据可燃物种类和性质,燃烧机理可划分为蒸发燃烧、分 解燃烧和表面燃烧
①烟气: • 组成:颗粒污染物(颗粒物、灰分颗粒)和气态
污染物; • 气态污染物种类:SOx、COx、NOx、HCl、HF、
二噁英类物质; • SOx来源于废纸和厨余垃圾; • NOx一部分来源于空气中的氮,一部分来源于厨
余垃圾; • HCl来源于废塑料; • 二噁英类物质来源于废塑料、废药品,或其前驱
焚烧越彻底,烟气、灰渣中有害有机物含量越少
DRE min mout 100%
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五、焚烧技术
1、层状燃烧技术 过程稳定、技术成熟、应用广 固定炉排焚烧炉、水平机械焚烧炉、倾斜机械焚烧炉等 热量来自上方的辐射、烟气的对流,垃圾层内部 着火的垃圾 炉排和气流翻转及搅动下 垃圾层松动 不断推动下落 垃圾底部着火 炉型设计和配风设计
• 焚烧:指生活垃圾和危险废物的燃烧;包 括蒸发、挥发、分解、烧结、熔融和氧化 还原等一系列复杂的物理和化学变化,及 相应的传质和传热的综合过程;
2019-11-1
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• 燃烧的三个基本条件:可燃物质、助燃物 质、引燃火源,在着火条件下着火燃烧;
• 燃烧的着火方式:常见的有化学自然燃烧、 热燃烧、强迫点燃燃烧;、
体物质,或特定条件下在炉外生成。
2019-11-1
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②残渣
• 焚烧处理的产渣量及残渣性质与固废种类、 焚烧技术、管理水平有关;
• 残渣的化学组成:主要是Ga、Si、Fe、Al、 Mg的氧化物及重金属氧化物;物理、化学 性质较稳定。
2019-11-1
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三、焚烧特性
1、固体废物的三组分 水分:物料含水率太高,无法点燃,比如国内垃圾厨余 含量高,不宜点燃,欧美国家垃圾含水率低,较容易点燃 可燃分:含量越高,越易燃烧 灰分:灰分含量高时,相应的可燃分含量低,不易燃烧 2、热值 固体废物低位热值≤3350kJ/kg时,需添加辅助燃料燃烧
2019-11-1
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(三)焚烧法的特点
• 优点:
– 减量(80~90%以上); – 消毒(彻底); – 资源化(能源和副产品)。
• 缺点
– 二次污染(大气); – 投资及运行管理费高; – 过程控制严格。
2019-11-1
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(四) 焚烧--热量利用
• 供热:蒸汽、热水、热空气 ——适合小规模
100%
2019-11-1
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3、二氧化碳法 烟道排放气中CO2浓度占CO2和CO浓度之和的百分比 二氧化碳相对浓度越高,固废焚烧越完全,焚烧效率越高
E cCO2 100% cCO2 cCO
4、有害有机物破坏去除率
指焚烧过程中有害有机物减少的质量占固体废物所含有害 有机物质量的百分数
——指单位质量固体废物在完全燃烧时释放出来的热量。 若热值包含烟气中水的潜热,称为高位热值;若热值不包 含烟气中水的潜热,称为低位热值,二者之间关系式如下:
LHV HHV Qs

HHV

2420[w水
9(wH

wCl 35.5

wF 19
)]
• Qs为烟气中水的潜热;w水、wcl、 wF分别为 可燃物中水、氯元素、氟的质量分数;
蒸发燃烧:可燃物质受热融化、形成蒸汽后进行的燃烧反 应(蜡质类)
分解燃烧:可燃物质中的碳氢化合物等,受热分解、挥发 为较小分子可燃气体后再进行燃烧(纸、木材)
表面燃烧:可燃物质在未发生明显的蒸发、分解反应时, 与空气接触直接进行燃烧反应(木炭、焦炭)
2019-11-1
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焚烧处理后的污染物
【概念】焚烧 干燥 热裂解 焙烧
本章重点
热值 燃烧温度 DRE
热灼减量比 焚烧效率
【方法原理】
焚烧原理;热平衡和烟气分析;焚烧工艺系统
组成;焚烧炉系统选择;热解原理;典型固体废物
的热解;焙烧方法。
2019-11-1
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4
干燥脱水 热分解 烧成
焚烧(incineration): 生活
1
垃圾和危险废物的燃烧(具有
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