第6章 固体废物热处理

二、焚烧原理
(principle of incineration)
国外某垃圾焚烧厂焚烧过程的物质转化示意
思考题2：生活垃圾焚烧后其产物包括哪些？这些产物是如 何形成的？
答：生活垃圾基本是有机物。由大量的碳、氢、氧元素组成，有 些还含有氯、硫、磷和卤等元素。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。 ①有机碳的焚烧产物是二氧化碳气体； ②有机物中氢的焚烧产物是水；若有氟或氛存在，也可能有它们 的氢化物生成。 ③固体废物中的有机硫和有机磷，在焚烧过程中生成二氧化硫或 三氧化硫以及五氧化二磷。 ④有机氮化物的焚烧产物主要是气态的氮，也有少量的氮氧化物 生成。 ⑤有机氟化物的焚烧产物是氟化氢。 ⑥有机氯化物的焚烧产物是氯化氢。 ⑦有机溴化物和碘化物焚烧后生成溴化氢及少量溴气以及元素碘。 ⑧根据焚烧元素的种类和焚烧温度，金属在焚烧以后可生成卤化 物、硫酸盐、碳酸盐、氢氧化物和氧化物等。
第1节 焚烧处理 Section 1 Incineration Treatment 概述 焚烧原理 热平衡和烟气分析
焚烧工艺
焚烧系统
一、概述
1、焚烧处理的概念
将固体废物进行高温分解和深度氧化的处理过程。 （过剩空气+垃圾）→高 温（800~1200°C）氧化、燃烧、分解
对于大中型的废物焚烧厂，能同时实现垃圾减量、消除垃圾 污染、回收利用焚烧产生的废热三个目的。
2、焚烧技术的特点
（1）优点
减量化效果显著（一般可减重80％和减容90％以上） 无害化程度彻底（彻底毁坏废物中的毒性物质，避免造成二次污染）;
可以充分实现垃圾处理的资源化（回收利用焚烧产生的废热，用来供 热或发电） ；
经济性。垃圾焚烧厂占地面积小，尾气经净化处理后污染较小，可以 靠近市区建厂，既节约用地又缩短了垃圾的运输距离，随着对垃圾填 埋的环境措施要求的提高，焚烧法的操作费用有望低于填埋。 实用性。焚烧处理可全天候操作，不易受天气影响。 （2）缺点 焚烧法投资大，占用资金周期长； 焚烧对垃圾的热值有一定要求，一般不能低于3360kJ/kg，限制了 它的应用范围； 焚烧过程中也可能产生较为严重的二恶英问题，必须对烟气投入很 高的资金进行处理。
思考题3：焚烧炉中烟气和残渣分别由什么成分组成？
（1）焚烧炉烟气由颗粒污染物和气态污染物组成。颗 粒污染物主要是由于燃烧气体带出的颗粒物和不完全
燃烧形成的灰分颗粒，包括粉尘和烟雾。焚烧炉烟气
的气态污染物种类很多，如SOx、COx、NOx、HCl、 HF、二恶英类物质等。 （2）残渣一般为无机物质，它们是的钙、硅、铁、铝、 镁、铅等重金属氧化物、氢氧化物和碳酸盐、磷酸盐 以及硅酸盐，其物理性质和化学性质较为稳定。
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 Thermal Treatment of Solid Waste
本章重点
【概念】 焚烧 热解 焙烧 热值 停留时间 烟气量 焚烧效率 燃烧温度 过剩空气系数
热灼减量比率 热灼减量率 有害有机物破坏去除率（DRE)
【方法原理】
(1)焚烧原理；(2)热平衡和烟气分析；(3)垃圾焚烧的物质转化 分析；（4）影响焚烧的因素；（5）焚烧工艺；（6）焚烧 系统组成；(7)三种焚烧炉；（8）焚烧效果评价；（9）焚烧 过程中污染物的产生和防治；(10)热解原理；(11)典型固体 废物的热解；(12)焙烧方法。
思考题7：焚烧垃圾产生的二次污染物包括哪些方面？
（1）烟气污染。垃圾焚烧所产生的烟气主要成分为CO2、H2O、N2、
O2等，同时也含有部分有害物质：烟尘、酸性气体（HCl、HF、SO2)、 NO2、CO、碳氢化合物（TCH)、重金属和二恶英（PCDD/PCDFs）。
通过适当的处理，达到各种环境保护标准之后才能排放到大气。
“3T+1E”原则
固体废物性质： 热值、组分、 含水量、尺寸
停源自文库时间
焚烧影响因素
焚烧温度 湍流度 (物料混合程度）
过剩空气系数
思考题4：影响固体废物焚烧处理的主要因素有哪些？这些 因素对固体废物焚烧处理有何重要影响？为什么？
三、热平衡和烟气分析
固体废物热值
燃烧温度
空气和烟气量计算
高位热值（粗热值） 高温热值（粗热值） 低位热值（净热值）
（2）废水污染。 (3)飞灰及灰渣污染。飞灰及灰渣含有大量的有害物质，如金属和二恶 英类物质，如未经处理直接排放，将会严重污染地下水源和土壤，对环 境造成危害。因此我国相关法规明确规定，所有垃圾焚烧系统的灰渣都 属于危险废物，需要妥善处置。 （4）恶臭物质。恶臭物质也是未完全燃烧的物质，主要有氨、硫化物、 甲基硫醇、胺等。
可燃组分元素的物料平衡
四、焚烧工艺(Incineration technics)
垃圾焚烧厂设备系统组成
宁波垃圾焚烧厂工艺流程图
思考题5：在垃圾焚烧处理过程中，如何控制二噁英类物 质（PCDDs）对大气环境的污染？
思考题6：试分析生活垃圾中的硫、氮、氯、废塑料、水分 等成分，在垃圾焚烧处理过程中可能发生的物理化学变化， 它们对垃圾焚烧效果及烟气治理的有何影响？