第六章 固体废物的焚烧处理(第一节2h)

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– 温度分布大致为:干燥区200~400℃,燃烧区 700~900 ℃,高温熔融烧结区1100~1300 ℃
鼓式旋转型污泥焚化专用炉
各式焚烧炉的优缺点
焚烧炉的保护
控制温度,避免HCl腐蚀炉体; 提高灰分熔点,在锅炉内施放高温防腐剂
(Ca、Mg、Al等氧化物); 避免还原气体出现,保证供应过量空气; 选用耐腐蚀性好的钢材做炉壳; 根据耐火材料的耐蚀性特性分段,选用耐
可避免产生黑烟。
焚烧温度经验数据
① 含有碱土金属的废物焚烧时,一般控制在 750~800℃以下。
② 含氯化合物的焚烧,温度在800~850℃以上时, 氯气可以转化为氯化氢,可以回收利用;低于 800℃会生成氯气,难以去除。
③ 焚烧氰化物,850~900 ℃ ④ 高温焚烧是防治PCDDs的最好方法 ,估计在
入炉固体废物从进料端向出料端移动过程中完 成物料的蒸发、干燥、热分解和燃烧反应过程。
1. 机械炉排焚烧炉
将废物置于炉排上进行焚 烧的炉子,有固定炉排和 活动炉排两种焚烧炉
固定炉排:只能手工操作、 间歇运行,劳动条件差、 效率低,拨料不充分时焚 烧不彻底。只适用于焚烧 少量的易燃性废物。
活动炉排:实际应用较多, 即机械炉排焚烧炉。
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。
(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。
三、热平衡和烟气分析
(一)固体废物热值
1. 基本概念
热值:单位质量的固体废物完全燃烧释放出来的热量, kJ/kg或kcal/kg计,也称为发热量。 – 一般情况下有害废物的燃烧热值需要18600kJ/kg。 低于该值则需添加辅助燃料。
高位热值(HHV—粗热值):是指化合物在一定温度下反 应到达最终产物的焓的变化。
1. 干燥
从物料送入焚烧炉起到物料开始析出挥发分着 火的过程;分为预热阶段和水分蒸发阶段。
① 预热阶段:垃圾从环境温度升温到水分蒸发平 衡达到稳定温度的过程,主要用温度参数表征, 伴有垃圾吸热和少量水分蒸发等现象。
② 水分蒸发阶段:水分受热力驱动而蒸发,并通过 质量传递而逸离垃圾体,进入气相,为垃圾稳定 着火燃烧创造条件。
低位热值 (LHV或NHV—净热值):意义与粗热值相同。 高位热值产物水为气态,低位热值产物水为液态。二者
之差就是水的汽化潜热。
2. 热值计算
(二)燃烧温度
(三)空气和烟气量计算
四、焚烧工艺
1. 前处理与进料系统
2. 焚烧炉系统_工艺核心
作用:是固体废物进行蒸发、干燥、热分解和燃烧的场 所,核心装置是焚烧炉。
废物中的有害有毒物质在800~1200℃的高温下氧化、热 解而被破坏,燃烧产生的余热用于供热或发电,产生的 废渣作建材使用,可同时实现废物的无害化、减量化、 资源化。适宜处理有机成分多、热值高的废物。
焚烧具备条件及反应过程
(二)焚烧原理
固体废物焚烧过程是一系列十分复杂的物 理变化和化学反应过程,通常包括:干燥、 热分解、燃烧三阶段。
3. 燃烧__Page 1(方式)
(1)蒸发燃烧:固体受热熔化成液体,继而化成蒸气,与 空气扩散混合而燃烧;
– 蜡的燃烧;
(2)分解燃烧:固体受热后先分解,较小分子的碳氢化合 物挥发,与空气扩散混合而燃烧。
– 木材和纸的燃烧; – 含碳固体废物的燃烧大都属分解燃烧,可分成分解与燃烧
二个过程。
(3)表面燃烧:固体受热后不发生熔化、蒸发和分解等过 程,而是在固体表面与空气反应进行燃烧。
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;
➢能以最快的速度实现垃圾处理的无害化、减 量化和资源化。在发达国家已被广泛采用。
焚烧法缺点
焚烧法对垃圾的热值有一定要求, 建设成本和运行成本相对较高, 管理水平和设备维修要求较高; 焚烧产生的废气若处理不当,很容易对环 境造成二次污染。 不同季节、年份垃圾热值的变化。
2. 可焚烧处理的废物类型
火材料,如低温部位采用粘土砖,高温部 位采用高铝矾土砖等。
(二)效果评价
类似的化学结构且生物作用方式基本相同的化 合物。是一类多氯代三环芳烃类化合物的统称。 – 氯苯并二噁英(PCDDs),有75种同类物; – 氯代二苯并呋喃(PCDFs),有135种同类物; – 多氯联苯(PCBs),有209种同类物。
4. 烟气系统_Page3(污染控制)
作用:去除焚烧烟气中的污染物质,使之达到国家有关排 放标准要求,最终排入大气。
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)。
– 橡胶塑料的水分是最易蒸发的,其排列为橡胶、 塑料、纤维、纸、竹木、厨余
2. 热分解
热分解:固体废物中的可燃物质,在高温作用 下进行化学分解和聚合反应的过程;
反应实质:在无氧或近乎无氧条件下,利用热 能破坏含碳高分子化合物元素的化学键,使含 碳化合物破坏或进行化学重组。
温度越高,热分解速率越快,可燃物分解越彻 底。
焚烧温度多保持在400~980℃。
3. 回转窑焚烧炉
回转窑焚烧炉:应用最多的活动炉床焚烧炉。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。
– 根据燃烧气体和固体废物前进方向是否一致, 旋转窑焚烧炉分为顺流(处理高挥发性固废) 和逆流两种(处理高水分固废) 。
实际燃烧过程中,通过加入足够的氧气、保持适 当温度和反应停留时间,控制燃烧反应使之接近 理论燃烧,不致产生有毒气体。
3. 燃烧__Page 3(结果)
燃烧结果至少有以下三种可能的情况: ① 废物的主要部分很可能在一级燃烧室就很容易被
氧化或被全部破坏,或者部分废物在一级燃烧室 被热解,在第二燃烧室或后燃室达到完全焚烧。 ② 很少一部分废物由于某些原因,在焚烧过程中逃 逸而未被销毁,或只有部分销毁。 ③ 废物组分可能会产生一些中间产物,这些中间产 物可能比原废物更有害。
停留时间的长短直接影响焚烧的完善程度,也是 决定炉体容积尺寸的重要依据。
停留时间长,处理量小,处理效果好,但经济不 合理;时间短,处理量大,但燃烧不彻底。
停留时间由许多因素决定,如废物的形态等。
– 垃圾焚烧,温度850~1000 ℃,停留时间1.5~2h,烟 气停留时间2s。
– 一般有机废液,0.6~1s;含氰废液约3s。 – 废气,一般在1s以下。如油脂精制过程产生的臭气,在
925 ℃以上。 ⑤ 焚烧可能会产生氧化氮的废物,温度控制在
1500 ℃以下。
3. 搅拌混合程度
为增大固体与助燃空气的接触和混合程度,搅 动方式是关键所在。
焚烧炉所采用的搅动方式有空气扰动、机械炉 排扰动、流态化扰动及旋转扰动等。
4. 过剩空气率
在实际的燃烧系统中,氧气与可燃物质无法完全 达到理想程度的混合及反应。为使燃烧完全,需 要加上比理论空气量更多的助燃空气量。
其组分、物性和燃烧特性等非常复杂,不易直接 填埋;
– 不可燃垃圾:金属、建筑垃圾、玻璃、灰渣 等,除可回收利用部分外,大多可直接安全 填埋。
一、焚烧技术的发展
发展历程
二、焚烧原理
(一)焚烧与燃烧
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。
焚烧:生活垃圾与危险废物的燃烧。 被处理的废物在焚烧炉内与过量空气进行氧化燃烧反应,
– 挥发分的燃烧是均相的反应,反应速度快,而固体的燃烧 是不均相的,速度要慢得多。如木炭,焦炭等。
3. 燃烧__Page 2(反应)
一般,可燃废物可用CxHyOzNuSvClw表示,其完 全燃烧的氧化反应可表示为:
CxHyOzNuSvClw+O2 →CO2+H2O+NO2+SO2+HCl+余热+灰渣
尽可能焚毁废物,使被焚烧的物质变为无 害和最大限度地减容
– 焚烧后的废物体积只是原体积的5%或更少; – 一些有害固体废物通过焚烧,可以破坏其组
成结构或杀灭病原菌。
尽量减少新的污染物质产生,避免造成二 次污染。
焚烧法优点
垃圾焚烧后,体积可减少85%-95%,质量减少 20%-80%; 高温焚烧消除了垃圾中的病原体和有害物质; 焚烧排出的气体和残渣中的一些有害副产物的 处理远比有害废弃物直接处置容易; 处理周期短、占地面积小、选址灵活等。
烟气中的有害成分:主要是CO、NOx、H2S、 HCl以及一些具有特殊气味的有机有害气体,如 饱和烃和不饱和烃、烃类氧化物、卤代烃类、 芳香族类物质等,包括多氯二苯二噁英;
固体颗粒物:主要是碳黑、一些金属和盐类经 蒸发凝聚而成的粉尘。
4. 烟气系统_Page2 (烟气中剧毒有机氯化物)
主要为二噁英类 二噁英(dioxins,简称DXN) ,是指一类具有某种
2. 流化床焚烧炉
流化床焚烧炉是利用炉底分布板吹出的热风将废 物悬浮起呈沸腾状进行燃烧。一般常采用中间媒 体即载体(砂子)进行流化,再将废物加入到流化 床中与高温的沙子接触、传热进行燃烧。
目前工业应用的流化床有气泡床和循环床两种类 型。前者多用于处理城市垃圾和污泥;后者多用 于处理有害工业废物。
固体、液体和气体废物; 城市垃圾和一般工业废物、危险废物。
– 危险废物中的有机固态、液态和气态废物。 – 城市生活垃圾及其暂时贮存过程中产生的渗
滤液和臭气。
3. 可燃固体废物
从焚烧角度分析,城市生活垃圾可分为可 燃和不可燃两部分:
– 可燃垃圾:橡塑、纸张、破布、竹木、皮革、 果皮及动植物、厨房垃圾等。
2. 焚烧炉系统_参数设计
3. 空气系统
作用:为焚烧提供必要氧气;冷却炉排、混合炉料、控制 烟气气流等。
垃圾池上方抽取空气用余热锅炉后的热转换器预热,用于 一次助燃空气。
4. 烟气系统_Page1(烟气组成)
烟气中的主要成分:CO2、H2O、O2、N2,占烟 气容积的99%,属无害成分;
650 ℃温度下ห้องสมุดไป่ตู้需要0.3s。
2. 焚烧温度
废物中有害组分在高温下氧化、分解直至破坏 所须达到的温度。
焚烧处理直接受炉内温度高低和分布均匀程度 影响;
大多数有机物的焚烧温度在800~1150℃之间, 通常在800~900℃左右。
– 生活垃圾,850~950℃ – 医疗垃圾与危险废物,1150℃ – 废气的脱臭处理,800~950℃ – 废物粒子在0.01~0.51微米之间,温度在900~1000℃
第六章 固体废物的热处理
主要内容
第一节 焚烧处理
1. 焚烧法
将垃圾作为固体燃料送入焚烧炉 在高温条件下
– 一 般 为 900℃ 左 右 , 炉 心 最 高 温 度 可 达 1100℃
垃圾中的可燃成分与空气中的氧进行剧烈 化学反应:
– 放出热量, – 转化成高温烟气和性质稳定的固体残渣。
焚烧的目的
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