第六章-固体废物的热处理

热化学处理存在的问题： 1）投资和运行费用高； 2）操作运行复杂； 3）焚烧使垃圾利用率降低； 4）同时带来二次污染。
干燥脱水 热分解 烧成
焚烧（incineration）: 固体
1
废物高温分解和深度氧化的处 理过程（具有强烈放热效应、
焚烧处理 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
焚
火方式：化学自然燃烧、热燃烧、强迫点燃燃烧三种。 燃烧实际上是干燥脱水、热化学分解、氧化还原反应的综
烧
合作用过程。干燥是利用焚烧系统热能使入炉固体废物水分气
机
化蒸气的过程；按热量传递的方式，可将干燥分为传导干燥、
理
对流干燥和辐射干燥三种方式。热分解是固体废物中的有机可
燃物质在高温作用下，进行化学分解和聚合反应的过程。燃烧
…
智能化
4 1970~1990
多功能
综合性 自控、移动式机械炉排
2
焚烧炉、多样化、T ↗
20世纪初 大型机械Baidu Nhomakorabea炉排；较高效率的烟气净化
1
系统
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↗
焚烧带病毒、病菌的垃圾。→英、美、法等试验研究，建立焚烧炉
焚烧处理
焚烧 原理
燃烧、燃烧机理、燃烧技术、主要影响因素
第六章 固体废物热处理
Chapter 5 Thermal Treatment of Solid Waste
热处理：利用热物理方法改变固体废物状态的过程，广泛应用于固体 废物的预处理中，热处理包括干燥脱水、热分解、烧成、焙烧等。 固体废物的热化学处理（热转化处理）：在高温条件下使固体废物中 可回收利用的物质转化为能源的过程。主要包括焚烧、热解等。
热化学处理的优点： 1）处理时间短。流化床焚烧炉几分钟即可使垃圾燃烧完 全，炉排式焚烧炉垃圾停留时间仅1小时。 2）减容效果好，焚烧残渣体积是原来的8%-12%，如经分 选后的垃圾残渣仅2%-3%。 3）消毒彻底，减轻或消除后续处置过程对环境的影响， 是处理带有病原菌垃圾和有机污染垃圾的良好方法。 4）焚烧厂占地面积相对较小，不超过5hm2。 5）回收能源和资源。
Dulong公式 :
LHV

34000C
143000

H

1 8
O

10500S
LHV

2.322420 14000mc


45000

mH
1 8 mo
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
燃烧是具有强烈放热效应、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
三要素
可燃物质
焚
助燃物质
烧
引燃火源 焚烧
机
温度
理 着火条件
蒸发 挥发 分解 烧结、熔融 氧化还原
烧 污染物质，可能来源于固体废物中的废塑料、废药品，也可
产 能由其前驱体物质在焚烧炉内生成或在焚烧炉外生成。
物
固体废物焚烧处理的产渣量及残渣性质，与固体废物种
类、焚烧炉炉型、焚烧条件等有关。通常固体废物焚烧处理
的产渣量很小，如生活垃圾焚烧处理产渣率一般为7～15%。
残渣的化学组成主要是钙、硅、铁、铝、镁氧化物及重金属
是可燃物质的快速分解和高温氧化过程；根据可燃物质种类和
性质的不同，燃烧过程可划分为蒸发燃烧、分解燃烧和表面燃
烧三种机理。
焚烧炉烟气的气态污染物种类很多，但以SOx、COx、
NOx、HCl、HF、二噁英类（PCDDs）物质为主。烟气中SOx主
要来源于废纸和厨房垃圾；HCl主要类源于含氯的废塑料。
焚
烟气中一部分NOx（热力型NOx）来源于空气中的氮，另一部 分NOx（燃料型NOx）来源于厨房垃圾。而二噁英类（PCDDs）
氧化物，性质相对较为稳定。
层状燃烧技术
流化燃烧技术
旋转燃烧技术
过程稳定、技术 较成熟，可处理 较成熟、效率高
焚 烧
成熟、应用广
固定炉排焚烧炉、 水平机械焚烧炉、
低热值、高水分 废物，但对入料 要求均匀化、细
回转窑焚烧炉 滚筒、抄板
技
倾斜机械焚烧炉
小化
术
等
流化床焚烧炉
辐射、烟气对流， 空气流和烟气流
能、烟净化系统阻力
３Ｔ－１Ｅ（停留时间、温度、湍流度和空气过剩率）
热值 :单位质量固体废物在完全燃烧时释放出的热量
氧弹量热计
固 HHV LHV Dulong公式、Steuer公式、Scheurer公式等
体
废 LHV

HHV

2420

H
2O

9

H

Cl 35.5

F 19

应现象 ）
其它热 处理方法
4
处理方法
2
热裂解
热解:是将有机物在无氧或
焙烧处 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
理 于后续资源化利用的处理过程
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
3 程。
1
焚烧处理 发展史
除尘
..
资源化
我国始于1980′
3 1960’
HHV(湿)(5.H7)HV(干)

100 H 100
2O
物 LHV

2.32[14000mc

45000(m H

1 8
mo
)

760mcl
4500ms ]
热 能量
值 守恒
废物热量+辅助燃料热量+助燃空气热量
有用热量+化学不完全燃烧热损+机械热损+烟气显热+灰渣显热
高位热值是指燃料在完全燃烧时释放出来的全部热量，即在燃烧 生成物中的水蒸汽凝结成水时的发热量，也称毛热。低位热值 是指燃料完全燃烧，其燃烧产物中的水蒸汽以气态存在时的 发热量，也称净热。单位是：千卡／千克或千焦耳／千克。
翻转及搅动
快速移动，物料
炉型设计和配风
流态化状态
设计
固体废物性质：可燃成份、 有毒害物质、水分
停留时间: >1.5~2h （垃圾）;>2s（烟气）
焚烧温度：850~950 ℃（一般）, 1150℃
焚烧影 响因素
废物料层厚度、运 动方式、预热温度
供氧量和物料混合程
进气方式、燃烧器性
度: 过剩空气系数
传热传质过程
CxHyOzNuSvClw + (x + v + y/4 – w/4 – z/2) O2→ xCO2 + wHCl + 0.5uN2 + vSO2 + (y-w) /2 H2O
着火是可燃物质与助燃物质由缓慢放热反应转变为强烈放
热反应的过程。可燃物质着火实际是燃烧系统的热力学、动力
学、流体力学等各种因素共同作用的综合结果。常见的燃烧着