第5章-固体废物的焚烧课件

可燃固体废物的焚烧可燃固体废物的焚烧n一、一、概述概述n二、二、热值的计算热值的计算n三、三、固体废物的焚烧固体废物的焚烧n四、四、影响固体废物燃烧的因素影响固体废物燃烧的因素 n五、五、焚烧过程污染物的产生与防治焚烧过程污染物的产生与防治n六、六、焚烧残渣的处理和利用焚烧残渣的处理和利用n七、七、焚烧设备焚烧设备可燃固体废物的焚烧一、概述1一、概述一、概述（1 1）焚烧法焚烧法（2 2）焚烧法的处理对象焚烧法的处理对象（3 3）特点特点一、概述（1）焚烧法2（1 1）焚烧法）焚烧法n一种高温分解和深度氧化的综合过程。焚烧法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。容，消毒，回收能量及副产品的多重目的。n即：能同时实现减量化，无害化和资源化的目即：能同时实现减量化，无害化和资源化的目的。的。n焚烧法是固废的一条重要的处理、处置途径。焚烧法是固废的一条重要的处理、处置途径。（1）焚烧法一种高温分解和深度氧化的综合过程。焚烧法可以使可3（2 2）焚烧法的处理对象）焚烧法的处理对象n无机有机物混合性固体废物无机有机物混合性固体废物(如城市垃如城市垃圾圾)；n某些特定的有机固体废物（如医院的带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菌废物，石油化工厂和塑料厂的具有毒性的中间产物等）；性的中间产物等）；n多氯联苯类高稳定性的有机物。多氯联苯类高稳定性的有机物。（2）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4（3 3）特点）特点n优点：优点：n减量（减量（80809090以上）；以上）；n消毒（彻底）；消毒（彻底）；n资源化（能源和副产品）。资源化（能源和副产品）。n缺点缺点n二次污染（大气）；二次污染（大气）；n投资及运行管理费高；投资及运行管理费高；n过程控制严格。过程控制严格。（3）特点优点：5二、热值的计算二、热值的计算n有有害害废废物物的的焚焚烧烧，理理论论上上其其热热值值要要大大于于18600KJ/kg18600KJ/kg，低低于于此此值值，就就需需要要补补加加辅辅助助燃燃料料;实际上大于实际上大于3000KJ/kg3000KJ/kg即可用焚烧法处理。即可用焚烧法处理。n热值有两种表示法：热值有两种表示法：n粗热值粗热值n净热值净热值n热值的计算热值的计算二、热值的计算有害废物的焚烧，理论上其热值要大于18600K6粗热值（粗热值（High Hot Value High Hot Value 又叫高位热值）又叫高位热值）化合物在一定温度下反应到达最终产物的焓的化合物在一定温度下反应到达最终产物的焓的变化。该值可用氧弹量热计测量。变化。该值可用氧弹量热计测量。焓：又叫热函，是温度的函数焓：又叫热函，是温度的函数粗热值（High Hot Value 又叫高位热值）化合7净热值净热值(Net Hot Value (Net Hot Value 又叫低位热值又叫低位热值)作为产物的作为产物的H H2 2O O为气态时的热值；为气态时的热值；即粗热值中水为液态，而净热值中水为气态。即粗热值中水为液态，而净热值中水为气态。净热值(Net Hot Value 又叫低位热值)作为产8热值（热值（heating valueheating value）的计算）的计算n采用氧弹量热计测定粗热值，并由下式计算净热值采用氧弹量热计测定粗热值，并由下式计算净热值：nH H2 2O O，H H，ClCl，F F分分别别为为废废物物中中水水、氢氢、氯氯、氟氟含含量量的重量百分率（）的重量百分率（）n粗粗热热值值与与净净热热值值之之差差就就是是水水的的汽汽化化潜潜热热，即即水水的的汽汽化化热热（2420kJ/kg2420kJ/kg），从从粗粗热热值值中中扣扣除除水水的的汽汽化化热热即即为净热值，但为净热值，但H H、ClCl、F F的存在也有影响。的存在也有影响。n由由上上式式可可见见，固固体体废废物物中中的的水水份份，烃烃基基中中H H原原子子的的分分解将消耗热量，解将消耗热量，ClCl，F F可以增加热值，如可以增加热值，如NaClNaCl。热值（heating value）的计算采用氧弹量热计测定粗9DulongDulong热值方程式热值方程式(dulong formula for heating value)(dulong formula for heating value)n若废物的元素组成已知，则可以利用若废物的元素组成已知，则可以利用DulongDulong方程式近似计算出方程式近似计算出净热值：净热值：NHVNHV净热值，净热值，KJ/kgKJ/kgm mC C、m mO O、m mH H、m mClCl、m mS S分别代表分别代表的质量分数的质量分数%（H H2 2O O的的分分子子量量为为1818，H H的的比比率率为为2/18=1/92/18=1/9。其其意意义义为为：H H的的一一部部分分将与空气中的将与空气中的O O2 2生成水而耗热。剩余部分产生热，称为有效氢。）生成水而耗热。剩余部分产生热，称为有效氢。）Dulong热值方程式(dulong formula fo10例例1 1：n某废物的粗热值为某废物的粗热值为16000KJ/kg16000KJ/kg，每公斤废物燃，每公斤废物燃烧时产生烧时产生0.2kg0.2kg水，计算此废物的净热值。水，计算此废物的净热值。n解：解：生成物为水，消耗热值（假设条件：生成物为水，消耗热值（假设条件：H H完全变成水，不含完全变成水，不含ClCl、F F）可以直接用（可以直接用（1 1）式计算）式计算例1：某废物的粗热值为16000KJ/kg，每公斤废物燃烧时11例例2 P1572 P157n根据典型组分的热值计算城市垃圾的热值，某市的垃圾组分见根据典型组分的热值计算城市垃圾的热值，某市的垃圾组分见表表5 51212，（典型组分的热值见表，（典型组分的热值见表1 11 1）1 1。(略略)1)1)以以1kg1kg为单位，分别计算各组分的重量为单位，分别计算各组分的重量2)2)由各组分的重量计算各自的热值由各组分的重量计算各自的热值3)3)各组分的热值各组分的热值该该例例说说明明我我国国的的该该城城市市垃垃圾圾由由于于以以无无机机物物为为主主（主主要要是是燃燃料料结结构构造造成成的的，煤煤灰灰占占63.08%63.08%），所所以以不不符符合合焚焚烧烧所所需需的的热热值值：18600 KJ/kg18600 KJ/kg某市计算值为：某市计算值为：2182.06 KJ/kg2182.06 KJ/kg上述计算均为理论值。上述计算均为理论值。例2 P157根据典型组分的热值计算城市垃圾的热值，某市的垃12热损失热损失n实际上，在焚烧装置中，存在各种热损失：实际上，在焚烧装置中，存在各种热损失：（1 1）不完全燃烧）不完全燃烧 （2 2）过量空气从烟气中带走的热量）过量空气从烟气中带走的热量 （3 3）残渣带走的热量）残渣带走的热量 在计算净热值时，还应减去上述三项热损失。在计算净热值时，还应减去上述三项热损失。例例3 3（书上例（书上例2 2）进行的即这种计算。）进行的即这种计算。热损失实际上，在焚烧装置中，存在各种热损失：13例例3n已知固废的热值为已知固废的热值为11630KJ/kg11630KJ/kg。n固废中的元素组成：固废中的元素组成：元素元素 C H O N S H2O 灰分灰分含量（含量（%）28 4 23 4 1 20 20与热损失有关的量与热损失有关的量:n炉渣含碳量炉渣含碳量 5 5（不完全燃烧）（不完全燃烧）n空气进炉温度空气进炉温度6565n炉渣温度炉渣温度650650n残渣比热残渣比热0.323KJ/(kg.)0.323KJ/(kg.)n水的汽化潜热水的汽化潜热2420KJ/kg2420KJ/kgn幅射损失幅射损失0.5%0.5%，n碳的热值碳的热值32564KJ/kg32564KJ/kg计算焚烧后可利用的热值（以上计算焚烧后可利用的热值（以上kgkg为基准）为基准）例3已知固废的热值为11630KJ/kg。计算焚烧后可利用的14计算焚烧后可利用的热值（以上计算焚烧后可利用的热值（以上kgkg为基准）为基准）1 1、残渣中未燃碳的热损失、残渣中未燃碳的热损失残渣量残渣量=0.2/=0.2/（1-0.051-0.05）=0.2105=0.2105（灰灰分分2020,全全部部为为残残渣渣，残残渣渣中中含含有有5 5的的未未燃燃碳碳，故故惰惰性料只占性料只占9595）未燃碳量未燃碳量0.21050.21050.2=0.01050.2=0.0105未燃烧碳的热损失未燃烧碳的热损失 325640.0105=340KJ 325640.0105=340KJ2 2、水的汽化潜热、水的汽化潜热原含水量：原含水量：120 1200.20.2H H与与O O2 2生成的水量：生成的水量：14 14991 10.36kg0.36kg总水量：总水量：0.2 0.20.360.360.56kg0.56kg汽化潜热：汽化潜热：24200.56=1360KJ24200.56=1360KJ计算焚烧后可利用的热值（以上kg为基准）1、残渣中未燃碳的热153 3、幅射热损失、幅射热损失 116300.5%116300.5%58KJ58KJ4 4、残渣带出的热量、残渣带出的热量（残渣总量（残渣总量比热比热温差）温差）0.21050.323(650-65)=39.8KJ 0.21050.323(650-65)=39.8KJ可利用的热值总热值各种热损失之和可利用的热值总热值各种热损失之和 1163011630（34034013601360585839.839.8）9832.2KJ9832.2KJ第5章-固体废物的焚烧课件16n对于例对于例3 3，我们也可以，我们也可以DulongDulong公式近似计算。公式近似计算。n（书上方法为（书上方法为9832.29832.2）对于例3，我们也可以Dulong公式近似计算。17n从这两种计算结果来看，从这两种计算结果来看，DulongDulong近似公式的计算结果近似公式的计算结果偏高，但也说明该公式是可以进行近似计算的。偏高，但也说明该公式是可以进行近似计算的。在在实实际际应应用用中中，废废物物的的热热值值主主要要是是用用来来供供热热和和发发电电，热的利用率都很低。热的利用率都很低。焚烧炉焚烧炉废热锅炉废热锅炉 热效率热效率6363 焚烧炉焚烧炉锅炉锅炉透平机透平机发电机：发电机：2020废热主要用于热交换器及锅炉生产热水或蒸汽利用。废热主要用于热交换器及锅炉生产热水或蒸汽利用。从这两种计算结果来看，Dulong近似公式的计算结果偏高，但18三、固体废物的焚烧三、固体废物的焚烧n有害固体废物焚烧后要求达到的标准 n固体废物焚烧产生气体温度的近似计算 n影响固体废物燃烧的因素 n有关停留时间的计算 三、固体废物的焚烧有害固体废物焚烧后要求达到的标准 191 1、有害固体废物焚烧后要求达到的标准、有害固体废物焚烧后要求达到的标准n主主要要有有机机有有害害组组成成（POHCPOHC）的的破破坏坏去去除除率率要要达到达到99.99%99.99%以上。以上。nHClHCl的的排排放放量量应应符符合合从从烟烟囱囱进进入入洗洗涤涤设设备备前前1.8kg/h1.8kg/h，否否则则，洗洗涤涤设设备备的的HClHCl最最小小洗洗涤涤率应达率应达9999。n烟烟囱囱排排放放的的颗颗粒粒物物183mg/m183mg/m3 3，空空气气过过量量率率为为5050，若若大大于于或或小小于于5050，应应折折算算成成5050的排放量。的排放量。1、有害固体废物焚烧后要求达到的标准主要有机有害组成（POH202 2、固体废物焚烧产生气体温度的近似计算、固体废物焚烧产生气体温度的近似计算n焚烧产生的热量使焚烧产物（废气）达焚烧产生的热量使焚烧产物（废气）达到的温度叫火焰温度，有精确和近似两到的温度叫火焰温度，有精确和近似两种计算方法，前者繁锁，一般采用后者。种计算方法，前者繁锁，一般采用后者。n所谓近似计算，就是排除一些影响较小所谓近似计算，就是排除一些影响较小的因素，使计算过程简化。的因素，使计算过程简化。n绝热火焰温度的计算绝热火焰温度的计算2、固体废物焚烧产生气体温度的近似计算焚烧产生的热量使焚烧产21绝热火焰温度的计算绝热火焰温度的计算n计算公式可由下式转化：计算公式可由下式转化：NHVNHVm mp pC Cp p(T-298)+m(T-298)+me eC Cp p(T-298)(3)(T-298)(3)式中式中 NHV NHV净热值，净热值，KJ/kg KJ/kg m mp p废气质量分数；废气质量分数；m me e废气中过量空气质量分数废气中过量空气质量分数 T T 绝热火焰温度，绝热火焰温度，K K C Cp p近似热容近似热容1.254 KJ1.254 KJ（kg.kg.）n（许多烃类化合物焚烧后的主要产物如（许多烃类化合物焚烧后的主要产物如COCO2 2，H H2 2O O，O O2 2，N N2 2气在气在161611001100范围内约为范围内约为1.254 KJ/kg.1.254 KJ/kg.）绝热火焰温度的计算计算公式可由下式转化：22n又，燃烧废气应包括废物和燃料产生的废气，也包括又，燃烧废气应包括废物和燃料产生的废气，也包括过量空气产生的废气，即有：过量空气产生的废气，即有：m mp p=1+m=1+mststm mstst理理论论空空气气量量，式式中中的的1 1，是是废废物物和和燃燃料料所所产产生生的的废废气的质量分数之和。气的质量分数之和。该该式式为为：燃燃烧烧产产生生的的废废气气为为废废物物、燃燃料料和和理理论论空空气气量量之和。之和。2525时时，许许多多烃烃类类化化合合物物的的净净热热值值为为4.18 4.18 KJ/kgKJ/kg，此此时的理论空气量，约为时的理论空气量，约为1.5101.510-3-3 kg kg又，燃烧废气应包括废物和燃料产生的废气，也包括过量空气产生的23n这样，（这样，（3）可写成）可写成NHV（1+mst）(1.254)(T-298)+me(1.254)(T-298)(1+3.5910-4NHV+me)(1.254)(T-298)以以EAme/mst(=空气过量率空气过量率)（EA excess air）则：则：NHV=1NHV=13.59103.5910-4-4NHVNHV +（EAEA）（）（）（）（3.59103.5910-4-4NHVNHV）(1.254)(T-298)(1.254)(T-298)这样，（3）可写成24由此可得到三个公式：由此可得到三个公式：绝热火焰温度：绝热火焰温度：空气过量率：空气过量率：净热值：净热值：由此可得到三个公式：绝热火焰温度：空气过量率：净热值：25EA0 EA=50%T21270 EA100 T3998注意：以上各式计算结果中的温度为绝对温度K，应减去 273K才为摄氏温度（）。该例题说明，空气过量率越高，绝热火焰温度越低 过量的空气消耗热量，并将其从烟囱排放例4.已知已知NHVNHV9832KJ9832KJEA0 EA=50%T21270例4.26解：先计算NHV mC6H5Cl=126+5+35.5112.5 mC=0.64 mH=0.04 mCl=0.32由Dulong近似式 NHV2.32140000.64+45000(0.04-0)-7860.32+0 2.3210508.48=24379.67(KJ/kg)计算EA100时的绝热火焰温度 未超过允许温度（1150）例5解：先计算NHV 未超过允许温度（1150）例527 四、四、影响固体废物燃烧的因素影响固体废物燃烧的因素 n固体粒度的影响固体粒度的影响n温度的影响温度的影响n压力的影响压力的影响n相对速度的影响相对速度的影响n氧浓度的影响氧浓度的影响 四、影响固体废物燃烧的因素 固体粒度的影响28（1 1）固体粒度的影响）固体粒度的影响 t t燃燃dd1 12 2 式中：式中：t t燃燃燃烧时间燃烧时间 d d 废物粒度废物粒度粒度越小，扩散速度越大，燃烧速度加快粒度越小，扩散速度越大，燃烧速度加快.反之，燃烧时间越长。反之，燃烧时间越长。（1）固体粒度的影响 t燃d12 29（2 2）温度的影响）温度的影响n高温时，燃烧速度主要受扩散速度控制，影高温时，燃烧速度主要受扩散速度控制，影响较小，一般，温度上升响较小，一般，温度上升4040，燃烧时间仅，燃烧时间仅减少减少1 1。n低温时，燃烧速度受化学反应速度的控制，低温时，燃烧速度受化学反应速度的控制，影响较大，一般，温度上升影响较大，一般，温度上升4040，燃烧时间，燃烧时间将减少将减少5050。（2）温度的影响高温时，燃烧速度主要受扩散速度控制，影响较小30（3 3）压力的影响）压力的影响与温度的影响基本相同与温度的影响基本相同n高温时，几乎与压力无关；高温时，几乎与压力无关；n低低温温时时，压压力力上上升升，O O2 2浓浓度度增增大大，燃燃烧烧速速度度随随O O2 2的有关燃烧反应级数而变。的有关燃烧反应级数而变。（3）压力的影响与温度的影响基本相同31（4 4）相对速度的影响）相对速度的影响n颗颗粒粒与与周周围围气气体体的的相相对对速速度度越越大大，ReRe数数越越大大，即即无无规规则则运运动动越越强强，低低温温和和高高温温时时均均使燃烧时间缩短；使燃烧时间缩短；n但但当当粒粒度度很很小小时时，加加热热时时间间及及燃燃烧烧时时间间均均与与相相对对速速度度无无关关。（粒粒度度很很小小时时，反反应应及及燃烧均在极短的时间完成）。燃烧均在极短的时间完成）。（4）相对速度的影响颗粒与周围气体的相对速度越大，Re数越大32（5 5）氧浓度的影响）氧浓度的影响氧氧浓浓度度是是由由过过量量空空气气率率决决定定的的，氧氧浓浓度度越越高高，燃燃烧烧时时间间越越短短，但但过过量量空空气气率率越越高高，绝绝热热火火焰焰温温度度越越低低，因因而而这这是是一一个个矛矛盾盾（但但在在特特殊殊情情况况下下加加纯纯氧氧时时燃燃烧烧时时间间短短，T T高）。高）。在实际焚烧中，主要控制三在实际焚烧中，主要控制三T T一一E E三三T T：温度（：温度（TemperatureTemperature），），停留时间停留时间(Time)(Time)，湍流度（湍流度（TurbulenceTurbulence，即相对速度或搅拌强度），即相对速度或搅拌强度）一一E E：过量空气率（：过量空气率（excess airexcess air）还需了解停留时间的计算还需了解停留时间的计算（5）氧浓度的影响氧浓度是由过量空气率决定的，氧浓度越高，燃33停留时间的计算停留时间的计算n燃烧速度不属于一级反应，为了简化，假设其为一级反应，则有 dc/dt=-kcdc/dt=-kc （一级反应速度式）n时间从0t,浓度从CA0CA积分，得 ln(C ln(CA A/C/CA0A0)=-kt)=-kt 则停留时间为式中：CA0，CAA组分的初始浓度和经过燃烧时间t后的浓度，g/mol k反应速度常数 k=Ae-E/RT AAr-rhenius（阿伦尼斯常数，P178表7-3或由试验确定）E活化能，kcal/g.mol，（查表，或由试验确定）R通用气体常数 R1.987 T绝对温度通过试验或查表求得k值后，就可以在DRE（分解率），停留时间和破坏温度之间进行计算（即互相求值）停留时间的计算燃烧速度不属于一级反应，为了简化，假设其为一级34例例6 6：求停留时间：求停留时间n试计算在试计算在800的焚烧炉中焚烧氯苯，当的焚烧炉中焚烧氯苯，当DRE分别为分别为99%，99.9%，99.99%时的停留时间（查时的停留时间（查P178表表7-3，氯苯的，氯苯的A=1.341017，E=76600，R=1.987）n停留时间是计算焚烧炉容积的重要数据，由停留时间，固废的通过率停留时间是计算焚烧炉容积的重要数据，由停留时间，固废的通过率（处理量）还可以计算所需的焚烧炉容积。见书上（处理量）还可以计算所需的焚烧炉容积。见书上P180例例3。例6：求停留时间试计算在800的焚烧炉中焚烧氯苯，当DRE35五、焚烧过程污染物的产生与防治五、焚烧过程污染物的产生与防治n焚焚烧烧过过程程（特特别别是是有有害害废废物物的的焚焚烧烧）会会产产生生大大量量的的酸酸性性气气体体和和未未完完全全燃燃烧烧的的有有机机组组分分及及炉炉渣渣，如不适当处理，又将造成二次污染。如不适当处理，又将造成二次污染。n焚焚烧烧最最主主要要的的二二次次污污染染是是大大气气污污染染，即即某某些些有有机组分和煤烟的污染。机组分和煤烟的污染。（1 1）特殊有机组分的产生与防治特殊有机组分的产生与防治 （2 2）煤烟的产生与防治煤烟的产生与防治五、焚烧过程污染物的产生与防治焚烧过程（特别是有害废物的焚烧361 1、特殊有机组分的产生与防治、特殊有机组分的产生与防治n二恶英的产生及防治二恶英的产生及防治n恶臭的产生与防治恶臭的产生与防治 1、特殊有机组分的产生与防治二恶英的产生及防治37（1 1）二恶英的产生及防治）二恶英的产生及防治n二恶英二恶英n二恶英的产生二恶英的产生n二恶英的防治二恶英的防治（1）二恶英的产生及防治二恶英38a.a.二恶英二恶英n二二恶恶英英是是二二个个氧氧键键连连结结二二个个苯苯环环的的有有机机氯氯化化合合物物，即即在在两两个个苯苯环环上上，有有8 8个个H H原原子子易易被被氯氯取取代代，生生成成多多氯氯二二苯苯二二恶恶英英（PCDDPCDD），），n其其中中毒毒性性最最大大的的是是2 2，3 3，7 7，8 8四四氯氯二二苯苯二二恶恶英英（TCDDTCDD）。其其毒毒性性比比氰氰化化物物大大一千倍。一千倍。a.二恶英二恶英是二个氧键连结二个苯环的有机氯化合物，即在39PCDDPCDD40TCDDTCDD41b.b.二恶英的产生二恶英的产生n含有含有PCDDPCDD的垃圾的焚烧（分解不彻底）；的垃圾的焚烧（分解不彻底）；n二种以上有机氯化物在适宜条件（温度，二种以上有机氯化物在适宜条件（温度，O O2 2）的反应产物；的反应产物；n多氯化二酚，多氯联苯类化合物的不完全燃烧；多氯化二酚，多氯联苯类化合物的不完全燃烧；n在氯化物的存在下，碳氢化合物与木质素的反在氯化物的存在下，碳氢化合物与木质素的反应产物。应产物。(主要是有氯及氯化物的存在主要是有氯及氯化物的存在)b.二恶英的产生含有PCDD的垃圾的焚烧（分解不彻底）；42c.c.二恶英的防治二恶英的防治n采用专用焚烧设备采用专用焚烧设备n熔盐焚烧炉熔盐焚烧炉（见图（见图5-15-1）n熔盐一般由熔盐一般由90%90%的碳酸钠和的碳酸钠和10%10%的硫酸钠组成；其中，硫酸的硫酸钠组成；其中，硫酸钠起催化作用；钠起催化作用；n焚烧在熔盐下部进行，有机卤化物的焚烧产物被熔盐截留；焚烧在熔盐下部进行，有机卤化物的焚烧产物被熔盐截留；n有害废物的去除率可达有害废物的去除率可达99.99%99.99%以上。以上。n两级焚烧两级焚烧（图（图5-25-2）n采用两级以上的焚烧炉，对固废进行一级焚烧，对采用两级以上的焚烧炉，对固废进行一级焚烧，对焚烧产生的烟气再以辅助燃料进行二次燃烧焚烧产生的烟气再以辅助燃料进行二次燃烧（12001200）；）；二恶英的破坏率可达二恶英的破坏率可达99.99%99.99%。c.二恶英的防治采用专用焚烧设备43图图5-1 熔盐焚烧炉熔盐焚烧炉1-进料口；进料口；2-液体废物加料口；液体废物加料口；3-燃烧空气；燃烧空气；4-熔盐室；熔盐室；5-熔盐液面控制；熔盐液面控制；6-废物进口；废物进口；7-熔盐；熔盐；8-预热喷嘴；预热喷嘴；9-二次反应区；二次反应区；10-引火源和熔盐去湿器；引火源和熔盐去湿器；11-烟囱烟囱12-盐回收盐回收图5-1 熔盐焚烧炉1-进料口；44图图5-2 多室焚烧炉多室焚烧炉1-炉栅；炉栅；2-灰坑；灰坑；3-第一燃烧室；第一燃烧室；4-火焰口；火焰口；5-二次空气进口；二次空气进口；6-混合室燃烧口；混合室燃烧口；7-混合室；混合室；8-帘墙口；帘墙口；9-烟囱烟囱图5-2 多室焚烧炉1-炉栅；45（2 2）恶臭的产生与防治）恶臭的产生与防治n恶臭的产生恶臭的产生n主要是燃烧不完全造成的，恶臭物质主要是不完全燃烧的有主要是燃烧不完全造成的，恶臭物质主要是不完全燃烧的有机物，多为有机硫化物或氮化物；机物，多为有机硫化物或氮化物；n防治防治n主要是增强燃烧效果加以解决，包括主要是增强燃烧效果加以解决，包括n添加辅助燃料提高燃烧温度（添加辅助燃料提高燃烧温度（10001000）n利用催化剂燃烧；利用催化剂燃烧；n利用吸附剂吸附处理利用吸附剂吸附处理n利用微生物分解处理利用微生物分解处理n燃烧法的效果更好（无需二次处理）燃烧法的效果更好（无需二次处理）（2）恶臭的产生与防治恶臭的产生462 2、煤烟的产生与防治、煤烟的产生与防治 煤烟的主要成份也是有机物，并且，煤烟的主要成份也是有机物，并且，根据对煤烟元素的分析，根据对煤烟元素的分析，H H为为3.2%3.2%，因此，因此认为煤烟的主要成份是聚合多环芳烃，认为煤烟的主要成份是聚合多环芳烃，分子式为分子式为C C4040H H1616。(1)(1)煤烟的形成煤烟的形成 (2)(2)煤烟的防治煤烟的防治 2、煤烟的产生与防治 煤烟的主要成份也是有机物，47(1)(1)煤烟的形成煤烟的形成n煤煤烟烟的的形形成成机机理理，许许多多学学者者提提出出了了许许多多假假说说，但但至至今今无无最最终终结结果果，其其中中，最最具具代表性的是托马斯（代表性的是托马斯（ThomasThomas）学说。）学说。nThomasThomas学说的主要内容学说的主要内容n煤煤烟烟是是由由碳碳氢氢燃燃料料的的脱脱氢氢，聚聚合合或或缩缩合合而而生生成成的的。并并且且：碳碳氢氢化化合合物物的的发发烟烟倾倾向向与与组组分分中中C CH H比有关，比有关，C CH H比小则发烟倾向小。比小则发烟倾向小。(1)煤烟的形成煤烟的形成机理，许多学者提出了许多假说，但48(2)(2)煤烟的防治煤烟的防治 煤烟的防治第一是防n防n燃烧是高温分解和深度氧化过程，彻底的燃烧是不应该产生煤烟的，但必须具备高温和氧气充足两个条件。在实际的操作中，这两个条件事实上是很难满足的，所谓防，就是要尽量满足这两个条件：n提高燃烧温度（但受到炉体耐温度，固废热值等的限制）n二次通风，补充氧气（会适当降低炉温，但可加辅助燃料升温）n物料和空气充分接触（增大Re，提高相对速度）n增大燃烧室（延长停留时间）n采用上述措施，可使煤烟降至最低。l治：则属于大气治理的范畴了。(2)煤烟的防治 煤烟的防治第一是防49六、焚烧残渣的处理和利用六、焚烧残渣的处理和利用 焚烧过程降产生有害气体，带来二次污染焚烧过程降产生有害气体，带来二次污染之外，还产生主要成份为无机物的炉渣。之外，还产生主要成份为无机物的炉渣。n炉渣的主要成份炉渣的主要成份n炉渣的种类炉渣的种类 n焚烧残渣的利用焚烧残渣的利用 n烧结残渣的利用烧结残渣的利用六、焚烧残渣的处理和利用 焚烧过程降产生有害气体，带来50(1)(1)炉渣的主要成份炉渣的主要成份 金金属属的的氧氧化化物物，氢氢氧氧化化物物，碳碳酸酸盐盐，硫硫酸酸盐盐，磷磷酸酸盐盐及及硅硅酸酸盐盐，其其中中，重重金金属属化化合合物物（淋淋滤滤溶溶解解出出重重金金属属离离子子）的的危危害害较较大大，须加以处理。须加以处理。(1)炉渣的主要成份 金属的氧化物，氢氧化物，碳酸51(2)(2)炉渣的种类炉渣的种类n焚烧残渣：焚烧残渣：10001000焚烧后的炉渣焚烧后的炉渣n烧结残渣：烧结残渣：1000100015001500高温焚烧残渣高温焚烧残渣(2)炉渣的种类焚烧残渣：1000焚烧后的炉渣52(3)(3)焚烧残渣的利用焚烧残渣的利用n采用磁选的方法回收铁，对非磁性产品进行选择性破采用磁选的方法回收铁，对非磁性产品进行选择性破碎以分离有色金属与玻璃，再对易碎产品采用强磁选碎以分离有色金属与玻璃，再对易碎产品采用强磁选分离有色玻璃（弱磁性）和无色玻璃。分离有色玻璃（弱磁性）和无色玻璃。n该方法用水量大，达该方法用水量大，达15.5t/t15.5t/t干渣，但水能循环使用。干渣，但水能循环使用。(3)焚烧残渣的利用采用磁选的方法回收铁，对非磁性产品进行53(4)(4)烧结残渣的利用烧结残渣的利用n混凝土骨料：粉碎到混凝土骨料：粉碎到1mm 1mm 烧结至烧结至5 525mm25mmn制砖：（与粘土混合）制砖：（与粘土混合）n混凝土砌块和板：与水泥混合，加压成型，混凝土砌块和板：与水泥混合，加压成型，蒸气养护。蒸气养护。(4)烧结残渣的利用54七、固体废物的焚烧设备七、固体废物的焚烧设备 焚烧的各种理论都是通过焚烧炉来实现的，焚烧的各种理论都是通过焚烧炉来实现的，焚烧炉的种类很多，有通用型，也有专用型，焚烧炉的种类很多，有通用型，也有专用型，无论什么炉型，又都是由一些基本的单元构成。无论什么炉型，又都是由一些基本的单元构成。n焚烧系统的组成焚烧系统的组成n焚烧设备焚烧设备n焚烧工艺系统焚烧工艺系统七、固体废物的焚烧设备 焚烧的各种理论都是通过焚557.17.1焚烧系统的组成焚烧系统的组成n原料贮存系统原料贮存系统 n加料系统加料系统 n燃烧室（炉膛）燃烧室（炉膛）n炉排炉排 n燃烧空气燃烧空气 n耐火材料（炉衬）耐火材料（炉衬）n烟囱烟囱 n残渣（已在第残渣（已在第4 4部分中讲述）部分中讲述）n尾气处理设施（大气控制工程）尾气处理设施（大气控制工程）n仪表及控制系统仪表及控制系统7.1焚烧系统的组成原料贮存系统 56（1 1）原料贮存系统）原料贮存系统n固体废料的堆场或料仓；固体废料的堆场或料仓；n贮存能力贮存能力2 23 3天的处理量，以保证焚烧炉的连续天的处理量，以保证焚烧炉的连续运转。运转。（1）原料贮存系统固体废料的堆场或料仓；57（2 2）加料系统加料系统n两种形式：两种形式：n起起重重机机抓抓斗斗:料料斗斗起起重重机机带带动动抓抓斗斗从从料料仓仓中中抓抓运运到连接燃烧室的料斗中。到连接燃烧室的料斗中。n螺旋挤压机螺旋挤压机，将固废推到炉体内，将固废推到炉体内n基本要求：基本要求：n连连续续给给入入，充充满满料料斗斗，使使固固废废起起到到密密封封作作用用，防防止止炉膛内的火焰窜出。炉膛内的火焰窜出。（2）加料系统两种形式：58（3）燃烧室（conmbustion,炉膛）n构造n焚烧炉的种类主要是根据燃烧室的构造划分的，因此有：室式炉、多段炉、回转炉、流化床炉等。n炉膛的衬里主要用耐火砖，有时加间接冷却水管。n容积n主要根据处理量，停留时间等因素确定；n过大造成浪费；n太小则燃烧不充分，造成煤烟和灰渣的二次污染。（3）燃烧室（conmbustion,炉膛）构造59（4 4）炉排）炉排n作用作用n能在炉膛内支撑和输送固废；能在炉膛内支撑和输送固废；n能起一定的搅动作用；能起一定的搅动作用；n能透过空气。能透过空气。n种类种类n摇动式摇动式（图（图7-37-3）n扇形式扇形式（图（图7-47-4）n往复式往复式（图（图7-57-5）n移动式移动式（图（图7-67-6）n回转式回转式（图（图7-77-7）n炉排的主要技术参数炉排的主要技术参数（4）炉排作用60图图7-3 7-3 摇动式炉栅摇动式炉栅由固定炉栅和摇动炉栅组成，摇动炉栅的前后运动推动物料前进由固定炉栅和摇动炉栅组成，摇动炉栅的前后运动推动物料前进图7-3 摇动式炉栅由固定炉栅和摇动炉栅组成，摇动炉栅61 图图7-4 7-4 扇形式炉栅扇形式炉栅 由一系列块形炉排有规律地横排在炉体内，操作时炉排有次序地由一系列块形炉排有规律地横排在炉体内，操作时炉排有次序地上下摇动，使固废运动。上下摇动，使固废运动。图7-4 扇形式炉栅 62 图7-5 往复式炉栅 炉排象屋面瓦一样层层排列，每隔一层即有一可前后运动的动层，其前后运动使固废沿炉排表面移动。移动层的运动是靠液压驱动的。63 图7-6 移动式炉栅 链条履带式，通过链条的转动在炉膛内、搅动固废。炉排之间有落差，搅动作用更强。图764图7-7 回转式炉栅由多个圆筒形炉栅按一定倾角排列，按炉栅的转动方向移动物料图7-7 回转式炉栅由多个圆筒形炉栅按一定倾角排列，按炉65主要技术参数主要技术参数n炉排面积炉排面积n负载能力一般取经验值，城市垃圾一般为负载能力一般取经验值，城市垃圾一般为240240340kg/340kg/(m(m2 2.h).h)，易焚烧的取高值，难焚烧的取低值。，易焚烧的取高值，难焚烧的取低值。n开孔率开孔率n开孔率大，通风好，对焚烧有利，但物料下漏量开孔率大，通风好，对焚烧有利，但物料下漏量大。大。n开孔率小，吹入空气量少，对焚烧不利，但转入开孔率小，吹入空气量少，对焚烧不利，但转入气相中的固态粒子也少。气相中的固态粒子也少。一般：一般：2 23030主要技术参数炉排面积66（5 5）燃烧空气）燃烧空气 空气由鼓风机给入，有三种空气由鼓风机给入，有三种:n上燃空气：引入到燃烧层的上部，强化固体挥发份的燃上燃空气：引入到燃烧层的上部，强化固体挥发份的燃 烧。烧。n下燃空气：由炉排下面引入，是燃烧的主要空气来源。下燃空气：由炉排下面引入，是燃烧的主要空气来源。n二次空气：用于控制燃烧温度（即过量空气）。二次空气：用于控制燃烧温度（即过量空气）。理论上，供给空气量理论空气量时可获得最高的火焰温度，理论上，供给空气量理论空气量时可获得最高的火焰温度，实际操作时，都需要一定的过剩空气。实际操作时，都需要一定的过剩空气。一般：耐火材料衬里炉一般：耐火材料衬里炉 EA200 EA200 水壁式冷却炉水壁式冷却炉 EA EA5050100100（5）燃烧空气 空气由鼓风机给入，有三种:67（6 6）耐火材料（炉衬耐火材料（炉衬:burner liner:burner liner）n种类种类n有耐火泥和耐火砖两种有耐火泥和耐火砖两种n耐火泥：耐火泥：8585矾土磷酸盐粘合耐火泥矾土磷酸盐粘合耐火泥n耐火砖：耐火砖：8585磷酸盐高铝砖磷酸盐高铝砖n要求要求n高温条件下具有物理稳定性和化学稳定性；高温条件下具有物理稳定性和化学稳定性；n硬度大，强度高，导热系数小，热膨胀性小。硬度大，强度高，导热系数小，热膨胀性小。（6）耐火材料（炉衬:burner liner）种类68（7 7）烟囱烟囱(stack)(stack)n40m 40m 低型烟囱低型烟囱 n40m 40m 高型烟囱高型烟囱n烟囱越高，自然抽风能力和扩散能力都强，但烟囱越高，自然抽风能力和扩散能力都强，但造价越高。造价越高。（7）烟囱(stack)40m 低型烟囱 69（1010）仪表及控制系统）仪表及控制系统n空气量的控制系统空气量的控制系统n炉温控制系统炉温控制系统n冷却系统冷却系统n压力与温度指示压力与温度指示n流量指示流量指示n烟气浓度报警系统烟气浓度报警系统（10）仪表及控制系统空气量的控制系统707.2 7.2 焚烧设备焚烧设备n类型类型n室式焚烧炉室式焚烧炉n多段焚烧炉多段焚烧炉n回转窑焚烧炉回转窑焚烧炉n流化床焚烧炉流化床焚烧炉n特殊焚烧炉特殊焚烧炉n主要焚烧设备主要焚烧设备n多段焚烧炉多段焚烧炉n回转窑回转窑(rotary kiln)(rotary kiln)焚烧炉焚烧炉n流化床焚烧炉流化床焚烧炉7.2 焚烧设备类型71（1 1）多段焚烧炉多段焚烧炉(Multi-compartment(Multi-compartment incinerator)incinerator)n结构及焚烧过程结构及焚烧过程n特点特点（1）多段焚烧炉(Multi-compartment inc72结构及焚烧过程结构及焚烧过程n结构及焚烧过程见（图7-8）n主体为一直立圆筒形炉体，内有6-12层炉膛，每个炉膛组成一个焚烧室；n每个炉膛都有一个下料口，并且相邻两层内外开口，反方向转动，增加废物的停留时间；n由中空轴带动装有齿耙的搅拌臂，齿耙成螺旋线排列，推动废物向内或向外（图7-9）；n空气由中空轴给入，并流经搅拌臂，对搅拌装置起冷却作用同时进行预热（图7-10）；n冷却空气部分回流，以提高热效率，控制过量空气率；n温度：上部小于500，起干燥作用，中部最高，充分焚烧，下部降低，最后进入冷却区与冷空气相遇，可冷却至小于150；n炉渣从底部排出。结构及焚烧过程结构及焚烧过程见（图7-8）73特点特点n热效率高，适用范围广；热效率高，适用范围广；n结构复杂，成本较高。结构复杂，成本较高。特点热效率高，适用范围广；74图图7-8 7-8 多段焚烧炉多段焚烧炉1-1-主燃烧嘴；主燃烧嘴；2-2-热风发生炉；热风发生炉；3-3-热风管；热风管；4-4-轴驱动马达；轴驱动马达；5-5-轴冷却风机；轴冷却风机；6-6-中心轴；中心轴；7-7-搅拌臂；搅拌臂；8-8-搅拌齿；搅拌齿；9-9-排气出口；排气出口；10-10-加料口；加料口；11-11-热风分配室；热风分配室；12-12-隔板；隔板；13-13-轴盖轴盖图7-8 多段焚烧炉1-主燃烧嘴；2-热风发生炉；75图图7-9 物料在炉膛内的运动物料在炉膛内的运动图7-9 物料在炉膛内的运动76图7-10 空气在搅拌臂中流动图7-10 空气在搅拌臂中流动77（2 2）回转窑焚烧炉）回转窑焚烧炉n结构及焚烧过程结构及焚烧过程（图（图7-117-11）（另见书图（另见书图7-87-8）n窑身为卧式可旋转的圆柱体，略倾斜安装，窑身较长窑身为卧式可旋转的圆柱体，略倾斜安装，窑身较长（L/D=2-19L/D=2-19）；）；n废物由高端给入，随窑的转动向低端移动；废物由高端给入，随窑的转动向低端移动；n窑体内壁装有螺旋形排列的扬板，同时起输送和搅拌作用；窑体内壁装有螺旋形排列的扬板，同时起输送和搅拌作用；n热空气和废物的流动方向可以相同或相反；热空气和废物的流动方向可以相同或相反；n可以设二次焚烧室。可以设二次焚烧室。n特点特点n结构简单，适应范围广；结构简单，适应范围广；n占地面积大，热效率低。占地面积大，热效率低。（2）回转窑焚烧炉结构及焚烧过程（图7-11）（另见书图7-78图7-11 回转窑焚烧炉图7-11 回转窑焚烧炉79（3 3）流化床焚烧炉）流化床焚烧炉n结构及燃烧过程结构及燃烧过程（图（图7-127-12）n炉替为垂直的圆柱体，下部有气流分布板，板上装有惰性载炉替为垂直的圆柱体，下部有气流分布板，板上装有惰性载热颗粒；热颗粒；n废物从上部给入，气体从下部给入，气体的上升作用使废物废物从上部给入，气体从下部给入，气体的上升作用使废物产生流态化，并进行热交换；产生流态化，并进行热交换；n焚烧产生的热量可贮存在载体中，而载体可加热空气；焚烧产生的热量可贮存在载体中，而载体可加热空气；n焚烧温度以不使载体烧结为宜；焚烧温度以不使载体烧结为宜；n特点特点n颗粒与气体间的传热速度快，炉床单位面积处理能力高；颗粒与气体间的传热速度快，炉床单位面积处理能力高；n结构简单，无机械运动，成本低；结构简单，无机械运动，成本低；n不能处理大块物料，容易产生粉尘的二次污染。不能处理大块物料，容易产生粉尘的二次污染。（3）流化床焚烧炉结构及燃烧过程（图7-12）80 图图7-12 7-12 流化床焚烧炉流化床焚烧炉1-1-污泥；污泥；2-2-空气；空气；3-3-高压空气；高压空气；4-4-污泥供给管；污泥供给管；5-5-流化床层高度；流化床层高度；6-6-静止床层高度；静止床层高度；7-7-泡罩；泡罩；8-8-热电偶；热电偶；9-9-分配板；分配板；10-10-燃烧兼流化用空气；燃烧兼流化用空气；11-11-预热空气；预热空气；12-12-燃烧用空燃烧用空气；气；1313；辅助燃料喷嘴；辅助燃料喷嘴；14-14-辅助燃料；辅助燃料；15-15-自由空间；自由空间；16-16-耐火材料耐火材料 图7-12 流化床焚烧炉1-污泥；2-817.3 7.3 焚烧工艺系统焚烧工艺系统n固体废物焚烧的内容与进行方式固体废物焚烧的内容与进行方式（图（图7-137-13）n焚烧过程包括了干燥，熔化，热解和燃烧等多种过焚烧过程包括了干燥，熔化，热解和燃烧等多种过程；程；n焚烧的产物有完全燃烧的气态产物，灰渣，不完全焚烧的产物有完全燃烧的气态产物，灰渣，不完全燃烧的燃烧的PICPIC，和有机有害物，和有机有害物POHCPOHC；n固体废物焚烧工艺配置图固体废物焚烧工艺配置图（图（图7-147-14）n固体废物焚烧厂的示意图固体废物焚烧厂的示意图（图（图7-157-15）7.3 焚烧工艺系统固体废物焚烧的内容与进行方式（图7-182图7-13 固体废物焚烧过程示意图图7-13 固体废物焚烧过程示意图83 图7-14 固体废物焚烧工艺配置图1-垃圾车；2-废物储坑；3-吊车；4-料斗；5-焚烧炉；6-炉排；7-燃烧室；8-锅炉；9-蒸汽透平机（气轮机）；10-氨注入；11-干式除尘；12-袋式除尘13-强制风机；14-烟囱；15-淬冷池；16-灰渣（送填埋）；（Generator发电机）图7-14 固体废物84图7-15 固体废物焚烧厂的示意图图7-15 固体废物焚烧厂的示意图85推荐文献及思考题推荐文献及思考题l推荐文献推荐文献l1 1 张益张益.生活垃圾焚烧厂中二恶英的产生与控制生活垃圾焚烧厂中二恶英的产生与控制.环境保护环境保护.2000.01.2000.01l2 2 王国刚王国刚.美国生活垃圾的焚烧综合处理美国生活垃圾的焚烧综合处理.中国环保产业，中国环保产业，2002.032002.03l3 3 Louio Louio TheodoreTheodore、Joseph Joseph Reynolds,Reynolds,Introduction Introduction to to Hazardous Hazardous Waster Waster Iucineration,John Wiler and sons,1987Iucineration,John Wiler and sons,1987 l思考题思考题l对对于于采采用用焚焚烧烧处处理理的的固固体体废废物物需需要要达达到到什什么么样样的的基基本本要要求求，焚焚烧烧处处理理具具有有什什么么特点？特点？l影响固体废物焚烧的主要因素有哪些，实际控制因素是什么？影响固体废物焚烧的主要因素有哪些，实际控制因素是什么？l有害固体废物的焚烧要求达到什么标准？有害固体废物的焚烧要求达到什么标准？l焚烧会产生什么样的二次污染，怎样防治？焚烧会产生什么样的二次污染，怎样防治？l焚烧残渣有哪些利用途径，试举例说明。焚烧残渣有哪些利用途径，试举例说明。l计算题：书上第计算题：书上第207207页页1 1、3 3、4 4题。题。推荐文献及思考题推荐文献86螺旋挤压给料螺旋挤压给料螺旋挤压给料87螺旋挤压给料放大螺旋挤压给料放大88