第四章 可燃固体废物焚烧.ppt

第四章 可燃固体废物的焚烧 一、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。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。 第一节 可燃固体废物的热值 一、热值 热值——指单位重量的固体废物燃烧释放出来的热量，kJ/kg。 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——低位热值)：水为气态。 二、热量的测定 1.标准实验：氧弹量热计——测量的是粗热值。 2.通过元素组成作近似计算 粗热值与净热值的转换 1.NHV=HHV-2420[H2O+9(H-Cl/35.5-F/19)] NHV：净热值，kJ/kg HHV：粗热值，kJ/kg H2O：焚烧产物中水的重量百分率，% H、Cl、F：分别为废物中氢氯氟含量的重量百分率，% 2.NHV=2.32[1400mC+45000（mH-0.125mo）-760mCl+4500mS] mC、mH、mo、mCl、mS：分别代表碳、氢、氧、氯和硫的质量分数 关于热值的计算 例1 表7—2是我国武汉市城市垃圾的组分，假设该组分的热值与美国城市垃圾的典型组分的热值相同，可据此计算出武汉市垃圾的热值： 例2某固体废物含可燃物60%、水分20%、惰性物20%。固体废物的元素组成为碳28%、氢4%、氧23%、氮4%、硫1%，水分20%、灰分20%。 假设 ①固体废物的热值为11630kJ/kg； ②炉栅残渣含碳量为5%； ③空气进入炉膛的温度为65℃，离开炉栅的温度为650℃ ； ④残渣的比热为0.323 kJ/（kg.℃）； ⑤水的汽化潜热2420 kJ/kg ； ⑥辐射损失为总炉膛输入热量的0.5%； ⑦碳的热值为32564 kJ/kg 。 试计算这种废物燃烧后可利用的热值。（以1kJ/kg固体废物计算） 相关知识: 国外利用垃圾焚烧发电技术的应用始于20世纪50年代，最先应用的国家是联邦德国和法国，其后美国、日本、韩国(图4-1)等均建有相当数量的垃圾焚烧电站。 我国于1988年开始首次引进垃圾焚烧发电技术， 2000年沈阳建成我国首座垃圾与污水一体处理厂。 垃圾焚烧发电、供热工艺 当前我国垃圾焚烧发电存在的问题 垃圾焚烧发电存在的问题——垃圾焚烧发电在我国还处于初级阶段，还有许多方面需改进和提高。 垃圾发电当前遇到的关键问题是电站的发电量波动性大，稳定性小。其原因是垃圾中可燃废弃物的质量和数量随季节和地区的不同而发生明显变化。因此，垃圾焚烧电站的多余电力向电力公司出售时，价格不高，主要靠国家政策扶持。 另外，垃圾焚烧发电本身属于环保项目，如果处理的不好可能造成二次污染。 第二节 固体废物焚烧过程 一、垃圾焚烧过程各阶段的划分 燃烧本质——由质量传递、热量传递、动量传递、化学反应、结构变化等过程综合在一起的物理化学过程。 焚烧过程：需燃烧的物料从送入焚烧炉起，到形成烟气和固态残渣的整个过程。 第一阶段：物料的干燥加热阶段 第二阶段：燃烧阶段——主阶段 第三阶段；燃尽阶段，即生成固体残渣的阶段。 （1）干燥阶段 干燥阶段——对机械送料的运动式炉栅，从物料送入焚烧炉起到物料开始析出挥发分着火。 在干燥阶段，物料的水分是以蒸汽形态析出的，因此需要吸收大量的热量——水的汽化潜热。 预热阶段 水分蒸发阶段 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、厨房垃圾, 二、垃圾燃烧过程中各阶段的特点 第一阶段：物料的干燥加热阶段 第二阶段：燃烧阶段——主阶段 第三阶段；燃尽阶段，即生成固体残渣的阶段。 预热阶段 预热阶段指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。 水分蒸发阶段 水分在蒸发阶段受热力驱动而蒸发,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。 焚烧阶段 热解：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。 纤维素分子： C6H10O5——2CO+CH4+3H2O+3C 对象——大分子的含碳化合物（一般的有机固体废物） 挥发分的析出：200~800℃ 强氧化反应：析出的挥发物、固定炭燃烧 燃尽阶段 　　该阶段可燃物浓度减少，惰性物增加，氧化剂量相对较大，反应区温度降低。 改善措施： 翻动，拨火——减少物料外表面的灰层。 增加物料在炉内的停