讲义固体废物焚烧的工艺与设备.doc

第六学习单元 第六学习单元（10课时）：固体废物的的热处理 6.1 固体废物热值的测定和计算 6.2 固体废物的焚烧 6.3 固体废物的焚烧系统和设备 6.4 固体废物焚烧热能的回收利用 6.5 固体废物焚烧污染物控制 本学习单元的重点和难点： 固体废物焚烧设备及其工艺系统 焚烧过程中热能的回收利用 6.1固体废物热值的测定和计算 6.1.1导言 1、为什么要学习本单元？ 让大家了解热处理技术、焚烧、焚烧废气污染形成机制、固体废物的焚烧技术、焚烧主要影响因素、主要焚烧参数计算、固体废物的焚烧系统、焚烧炉系统的控制等的相关知识。 2、本单元学习内容 热处理技术、焚烧的定义与优缺点、固体废物的焚烧过程、 粒状污染物 2、一氧化碳 3、酸性气体 4、氮氧化物 5、重金属 6、毒性有机氯化物 3、学习目标 了解固体废物焚烧污染物及其治理方法；掌握固体废物焚烧工艺的类型；掌握固体废物热处理技术的原理及相关计算； 掌握固体废物焚烧的基本概念，掌握焚烧主要参数与热平衡计算；了解典型固体废物的焚烧技术。 6.1.2焚烧 热处理技术的特点 优点：减容效果好；消毒彻底；减轻或消除后续处置过程对环境的影响；回收资源和能量。 缺点：投资费用高；操作运行复杂；二次污染和公众反应。 1、焚烧的定义与优缺点 焚烧的定义 固体废物的焚烧（incineration或combustion）是一种高温热处理技术，是指在高温焚烧炉（800～1000℃），固体废物中的可燃成分与空气中的氧发生剧烈的化学反应，转化为高温燃烧气和性质稳定的固体残渣。燃烧过程中具有强烈的放热效应，有基态和激发态的自由基生成，并伴随着光辐射。是实现废物“减量化、无害化、资源化”的一条有效途径 优缺点 无害化程度高，较彻底地降解有毒有机物，杀灭病原体。减容减量化效果好。体积可减少85％-95%，质量减少20％-80%。热能利用；充分实现垃圾处理的资源化。周期短、占地面积小、选址灵活。可作全天候操作。 焚烧法对垃圾的热值有一定要求。不同季节，年份垃圾热值的变化。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。 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、伴有光辐射的化学反应现象。生活垃圾和危险废物的燃烧，包括：蒸发、挥发、分解、烧结、熔融、氧化还原。 2、固体废物的焚烧过程 固体废物的焚烧过程分为：干燥、热分解、燃烧三个阶段。 干燥：水分汽化、蒸发过程。消耗热能较多。高水分固废（污泥）焚烧过程常需加入辅助燃料。 热分解：有机可燃物质高温下化学分解和聚合反应的过程。（放热吸热）。 燃烧：可燃物质的快速分解和高温氧化过程。 6.1.3 焚烧废气污染形成机制 焚烧烟气中常见的大气污染物包括粒状污染物、酸性气体、氮氧化物、重金属、一氧化碳与有机氯化物等。 1、粒状污染物 在焚烧过程中所产生的粒状污染物大致可分为以下三类。 废物中的不可燃物，在焚烧过程中(较大残留物)成为底灰排出，而部分粒状物则随废气而排出炉外成为飞灰。飞灰所占的比例随焚烧炉操作条件(送风量、炉温等)、粒状物粒径分布、形状与其密度而定。所产生的粒状物粒径一般大于10um。 部分无机盐类在高温下氧化而排出，在炉外遇冷而凝结成粒状物，或二氧化硫在低温下遇水滴而形成硫酸盐雾状微粒等。 未燃烧完全而产生的碳颗粒与煤烟，粒径约在0.1～10um之间。由于颗粒微细，难以去除，最好的控制方法是在高温下使其氧化分解。 2、一氧化碳 当氧气的含量越高越有利于一氧化碳生产二氧化碳。但是事实上焚烧过程中仍夹杂碳微粒。只要燃烧反应进行，一氧化碳就可能产生，故焚烧炉二燃室较为理想的设计炉温是在1000℃ 3、酸性气体 焚烧产生的酸性气体，主要包括二氧化硫、氯化氢与氟化氢等，这些污染物都是直接由废物中的硫、氯、氟等元素经过焚烧反应而形成。诸如含氯的PVC塑料会形成氯化氢，含F的塑料会形成HF，而含硫的煤焦油会产生二氧化硫。一般城市垃圾中硫含量为0.12％，其中约30～60％转化为二氧化硫，其余则残留于底灰或被飞灰所吸收。 4、氮氧化物 焚烧所产生的氮氧化物主要有两个来源，一是高温下氮气和氧气反应形成氮氧化物，称为热氮氧化物；另一类来源是废物中含氮组分转化成的氮氧化物，称为燃料氮转化氮氧化物。 5、重金属 废物中所含重金属物质，高温焚烧后除部分残留于灰渣中之外，部分则会在高温下气化挥发进入烟气。部分金属物在炉中参与反应生成的氧化物或氯化物，比原金属元素更易气化挥发。这些氧化物及氯化物因挥发、热解、还原及氧化等作用，可能进一步发生复杂的化学反应，最终产物包括元素态重金属、重金属氧化物及重金属氯化物等。元素态重金属、重金属氧化物及重金属氯化物在尾气中将以特定的平衡状态存