固体废弃物处置技术52.ppt

第七章可燃固体废物的焚烧,焚烧法一般是指将固体废物作为固体燃料送入焚烧炉中，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。,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无害化。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得多。焚烧法具有处理周期短、占地面积小、选址灵活等特点。热能可以利用,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高;,管理水平和设备维修要求高；,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不同。,,焚毁带病毒、病菌的垃圾。→英、美、法等试验研究，建立焚烧炉,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↗,20世纪初,大型机械化炉排；较高效率的烟气净化系统,1960’,自控、移动式机械炉排焚烧炉、多样化、T↗,1970至今,我国始于1980,除尘,资源化,智能化,多功能,综合性,焚烧处理发展历程,焚烧原理,燃烧、燃烧机理、燃烧技术、主要影响因素,热平衡,固体废物热值、燃烧温度、空气量,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,焚烧处理,温度,,着火条件,,可燃物质,,助燃物质引燃火源,,,,蒸发,挥发,分解,烧结、熔融,氧化还原,,,层状燃烧技术,过程稳定、技术成熟、应用广固定炉排焚烧炉、水平机械焚烧炉、倾斜机械焚烧炉等辐射、烟气对流，翻转及搅动炉型设计和配风设计,流化燃烧技术,较成熟，可处理低热值、高水分废物，但对入料要求均匀化、细小化,流化床焚烧炉空气流和烟气流快速移动，物料流态化状态,较成熟、效率高,滚筒、抄板,回转窑焚烧炉,旋转燃烧技术,第一节可燃固体废物的热值,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。,一、热值,指单位重量的固体废物燃烧释放出来的热量，kJ/kg。,1.NHVHHV-2420[H2O9H-Cl/35.5-F/19）,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，,氧弹量热计,2.NHV2.32[1400mC45000（mH-0.125mo）-760mCl4500mS]mC、mH、mo、mCl、mS分别代表碳、氢、氧、氯和硫的质量分数,若废物中的元素组成已知，可利用Dulong公式近似计算,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,热量满足能量守恒,,例1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,1以100为基准，分别计算各组分的重量,厨房废渣及果皮重量＝100X29.5329.53kg,木屑、杂草的重量为2kg，纸张重量为1.35kg，塑料皮革等重量1.39kg。,2计算各组分产生的能量,18600kJ/kg,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0.323kJ/（kg.℃）；⑤水的汽化潜热2420kJ/kg；⑥辐射损失为总炉膛输入热量的0.5；⑦碳的热值为32564kJ/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）,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。,1、残渣中未燃烧的炭含热量,解以固体废物1kg为基准,（1）未燃烧的炭量,惰性物重量,1kg200.2kg,总残渣量,0.2kg/1-0.050.2105kg,0.2105-0.20.0105kg,未燃烧的炭量,（2）未燃烧的炭的热损失,32564kJ/kg0.0105kg340kJ,2、水的汽化潜热,（1）生成水的总重,总水量固废原含水量组分中氢氧结合水量,固废原含水量,1kg200.2kg,生成水量,1kg49/10.36kg,总水量,（0.20.36）kg0.56kg,（2）水的汽化潜热,2420kg0.56kg1360kJ,3、辐射损失,11630kJ0.00558kJ,4、残渣带出的显热,四、废物热值利用方式,固体废物焚烧热的利用包括供热和发电，在用于发电时，一般在下列设备中进行产生蒸汽的锅炉、蒸汽透平机或气体透平机以及发电机。这三种设备大致有三种不同的组合方式。,,,,,,存在的问题由热能转换成机械能再转换成电能；能量损失很大，热效率不高焚烧炉废热锅炉热效率63蒸汽透平发电机系统热效率30焚烧炉蒸汽锅炉透平机发电机系统热效率20考虑前期加工（破碎、分选）热效率17.5用于热交换器及废热锅炉产生热水或蒸汽。,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。当前我国垃圾焚烧发电存在的问题,,,图4-1,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。,一、固体废物焚烧的产物,可燃的固体废物基本是有机物，由大量的碳、氢、氧及少量氮、硫、磷和卤素等元素，焚烧过程中与空气中氧反应，生成各种氧化物或部分元素的氢化物。主要有,第二节固体废物焚烧过程,有机碳CO2HH2O，有F或Cl存在时可能有HF、HCl有机硫和有机磷SO2、SO3、P2O5有机氮N2为主，少量氮氧化物有机氟化物HF，氢不足会出现CF4、COF2（需添加助燃料）有机氯氯化氢（氢气不足有游离氯气产生）有机溴化物、碘化物HBr、Br2、I2金属卤化物、硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐、氢氧化物和氧化物,二、有害有机废物焚烧后要求达到的三个标准a主要有害有机组成（POHC）的破坏去除率（DRE）要达到99.99以上。bHCl的排放量应符合从焚烧炉烟囱排出的HCl量在进入洗涤设备之前小于1.8kg/h，若达不到该要求，则经过洗涤设备除去HCl的最小洗涤率应为99.0。c烟囱的排放颗粒物应控制在183mg/m3，空气过量率为50。如果空气过量率大于或小于50，应折算成50的排放量。,三焚烧影响因素,固体废物性质可燃成份、有毒害物质、水分、粒度,焚烧温度850950℃,1150℃,供氧量和物料混合程度过剩空气系数,停留时间1.52h（废物在焚烧炉内发生氧化、燃烧，使有害物质变成无害物质所需的时间。）,废物料层厚度、运动方式、预热温度,进气方式、燃烧器性能、烟净化系统阻力,第三节燃烧过程污染物的产生与防治,1.二恶英的产生与防治,1）二恶英dioxins,简称DXN是指一类具有某种类似的化学结构且生物作用方式基本相同的化合物。,2、二恶英生成的因素,1）燃烧含微量氯化二苯二噁英的垃圾，排出气中含由二噁英,2）二种或多种有机氯化物存在，由于二聚作用，也会产生二苯二噁英,,3）多氯化二酚、多氯连苯等一类化合物不完全燃烧,4）由于氯化物、氯存在，破坏碳氢化合物的基本结构与木质素结合,碳源氯源温度催化剂氧水反应时间,焚烧厂二恶英防治措施1,l）控制燃烧温度二恶英的最佳生成温度为300℃，但是在400℃以上时，仍然有二恶英生成的可能。当温度达到9001000℃时，二恶英将无法生成。因此，维持燃烧温度高于1000℃是防止二恶英生成的首要条件；2）提高燃烧效率因为二恶英的生成与燃烧效率有直接的关系，CO中的碳可能参与二恶英的生成反应。因此，供氧充足，减少CO的生成，可以间接地减少二恶英的生成；烟气中比较理想的CO浓度指标是低于60mg/m3,O2浓度不少于6,在炉膛及二次燃烧室内的停留时间不小于2s;,3）加强烟道气温度控制一般新建的大型垃圾焚烧厂都有废热回收系统，烟道气自燃烧室进入该系统后，温度将逐渐降低至250350℃左右，而此温度范围又恰巧是二恶英生成反应的最佳区域，因此，必须将焚烧炉出来的烟气在短时间内骤降至150℃以下，以确保有效遏止二恶英的再生成；,4）化学加药向烟道中喷入NH3或喷入CaO等吸收HCI，以抑制前驱物质的生成。,Ⅱ、恶臭,1.恶臭（stench）的定义垃圾厌氧发酵和有机物不完全燃烧产生的。多为有机硫化物或氮化物。恶臭污染物是指一切刺激嗅觉器官引起人们不愉快及损害生活环境的气体物质。从广义上说,我们把散发在大气中的一切有味物质统称为恶臭气体。2.恶臭的危害恶臭属于感觉公害,直接作用于嗅觉,给人们造成危害。轻者给人以不愉快的感觉;重者使人呼吸困难,恶心呕吐,流泪,甚至会引起中毒。其中有些是三致物质，有些会影响神经系统和造血系统，有些则会引起机体的变态反应。,3.恶臭的产生和组成产生未完全燃烧一是含硫化合物,如硫化氢、硫醇类、硫醚类等;二是含氮的化合物,如氨、胺类、酰胺、吲哚类等;三是卤素及其衍生物,如氯气、卤代烃等;四是烃类,如烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等;五是含氧的有机物,如酚、醇、醛、酮、有机酸等。,4.恶臭的防治,常见的脱臭方法概况,Ⅲ.粉尘,粉尘焚烧烟气中的粉尘（颗粒物）是垃圾焚烧过程中产生的微小无机颗粒物质。物理原因产生的粉尘燃烧空气卷起的微小不燃物，可燃物的灰分等。发生不完全燃烧时，未燃碳分、纸灰等也会成为粉尘的一部分。热化学反应产生的粉尘高温燃烧室内氮化的盐类，在烟气冷却后凝结成盐颗粒。,四、炉渣和飞灰,焚烧过程产生的灰渣（炉渣和飞灰）一般为无机物质，他们主要是金属的氧化物、氢氧化物和碳酸盐、硫酸盐以及硅酸盐。,炉渣的利用1）焚烧残渣回收金属、玻璃等（美国、苏联）2）烧结残渣作为混凝土骨料或与粘土结合制红砖（日）,