1、Company Logo,,产生收运破碎分选转换后处理处置,Treament and disposal of solid wastes,城市垃圾的处理流程：,焚烧（incineration）:是指将垃圾作为固体燃料送入焚烧炉中在高温条件下，垃圾中的可燃成分和空气中的氧发生剧烈化学反应，放出热量，转化成高温烟气和性质稳定的固体残渣的过程,热解:是将有机物在无氧或缺氧状态下加热，使之成为气态、液态或固态可燃物质的化学分解过程。,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于后续资源化利用的处理过程,包括氧化、热解、还原、卤化反应过程。,热处理的方法包括焚烧、热解、焙烧、烧成、热分
2、解、煅烧、烧结等,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,固体废物的焚烧,固体废物的热解,5,第五章固体废物的热处理,Company Logo,,焚烧概述,焚烧原理,焚烧技术及工艺,问题,问题,问题,Treament and disposal of solid wastes,第一节固体废物的焚烧,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,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
3、燃烧特性等非常复杂，不宜直接填埋； 不可燃垃圾金属、建筑垃圾、玻璃、灰渣等，除可收利用部分外，大多可直接安全填埋。,第一节固体废物的焚烧,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,固体废物的焚烧一般是指将垃圾作为固体燃料送入焚烧炉中在高温条件下（一般是900C，炉中心可达1100C），垃圾中的可燃成分和空气中的氧发生剧烈化学反应，放出热量，转化成高温烟气和性质稳定的固体残渣的过程（技术）。,第一节固体废物的焚烧,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,无害化：高温焚烧消
4、除了垃圾中的病原体和有害物质减量化：垃圾焚烧后，体积可减少90%，质量减少80% 资源化：残渣可用作制混凝土砌块、混凝土板和红砖的原料 高温烟气可被废热锅炉变为蒸汽，用于供热或发电经济性：占地少，尾气经适当处理后污染小，可靠近市区建厂实用性：不受外界环境条件影响，可全天候操作。,焚烧处理的优点,第一节固体废物焚烧概述,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,机械化连续垃圾焚烧炉。处理能力、焚烧效果、治污,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,20世纪初,20世纪60年代,大型机械化炉排；较高效率
5、的烟气净化系统,自控、移动式机械炉排焚烧炉、多样化、T ,19701990,自我完善 多功能 资源化 智能化,第一节固体废物的焚烧,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,第一节固体废物的焚烧,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,第一节固体废物的焚烧,第一节固体废物的焚烧,伍连德，（18791960）公共卫生学家，我国检疫、防疫事业的先驱。,制约我国垃圾焚烧技术发展的主要因素：生活垃圾热值低，不能达到自燃要求；城市垃圾中灰渣含量高，制约了焚烧减量化效益的发挥国内未
6、系统的掌握垃圾焚烧技术，在建设与运行中缺乏可靠的技术支撑；现代化垃圾焚烧处理成本高。建设筹资难。,各种垃圾处理方式的投资估算,第一节固体废物的焚烧,第一节固体废物的焚烧,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,焚烧炉渣的热灼减率一般为35% ； 气相中残留少量以CO为代表的可燃组分；气相不完全燃烧为高毒性有机物的再合成提供了条件；灰渣中的有害物质有在溶出的可能； 其经济性和资源化仍有改善的余地。,焚烧处理的不足,第一节固体废物的焚烧,Company Logo,,固体废物的焚烧过程,固体废物的热值,焚烧的主要影响因素,焚烧效果的度量
7、,问题,问题,问题,问题,Treament and disposal of solid wastes,二、固体废物焚烧原理,Company Logo,,固体废物中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。,利用焚烧系统的热能使炉内固体废物水分汽化蒸发的过程。,可燃物质的快速分解和氧化过程。,干燥,热分解,燃烧,Treament and disposal of solid wastes,第二节固体废物焚烧原理,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,第二节固体废物焚烧原理,蒸发,可燃物质受热熔化，形成蒸汽后进行燃烧反应。
8、,可燃物质中的碳氢化合物等受热分解，挥发为较小分子可燃气体后，再进行燃烧。,表面,可燃物质在未发生明显的蒸发、分解反应时，与空气接触就进行燃烧反应。,分解,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,第二节固体废物焚烧原理,固体废物完全燃烧可用下式表示：,不可燃物形成炉渣： 钙、硅、铁、铝、镁的氧化物及重金属氧化物,可燃物形成烟气：颗粒污染物气态污染物,燃烧产物,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,第二节固体废物焚烧原理,颗粒污染物：由气体带出的污染物和不完全燃烧的灰
9、分颗粒， 包括粉尘：悬浮于气体中的微小固体颗粒和黑烟颗粒，1200；烟雾：0.011的气溶胶。气态污染物： 焚烧炉烟气有硫氧化物、碳氧化物、氮氧化物、 HCl、HF、二恶英类物质。,二恶英(Dioxin)，又称二氧杂芑(q)，是一种无色无味、毒性严重的脂溶性物质，二恶英类物质非常稳定，熔点较高，极难溶于水，可以溶于大部分有机溶剂，所以非常容易在生物体内积累。它的毒性十分大，是氰化物的130倍、砒霜的900倍，有“世纪之毒”之称。二恶英指的并不是一种单一物质，而是结构和性质都很相似的包含众多同类物或异构体的两大类有机化合物，全称分别是多氯二苯并二恶英 （简称PCDDs）和多氯二苯并呋喃 （简称P
10、CDFs）。,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,第二节固体废物焚烧原理,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,第二节固体废物焚烧原理,含有二恶英的垃圾的焚烧（分解不彻底）；二种以上有机氯化物在适宜条件（温度，O2）的反应产物；多氯化二酚，多氯联苯类化合物的不完全燃烧；在氯化物的存在下，碳氢化合物与木质素的反应产物。(主要是有氯及氯化物的存在),Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,第二节固体废物
11、焚烧原理,指单位重量的固体废物燃烧释放出来的热量，kJ/kg,有两种表示：粗热值：指化合物在一定温度下达最终产物的焓的变 HHV 化，最终产物水为液态；净热值：指化合物在一定温度下达最终产物的焓的变 LHV 化，最终产物水为气态。,热值,燃烧的条件,粗热值 = 净热值 + 水汽化热,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,粗热值与净热值的计算及转换,1.LHV=2.321400mC+45000（mH-mo） -760mCl+4500mS mC、mH、mo、mCl、mS分别代表碳氢氧氯和硫的质量分数2. HHV=LHV2420H2O
12、+9(H-Cl/35.5-F/19) LHV：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，%,第二节固体废物焚烧原理,Company Logo,,例5-1 某废物的粗热值为16000KJ/kg，每公斤废物燃烧时产生0.2kg水，计算此废物的净热值。（假设条件：H完全变成水，不含Cl、F）,Treament and disposal of solid wastes,第二节固体废物焚烧原理,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,几种废热的典型
13、热值,第二节固体废物焚烧原理,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,例5-2：计算45.6kg湿垃圾的理论粗热值，其成分含量如下表：,第二节固体废物焚烧原理,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,热值计算湿垃圾粗热值（HW）：HW=297379.00/45.60=6387.00 （kJ/kg）如果还要求计算干垃圾的粗热值则过程如下：1.由固体废弃物典型热值表中的干物质含量计算干垃圾的含量： 23.400.30+1.940.94+0.280.98+0.540.90+
14、 0.370.97+0.460.97+19.600.91=28.40（kg）2.计算干垃圾粗热值（HD）： HD=297379/28.40=10471.05（ kJ/kg ）,第二节固体废物焚烧原理,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,实际热值理论热值与实际热值存在差异的原因：1.燃烧不充分；2.辐射热损失；3.灰渣带走部分热量；4.水（本身含有的水以及反应产生的水）汽化热失。,第二节固体废物焚烧原理,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,例5-3：某固体废弃物
15、含可燃物60%，水分20%，惰性物质（灰分） 20%。其元素组成为：碳28%、氢4%、氧23%、氮4%、硫 1%、水分20%、灰分20%。假定其中：（1）理论热值为11630kJ/kg（HW）；（2）炉渣中含碳5%；（3）进料口和出口渣温度分别为65C、650C；（4）残渣比热0.323为kJ/kg；（5）水汽化热2420kJ/kg；（6）辐射热损失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。,第二节固体废物焚烧原理,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,（1）残渣中未燃烧的碳含热量： 未
16、燃烧碳的质量： 惰性物质（灰分）的质量为120%0.2kg 总残渣量为：0.2/（1-0.05）0.2105kg 未燃烧的碳量为：0.21050.2=0.0105kg 未燃烧碳的热损失： 32564kJ/kg0.0105kg342kJ（2）计算水的汽化热： 总水量固体废物中原含水量组分中氢和氧结合生成的水量 10.2+10.049=0.56（kg） 水汽化热0.562420=1355（kJ）,解：以固体废物1kg为基准计算,第二节固体废物焚烧原理,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,（3）辐射热损失为进入焚烧炉总能量的0.5%
17、： 即116300.5%=58（kJ）（4）灰渣带走热量： 0.2/(1-5%) 0.323(650-65)=39.8（kJ）（5）可利用热值： 可利用热值理论热值各种热损失之和 11630-（342+1355+58+39.8）=9835.2（kJ）,第二节固体废物焚烧原理,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,影响固体物质燃烧的因素,固体废物性质焚烧温度停留时间供氧量和物料混合程度其它,第二节固体废物焚烧原理,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,固体废物性质,
18、第二节固体废物焚烧原理,固体废物性质是判别固体废物是否适合焚烧处理以及处理效果的决定性因素。可燃成分水分有毒有害物质生活垃圾的含水率50，热值在33508374kJ/kg,（3347kJ/kg）,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,焚烧温度,第二节固体废物焚烧原理,对焚烧处理的减量化和无害化程度有决定性影响：温度高低；焚烧炉内温度分布不均匀，不同位置、高度温度差异；生活垃圾焚烧温度850950C，医疗、危险废物1150C。,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,
19、停留时间,第二节固体废物焚烧原理,固体物质停留时间： 取决于固体物质在焚烧过程中蒸发、热分解、氧化还原反应的速率。生活垃圾一般为1.52h。 烟气停留时间： 取决于烟气中颗粒污染物和气态分子的分解、化学反应速率。生活垃圾一般为2s。,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,供氧量和物料混合程度,第二节固体废物焚烧原理,焚烧过程中的氧是由空气提供的。空气的作用：供氧助燃冷却炉排搅动炉气控制焚烧炉气氛,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,其它,第二节固体废物焚烧原理,
20、固体废物料层厚度运动方式空气预热温度进气方式燃烧器性能等,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,基本控制因素（三T一E ）,废物在焚烧炉中与空气接触的时间，即停留时间( )；废物与空气间的混合量，即混合程度或湍流度(T )；反应进行的温度(t )。,燃烧效果E,第二节固体废物焚烧原理,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,第二节固体废物焚烧原理,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,第二节固体废物焚
21、烧原理,焚烧效果的度量,目测法热量灼减法二氧化碳法有害有机物破坏去除率,Company Logo,,热量灼减法 热灼减量比，定义为可燃废物经焚烧处理后减少的质量占所投加废物可燃物质总质量的百分比，即为： 式中：MRC减量比，%；ma焚烧残渣的质量，kg；mb投加的废物质量，kg；mc残渣中不可燃物质量，kg。,Treament and disposal of solid wastes,第二节固体废物焚烧原理,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,第二节固体废物焚烧原理,热灼减量率：烧残渣在60025经3h灼热后减少的质量占原焚烧
22、残渣质量的百分数，其计算方法如下： 式中：QR热灼减量，%；ma焚烧残渣在室温时的质量，kg；md焚烧残渣在60025经3h灼热后冷却至室温的质量，kg。,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,第二节固体废物焚烧原理,二氧化碳法 焚烧处理城市垃圾及一般工业废物时，多以燃烧效率(CE)作为评估是否可以达到预期处理要求的指标： 式中，CO和CO2分别为烟道气中该种气体的浓度值。,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,第二节固体废物焚烧原理,有害有机物破坏去除率 对危险
23、废物，验证焚烧是否可以达到预期的处理要求的指标还有特殊化学物质（有机性有害主成份(POHCS)）的破坏去除效率(DRE)，定义为： 其中：Win进入焚烧炉的POHCS的质量流率；Wout从焚烧炉流出的该种物质的质量流率。,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,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。 b) HCl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
24、 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。,第二节固体废物焚烧原理,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,第三节 固体废物焚烧技术及工艺,1.贮存及进料,2.焚烧系统,3.废热回收,5.灰渣回收,4.烟气净化,Treament and disposal of solid wastes,第三节 固体废物焚烧技术及工艺,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,（1）贮存
25、及进料系统：本系统由垃圾贮坑、抓斗、破碎机（有时可无）、进料斗及故障排除/监视设备组成。原料贮存系统：固体废料的堆场或料仓（垃圾贮坑）；贮存能力23天的处理量，以保证焚烧炉的连续运转。加料系统：起重机抓斗料斗：起重机带动抓斗从料仓中抓运到连接燃烧室的料斗中。基本要求：连续给入，充满料斗，使固废起到密封作用，防止炉膛内的火焰窜出。,第三节 固体废物焚烧技术及工艺,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,（2）焚烧系统：,第三节 固体废物焚烧技术及工艺,焚烧系统的主体设备是焚烧炉,焚烧炉本体内的设备，主要包括炉床（排）及燃烧室。每个炉
26、体仅一个燃烧室。炉床（排）多为机械可移动式炉排构造，可让垃圾在炉床上翻转及燃烧。燃烧室一般在炉床正上方，可提供燃烧废气数秒钟的停留时间，由炉床下方往上喷入的一次空气可与炉床上的垃圾层充分混合，由炉床正上方喷入的二次空气可以提高废气的搅拌时间。,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,（2）焚烧系统：,第三节 固体废物焚烧技术及工艺,焚烧系统的主体设备是焚烧炉目前，在垃圾焚烧中应用最广的生活垃圾焚烧炉有：机械炉排焚烧炉流化床焚烧炉回转窑焚烧炉,作用能在炉膛内支撑和输送固废；能起一定的搅动作用；能透过空气。种类摇动式台阶式往复式履带式
27、滚筒式,第三节 固体废物焚烧技术及工艺,第三节 固体废物焚烧技术及工艺,第三节 固体废物焚烧技术及工艺,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,第三节 固体废物焚烧技术及工艺,,Treament and disposal of solid wastes,（3）废热回收及发电系统：包括布置在燃烧室四周的锅炉炉管（即蒸发器）、过热器、节热器、炉管吹灰设备、蒸汽导管、安全阀等装置。锅炉炉水循环系统为一封闭系统，炉水不断在锅炉管中循环，经由不同的热力学相变化将能量释出给发电机。炉水每日需冲放以泄出管内污垢。由锅炉产生的高温高压蒸汽，被导入
28、发电机后，在急速冷凝的过程中推动了发电机的涡轮叶片，产生电力，并将未凝结的蒸汽导入冷却水塔，冷却后贮存在凝结水贮槽，由泵再打入锅炉炉管中，进行下一循环的发电工作。,第三节 固体废物焚烧技术及工艺,Treament and disposal of solid wastes,第三节 固体废物焚烧技术及工艺,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,（4）废气处理系统：从炉体产生的废气在排放前必须先行处理到符合排放标准，早期常使用静电集尘器去除悬浮微粒，再用湿式洗烟塔去除酸性气体（如HCl、SOx、HF等），近年来则多采用干式或半干式洗烟
29、塔去除酸性气体，配合滤袋集尘器（布袋除尘器）去除悬浮微粒及其他重金属等物质。,第三节 固体废物焚烧技术及工艺,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,（5）灰渣收集及处理系统：由焚烧炉体产生的底灰及废气处理单元所产生的飞灰，有些厂采用合并收集方式，有些则采用分开收集方式，国外一些焚烧厂将飞灰进一步固化或熔融后，再合并底灰送到灰渣填埋场处置，以防止吸附在飞灰上的重金属或有机性毒物产生二次污染。,第三节 固体废物焚烧技术及工艺,Treament and disposal of solid wastes,第三节 固体废物焚烧技术及工艺,
30、第二节 固体废物的热解,固体废物按焚烧特性分为可燃和不可燃两类，可燃组分主要是有机物。有机物有天然的也有人工合成的。天然的有橡胶、木材、纸张、蛋白质、淀粉、纤维素、麦杆、废油脂和污泥等。人工合成的有塑料、合成橡胶、合成纤维等。随着现代工业发展和人民生活水平的提高，人们的衣、食、住、行中应用到有机高分子材料的机会增多，因此，在固体废物中有机物质的组分不断增加。这些废物都具有可燃性，能通过焚烧回收能量。,第二节 固体废物的热解,1）对氧的需求不同焚烧需氧，热解是缺氧或无氧反应过程2）对热量的要求不同焚烧是放热的，热解是吸热的3）产物不同焚烧的产物主要是二氧化碳和水热解的产物主要是可燃的低分子化合物
31、：气态的有氢、甲烷、一氧化碳，液态的有甲醇、丙酮、醋酸、乙醛等有机物及焦油、溶剂油等，固态的主要是焦炭或碳黑4）能量的利用途径不同焚烧产生的热能量大的可用于发电，量小的只可供加热水或产生蒸汽，就近利用；而热解产物是燃料油及燃料气，便于贮藏及远距离输送,第二节 固体废物的热解,优点：将固体废物中的有机质转化成可燃性气体、油和碳黑等贮存性能源，便于运输和贮存；厌氧分解气量少，对大气环境二次污染小；废物中的硫和重金属元素等有害成分被固定在熔融焦渣（碳黑）中，易于处置；相对低温反应（700），NOx产生量少，酸性气体污染大大减轻,可燃气：主要包括C15的烃类、氢和CO气体。液态油：主要包括C25的烃类、乙酸、丙酮、 甲醇等液态燃料。固体燃料：主要包括含纯碳和聚合高分子的 含碳物。,（1）热解原理与热解产物,第二节 固体废物的热解,（2）热解工艺：按两种方法分,第二节 固体废物的热解,第二节 固体废物的热解,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,第二节 固体废物的热解,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,第五章固然废物的热处理,作业：课后1，7，10，11题。,Thank You !,
