1、垃圾的清洁焚烧及热利用结 论Chapter1 国内外垃圾处理概况城市生活垃圾；厨余物、废纸、废塑料、废织物、废金属、玻璃、陶瓷碎片。灰渣、家用什具、庭园废物等。发达国家生活垃圾的处理概况1-1 发达国家垃圾的产量与成分一、发达国家垃圾的产量与成分1.垃圾的生产情况早期：城市垃圾产量低、成分简单、容易被环境消纳、对环境危害不明显。工业革命以后，城市人口和城市数量迅速增加，垃圾产量大大增加，随着人们生活方式改变，垃圾的成分越来越复杂，产生了较为严重的环境问题。美国 1996 年人均日产生生活垃圾量为 1.96kg.欧洲 每年年约产生 1.33 亿吨生活垃圾。德国 1995 年 2500 万吨 人均
2、 328.5kg/a日本 1996 年 5115 万吨 。近几年，由于加强了废弃物管理和回收利用，日本的城市生活垃圾的产量增长较慢。2 . 发达国家城市生活垃圾成分美国 ：纸与纸板、玻璃、金属、 塑料、织物、木料 、其它部分发达国家：纸与纸板 玻璃 金属 塑料 织物 木料 其它工业发达国家城市生活垃圾特点：（1）有机物、无机物（2）纸类含量较高，平均高达 34%；（3）含水率较低，平均为 28%；（4）热值较高，均高于 7000kj/kg，平均 8727kj/kg二、成熟的垃圾处理方法1. 卫生填埋作为城市生活垃圾的最终处置手段，卫生填埋是应用最早、最为广泛的垃圾处理手段。从传统的垃圾填埋方式
3、对垃圾渗透液和填埋气体进行控制的垃圾填埋方式，要进行防渗处 理。卫生填埋技术成熟，操作管理简单，投 资和运行费用相对较低。缺点：垃圾减量效果差，占用大量土地资源，填埋物受到地理和水文地质条件限制多，场址 选择较困难。渗透液治理难度大。产生沼气的收集、处理难度大。2.堆肥垃圾堆肥是利用微生物、有控制地促进城市生活垃圾中可降解有机物转化为稳定的腐殖质的生化过程。按生物发酵方式：厌氧堆肥； 好氧堆肥按垃圾所处状态：静态； 动态按发酵设备形式：封闭式； 敞开式目前：动态高温堆肥较好3.焚烧优点：（1）能够使垃圾的无害化处理更为彻底。（2）垃圾减量化效果明显，减容 90% 减重 80%-85%。（3）可
4、实现垃圾的资源化利用。（4）对环境的影响小。（5）能够节省大量的土地。三、发达国家垃圾的处理政策1.强调城市生活垃圾的源削减 source reduction source reduction1）源削减：从废物的产生源头进行预防或避免不必要的废物产生，减少废物的产生量，2）主要目的；促进的减量化，减少垃圾的直接处理量。3） 源削减：通过完善城市垃圾管理体制和建立用户收费制度来实现。4）用户收费制度：要求垃圾产生者交纳一定的费用，以承担自己排放垃圾的社会责任。收费方式：美国：固定费用，从房租或水电费中增加一定的比例，或按人口收取；按产生垃圾的量收取。韩国：实施循环使用垃圾法。德国：垃圾分类收集后
5、按不同量、不同废物收取不同费用。2鼓励城市生活垃圾的回收利用回收与再生利用 （reovery and recycling）美国：回收利用较为普遍废物处理的优先顺序为：削减排放； 回收利用；热回收； 填埋。德国：实施包装废物回收利用政策，制定循环经济和废物法等废物回收利用方面的先进国家。废物处理优先顺序：控制废物发生；回收利用； 合适的处理日本：土地资源紧缺，人口密度大，更加注重垃圾的回收利用。先后颁布三部法律：91 促进再生资源利用法95 容器包装回收利用法98 家电回收利用法96 年生活垃圾的资源回收利用，处理情况：收集的和直接运送到填埋场的垃圾 5044 万吨，其中直接填埋 518 万吨，
6、焚烧 3881 万吨，中间处理 247 万吨。自家处理 72 万吨；固体回收处理 247 万吨；3限制填埋，鼓励焚烧进入 20 世纪 90 年代后，限制填埋发展再利用的焚烧处理。四、发达国家垃圾的处理状况1-2 我国垃圾的产量及处理概况一、 我国生活垃圾的产量及趋势目前我国城市人均产生生活垃圾 440kg/年人均日产生活垃圾1.21kg,已与一些发达国家水平接近。二、我国生活垃圾的特性1. 多成分，多形态除厨余垃圾，渣工，砂石，塑料，橡胶，纸张，金属，工业垃圾（电子） ，建筑垃圾，块，粉条，带，干湿。2.水分多，高挥发分M40% M56% 平均 9.11% Vdaf17%-30% 平均 0.7
7、5%3. 低热值，低固定碳Q= 4180kj/kg fc =2%-5% 平均 3，32%三、 我国垃圾无害化的处理状况城市垃圾无害化处理设施缺乏，欠帐多。问题：（1）设施不够，运行管理不善，填埋渗透没有收集和净化处理，导致地表水和地下水源污染。（2）简易堆放的垃圾散发的恶臭污染空气，沼气爆炸，威胁安全。（3）垃圾清运，收集，运输管理不足垃圾流失严重，“白色污染”目前：未能处理垃圾 60 亿吨，占土地 5 亿，200 多城市被垃圾包围。1.垃圾处理基本概况2000 年全国 30 个省市自治区，垃圾产量 1.18 万吨，垃圾处理量 0.49 吨。处理 41.5 其余 58.5%未经处理。城市垃圾生
8、活处理设施 345 个，填埋场 298 个，占 86.4%，堆肥厂 24，占 6.9%，各类垃圾焚烧厂 23 个，占 6.7%2.填埋状况目前我国城市生活垃圾填埋以简易填埋为主。3.堆肥状况堆肥技术在现阶段并不适合处理中国的城市生活垃圾。（1）垃圾堆肥的有效肥料成分含量低。垃圾堆肥属于缓效性肥料，需要使用相当长时间才能见效。（2）生活方式多样化，成分日趋复杂，增加堆肥处理费用，垃圾中混入杂质和有毒有害化学物质，堆肥产品作为堆肥料或土壤改良剂的价值不大，带来污染和危害。（3）堆肥对生活垃圾减量化效果不高，处理后产物体积仍较大，需要较大场地和较高的运输费用，同时还要进一步进行无害化处理。（4）在垃
9、圾分选堆肥过程中产生气味和污水影响环境。4.焚烧状况问题：（1）设备昂贵，初投资过高。1t/d 6070 万元。（2）垃圾处理效果欠佳垃圾焚烧不完全，运行不稳定。排放不易全部达标。（3）运行成本高，缺乏经济性。 Q=33445016kj/kg 成本高120150 元 /t四、我国垃圾处理存在的问题1. 城市生活垃圾混合收集，后续处理难度大。2.处理设施严重缺乏，垃圾无害化处理很低。3.处理手段落后，环境污染严重。4.产业政策尚不够明确。1-3 我国垃圾处理的产业政策1.中华人民共和国固体废物污染环境防治法2.垃圾处理污染控制标准。3.宏观政策4.垃圾处理费。5.税收政策。6.售电政策。Chap
10、ter 2 生活垃圾的处理方法2-1 垃圾处理的原则，目标与方法一、垃圾处理原则1.无害化2.减量化3.资源化二、 垃圾处理目标1.垃圾处理对环境影响最小化。2.垃圾处理的成本最小化。原则上先满足在环境影响最小化的前提下，对处理成本进行优化。三、垃圾处理方法分类垃圾处理：把生活垃圾通过必要的手段转变为适于运输，储存，利用和最终消纳的过程。1.物理处理通过物理变化的方式改变生活垃圾的形态成分，使之易于储存，利用和后续处理的方法。2.化学处理采用化学方法破坏垃圾中的有害成分使之无害化或转化为适宜后续处置的形态，如氧化还原，中和，化学沉淀与析出等，主要适用于成分简单，稳定的固体废气物。3.生物处理利
11、用微生物分解垃圾中可生物降解的有机成分，使之转化为适于综合利用或无害化的形态。4.热处理通过高温改变垃圾的成分，形态，理化性质实现垃圾的“三化“的方法。2-2 垃圾卫生填埋卫生填埋：是垃圾最终处理方法之一，也是焚烧，热解处理后的残渣的主要消纳方式，终极处理方式。一、垃圾填埋的基本原理基本要素： 1 垃圾填埋场进行防渗处理2 采取充分压实等工程措施，提高土地利用3 采用对填埋单元产生的沼气进行安全有效疏导和合理利用，对渗透的安全处置等运行措施。1.主体工程2.防渗垫层及渗透液处理3.沼气的收集与处理。二、垃圾填埋场的技术性能（一）生活垃圾填埋污染控制标准1. 生活垃圾填埋场选址环境保护要求（1）
12、生活垃圾填埋场选址应符合当地城乡建设总体规划要求（2）生活垃圾填埋场应设置在当地夏季主导风向的下风向，在人蓄居栖点 500m 以外（3）生活垃圾不得建在下列地区2.生活垃圾填埋场工程设计环境保护要求（1）包含防渗工程、垃圾渗透液疏导、收集、处理系统。（2）生活垃圾填埋场的防渗层的渗透系数 K10 -7cm/s（3）防渗工程采用水平防渗和垂直防渗相结合的工艺。（4）填埋场基地为抗压的平稳层等。3. 生活垃圾填埋场大气污染物排放控制项目及其限值4. 生活垃圾填埋场垃圾渗透液排放项目及其限值5. 生活垃圾填埋场地下蓄水池废水的排放要求6. 生活垃圾填埋场地下水污染评价标准7. 填埋作业及封场的环境保
13、护要求8. 检测（二）生活垃圾卫生填埋技术标准1.填埋物（1）填埋物范围（2）填埋物必须符合的要求2. 填埋场（1）填埋场场址选择（2）填埋场应满足的技术要求3填埋场施工及填埋作业（1）填埋场必须防止地下水的污染（2）填埋场场底基础工程符合规定（3）填埋作业符合规定（4）填埋场应按规定控制地表径流水（5）填埋场控制填埋物产生的气体2-3 垃圾制肥一、国内外垃圾制肥概况在垃圾进行分类和有效分选，采用先进技术和工艺，并在国家产业政策支持下，因地制宜、实事求是的原则，垃圾制肥仍不失为一个选择，尤其是综合处理时的一个有益补充。二、垃圾制肥基本原理及工艺垃圾制肥基本原理：利用自然界的细菌、放线菌和真菌等
14、微生物，有控制地促进可被生物降解的有机质转变成温度腐殖质。这是一个生化过程，起源于农业社会生产过程的废弃生物质和生活中人畜产生的废弃物的简单堆置的发酵，逐渐经过科学研究与总结，形成了现代堆肥技术。2-4 垃圾热处置垃圾通过热的方法处置主要有焚烧、热解和熔融。均可用于生活垃圾、工业垃圾和特种垃圾的处置。一、焚烧1. 按燃料种类分：生活垃圾焚烧炉、工业垃圾焚烧炉、医疗垃圾焚烧炉、危险废物垃圾焚烧炉。制肥2. 按燃烧方式分：（1）固定床焚烧炉（2）移动床焚烧炉（3）流化床焚烧炉3. 按处理能力分：大、中、小型4. 按热利用方式分：（1） 无热利用的焚烧炉（2） 利用余热供热的焚烧炉（3） 利用余热发
15、电的焚烧炉二、热解与气化热解：古代把木材隔绝空气加热后得到木炭所使用的方法。气化：利用加热和通过某些介质使固体燃料中的可燃物质转化为可燃气体，同时可能伴生少量可燃液体。三、熔融1.热解气化与熔融燃烧复合技术过程：生活垃圾在低温下热解或气化，温度一般在450600，此时属于还原性气氛垃圾中的 Cu、Fe 等金属不易氧化促进 PCDD/Fs 的合成的催化剂；热解和气化后的含碳残渣分离金属后在高温熔融状态下燃烧，燃烧温度一般控制在 13001500，此时 PCDD/Fs 的形成会受到抑制，初始排放降低。2.直接气化熔融技术直接气化熔融技术：气化熔融焚烧技术装备中的两个过程热解气化与熔融焚烧合二为一。
16、2-5 垃圾综合处理综合处理：遵循无害化、减量化、资源化原则，同时实事求是、因地制宜。综合处理：基本工艺是以分选为龙头，把可以回收利用的成分如金属、塑料、纸张等回收利用，筛选出来的筛下物通过制肥工艺如发酵或高温蒸煮后制肥，筛选出来的筛上物中可燃成分进行焚烧，焚烧产生的热量供制肥和厂区生活之用，筛选出来的不可燃成分和焚烧后的灰渣进行填埋，有条件的用于制砖。合成的催剂；圾制肥垃圾制肥垃圾制肥垃圾制肥Chapter 3 垃圾的清洁焚烧及热利用3-1 垃圾综合处理一、垃圾焚烧炉的基本概念（一）燃煤特性一般的固体燃料作为锅炉燃料事，对层燃炉和流化床锅炉而言，燃料的特性指标主要有四个：工业分析成分、元素分
17、析成分、发热量和灰熔点。1.工业分析成分工业分析成分按国家的垃圾成分分析方法有三种：水分、可燃质M+V+FC+A=100%2.元素成分分析固体燃料中有机物通常含有碳、氢、氧、氮和硫等元素C+H+O+N|+S+CI+A+M=100%3.发热量垃圾的发热量是指单位质量完全燃烧所产生的热量4.灰渣与灰熔点固体燃料燃烧所产生的固体残渣称为灰分二、燃烧过程1.理论燃烧温度TaTmaxTout2.着火温度从微观过程看，无论气、液、固何种燃料，在燃烧时实际上都是气态组分首先着火3.燃烧效率燃烧效率是指可燃质中已经燃烧部分释放的热量占燃料热量的百分数=1-（q gt+qqt）4.炉渣热灼减率焚烧效果的表征除了
18、燃烧率，通常用一个指标来表示：炉渣热灼减率 %100mP三、能量平衡四、质量平衡3-2 炉排式焚烧炉及系统一、炉排炉的分类及结构形式1.往复炉排2.翻转炉排3.滚筒炉排4.链条炉排二、炉排式焚烧炉三、炉排式焚烧炉的工艺系统1.系统流程2.燃料供应3.烟风系统4.除灰渣系统5.烟气净化系统6.汽水系统3-3 流化床焚烧炉及系统一、流化床燃烧的概念及特点1.流态化与循环床的概念2.流化床燃烧3.流化床燃烧的特点（1）循环流化床锅炉的特点（2）循环流化床锅炉的缺点二、循环流化床焚烧炉1.物质平衡与质量平衡2.能量平衡3.分级燃烧3-4 热回收与发电系统一、热回收系统所谓热回收系统，就是把垃圾焚烧产生
19、的热量通过吸收介质回收加以利用的装置，其实就是锅炉二、热力系统能量转换形式：化学能 热能 锅炉 汽轮机 机械能 发电机 电能1.热力循环分体式垃圾锅炉：焚烧设备与热回收设备相互独立，以串联方式连接，即（烟道式余热锅炉）一体式垃圾锅炉：焚烧设备与热回收装置相互渗透构成一个有机整体。工质循环：自然循环压力：中压（3.8MPa） 、次中压（2.5MPa） 、次高压（5.3MPa）为主过热蒸汽温度：300450为主2.蒸汽动力循环中的热机及热力系统（1）简单蒸汽动力循环（2）带回热的系统Chapter 2 垃圾焚烧的污染物及其处置4-1 垃圾焚烧排放物危害及其排放标准一、垃圾焚烧排放主要污染物1.二氧
20、化硫 SO22.氮氧化物 NOx3.一氧化碳 CO4.氯化氢 HCL5.烟尘6.铅7.镉8.汞9.铬10.砷11.二恶英类 PCDD/Fs二、垃圾焚烧污染物的排放标准为了使污染物排放控制在基本不危及人类健康水平上，各国根据自己的经济实力、科技水平、认识程度分布制定了相应的污染物排放标准。4-2 焚烧炉中生活垃圾焚烧原始排放的控制1 生活垃圾成分的影响在相同的工艺条件下2 焚烧炉内工艺条件的影响CO 的原始排放控制与控制NOx 的原始排放与控制1 热反应型 NOx2 瞬时反应型 NOx3 燃烧型 NOx二氧化硫的原始排放与炉内控制HCI 的原始排放与控制二恶英类 PCDD/Fs 的原始排放与控制
21、垃圾焚烧各类污染物的脱除垃圾焚烧尾气处理常用设备介绍1 旋风除尘器2 袋式除尘器3 洗涤器排放气体的处理1 酸性气体和水银的脱除效果2 二恶英的脱除3 清华大学垃圾焚烧炉脱酸除尘技术简介4 国外垃圾焚烧尾气处理介绍废水和废渣的处理垃圾焚烧污水的产生源和性质1 垃圾渗滤液的产生量和性质2 生产和生活污废水的产生量和性质3 生活污水的产生量和性质污水处理技术概念焚烧灰渣的处理1 灰渣的物理化学特性2 焚烧灰渣的土木工程特性灰渣分选常用的安全处理方法1 固化2 灰渣处理焚烧灰渣的利用垃圾焚烧发电厂的建设与经济性垃圾焚烧发电厂的运行模式垃圾模式与收益来源1 投资模式2 收益来源运营管理方式垃圾焚烧发电
22、厂房、的建设与投资建设程序1 建立项目的投资主体2 编写项目建议书，取得项目立项批复3 与电网公司及省级电力主管部门协商确定上网电量和电价4 与地方政府签定处理协议，确定政府补贴费的标准5 与政府协商确定项目厂址6 编制环境影响评价报告，报省级环保局批准7 编制项目工程可行性报告并上报省级发展与改革委员会批准8 制定项目电力接入系统方案，报电力行政主观部门批准9 确定设计单位，进行设计文件工作10 项目施工11 竣工验收初投资垃圾焚烧发电厂的运行成本与收益测算运行成本收益测算1050t/d 垃圾焚烧发电厂经济性分析项目建设方案1 建设规模与内容2 主要设计参数3 工艺方案选址建设周期建设资金1 投资估算2 资金筹措配套政策1 税收2 土地3 发电并网4 垃圾处理费经济性评价1 运营成本2 项目收入3 财务评价风险分析1 市场风险2 技术风险3 原料供应风险
