固废第七章可燃固体废的焚烧--new最新教材

1、第七章第七章 可燃固体废物的焚烧可燃固体废物的焚烧概概 述述 一、焚烧技术的定义及特点一、焚烧技术的定义及特点1、固体废物的焚烧：、固体废物的焚烧：被处理的废物在被处理的废物在焚烧炉内焚烧炉内与过量空气进行氧与过量空气进行氧化燃烧反应，废物中的有害物质在化燃烧反应，废物中的有害物质在高温下高温下（8001200）氧化、热解而被破坏。）氧化、热解而被破坏。2、固体废物焚烧技术的特点：、固体废物焚烧技术的特点： 优优 点：点：减量、解毒、除害减量、解毒、除害 缺缺 点：点：费用昂贵、操作复杂、严格费用昂贵、操作复杂、严格产生二次污染物产生二次污染物二、焚烧技术的发展二、焚烧技术的发展 焚烧技术的发

2、展史焚烧技术的发展史1874年年1885年年20世纪初世纪初目前目前雏形雏形间歇式固定间歇式固定垃圾焚烧炉垃圾焚烧炉大规模连续式大规模连续式垃圾焚烧炉垃圾焚烧炉世界一些发达国家应用焚烧技术处理生活垃圾的概况世界一些发达国家应用焚烧技术处理生活垃圾的概况 我国焚烧技术的发展我国焚烧技术的发展第一节第一节 可燃固体废物的热值可燃固体废物的热值 固体废物的热值：固体废物的热值：指单位质量的固体废物燃烧释放出来的热量，指单位质量的固体废物燃烧释放出来的热量，以以kJ/kg表示。表示。高位热值（粗热值）：高位热值（粗热值）： 低位热值（净热值）：低位热值（净热值）：指化合物在一定温度下反应到达最终产物的

3、焓指化合物在一定温度下反应到达最终产物的焓的变化（产物中水是液态的）的变化（产物中水是液态的）指化合物在一定温度下反应到达最终产物的焓指化合物在一定温度下反应到达最终产物的焓的变化（产物中水是气态的）的变化（产物中水是气态的） 热值的确定：热值的确定：高位热值（粗热值）：高位热值（粗热值）：HHV用氧弹量热计测定用氧弹量热计测定 低位热值（净热值）：低位热值（净热值）：NHV由高位热值计算由高位热值计算利用利用Dulong方程式计算方程式计算由高位热值计算由高位热值计算NHV：)195 .35(924202FClHOHHHVNHV+NHV低位热值，低位热值，kJ/kgHHV高位热值，高位热值，

4、kJ/kgH2O固体废物中水的质量百分数，固体废物中水的质量百分数，H、Cl、F分别为固体废物中氢、氯、氟分别为固体废物中氢、氯、氟 含量的质量百分数，含量的质量百分数，式中：式中：利用利用Dulong方程式计算方程式计算NHV：（前提：在废物组成元素已知的情况下）（前提：在废物组成元素已知的情况下）4500760)31(450001400032. 2SClOHCmmmmmNHV+式中式中:NHV低位热值，低位热值，kJ/kgmC、mO、mH、mCl 、mS 分别代表碳、分别代表碳、 氧、氢、氯和硫的质量分数氧、氢、氯和硫的质量分数例题例题1 1：表表7 72 2是我国武汉市城市垃圾的组分，假

5、设是我国武汉市城市垃圾的组分，假设各组分的热值与美国城市垃圾的典型组分热值相同，各组分的热值与美国城市垃圾的典型组分热值相同，试计算武汉市垃圾的热值。试计算武汉市垃圾的热值。 废物热值利用方式：废物热值利用方式：供供 热热发发 电电焚烧炉焚烧炉锅炉锅炉蒸气轮机蒸气轮机发电机发电机633020第二节第二节 固体物质的燃烧固体物质的燃烧一、固体废物焚烧的产物：一、固体废物焚烧的产物：主要产物：主要产物：有机碳有机碳CO2有机硫有机硫SO2、 SO3有机氮有机氮N2、少量、少量NOX有机物中的氢有机物中的氢H2OHCl、HF（有氟、氯存在时）有氟、氯存在时）有机氯化物有机氯化物HClCl2 ( HC

6、l+O2 Cl2+H2O)有机磷有机磷P2O5有机溴化物有机溴化物HBr，少量，少量Br2有机碘化物有机碘化物元素碘元素碘金金 属属卤化物、硫酸盐、磷酸盐、卤化物、硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐、氢氧化物、氧化物碳酸盐、氢氧化物、氧化物等等主要产物：主要产物：CF4、 COF2（体系中氢不足）（体系中氢不足）有机氟化物有机氟化物HF1、DRE：焚毁去除率：焚毁去除率主要指有害有机成分（主要指有害有机成分（POHC）经焚烧后减）经焚烧后减少的百分比少的百分比进出进POHCPOHCPOHCWWWDRE (%)100%二、有害有机废物焚烧后要求达到的三方面标准：二、有害有机废物焚烧后要求达到的三方面标准：D

7、RE99.99%二、有害有机废物焚烧后要求达到的三方面标准：二、有害有机废物焚烧后要求达到的三方面标准：2、酸性气体的排放量、酸性气体的排放量HCl、SO2、NOx危险废物焚烧污染控制标准（危险废物焚烧污染控制标准（GB18484-2001）3、烟尘颗粒物的排放量、烟尘颗粒物的排放量焚烧过程中产生的烟尘颗粒物：焚烧过程中产生的烟尘颗粒物：废物中的不可燃物废物中的不可燃物受高温氧化的无机盐类受高温氧化的无机盐类因燃烧过程不完全的生成物因燃烧过程不完全的生成物二、有害有机废物焚烧后要求达到的三方面标准：二、有害有机废物焚烧后要求达到的三方面标准：3、烟尘颗粒物的排放量、烟尘颗粒物的排放量二、有害有

8、机废物焚烧后要求达到的三方面标准：二、有害有机废物焚烧后要求达到的三方面标准：危险废物焚烧污染控制标准（危险废物焚烧污染控制标准（GB18484-2001）烟尘颗粒物的排放标准：烟尘颗粒物的排放标准：常作为焚烧垃圾及一般性固体废物时常作为焚烧垃圾及一般性固体废物时焚烧处焚烧处理效果的评价指标。理效果的评价指标。%100(%)22 COCOCOCE式中：式中：CO2及及CO分别为燃烧后排气中的分别为燃烧后排气中的CO2和和CO浓度。浓度。2、燃烧效率（、燃烧效率（CE）：）：燃烧效率：指烟道排出气体中燃烧效率：指烟道排出气体中CO2与与CO和和 CO2浓度之和浓度之和的百分比。的百分比。三三、焚

9、烧效果的评价指标焚烧效果的评价指标：热灼减率：热灼减率：焚烧残渣经灼热减少的质量占原焚焚烧残渣经灼热减少的质量占原焚烧残渣质量的百分数烧残渣质量的百分数主要用于主要用于反应灰渣中残留可焚烧物质的量反应灰渣中残留可焚烧物质的量。%100(%)ABAP式中：式中：A干燥后原始焚烧残渣在室温下的质量，干燥后原始焚烧残渣在室温下的质量，g。B焚烧残渣经焚烧残渣经600（25 ）3h灼热灼热后冷却至室温后冷却至室温 的质量。的质量。3、热灼减率（、热灼减率（P）三三、焚烧效果的评价指标焚烧效果的评价指标：四四、固体废物焚烧的控制参数、固体废物焚烧的控制参数焚烧温度：焚烧温度：Temperature焚烧停

10、留时间：焚烧停留时间： Time搅拌混合程度（湍流度）：搅拌混合程度（湍流度）：Turbulence过剩空气量：过剩空气量：Excess air（3T1E原则）原则）焚烧温度：焚烧温度：Temperature指废物中有害组分在高温下氧化、分解指废物中有害组分在高温下氧化、分解直至破坏所需达到的温度直至破坏所需达到的温度一般的焚烧温度在一般的焚烧温度在800900焚烧大多数有机物时约在焚烧大多数有机物时约在8001100焚烧含碳氢化合物类废物的合适温度在焚烧含碳氢化合物类废物的合适温度在9001100焚烧处理多氯联苯废物时合适温度在焚烧处理多氯联苯废物时合适温度在11001200含氯化物的废物焚

11、烧：温度在含氯化物的废物焚烧：温度在800850以上以上例如：例如：焚烧停留时间：焚烧停留时间： Time指废物中有害组分在焚烧炉内处于焚烧指废物中有害组分在焚烧炉内处于焚烧条件下，该组分发生氧化、燃烧，使有条件下，该组分发生氧化、燃烧，使有害物质变成无害物质所需的时间害物质变成无害物质所需的时间焚烧垃圾：焚烧垃圾：12秒秒焚烧废液：焚烧废液：0.32秒，实际多取秒，实际多取0.61秒秒焚烧废气（除臭）：一般在焚烧废气（除臭）：一般在1秒以下秒以下搅拌混合程度（湍流度）：搅拌混合程度（湍流度）：Turbulence主要是通过某种搅动方式以增大废物与主要是通过某种搅动方式以增大废物与空气的接触和

12、混合时间空气的接触和混合时间主要搅动方式主要搅动方式:空气搅动空气搅动机械炉排搅动机械炉排搅动流态化搅动流态化搅动旋转搅动旋转搅动过剩空气量：过剩空气量：Excess air焚烧所需空气量焚烧所需空气量理论空气量理论空气量过剩空气量过剩空气量 焚烧所需空气量焚烧所需空气量理论空气量：理论空气量：根据废物组成元素与氧发生化学反应方根据废物组成元素与氧发生化学反应方程式计算求得的空气量程式计算求得的空气量过剩空气量：过剩空气量：Excess air 过剩空气系数：过剩空气系数：m实际空气量与理论空气量的比值实际空气量与理论空气量的比值0AAm 式中：式中：A0理论空气量理论空气量A 实际供应空气量

13、实际供应空气量过剩空气量：过剩空气量：Excess air 过剩空气率：过剩空气率：过剩空气率过剩空气率00AAA 100%)1(m100%100%)1(0AA0AAm 五五、主要焚烧参数的计算：、主要焚烧参数的计算：1、燃烧需要空气量：、燃烧需要空气量：2、焚烧产生的烟气量：焚烧产生的烟气量：3、烟气温度：、烟气温度：1）、理论燃烧空气量：）、理论燃烧空气量：2）、实际燃烧需要空气量：）、实际燃烧需要空气量：4、焚烧停留时间：、焚烧停留时间：1、燃烧需要空气量：、燃烧需要空气量：1）、理论燃烧空气量：）、理论燃烧空气量：指根据废物组成元素的氧化反应方程式求得指根据废物组成元素的氧化反应方程式

14、求得的空气量，一般以的空气量，一般以A0来表示来表示以体积表示以体积表示：以质量表示以质量表示：7 . 0)8(6 . 5867. 1 21. 01)/(30SOHCkgmA+)867.2(23.01)/(0OSHCkgkgA+7 . 0)8(6 . 5867. 1 21. 01)/(30SOHCkgmA+式式 中：中：C、H、O、S 1kg固体废物中碳、氢、氧、固体废物中碳、氢、氧、 硫元素的质量硫元素的质量碳燃烧：碳燃烧：硫燃烧：硫燃烧：氢燃烧：氢燃烧：固废中的氧：固废中的氧：22 COOC +22 SOOS +OHOH22222+22OO12C22.422.432S4H22.432O22

15、.4m3m3m3m3)3232412(4.222OSHCAO+SOHC324 .22)8(44 .22124 .22+SOHC7 . 0)8(6 . 5867. 1+燃烧的理论需氧量（以体积表示）：燃烧的理论需氧量（以体积表示）：21.020OAA 由得：7 . 0)8(6 . 5867. 1 21. 010SOHCA+理论燃烧空气量（以体积表示）：理论燃烧空气量（以体积表示）：单位：单位：m3/kg)867.2(23.01)/(0OSHCkgkgA+式式 中：中：C、H、O、S 1kg固体废物中碳、氢、氧、固体废物中碳、氢、氧、 硫元素的质量硫元素的质量碳燃烧：碳燃烧：硫燃烧：硫燃烧：氢燃烧

16、：氢燃烧：固废中的氧：固废中的氧：22 COOC +22 SOOS +OHOH22222+22OO12C323232S4H3232O32kgkgkgkg)3232412(322OSHCAO+燃烧的理论需氧量（以质量表示）：燃烧的理论需氧量（以质量表示）：OSHC+ 867.223.020OAA 由得：)867.2(23.010OSHCA+理论燃烧空气量（以质量表示）：理论燃烧空气量（以质量表示）：2）、实际燃烧需要空气量：）、实际燃烧需要空气量：0mAAA 实际燃烧需要空气量实际燃烧需要空气量A0 理论燃烧需要空气量理论燃烧需要空气量m 过剩空气系数过剩空气系数2、焚烧产生烟气量：、焚烧产生烟

17、气量：碳燃烧：碳燃烧：硫燃烧：硫燃烧：氢燃烧：氢燃烧：烟气中的氧：烟气中的氧：22 COOC +22 SOOS +OHOH22221+124 .222CVCO324.222SVSO)182(4 .222WHVOH+0)1(21.02AmVO烟气中的氮气：烟气中的氮气：284 .2279.002NmAVN+m3/kg根据上述方程式，总烟气量为：根据上述方程式，总烟气量为：22222NOHSOCOOVVVVVV+)7332683(124 .22)21. 0(0NWHSCAm+若不考虑烟气含水量，则总干烟气量为：若不考虑烟气含水量，则总干烟气量为：2222ONSOCOdryVVVVV+)7383(1

18、24 .22)21. 0(0NSCAm+3、烟气温度：、烟气温度： 绝热火焰温度：绝热火焰温度：燃料与空气混合燃烧后，在燃料与空气混合燃烧后，在没有任何热量没有任何热量损失损失的情况下，燃烧烟气所能达到的最高的情况下，燃烧烟气所能达到的最高温度温度 绝热火焰温度的计算方法：绝热火焰温度的计算方法：精确计算方法：精确计算方法：近似计算方法：近似计算方法：绝热火焰温度的近似计算方法：绝热火焰温度的近似计算方法：NHV燃烧的固体废物的低位热值，燃烧的固体废物的低位热值，kJ/kgVg燃烧气体体积，燃烧气体体积，m3Cpg废气在废气在T0T范围内的平均定压热容范围内的平均定压热容, kJ/（m3）T0

19、大气温度大气温度, T燃烧烟气温度，可近似认作燃烧烟气温度，可近似认作“绝热火焰温度绝热火焰温度”式式 中：中：0TCVNHVTpgg+由：由：)(0TTCVNHVpgg推得：推得：0TCVNHVTpgg+若采用以下假设：过剩空气系数若采用以下假设：过剩空气系数m=2，废气平，废气平均比热（标准状态下），均比热（标准状态下），Cpg=0.333kcal/(m3. )；大气温度大气温度T0=20，NHV=1488kcal/kg；垃圾的；垃圾的化学元素分析资料为：化学元素分析资料为：C=0.194kg/kg，H=0.027kg/kg，S=0.0004kg/kg，O=0.131kg/kg，W=0.5

20、kg/kg，N=0.004kg/kg。试求标准状态下的烟气量及燃烧温度试求标准状态下的烟气量及燃烧温度例例 题：题：4、焚烧停留时间（、焚烧停留时间（t）：）：指固体废物从进炉开始，到焚烧结束所需指固体废物从进炉开始，到焚烧结束所需的时间的时间kcdtdc假定焚烧反应为一级反应：假定焚烧反应为一级反应：ktCCAA)ln(0在时间从在时间从0 t，浓度从，浓度从CA0 CA 的变化范的变化范围内积分，则上式变为：围内积分，则上式变为： 式中：式中：CA0，CA分别为分别为A组分的初始浓度和经时间组分的初始浓度和经时间t 后的浓度，后的浓度，g/molt焚烧反应时间，焚烧反应时间，Sk反应速度常数，是温度的函数，反应速度常数，是温度的函数，k与温度与温度 的关系由的关系由Arrhenius方程式表示：方程式表示：RTEAekA Arrhenius常数常数E 活化能，活化能，kcal/(g.mol)R 通用气体常数，通用气体常数，R1.987T 绝对温度，绝对温度，KktCCAA)ln(0例题：例题：计算在计算在800的焚烧炉中焚烧氯苯，当的焚烧炉中焚烧氯苯，当DRE分别分别为为99，99.9%，99.99%的停留时间的停留时间0001AAAAACCCCCDREDRECCAA10ktCCAA)ln(0ktDRE )1l