07焚烧工艺ppt课件.ppt

1、固体废物处理与处置,1,固体废物处理与处置,第一章 绪论 第二章 固体废物特性分析 第三章 城市垃圾收集运输设施 第四章 固体废物压实破碎分选 第五章 固体废物焚烧处理 第六章 固体废物热解处理 第七章 固体废物堆肥处理 第八章 固体废物生物制气 第九章 固体废物填埋处置 第十章 固体废物处理技术的工程应用,2,第五章 固体废物焚烧处理,第一节 固体废物焚烧处理概述 第二节 固体废物焚烧过程 第三节 焚烧过程的物质平衡 第四节 焚烧过程的能量平衡 第五节 焚烧的二次污染问题 第六节 固体废物焚烧余热利用 第七节 固体废物焚烧工艺流程 第八节 固体废物焚烧设备类型,3,固体废物焚烧定义,固体废物

2、焚烧是指有机可燃物在高温、供氧充足的条件下，氧化生成惰性的气态物CO2和H2O等，而无机不可燃物则形成稳定的固态残渣的处理方式。 世界卫生组织（WHO）对此给出了更实际的概括：焚烧就是通过高温燃烧，减少可燃废物，使之变成惰性残余物的处理方法。 焚烧（Incineration）一词是从传统的燃烧概念发展而来的。通常“燃烧”在工程技术上泛指化石燃料（煤、石油制品、天然气等）的着火燃烧、生产热能而言；而焚烧则常指用于废弃物的烧毁过程。从科学意义上讲，焚烧和燃烧都具有相同含意：物质被迅速氧化的着火燃烧、发热发火的反应过程。,4,固体废物焚烧技术的发展,垃圾焚烧已有140多年的历史。主要问题是焚烧废气的

3、污染。目前，废气处理系统的投资占总投资的1/22/3。 （1）焚烧废气直接排空阶段 （2）单纯烟尘处理阶段 （3）硫氧化物和氯化氢等有害物质去除阶段 （4）二恶英类有毒物质去除阶段 1870年，世界上第一台垃圾焚烧炉在帕丁顿市投入运行。1874年和1885年，英国诺丁汉和美国纽约建造了处理生活垃圾的焚烧炉。1896年和1898年，德国汉堡和法国巴黎先后建立生活垃圾焚烧厂。,5,第五章 固体废物焚烧处理,第一节 固体废物焚烧处理概述 第二节 固体废物焚烧过程 第三节 焚烧过程的物质平衡 第四节 焚烧过程的能量平衡 第五节 焚烧的二次污染问题 第六节 固体废物焚烧余热利用 第七节 固体废物焚烧工艺

4、流程 第八节 固体废物焚烧设备类型,6,固体废物焚烧过程的主要问题,物料可焚烧性分析 焚烧物料前处理 焚烧设备选型 二次污染控制,固体废物焚烧过程是复杂的物理化学过程，它涉及到物质平衡、能量平衡、热力学分析、动态分析、传热问题、扰动混合、停留时间等问题。其工艺设计主要涉及以下四个方面：,7,物料可焚烧性分析,8,焚烧过程中的主要物质,焚烧物料：包括城市垃圾、有害固体废物、医疗卫生垃圾、粪便污泥和特种固体废物等等。 氧化剂：氧化剂的作用是与可燃成分在焚烧过程中发生化学反应，从而使上述物料的化学能转变为热能，实用的氧化剂主要是空气，多供的空气称之为过剩空气量。 稀释剂：二氧化碳、水蒸气、氮气、过剩

5、空气，稀释剂的特点是作为热能的携带者，也就是常说的高温烟气；它可将热量传给受热面，加热吸热工质，实现能量交换。 辅助燃料：为保证固体废物焚烧的可靠性和安全性，常使用辅助燃料，如燃油、燃气、燃煤等。,9,垃圾焚烧炉膛的基本要求,焚烧处理能力（焚烧炉容量）满足实际需求 ； 焚烧炉的炉膛应该能保证三“T”条件； 温度（Temperature） 扰动（Turbulence） 时间（Time） 焚烧的减容率DRE（Destruction and Removal Efficiency）达到设计要求。,10,固体废物焚烧的不同阶段,第一阶段：物料的加热干燥阶段； 第二阶段：焚烧过程的主燃烧阶段； 强氧化反应

6、 热解反应 原子基团碰撞 第三阶段：燃烬阶段，即生成固体残渣的阶段。,11,第五章 固体废物焚烧处理,第一节 固体废物焚烧处理概述 第二节 固体废物焚烧过程 第三节 焚烧过程的物质平衡 第四节 焚烧过程的能量平衡 第五节 焚烧的二次污染问题 第六节 固体废物焚烧余热利用 第七节 固体废物焚烧工艺流程 第八节 固体废物焚烧设备类型,12,物质平衡计算的目的,确定焚烧物料中的可燃成分重量 有机物中的的碳和氢 无机物中的硫和氯 计算氧化剂或空气的需要量 计算焚烧烟气的产生量 计算焚烧物料所产生的热能,13,参入焚烧过程的可燃元素计算,以1kg物料作基数，其中的可燃元素成分按应用基百分比计算。 设混合

7、垃圾中的C、H、S的百分比含量分别为 Cy 、Hy 、Sy，则1kg混合垃圾中的C、H、S的重量相应是 Cy/100、Hy/100、Sy/100 kg。 设混合垃圾中的氧元素的百分比含量为 Oy ，则1kg垃圾中的氧重量是 Oy/100kg。物料自身的含氧量Oy/100在燃烧时亦可作为氧化剂参加反应。,14,空气需求量计算,1kg物料焚烧时，需外界供氧量为：,1kg待焚烧物料完全燃烧所需的理论空气量为 ：,15,过剩空气系数,在实际燃烧反应过程中，为了使可燃成分在炉内充分氧化，需要加入大于理论计算值V0的空气量，多余出来的那部分空气称为过剩空气。 过剩空气系数是实际进入垃圾焚烧炉堂内的空气量V

8、与理论空气量V0的比值：,燃烧过程中，须监视炉膛出口的过剩空气系数以调整送风量，控制燃烧工况。 焚烧固体废物，实用简单的送风量估算，可按每4200kJ热值的固体废物，供1.35kg的空气量。,16,不同物料所需的过剩空气系数,燃用化石燃料的各种炉型和固体废物焚烧炉的过剩空气系数见下表：,17,固体废物焚烧烟气的计算,焚烧产物是指固体废物焚烧过程中产生的烟气量。城市固体废物中的有机物主要元素成分为C、H、O、N、S、A、W。 其可燃成分完全燃烧后，生成的烟气的主要成分是CO2、SO2、H2O（蒸汽）、N2和O2。 其他成分和有害成分所占容积比例甚少，量级在10-2以下，计算烟气量时忽略不计。,1

9、8,固体废物焚烧产生的烟气容积,在标准状态下，1kg城市生活垃圾完全燃烧产生的理论湿烟气量为：,实际烟气量是对应于实际燃烧过程中，在过剩空气系数1的情况下，完全燃烧时产生的烟气量。它等于理论烟气量与过剩空气量之和，故1kg城市生活垃圾完全燃烧产生的实际湿烟气量为：,19,第五章 固体废物焚烧处理,第一节 固体废物焚烧处理概述 第二节 固体废物焚烧过程 第三节 焚烧过程的物质平衡 第四节 焚烧过程的能量平衡 第五节 焚烧的二次污染问题 第六节 固体废物焚烧余热利用 第七节 固体废物焚烧工艺流程 第八节 固体废物焚烧设备类型,20,固体废物焚烧过程的热平衡方程,根据能量守恒定律，在稳定工况条件下，

10、焚烧炉输入的热量是平衡的。热平衡式为：,Qrw生活垃圾的热量，kJ/h； Qra辅助燃料的热量，kJ/h； Qrk助燃空气的热量，kJ/h；,21,输出焚烧炉的热量包括： Q1：有效利用热 Q2：排烟热损失 Q3：化学不完全燃烧热损失 Q4：机械不完全燃烧损失 Q5：散热损失 Q6：灰渣物理热损失,固体废物焚烧炉的输出热量,22,热效率计算公式,上式表示了提高垃圾焚烧炉的热效应和减少各项热损失两方面的含意。 如果焚烧炉配有高效的回收热能的装置，或者减少各项热损失，则焚烧炉热效率高。,23,四、热平衡式的应用,（一）已知垃圾处理量时，焚烧系统的设计 （二）焚烧系统已定时，可垃圾处理量和可回收热量

11、的计算 （三）计算系统的热效率,24,第五章 固体废物焚烧处理,第一节 固体废物焚烧处理概述 第二节 固体废物焚烧过程 第三节 焚烧过程的物质平衡 第四节 焚烧过程的能量平衡 第五节 焚烧的二次污染问题 第六节 固体废物焚烧余热利用 第七节 固体废物焚烧工艺流程 第八节 固体废物焚烧设备类型,25,焚烧烟气的主要成分,不完全燃烧产物：包括一氧化碳、炭黑、烃、烯、酮、醇、有机酸及聚合物等。 粉尘：废物中的惰性金属盐类、金属氧化物或不完全燃烧物质等。 酸性气体：包括氯化氢、卤化氢（氯以外的卤素，氟、溴、碘等）、硫氧化物（二氧化硫及三氧化硫）、氮氧化物，以及五氧化碳和磷酸。 重金属污染物：包括铅、汞

12、、铬、镉、砷等的元素态、氧化物及氯化物等。 二恶英类物质,26,二恶英类物质,二恶英类物质是含二恶英的有机氯化物族的简称，是毒性最大的物质之一 一般将二恶英（75种异构体）和二苯并呋喃（135种异构体）统称为二恶英类物质 二恶英类物质对人体健康构成的威胁是世界性的敏感问题，而垃圾焚烧炉被认为是向环境排放二恶英类物质的最大污染源之一。,27,二恶英类物质的类型,二恶英主要有如下几类： （1）烃类氧化物：包括醛类、酮类、醇类 和酸类等。 （2）卤代烃类：如四氧化碳、全氯乙烯等 （3）烯烃 （4）芳香族化合物：包括苯、甲苯和二甲苯等。,28,二恶英的危害性,每一接触事件都出现皮肤轻症、氯痤疮症状，是

13、一种难以治疗的面部皮疹。 有报道，接触二恶英数日后，肝脏有损害。在每一事件中，这种损伤症状都在25年内就消失。 还未发现对人体健康产生长期损伤的症状和反应。 二恶英和人类肿瘤的发生有一定相关关系。,29,二恶英的产生机理,1、燃烧含有微量PCDDs的固体废物，在未充分完全燃烧的条件下，其排出的烟气中，有残留的PCDDs（二恶英中最毒的一种物质）。 2、两种或多种氯化物是形成PCDDs的前身。由于二聚作用，这些为氯酚类的化合物，在适当的温度和氧化条件下，就会结合并生成PCDDs。,30,二恶英的产生机理,3、单分子的前体化合物不完全氧化也可能生成PCDDs。例如多氯化二酚（PCBs）的不完全氧化。 4、由于氯的存在，氯及氯化物会破坏芳香族的基本结构，而与本质素类物质相结合，促使生成PCDDs。例如，焚烧含氯的塑料或含氯的无机盐类时，烟气中就会有氯源或HCl，它们与未完全热解的木材相接触就能生成PCDDs。,31,二恶英类物质的去除,二恶英类物质的去除必须采用综合防治措施： （1）通过改善燃烧状态，使其不产生二恶类物质的前驱物，这种技术称之为低CO燃烧技术 。 （2）通过采用高效的焚烧废气处理系统来吸附排气中残存的前驱物，并防止其重新合成二恶英类物质。,32,焚烧废气典型处理流程,（1）湿法处理流程典型处理流