第七章--可燃固体废的焚烧1

1、第七章 可燃固体废物的焚烧,概 述,一、焚烧技术的定义及特点,1、固体废物的焚烧：,被处理的废物在焚烧炉内与过量空气进行氧化燃烧反应，废物中的有害物质在高温下（8001200）氧化、热解而被破坏。,2、固体废物焚烧技术的特点：,二、焚烧技术的发展,焚烧技术的发展史,1874年,1885年,20世纪初,目前,雏形,间歇式固定垃圾焚烧炉,大规模连续式垃圾焚烧炉,世界一些发达国家应用焚烧技术处理生活垃圾的概况,我国焚烧技术的发展,第一节 可燃固体废物的热值,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，以kJ/kg表示。,高位热值 HHV（粗热值）：,低位热值 NHV（净热值）：,指化合

2、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）,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）,热值的确定：,高位热值（粗热值）：HHV,用氧弹量热计测定,低位热值（净热值）： NHV,由高位热值计算,利用Dulong方程式计算,由高位热值计算NHV：,利用Dulong方程式计算NHV： （前提：在废物组成元素已知的情况下）,式中:,废物热值利用方式：,供 热,发 电,63,30,20,第二节 固体物质的燃烧,一、固体废物焚烧的产物：,主要产物：,主要产物：,某有机物的有害成分经焚烧后减少的百分比 作为焚烧危险废物时焚烧处理效果的评价指标,Wi加入焚烧炉内的

3、POHCs的重量,W0烟道排放气和焚烧残余物中与Wi相应的有机物质 的重量之和,1、焚毁去除率（DRE）：,二、焚烧效果的评价指标：,常作为焚烧垃圾及一般性固体废物时焚烧处理效果的评价指标。,式中： CO2及CO分别为燃烧后排气中的CO2和CO浓度。,2、燃烧效率（CE）：,燃烧效率：指烟道排出气体中CO2与CO和 CO2浓度之和的百分比。,二、焚烧效果的评价指标：,热灼减率：焚烧残渣经灼热减少的质量占原焚烧残渣质量的百分数 主要用于反应灰渣中残留可焚烧物质的量。,式中： A干燥后原始焚烧残渣在室温下的质量，g。 B焚烧残渣经600（25 ）3h灼热后冷却至室温 的质量。,3、热灼减率（P）,

4、二、焚烧效果的评价指标：,焚烧温度：Temperature,焚烧停留时间： Time,搅拌混合程度（湍流度）：Turbulence,过剩空气量：Excess air,（3T1E原则）,物料尺寸,三、影响焚烧效果的主要因素：,焚烧停留时间： Time,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，使有害物质变成无害物质所需的时间,焚烧垃圾：12秒,焚烧废液：0.32秒，实际多取0.61秒,焚烧废气（除臭）：一般在1秒以下,焚烧危险废物：因危险废物自身特性、焚烧温 度及规定的DRE要求有所不同,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空气的

5、接触和混合时间,主要搅动方式:,空气搅动,机械炉排搅动,流态化搅动,旋转搅动,焚烧温度：Temperature,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,一般的焚烧温度在800900,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9001100,焚烧处理多氯联苯废物时合适温度在11001200,含氯化物的废物焚烧：温度在800850以上,例如：,过剩空气量：Excess air,焚烧所需空气量,理论空气量：,根据废物组成元素与氧发生化学反应方程式计算求得的空气量,过剩空气量：Excess air,过剩空气系数：m,实际空气量与理论空气量的比值,过剩空气

6、量：Excess air,过剩空气率：,过剩空气率,100%,100%,100%,生活垃圾M1,空气M2,水M3,化学物质M4,干烟气M1出,水蒸汽M2出,废水M3出,飞灰M4出,炉渣M5出,焚 烧 系 统,物料平衡分析：,四、主要焚烧参数的计算：,生活垃圾热量,辅助燃料的热量,助燃空气的热量,有效利用热,排烟热损失,化学不完全燃烧损失,机械不完全燃烧损失,散热损失,焚 烧 系 统,热平衡分析：,灰渣物理热损失,四、主要焚烧参数的计算：,1、焚烧烟气量,2、烟气温度：,1）、理论燃烧空气量：,2）、实际燃烧需要空气量：,3、焚烧停留时间：,3）、烟气量,物料衡算,四、主要焚烧参数的计算：,1）

7、、理论需要空气量：,理论需氧量：（一般以VO来表示）：,以体积表示（标准状态下）：,以质量表示：,式 中：,C、H、O、S 1kg固体废物中碳、氢、氧、硫元素 的质量,设：1kg燃料中含碳C、氢H、氧O、硫S、氮N 和水分H2O,燃烧的理论需氧量（以体积表示）：,理论需空气量（或理论燃烧空气量） （以体积表示）：,单位：m3/kg,设：1kg燃料中含碳C、氢H、氧O、硫S、氮N 和水分H2O,需氧量：kg,燃烧的理论需氧量（以质量表示）：,理论燃烧空气量（以质量表示）：,当垃圾焚烧时使用了辅助燃料（如天燃气等），则可将其视为CO，H2，CH4，C2H4等的混合气体,添加辅助燃料的理论燃烧空气量

8、：,添加辅助燃料的理论燃烧空气量,理论需氧量：m3/m3,理论需空气量：m3/m3,2）、实际燃烧需要空气量：,Va 实际燃烧需要空气量,Va 理论燃烧需要空气量,m 过剩空气系数（或空气比）,燃烧需要的实际空气量：,过剩空气量通常占理论空气量的5090%,碳燃烧：,硫燃烧：,氢燃烧：,烟气中的氧：,烟气中的氮气：,3）、烟气量（不考虑辅助燃料）：m3/kg,根据上述方程式，总烟气量 (m3/kg)：,若不考虑烟气含水量，则总干烟气量(m3/kg) ：,焚烧烟气量,3）、烟气量（考虑辅助燃料）（m3 / m3 ）,气态辅助燃料在Va，=mVa 的助燃空气供应下，产生的总废气量 （m3 / m3

9、 ）：,焚烧烟气量,3）、烟气量（考虑辅助燃料）（m3 / m3 ）,标准状态下的烟气量：,理想气体方程式：,标准状态:T=273K（0）, P=760mmHg=101.325kPa,4）、过剩空气系数m,焚烧烟气量,由烟气量推算过剩空气系数m：,设：烟气中各组分的分量用（CO2）,（CO）,（N2） , （O2）,（SO2 ）表示：,实际供氧量Vo,（以不参与反应的N2为基准）：,4）、过剩空气系数m,由烟气量推算过剩空气系数m：,理论供氧量Vo：,式中：V1kg燃料产生的烟气量,燃料中的氮燃烧产生的氮气量,O2,烟气中未燃尽组分燃烧所需氧的量 （O2,）=1/2（CO）,4）、过剩空气系数

10、m,由烟气量推算过剩空气系数m：,则：过剩空气系数m为,4）、过剩空气系数m,由烟气量推算过剩空气系数m：,燃料中氮含量较少时，0.8n/Vd可以忽略不计,正常燃烧时，可以假设(CO)0, (N2)0.79,2、烟气温度：,燃料与空气混合燃烧后，在没有任何热量损失的情况下，燃烧烟气所能达到的最高温度,绝热火焰温度： 也即：理论上能够达到的最高烟气温度 （即炉膛温度）,绝热火焰温度的近似计算方法：,HL燃料的低位热值，kJ/kg,V燃烧产生的废气体积，Nm3,Cpg废气在T0T范围内的平均比热容, 在0100范围内， Cpg1.254kJ/(kg. ),T0大气或助燃空气温度, ,T最终废气温度

11、，近似为绝热火焰温度， ,式 中：,由：,推得：,绝热火焰温度的近似计算方法：,若系统总热损失为H，则实际燃烧温度可由下式估算：,若采用以下假设：过剩空气系数m=2，废气平均比热（标准状态下），Cpg=0.333kcal/(m3. )；大气温度T0=20，NHV=1488kcal/kg；垃圾的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=0.5kg/kg，N=0.004kg/kg。 试求标准状态下的烟气量及燃烧温度,例 题：,2、焚烧停留时间：,假设焚烧反应为一级反应，反应动力学方程为：,式中： CA0 ， CA分别为A组份的初始浓度和 经时间t后的浓度 t反应时间，s k反应速度常数，是温度的函数，它们的关系 可用 阿伦尼乌斯公式表达：,式中： A阿伦尼乌斯常数 E活化能，kal/（g.mol） R通用气体常数：R=1.987 T绝对温度，K,阿伦尼乌斯公式：,例题：,1、试计算在800的焚烧炉中焚烧氯苯，当DRE为99.9%时所需的焚烧停留时间。（已知：氯苯的阿伦尼乌斯常A=1.341017，氯苯的活化能