環(huán)境工程固廢ppt課件

1、(1) 熱處置過程定義：在設備中以高溫分解和深度氧化為主要手段熱處置過程定義：在設備中以高溫分解和深度氧化為主要手段,經(jīng)過改動經(jīng)過改動 廢物的化學、物理或生物特性和組成來處置固體廢物的過程。廢物的化學、物理或生物特性和組成來處置固體廢物的過程。 無論是城市渣滓中的有機物還是其他的有機廢物，均可采用各種無論是城市渣滓中的有機物還是其他的有機廢物，均可采用各種熱處置方法熱處置方法 去處理。去處理。7.1 概述概述7 固體廢物熱處置技術固體廢物熱處置技術(2) (2) 熱處置技術種類熱處置技術種類 熄滅熄滅 是一種最常用的熱處置工程技術，它用加熱氧化作用使有機物轉換成無機廢物，是一種最常用的熱處置工

2、程技術，它用加熱氧化作用使有機物轉換成無機廢物，同時減少廢物體積。普通來說，只需有機廢物或含有機物的廢物適宜于熄滅。熄同時減少廢物體積。普通來說，只需有機廢物或含有機物的廢物適宜于熄滅。熄滅縮減了廢物的體積，完全滅絕了有害細菌和病毒的污染物，破壞了有毒的有機滅縮減了廢物的體積，完全滅絕了有害細菌和病毒的污染物，破壞了有毒的有機化合物，提供了廢熱的利用?；衔?，提供了廢熱的利用。 熱解熱解 是在氧氣缺乏或無氧的氣氛中進展的熱處置過程，經(jīng)過熱解的有機化合物發(fā)生降是在氧氣缺乏或無氧的氣氛中進展的熱處置過程，經(jīng)過熱解的有機化合物發(fā)生降解，產(chǎn)生多種次級產(chǎn)物構成可燃物，包括可燃氣體、有機液體和固體殘渣等。

3、解，產(chǎn)生多種次級產(chǎn)物構成可燃物，包括可燃氣體、有機液體和固體殘渣等。7.1 概述概述7 固體廢物熱處置技術固體廢物熱處置技術熱解熱解pyrolysispyrolysis是物料在氧氣缺乏的氣氛中熄滅，并由此產(chǎn)生的熱作用而引是物料在氧氣缺乏的氣氛中熄滅，并由此產(chǎn)生的熱作用而引起的化學分解過程。因此，也可將其定義為破壞蒸餾、干餾或炭化過程。熱解技起的化學分解過程。因此，也可將其定義為破壞蒸餾、干餾或炭化過程。熱解技術也稱為熱分解技術或裂解技術。術也稱為熱分解技術或裂解技術。關于熱解的較嚴厲而經(jīng)典的定義是：關于熱解的較嚴厲而經(jīng)典的定義是：“在不同反響器內通入氧、水蒸氣或加熱的在不同反響器內通入氧、水蒸

4、氣或加熱的一氧化碳的條件下，經(jīng)過間接加熱使含碳有機物發(fā)生熱化學分解生成燃料氣體、一氧化碳的條件下，經(jīng)過間接加熱使含碳有機物發(fā)生熱化學分解生成燃料氣體、液體和炭黑的過程。液體和炭黑的過程。根據(jù)這一定義，嚴厲講來，凡經(jīng)過部分熄滅熱解產(chǎn)物以根據(jù)這一定義，嚴厲講來，凡經(jīng)過部分熄滅熱解產(chǎn)物以直接提供熱解所需熱量者，不得稱為熱解而應稱做部分熄滅或缺氧熄滅。關于這直接提供熱解所需熱量者，不得稱為熱解而應稱做部分熄滅或缺氧熄滅。關于這方面的問題，目前尚無一致的解釋。方面的問題，目前尚無一致的解釋。熱分解：熱氣化和熱裂解熱分解：熱氣化和熱裂解熱解技術已作為一種傳統(tǒng)的工業(yè)化作業(yè)，大量運用于木材、煤炭、重油、油母頁

5、熱解技術已作為一種傳統(tǒng)的工業(yè)化作業(yè)，大量運用于木材、煤炭、重油、油母頁巖等燃料加工處置。例如，木材經(jīng)過熱解干餾可得到木炭；以焦煤為主要成分經(jīng)巖等燃料加工處置。例如，木材經(jīng)過熱解干餾可得到木炭；以焦煤為主要成分經(jīng)過煤的熱解炭化可得到焦炭；以氣煤、半焦等為原料經(jīng)過熱解氣化可得到煤氣；過煤的熱解炭化可得到焦炭；以氣煤、半焦等為原料經(jīng)過熱解氣化可得到煤氣；還有重油，也可進展熱解進展氣化處置；而油母頁巖的低溫熱解干餾那么可得到還有重油，也可進展熱解進展氣化處置；而油母頁巖的低溫熱解干餾那么可得到液體燃料產(chǎn)品。在以上諸多工藝中，要以焦爐熱解炭化制造焦炭技術的運用最為液體燃料產(chǎn)品。在以上諸多工藝中，要以焦爐

6、熱解炭化制造焦炭技術的運用最為廣泛而且成熟。廣泛而且成熟。熱分解：熱氣化和熱裂解熱分解：熱氣化和熱裂解有機物加熱無氧或缺氧可燃性氣體+有機液體+固體殘渣對于城市固體廢物進展的熱解技術研討，直到對于城市固體廢物進展的熱解技術研討，直到2020世紀世紀6060年代才開場引起關注和注年代才開場引起關注和注重，到了其后的重，到了其后的7070年代初期，固體廢物的熱解處置才到達實踐運用。固體廢物經(jīng)年代初期，固體廢物的熱解處置才到達實踐運用。固體廢物經(jīng)過此種熱解處置除可得到便于儲存和運輸?shù)娜剂霞盎瘜W產(chǎn)品外，在高溫條件下所過此種熱解處置除可得到便于儲存和運輸?shù)娜剂霞盎瘜W產(chǎn)品外，在高溫條件下所得到的炭渣還會與

7、物料中某些無機物與金屬成分構成硬而脆的惰性固態(tài)產(chǎn)物。得到的炭渣還會與物料中某些無機物與金屬成分構成硬而脆的惰性固態(tài)產(chǎn)物。熱分解：熱氣化和熱裂解熱分解：熱氣化和熱裂解熱分解：熱氣化和熱裂解熱分解：熱氣化和熱裂解加 熱無 氧 或 缺 氧含 碳 固 體 物 質大 分 子 量 及 中 等 分 子 量 的 有 機 液 體 （ 焦 油 等 ）分 子 量 小 的 有 機 液 體多 種 有 機 酸 + 其 他 液 體 芳 香 化 合 物 液 體 產(chǎn) 物炭 黑 等 固 體 殘 余 物C H 4 + H 2 + H 2 O + C O + C O 2 + N H 3 + H 2 S + H C N等 氣 體 產(chǎn)

8、物熱解產(chǎn)物的產(chǎn)量及成分與熱解原料成分、熱解溫度、加熱速率和反響時間等參數(shù)熱解產(chǎn)物的產(chǎn)量及成分與熱解原料成分、熱解溫度、加熱速率和反響時間等參數(shù)有關。以城市渣滓為流，其熱解產(chǎn)品成分隨熱解溫度不同而異。有關。以城市渣滓為流，其熱解產(chǎn)品成分隨熱解溫度不同而異。1 1 可燃性氣體可燃性氣體 可燃性氣體按產(chǎn)物中所含成分的數(shù)量多少排序為：可燃性氣體按產(chǎn)物中所含成分的數(shù)量多少排序為：H2H2、COCO、CH4CH4和其他少量高分子碳氫化合物氣體。這種氣體混合物是一種很好的燃料，其熱值和其他少量高分子碳氫化合物氣體。這種氣體混合物是一種很好的燃料，其熱值可達可達6390639010230kJ/kg10230k

9、J/kg固體廢物，在熱解過程中維持分解過程延續(xù)進展所需求的固體廢物，在熱解過程中維持分解過程延續(xù)進展所需求的熱量約為熱量約為2560kJ/kg2560kJ/kg固體廢物，剩余的氣體變成熱解過程中有運用價值的產(chǎn)品。固體廢物，剩余的氣體變成熱解過程中有運用價值的產(chǎn)品。2 2 有機液體有機液體 有機液體是一復雜的化學混合物常稱為焦木酸即木醋酸，此外有機液體是一復雜的化學混合物常稱為焦木酸即木醋酸，此外尚有焦油和其他高分子烴類油等，也都是運用有價值的燃料。尚有焦油和其他高分子烴類油等，也都是運用有價值的燃料。3 3 固體殘渣固體殘渣 主要是炭黑。炭渣是輕質碳素物質，其發(fā)熱值約為主要是炭黑。炭渣是輕質碳

10、素物質，其發(fā)熱值約為12.812.821.7MJ.kg21.7MJ.kg，含硫量很低，這種炭渣在制成煤球后也是一種好燃料。，含硫量很低，這種炭渣在制成煤球后也是一種好燃料。熱分解：熱氣化和熱裂解熱分解：熱氣化和熱裂解實際證明，熱解處置是一種有開展前景的固體廢物處置方法。其工藝適宜于包括實際證明，熱解處置是一種有開展前景的固體廢物處置方法。其工藝適宜于包括城市渣滓、污泥、廢塑料、廢樹脂、廢橡膠等工業(yè)以及農(nóng)林廢物、人畜糞便等在城市渣滓、污泥、廢塑料、廢樹脂、廢橡膠等工業(yè)以及農(nóng)林廢物、人畜糞便等在內的具有一定能量的有機固體廢物采用。內的具有一定能量的有機固體廢物采用。隨著各國經(jīng)濟生活的不斷改善，城市

11、渣滓中的有機物含量越來越多，其中廢塑料隨著各國經(jīng)濟生活的不斷改善，城市渣滓中的有機物含量越來越多，其中廢塑料等高熱值廢物的添加尤為明顯。城市渣滓中的廢塑料成不不僅會在熄滅過程中產(chǎn)等高熱值廢物的添加尤為明顯。城市渣滓中的廢塑料成不不僅會在熄滅過程中產(chǎn)生爐膛部分過熱，從而呵斥爐排及耐火襯里的燒損，同時也是二生爐膛部分過熱，從而呵斥爐排及耐火襯里的燒損，同時也是二噁噁英等的主要發(fā)英等的主要發(fā)生源。由于各國對熄滅過程中二生源。由于各國對熄滅過程中二噁噁英排放限制的嚴厲化，廢塑料的熄滅處置越來英排放限制的嚴厲化，廢塑料的熄滅處置越來越成為關注的焦點問題，在此背景下，廢塑料的熱解處置技術已成為各國研討開越

12、成為關注的焦點問題，在此背景下，廢塑料的熱解處置技術已成為各國研討開發(fā)的熱點。發(fā)的熱點。7.2.1 7.2.1 熄滅技術的定義及特點熄滅技術的定義及特點 熄滅技術的定義熄滅技術的定義固體廢物的熄滅固體廢物的熄滅inceration或或combustion是一種高溫熱處置技術，是一種高溫熱處置技術，即以一定量的過?？諝馀c被處置的有機廢物在熄滅爐內進展氧化熄即以一定量的過剩空氣與被處置的有機廢物在熄滅爐內進展氧化熄滅反響，廢物中的有害物質在高溫下氧化、熱解而被破壞，是一種滅反響，廢物中的有害物質在高溫下氧化、熱解而被破壞，是一種可實現(xiàn)廢物減量化的處置技術，其產(chǎn)物主要是可實現(xiàn)廢物減量化的處置技術，其

13、產(chǎn)物主要是CO2和水。熄滅法不和水。熄滅法不但可以處置固體廢物，而且還可以處置液體廢物和氣體廢物；不但但可以處置固體廢物，而且還可以處置液體廢物和氣體廢物；不但可以處置城市渣滓和普通工業(yè)廢物，而且可以用于處置危險廢物；可以處置城市渣滓和普通工業(yè)廢物，而且可以用于處置危險廢物；危險廢物中的有機固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)廢物，常用熄滅來處置、在采危險廢物中的有機固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)廢物，常用熄滅來處置、在采用熄滅技術處置城市生活渣滓時，也常將渣滓熄滅處置前暫時儲存用熄滅技術處置城市生活渣滓時，也常將渣滓熄滅處置前暫時儲存過程中產(chǎn)生的滲濾液和臭氣引入熄滅爐進展熄滅處置。過程中產(chǎn)生的滲濾液和臭氣引入熄滅爐進展熄滅處

14、置。7.2 熄滅技術熄滅技術7.2.1 7.2.1 熄滅技術的定義及特點熄滅技術的定義及特點熄滅技術的特點熄滅技術的特點熄滅技術的最大優(yōu)點在于大大減少了需最終處置的廢物量，具有減熄滅技術的最大優(yōu)點在于大大減少了需最終處置的廢物量，具有減容作用、去毒作用、能量回收作用；另外，還具有副產(chǎn)品、化學物容作用、去毒作用、能量回收作用；另外，還具有副產(chǎn)品、化學物質回收及資源回收等優(yōu)點。質回收及資源回收等優(yōu)點。熄滅技術的缺陷主要有費用昂貴、操作復雜、嚴厲；要求任務人員熄滅技術的缺陷主要有費用昂貴、操作復雜、嚴厲；要求任務人員技術程度高；產(chǎn)生二次污染物如技術程度高；產(chǎn)生二次污染物如SO2、NOx、HCl、二噁

15、英和熄滅、二噁英和熄滅飛灰等。飛灰等。7.2 熄滅技術熄滅技術 熄滅技術的特點熄滅技術的特點熄滅技術在處置城市渣滓方面得到廣泛的運用，是由于它有許多獨熄滅技術在處置城市渣滓方面得到廣泛的運用，是由于它有許多獨特的優(yōu)點：特的優(yōu)點：1 渣滓經(jīng)熄滅處置后，渣滓中的病原體被徹底消滅，熄滅過程中產(chǎn)渣滓經(jīng)熄滅處置后，渣滓中的病原體被徹底消滅，熄滅過程中產(chǎn)生的有害氣體生的有害氣體 和煙塵經(jīng)處置后到達排放要求；和煙塵經(jīng)處置后到達排放要求；2 經(jīng)過熄滅，渣滓中的可燃成分被高溫分解后，普通可減重經(jīng)過熄滅，渣滓中的可燃成分被高溫分解后，普通可減重60 - 70%和減容和減容80 90%以上，減量效果好，可節(jié)約大量埴

16、埋場占地；以上，減量效果好，可節(jié)約大量埴埋場占地；3 渣滓熄滅所產(chǎn)生的高溫煙氣，其熱能被廢熱鍋爐吸收轉變?yōu)檎羝?，渣滓熄滅所產(chǎn)生的高溫煙氣，其熱能被廢熱鍋爐吸收轉變?yōu)檎羝?，用來供熱或用來供熱?發(fā)電，渣滓被作為能源來利用，還可回收鐵磁性金屬等資源；發(fā)電，渣滓被作為能源來利用，還可回收鐵磁性金屬等資源；4 渣滓熄滅廠占地面積小，尾氣經(jīng)凈化處置后污染較小，可以接近渣滓熄滅廠占地面積小，尾氣經(jīng)凈化處置后污染較小，可以接近市區(qū)建廠。既市區(qū)建廠。既 節(jié)約用地又縮短了渣滓的運輸間隔，對于經(jīng)濟興隆的城市，尤為節(jié)約用地又縮短了渣滓的運輸間隔，對于經(jīng)濟興隆的城市，尤為重要；重要；5 熄滅處置可全天候操作，不受天氣

17、影響；熄滅處置可全天候操作，不受天氣影響；6.隨著城市渣滓填埋的環(huán)境措施要求隨著城市渣滓填埋的環(huán)境措施要求, 熄滅法的操作費用可望低于填熄滅法的操作費用可望低于填埋埋?7.2.2 熄滅技術的開展熄滅技術的開展熄滅的實際運用來源于火的發(fā)現(xiàn)和可燃性物質的產(chǎn)生，現(xiàn)代渣滓熄熄滅的實際運用來源于火的發(fā)現(xiàn)和可燃性物質的產(chǎn)生，現(xiàn)代渣滓熄滅技術的歷史可以追溯到滅技術的歷史可以追溯到19實踐的英國和美國，最早的固體熄滅安實踐的英國和美國，最早的固體熄滅安裝是裝是1874年和年和1885年分別建于英國和美國的間歇式固定床渣滓熄滅年分別建于英國和美國的間歇式固定床渣滓熄滅爐。隨后，德國爐。隨后，德國1896、法國、

18、法國1898、瑞士、瑞士1904也相繼建也相繼建成。成。20世紀初，歐美一些工業(yè)興隆國家開場建造較大規(guī)模的延續(xù)式世紀初，歐美一些工業(yè)興隆國家開場建造較大規(guī)模的延續(xù)式渣滓熄滅爐。渣滓熄滅爐。7.2.3 固體廢物的熄滅特性固體廢物的熄滅特性7.2.3.1 7.2.3.1 固體廢物的三組分固體廢物的三組分固體廢物的三組分，即水分、可燃分和灰分，是廢物熄滅爐設計的關鍵要素。固體廢物的三組分，即水分、可燃分和灰分，是廢物熄滅爐設計的關鍵要素。 水分水分 水分含量是指枯燥某固體廢物樣品時失去的質量，它與當?shù)貧夂驐l件有親密關系。水分含量是指枯燥某固體廢物樣品時失去的質量，它與當?shù)貧夂驐l件有親密關系。水分含量

19、是一個重要的燃料特性，由于物質含水率太高就無法點燃。與普通水分含量是一個重要的燃料特性，由于物質含水率太高就無法點燃。與普通燃料相比，家庭渣滓的水分含量高達燃料相比，家庭渣滓的水分含量高達40404040。不同地域的城市生活渣滓。不同地域的城市生活渣滓水分含量不一樣，例如：美國和西歐的城市渣滓含水率可達水分含量不一樣，例如：美國和西歐的城市渣滓含水率可達25254040；日；日本和地中海的城市渣滓含水率可達本和地中海的城市渣滓含水率可達5050甚至更高，而無煙煤和煙煤的含水率甚至更高，而無煙煤和煙煤的含水率僅為僅為1.01.02.22.2和和3.53.512.412.4。 可燃分可燃分 通常，

20、固體廢物的可燃分包括揮發(fā)分和固定碳。揮發(fā)分定義為規(guī)范形狀下加熱通常，固體廢物的可燃分包括揮發(fā)分和固定碳。揮發(fā)分定義為規(guī)范形狀下加熱廢物所失去的質量分數(shù)，剩下部分為炭渣或固定碳。揮發(fā)分含量與熄滅時的廢物所失去的質量分數(shù)，剩下部分為炭渣或固定碳。揮發(fā)分含量與熄滅時的火焰有親密關系，焦炭和無煙煤含揮發(fā)分少，熄滅時沒有火焰；相反，煤氣火焰有親密關系，焦炭和無煙煤含揮發(fā)分少，熄滅時沒有火焰；相反，煤氣和煙煤揮發(fā)分含量高，熄滅產(chǎn)生很大的火焰。和煙煤揮發(fā)分含量高，熄滅產(chǎn)生很大的火焰。7.2.3 固體廢物的熄滅特性固體廢物的熄滅特性7.2.3.1 7.2.3.1 固體廢物的三組分固體廢物的三組分固體廢物的三組

21、分，即水分、可燃分和灰分，是廢物熄滅爐設計的關鍵要素。固體廢物的三組分，即水分、可燃分和灰分，是廢物熄滅爐設計的關鍵要素。 灰分灰分 固體廢物灰分成分的變化很大，多含有惰性物質，如玻璃和金屬。普通說來，固體廢物灰分成分的變化很大，多含有惰性物質，如玻璃和金屬。普通說來，灰分熔點介于灰分熔點介于1050105020002000化合物的溶化又是也會發(fā)生在低溫階段?；衔锏娜芑质且矔l(fā)生在低溫階段。根據(jù)固體廢物三組分的定義，三組分之和在任何情況下都應為根據(jù)固體廢物三組分的定義，三組分之和在任何情況下都應為100100，其關系可，其關系可以用一個三元關系圖來表示見圖以用一個三元關系圖來表示見圖7 7

22、2 2，在斜線覆蓋區(qū)近似為不用輔助燃，在斜線覆蓋區(qū)近似為不用輔助燃料而能維持熄滅的廢物組分，在這個區(qū)域界限上或以外的區(qū)域，表示廢物水料而能維持熄滅的廢物組分，在這個區(qū)域界限上或以外的區(qū)域，表示廢物水分太多或灰分含量太高，其熄滅必需摻加輔助燃料。分太多或灰分含量太高，其熄滅必需摻加輔助燃料。7.2.3.2 7.2.3.2 固體廢物的熱值固體廢物的熱值生活渣滓的熱值是指單位質量的生活渣滓熄滅釋放出來的熱量，以生活渣滓的熱值是指單位質量的生活渣滓熄滅釋放出來的熱量，以kJ/kgkJ/kg或或kcal/kgkcal/kg計計. .要使生活渣滓維持熄滅，就要求其熄滅釋放出來的熱量足以提供加熱渣要使生活渣

23、滓維持熄滅，就要求其熄滅釋放出來的熱量足以提供加熱渣滓到達熄滅溫度所需求的熱量和發(fā)生熄滅反響所必需的活化能。否那么，滓到達熄滅溫度所需求的熱量和發(fā)生熄滅反響所必需的活化能。否那么，便要添加輔助燃料才干維持熄滅。便要添加輔助燃料才干維持熄滅。熱值有兩種表示法，高位熱值和低位熱值。高位熱值是指化合物在一定熱值有兩種表示法，高位熱值和低位熱值。高位熱值是指化合物在一定溫度下反響到達最終產(chǎn)物的焓的變化。低位熱值與高位熱值的意義一樣，溫度下反響到達最終產(chǎn)物的焓的變化。低位熱值與高位熱值的意義一樣，只是產(chǎn)物的形狀不同。二者之差就是水的汽化潛熱。只是產(chǎn)物的形狀不同。二者之差就是水的汽化潛熱。7.2.3 固體

24、廢物的熄滅特性固體廢物的熄滅特性用氧彈量熱計丈量的是高位熱值。將高位熱值轉變成低位熱值可以用氧彈量熱計丈量的是高位熱值。將高位熱值轉變成低位熱值可以經(jīng)過下式計算：經(jīng)過下式計算：LHV = HHV LHV = HHV 2420 H2O + 9(H 2420 H2O + 9(H Cl/35.5 Cl/35.5 F/19) F/19)式中式中LHVLHV低位熱值，低位熱值，kJ/kgkJ/kg；HHVHHV高位熱值，高位熱值，kJ/kgkJ/kg；H2O H2O 熄滅產(chǎn)物中水的質量百分率，熄滅產(chǎn)物中水的質量百分率，% %；H H、CICI、FF分別為廢物中氫、氯、氟含量的質量百分率，分別為廢物中氫、氯、氟含量的質量百分率，% %。7.2.3 固體廢物的熄滅特性固體廢物的熄滅特性假設廢物的元素組成知，那么可利用假設廢物的元素組成知，那么可利用DulongDulong方程式近似計算出低位方程式近似計算出低位熱值：熱值：LHV = 2.32 1400mC + 4500(mH 1/3mO) 760mCl+ 4500mSLHV = 2.32 1400mC + 4500(mH 1/3mO) 760mCl+ 4500mS式中式中mCmC、momo、mH