垃圾焚燒系統(tǒng)

垃圾焚燒系統(tǒng)第1頁(yè)/共93頁(yè)重點(diǎn)內(nèi)容：（1）焚燒過(guò)程干燥加熱階段，燃燒階段，燃盡階段；（2）影響焚燒過(guò)程的因素焚燒溫度（Temperature）、停留（燃燒）時(shí)間（Time）、攪混強(qiáng)度（Turbulence）（常稱3T）和過(guò)?？諝饴屎戏Q為焚燒四大要素；（3）固體廢物焚燒主要爐型。（4）焚燒廢氣處理第2頁(yè)/共93頁(yè)問(wèn)題提出1、垃圾焚燒廠進(jìn)居住區(qū)引爭(zhēng)議經(jīng)多年調(diào)研，廣州番禺區(qū)生活垃圾焚燒廠的選址地點(diǎn)定在番禺區(qū)大石街附近，如此選址結(jié)果引起強(qiáng)烈爭(zhēng)議。番禺逾30萬(wàn)居民擔(dān)心可能將產(chǎn)生一級(jí)致癌物二惡英。大多數(shù)業(yè)主明確表示，“將對(duì)這一項(xiàng)目抵制到底”。調(diào)查顯示，高達(dá)97.1%的受訪居民不贊成在番禺區(qū)大石街附近建設(shè)垃圾焚燒發(fā)電廠；要尊重公眾的選擇，但同時(shí)也要考慮現(xiàn)實(shí)情況，垃圾圍城的現(xiàn)實(shí)就在眼前，每天產(chǎn)生如此巨量的垃圾如何處理？第3頁(yè)/共93頁(yè)你的看法（1）（2）（3）第4頁(yè)/共93頁(yè)垃圾處理工藝選擇第5頁(yè)/共93頁(yè)城市人口規(guī)模城市經(jīng)濟(jì)實(shí)力

土地資源條件

第6頁(yè)/共93頁(yè)7.1概述（1）定義垃圾焚燒定義：垃圾焚燒是對(duì)垃圾進(jìn)行高溫處理的一種方法，它是指在高溫焚燒爐內(nèi)（800-1000℃），垃圾中的可燃成分與空氣中的氧氣發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為高溫的燃燒氣體和性質(zhì)穩(wěn)定的固體殘?jiān)?，并放出熱量的過(guò)程。第7頁(yè)/共93頁(yè)7.2圾焚燒特性與焚燒過(guò)程7.2.1垃圾的焚燒特性（1）垃圾的發(fā)熱量根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)垃圾的低位熱值大于3350kJ/kg時(shí)，垃圾即可實(shí)現(xiàn)自燃而無(wú)需添加助燃劑。垃圾的發(fā)熱量主要受垃圾的三成分，即水分（W），灰分（A）和可燃分（R）的影響,因此可通過(guò)“三成分”對(duì)垃圾的可燃性質(zhì)進(jìn)行定性的判斷.第8頁(yè)/共93頁(yè)標(biāo)準(zhǔn)煤亦稱煤當(dāng)量，具有統(tǒng)一的熱值標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)規(guī)定每千克標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值為7000千卡。將不同品種、不同含量的能源按各自不同的熱值換算成每千克熱值為7000千卡的標(biāo)準(zhǔn)煤?，F(xiàn)在改用焦耳7000kcal/kg=7000×4.1868kJ=29307.6kJ≈29308kJ/kg的煤叫標(biāo)煤熱值第9頁(yè)/共93頁(yè)垃圾焚燒組分三元圖圖中斜線覆蓋的部分為可燃區(qū)，邊界上或邊界外為不可燃區(qū)。從圖上可以看出其可燃區(qū)的界限值：W≤50%；A≤60%；R≥25%。

第10頁(yè)/共93頁(yè)固體廢物的熱值：是指單位質(zhì)量的固體廢物完全燃燒時(shí)所釋放出的熱量，以kJ/kg表示。下表列出了我國(guó)幾種典型廢物的熱值。幾種典型廢物的熱值（kJ/kg）廢物煤矸石廣州垃圾1996杭州垃圾1997常州垃圾1997蕪湖垃圾1997上海污水廠污泥熱值800～8000441244527300286314600第11頁(yè)/共93頁(yè)（2）焚燒產(chǎn)物固體廢物中的可燃成分主要是有機(jī)物，有機(jī)物由大量的碳，氫，氧元素組成，有時(shí)還含有氮，硫，磷和鹵素等少量元素。這些元素在焚燒過(guò)程中與空氣中的氧發(fā)生反應(yīng)，生成各種氧化物或部分元素的氫化物。一個(gè)完全燃燒的氧化反應(yīng)可表示為：CxHyOzNuSvClw+(x+v+0.25(y-w)-0.5z)O2→xCO2+wHCl+0.5uN2+vSO2+0.5(y-w)H2O+Q第12頁(yè)/共93頁(yè)7.2.2焚燒過(guò)程物料從送入焚燒爐起，到形成煙氣和固態(tài)殘?jiān)恼麄€(gè)過(guò)程總稱為焚燒過(guò)程。焚燒過(guò)程包括三個(gè)階段：干燥加熱階段，燃燒階段，燃盡階段。（1）干燥階段對(duì)機(jī)械送料的運(yùn)動(dòng)式爐排爐，從物料送入焚燒爐起，到物料開始析出揮發(fā)分和著火這一段時(shí)間，都認(rèn)為是干燥階段。第13頁(yè)/共93頁(yè)（2）燃燒階段在干燥階段基本完成后，如果爐內(nèi)溫度足夠高，且又有足夠的氧化劑，物料就會(huì)很順利地進(jìn)入真正的焚燒階段——燃燒階段。燃燒階段包括了三個(gè)同時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)模式。①?gòu)?qiáng)氧化反應(yīng)物料的燃燒包括物料與氧發(fā)生的強(qiáng)氧化反應(yīng)過(guò)程。第14頁(yè)/共93頁(yè)②熱解熱解是在缺氧或無(wú)氧條件下，利用熱能破壞含碳高分子化合物元素間的化學(xué)鍵，使含碳化合物破壞或者進(jìn)行化學(xué)重組的過(guò)程。③原子基團(tuán)碰撞在物料燃燒過(guò)程中，還伴有火焰的出現(xiàn)。燃燒火焰實(shí)質(zhì)上是高溫下富含原子基團(tuán)的氣流造成的。由于原子基團(tuán)電子能量的躍遷、分子的旋轉(zhuǎn)和振動(dòng)等產(chǎn)生量子輻射，產(chǎn)生紅外熱輻射、可見(jiàn)光和紫外線等，從而導(dǎo)致火焰的出現(xiàn)。第15頁(yè)/共93頁(yè)（3）燃盡階段物料在主燃燒階段發(fā)生強(qiáng)烈的發(fā)熱發(fā)光氧化反應(yīng)之后，開始進(jìn)入燃盡階段。此時(shí)參與反應(yīng)的物質(zhì)的量大大減少了，而反應(yīng)生成的惰性物質(zhì)、氣態(tài)的CO2、H2O和固態(tài)的灰渣則增加了。第16頁(yè)/共93頁(yè)第17頁(yè)/共93頁(yè)7.2.3影響焚燒過(guò)程的因素（1）焚燒溫度廢物的焚燒溫度是指廢物中有害組分在高溫下氧化、分解直至破壞所需達(dá)到的溫度。它比廢物的著火溫度要高得多。合適的焚燒溫度是在一定的停留時(shí)間下由實(shí)驗(yàn)確定的。大多數(shù)有機(jī)物的焚燒溫度范圍在800～1000℃，通常在800～900℃左右為宜。我國(guó)生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)(GB18485-2001)中規(guī)定煙氣出口溫度≥850℃。第18頁(yè)/共93頁(yè)（2）停留時(shí)間煙氣停留時(shí)間：燃燒氣體從最后空氣噴射口或燃燒器到換熱面（如余熱鍋爐換熱器等）或煙道冷風(fēng)引射口之間的停留時(shí)間。停留時(shí)間的長(zhǎng)短直接影響廢物的焚燒效果、尾氣組成等，停留時(shí)間也是決定爐體容積尺寸和燃燒能力的重要依據(jù)。一般情況下，應(yīng)盡可能通過(guò)生產(chǎn)模擬試驗(yàn)來(lái)獲得設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。對(duì)缺少試驗(yàn)手段或難以確定廢物焚燒所需時(shí)間的情況，可參閱經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。對(duì)于垃圾焚燒，如溫度維持在850～1000℃之間，并有良好的攪拌和混合時(shí)，燃燒氣體的燃燒室的停留時(shí)間約為1～2s。第19頁(yè)/共93頁(yè)（3）攪混強(qiáng)度要使廢物燃燒完全，減少污染物形成，必須使廢物與助燃空氣充分接觸、燃燒氣體與助燃空氣充分混合。焚燒爐所采用的攪動(dòng)方式有空氣流攪動(dòng)、機(jī)械爐排攪動(dòng)、流態(tài)化攪動(dòng)及旋轉(zhuǎn)攪動(dòng)等，其中以流態(tài)化攪動(dòng)效果最好。中小型焚燒爐多屬于固定爐床式，常通過(guò)空氣的流動(dòng)來(lái)進(jìn)行攪動(dòng)，其主要方式有：①爐床下送風(fēng)助燃空氣自爐床下送風(fēng)，由廢物層孔隙中竄出，這種攪動(dòng)方式易將不可燃的底灰或未燃炭顆粒隨氣流帶出，形成顆粒物污染，廢物與空氣接觸機(jī)會(huì)大，廢物燃燒較完全，焚燒殘?jiān)鼰嶙茰p量較小。第20頁(yè)/共93頁(yè)②爐床上送風(fēng)助燃空氣由爐床上方送風(fēng)，廢物進(jìn)入爐內(nèi)時(shí)從表面開始燃燒，優(yōu)點(diǎn)是形成的粒狀物較少，缺點(diǎn)是焚燒殘?jiān)鼰嶙茰p量較高。一般來(lái)說(shuō)，二次燃燒室氣體速度在3～7m/s即可滿足要求。氣體流速過(guò)大時(shí)，混合強(qiáng)度加大，但氣體在二次燃燒室的停留時(shí)間會(huì)降低，反而不利于燃燒的完全進(jìn)行。第21頁(yè)/共93頁(yè)（4）過(guò)?？諝饴盛龠^(guò)剩空氣系數(shù)過(guò)?？諝庀禂?shù)（m）用于表示實(shí)際供應(yīng)空氣量與理論空氣量的比值，定義為：

m＝A/A0式中；A0為理論空氣量；A為實(shí)際供應(yīng)空氣量。②過(guò)?？諝饴蔬^(guò)?？諝饴视上率角蟪觯哼^(guò)?？諝饴剩剑╩-1）×100%根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，過(guò)?？諝庀禂?shù)一般需大于1.5，常在1.5～1.9之間；但在某些特殊情況下，過(guò)?？諝庀禂?shù)可能在2以上，才能達(dá)到較完全的焚燒效果。第22頁(yè)/共93頁(yè)第23頁(yè)/共93頁(yè)7.4燃燒反應(yīng)計(jì)算7.4.1理論空氣需要量（完全燃燒空氣量）的計(jì)算已知燃料成分為（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）C%+H%+O%+N%+S%+A%+W%=100%每千克燃料完全燃燒時(shí)所需要的氧氣量為：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，氧氣的密度為32/22.4=1.429（kg?m-3）,則換算成氧氣的體積需要量為：第24頁(yè)/共93頁(yè)至此，氧氣的需要量完全按化學(xué)式計(jì)算而來(lái)，并未估計(jì)任何其他因素的影響，稱為“理論氧氣需要量”。一般干空氣的成分，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示，O2為23.2%；N2為76.8%；按體積，O2為21%；N2為79%。故可得：第25頁(yè)/共93頁(yè)7.4.1.2實(shí)際空氣需要量在實(shí)際操作中，要保證爐內(nèi)燃料完全燃燒，通常供給比理論值多一些的空氣（過(guò)理空氣量），而需要爐內(nèi)處于還原性氣氛中，便供給少一些空氣。實(shí)際空氣需要量Vn可表示為：Vn=nV0式中，n為空氣消耗系數(shù)；當(dāng)n>1時(shí)，被稱為“空氣過(guò)剩系數(shù)”。第26頁(yè)/共93頁(yè)由以上計(jì)算可知：①V0只決定于燃料的成分，燃料中可燃物含量越高，則V0就越大；②實(shí)際空氣需要量V0與空氣消耗系數(shù)n有關(guān)，而n與燃料條件有關(guān)。第27頁(yè)/共93頁(yè)7.4.2空氣溫度的計(jì)算7.4.2.1熱平衡法燃料燃燒時(shí)產(chǎn)物達(dá)到的溫度，即是燃燒溫度。（1）熱量收入①燃料的化學(xué)熱，即燃料發(fā)熱量：QL

②空氣帶入的物理熱：Qair=Vn·Cair·tair③燃料帶入的物理熱：Qfuel=Cfuel·tfuel（2）熱量支出①燃燒產(chǎn)物含有的物理熱Qp=Vn,p·Cp·tp②由燃燒產(chǎn)物傳給周圍物質(zhì)的熱量：Qtransfer或Qt③因燃燒條件變化而造成的不完全燃燒的熱損失：Qun。④燃燒產(chǎn)物中某些氣體高溫?zé)岱纸馑牡臒崃浚篞d

第28頁(yè)/共93頁(yè)根據(jù)熱平衡原理，當(dāng)Q收=Q支時(shí)，燃燒產(chǎn)物達(dá)到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的燃燒溫度，則：QL+Qair+Qf=Vn,p·Cp·tp+Qt+Qun+Qd那么：tp=(QL+Qair+Qf-Qt-Qun-Qd)/(Vn,p·Cp)tp為實(shí)際條件下的燃燒產(chǎn)物溫度，稱為實(shí)際燃燒溫度.①理論燃燒溫度若在絕熱系統(tǒng)中完全燃燒，則Qt=0，Qun=0，按上式計(jì)算出的溫度稱“理論燃燒溫度”。t0,p=(QL+Qair+Qf-Qd)/(Vn,p·Cp)（4-73）理論燃燒溫度是某種成分在某一燃燒條件下所能達(dá)到的最高溫度。第29頁(yè)/共93頁(yè)7.4.6停留時(shí)間的計(jì)算7.4.6.1分批（間歇）全混流反應(yīng)器特點(diǎn)：①反應(yīng)器內(nèi)的物料具有完全相同的溫度和濃度，且等于反應(yīng)器出口物料的溫度和濃度；②理想混合反應(yīng)器內(nèi)的返混為無(wú)限大。具有良好的攪拌的釜式反應(yīng)器可近似地按理想混合反應(yīng)器處理。第30頁(yè)/共93頁(yè)就整個(gè)反應(yīng)器在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)組成A作物料衡算：恒容時(shí)恒容時(shí),積分:第31頁(yè)/共93頁(yè)7.4.6.2連續(xù)操作全混流反應(yīng)器在這種操作中，反應(yīng)物料連續(xù)不斷地以恒定流速流入全混流反應(yīng)器，而產(chǎn)物也以恒定的速率不斷地從反應(yīng)器內(nèi)排出。當(dāng)反應(yīng)流體的密度恒定時(shí)，則流出和流入反應(yīng)器的容積流速是一致的。則對(duì)組分A就整個(gè)反應(yīng)器作物料衡算，有：第32頁(yè)/共93頁(yè)(1)空時(shí)τ：反應(yīng)器的有效容積V與進(jìn)料容積流速之比，稱為空時(shí)。(2)反應(yīng)時(shí)間t：反應(yīng)物料進(jìn)入反應(yīng)器后從實(shí)際發(fā)生反應(yīng)的時(shí)刻起到反應(yīng)達(dá)到某一程度（如某個(gè)轉(zhuǎn)化率或出口濃度）時(shí)所需的時(shí)間。(3)停留時(shí)間：反應(yīng)物自進(jìn)入反應(yīng)器的時(shí)刻算起到它們離開反應(yīng)器時(shí)刻止，在反應(yīng)器共停留了多少時(shí)間。第33頁(yè)/共93頁(yè)7.5垃圾焚燒工藝系統(tǒng)實(shí)際上，垃圾焚燒系統(tǒng)應(yīng)包括整個(gè)垃圾焚燒廠，即從垃圾的前處理到煙氣處理整個(gè)過(guò)程。這里所指的焚燒系統(tǒng)又指垃圾進(jìn)入焚燒爐內(nèi)燃燒生成產(chǎn)物（氣和渣）排出的過(guò)程，即焚燒系統(tǒng)只涉及垃圾的接收、燃燒、出渣、燃燒氣體的完全燃燒以及為保證完全燃燒助燃空氣的供應(yīng)（一次和二次）等。第34頁(yè)/共93頁(yè)第35頁(yè)/共93頁(yè)焚燒系統(tǒng)與前處理系統(tǒng)、余熱利用系統(tǒng)、助燃空氣系統(tǒng)、煙氣處理系統(tǒng)、灰渣處理系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)、自控系統(tǒng)等密切相關(guān)。其中焚燒系統(tǒng)或焚燒爐是焚燒過(guò)程的關(guān)鍵和核心，它為垃圾燃燒提供了場(chǎng)所和空間，其結(jié)構(gòu)和形式將直接影響固體廢物的燃燒狀況和效果。

通常固體廢物在焚燒爐中燃燒過(guò)程包括：①固體表面的水分蒸發(fā)；②固體內(nèi)部的水分蒸發(fā)；③固體中揮發(fā)性成分的著火燃燒；④固體碳的表面燃燒；⑤完成燃燒（燃燼）。①和②為干燥過(guò)程；③~⑤為燃燒過(guò)程。第36頁(yè)/共93頁(yè)燃燒又可分為一次燃燒和二次燃燒。一次燃燒是燃燒的開始，二次燃燒則是完成整個(gè)燃燒過(guò)程的重要階段。以分解燃燒為主的固體廢物的焚燒，僅靠一次助燃空氣難以完成燃燒反應(yīng)。一次燃燒僅使容易揮發(fā)成分中的易燃部分燃燒并使高分子成分分解，而且，一次燃燒產(chǎn)生的CO2也可能會(huì)還原。二次燃燒是將一次燃燒中產(chǎn)生的可燃?xì)怏w和顆粒炭進(jìn)一步燃燒，多為氣態(tài)燃燒，因此合適的燃燒室容積大小，燃燒氣體和二次助燃空氣的良好混合等至關(guān)重要。一次燃燒和二次燃燒所起作用如圖4-5所示。第37頁(yè)/共93頁(yè)圖7-5一次燃燒和二次燃燒

第38頁(yè)/共93頁(yè)7.5.2焚燒爐7.4.2焚燒爐從不同角度可對(duì)焚燒爐進(jìn)行分類。按焚燒室的多少可分為：?jiǎn)问曳贌隣t和多室焚燒爐；按爐型可分為固定爐排爐、機(jī)械爐排爐、流化床爐、回轉(zhuǎn)窯爐和氣體熔融爐等。7.4.2.1單室焚燒爐單室焚燒爐要求在一個(gè)燃燒室中完成：①供氧（空氣）；②熱分解、表面燃燒；③垃圾揮發(fā)組分、固定碳素、臭氣成分、有害氣體的完全燃燒等過(guò)程。此焚燒爐處理?yè)]發(fā)性成分含量高，熱解速率快且在干燥過(guò)程中易產(chǎn)生有害氣體時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不完全燃燒現(xiàn)象。因此，除少數(shù)工業(yè)垃圾外，單室爐在生活垃圾處理中幾乎不用。第39頁(yè)/共93頁(yè)圖7-6單室固定排爐

第40頁(yè)/共93頁(yè)7.5.2.2多室焚燒該爐指在一定燃燒過(guò)程中，不供給全部所需空氣，只供應(yīng)將固定碳素燃燒的空氣，依靠燃燒氣體的輻射、對(duì)流傳熱等將垃圾熱解氣化，而在二次甚至三次燃燒過(guò)程中將熱解氣體（包括臭氣、有害氣體等）完全燃燒的設(shè)備。該爐適于處理燃燒氣體量較多的物質(zhì)，如生活垃圾的處理一般都為多室焚燒爐型。固定爐排爐造價(jià)低廉，但因?qū)鵁o(wú)攪拌作用等，故燃燒效果較差，易溶融結(jié)塊，所以焚燒爐渣的熱灼減率較高。在早期有使用固定爐排爐來(lái)焚燒生活垃圾的實(shí)例，但近期很少應(yīng)用。第41頁(yè)/共93頁(yè)圖7-7多室固定爐排爐

第42頁(yè)/共93頁(yè)7.5.2.4活動(dòng)爐排（機(jī)械爐排）焚燒爐

活動(dòng)爐排焚燒爐的特點(diǎn)是其爐排是活動(dòng)的。爐排是活動(dòng)爐排焚燒爐的核心部分，其性能直接影響垃圾的焚燒處理效果。機(jī)械爐排焚燒爐是最典型的活動(dòng)爐排焚燒爐，這種焚燒爐可實(shí)現(xiàn)焚燒操作的連續(xù)化、自動(dòng)化，是目前城市垃圾處理中使用最為廣泛的焚燒爐型式。按爐排構(gòu)造不同，機(jī)械爐排常分為鏈條式、階梯往復(fù)式、多段滾動(dòng)式等。我國(guó)目前制造的中小型焚燒爐大都為鏈條式或階梯往復(fù)式的。第43頁(yè)/共93頁(yè)圖7-8鏈條式機(jī)械爐排焚燒爐第44頁(yè)/共93頁(yè)圖7-9機(jī)械爐排爐燃燒的概念圖第45頁(yè)/共93頁(yè)機(jī)械爐排爐可大致分為三段：干燥段、燃燒段、燃燼段。各段的供應(yīng)空氣量和運(yùn)行速度可以調(diào)節(jié)。（1）干燥段利用爐壁和火焰的輻射熱，垃圾從表面開始干燥，部分產(chǎn)生表面燃燒。干燥垃圾的著火溫度一般為200℃左右。如果提供200℃以上的燃燒空氣，干燥的垃圾便會(huì)著火，燃燒便從這部分開始。垃圾在干燥段上的停留時(shí)間約為30min。（2）燃燒段這是燃燒的中心部分。在干燥段垃圾干燥、熱分解產(chǎn)生還原性氣體，在此段產(chǎn)生旺盛的燃燒火焰，在后燃燒段進(jìn)行靜態(tài)燃燒（表面燃燒）。燃燒段和后燃燒段界線稱為“燃燒完了點(diǎn)”。即使垃圾特性變化，但也應(yīng)通過(guò)調(diào)節(jié)爐排速度而使燃燒完了點(diǎn)位置盡量不變。第46頁(yè)/共93頁(yè)垃圾在燃燒段的停留時(shí)間為30min?？傮w燃燒空氣的60%~80%在此段供應(yīng)。（3）燃燼段將燃燒段送過(guò)來(lái)的固定碳素及燃燒爐渣中未燃燼部分完全燃燒。垃圾在燃燼段上停留約1h。保證燃燼段上充分的停留時(shí)間，可將爐渣的熱灼減率降至1%~2%。第47頁(yè)/共93頁(yè)7.5.2.5流化床焚燒爐流化床以前用來(lái)焚燒輕質(zhì)木屑等，但近年來(lái)開始用于焚燒污泥、煤和城市生活垃圾。其特點(diǎn)是適用于焚燒高水分的物質(zhì)等。流化床焚燒爐的流態(tài)化原理對(duì)選擇流化床的結(jié)構(gòu)和形式至關(guān)重要，根據(jù)風(fēng)速和垃圾顆粒的運(yùn)動(dòng)而處不同流區(qū)的流態(tài)化可分為：固定床、沸騰流化床（鼓泡流化床）、湍動(dòng)流化床和循環(huán)流化床（快床）（見(jiàn)圖4-10）。第48頁(yè)/共93頁(yè)圖7-10流化床的原理

第49頁(yè)/共93頁(yè)①固定床：氣體流速u較低，則垃圾顆粒保持靜態(tài)，而氣體從垃圾顆粒間通過(guò)（如爐排爐）。②沸騰流化床：氣體流速u超過(guò)臨界流化速度umf，顆粒中產(chǎn)生氣泡，顆粒被氣泡攪拌形成鼓氣泡或沸騰狀態(tài)。③循環(huán)流化床：氣體流速u超過(guò)極限速度（顆粒終端速度）ut，氣體和顆粒激烈碰撞混合，顆粒被氣體帶著飛散（如燃煤發(fā)電鍋爐）。第50頁(yè)/共93頁(yè)流化床垃圾焚燒爐主要處于沸騰（鼓泡）流化狀態(tài)。圖7-11所示為流化床的結(jié)構(gòu)，一般將垃圾粉碎到20mm以下再投入到爐內(nèi)，垃圾和爐內(nèi)的高溫流動(dòng)砂（650~800℃）接觸混合，瞬時(shí)間汽化到燃燒。未燃燼成分和輕質(zhì)垃圾一起飛到上部燃燒室繼續(xù)燃燒。一般認(rèn)為上部燃燒室的燃燒占40%左右，但容積卻為流化床層的4~5倍，同時(shí)上部的溫度也比下部流化床層高100~200℃，通常也稱其為二燃室。第51頁(yè)/共93頁(yè)圖7-11流化床焚燒爐的結(jié)構(gòu)

第52頁(yè)/共93頁(yè)流化床優(yōu)點(diǎn)：爐體較小，焚燒爐渣的熱灼減率低（約1%），爐內(nèi)可動(dòng)部分設(shè)備少。但與機(jī)械爐排爐相比，有以下缺點(diǎn)：①比機(jī)械爐排爐多設(shè)置流化砂循環(huán)系統(tǒng)，且流動(dòng)砂造成的磨損較大；②燃燒速度快，燃燒空氣的平衡較難，較易產(chǎn)生CO，為使燃各種不同垃圾時(shí)都保持較合適的溫度，必須調(diào)節(jié)空氣量和空氣溫度；③爐內(nèi)溫度控制較難。第53頁(yè)/共93頁(yè)7.5.2.6回轉(zhuǎn)窯爐回轉(zhuǎn)窯可處理的垃圾范圍廣，特別是在焚燒工業(yè)垃圾的領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用廣泛。在城市生活垃圾焚燒的應(yīng)用主要是為了達(dá)到提高爐渣的燃燼率，將垃圾完全燃燼以達(dá)到爐渣再利用時(shí)的質(zhì)量要求。這種情況時(shí)，回轉(zhuǎn)窯爐一般安裝在機(jī)械爐排爐后。圖7-12所示為將回轉(zhuǎn)窯作為干燥和燃燒爐使用時(shí)的示意圖。在此流程中，機(jī)械爐排作為燃燼段安裝于其后，作用是將爐渣中未燃燼物完全燃燒。除了這種設(shè)計(jì)外，也有不帶燃燼段的回轉(zhuǎn)窯爐。第54頁(yè)/共93頁(yè)圖7-12作為干燥和燃燒爐使用的回轉(zhuǎn)窯第55頁(yè)/共93頁(yè)7.5.3焚燒爐的比較在固體廢物焚燒技術(shù)發(fā)展早期，固定爐排爐在生活垃圾焚領(lǐng)域得到一定的應(yīng)用，但由于其焚燒效果的局限性，很快被機(jī)械爐排爐取代了。流化床爐技術(shù)在70年前已被開發(fā)，之后在20世紀(jì)60年代應(yīng)用于焚燒工業(yè)污泥，在70年代初用來(lái)焚燒生活垃圾，80年代在日本得到相當(dāng)?shù)钠占?，市?chǎng)占有率達(dá)10%以上，但在90年代后期，由于煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，流化床爐在生活垃圾的焚燒爐市場(chǎng)幾乎消失?，F(xiàn)在日本各廠家轉(zhuǎn)而將流化床爐用于垃圾氣化熔融技術(shù)的開發(fā)?；剞D(zhuǎn)窯爐主要用來(lái)處理工業(yè)垃圾。各種技術(shù)比較見(jiàn)下表第56頁(yè)/共93頁(yè)第57頁(yè)/共93頁(yè)4.6焚燒尾氣控制技術(shù)4.6.1焚燒尾氣中污染物的組成焚燒是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，焚燒產(chǎn)生的尾氣中含大量的污染物質(zhì)，尾氣需經(jīng)凈化處理后方可排放。尾氣中主污染物質(zhì)可分成如下幾種：（1）不完全燃燒產(chǎn)物:不完全燃燒產(chǎn)物（簡(jiǎn)稱PIC）是指燃燒不良時(shí)產(chǎn)生的副產(chǎn)物，包括一氧化碳、炭黑、烴、烯、醛、酮、醇、有機(jī)酸和聚合物等。

（2）粉塵指廢物中的惰性金屬鹽類、金屬氧化物或不完全燃燒物質(zhì)等。第58頁(yè)/共93頁(yè)（3）酸性氣體:包括HCl、鹵化氫（氯化外的鹵素，氟、溴、碘等）、SO2或SO3、NOx，P2O5）和（H3PO4）等。（4）重金屬污染物:包括鉛、汞、鉻、鎘、砷等的元素態(tài)、氧化物及氯化物等。（5）二噁英PCDDs/PCDFs。垃圾焚燒尾氣中，各污染物含量的典型值為（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）：粉塵2000～5000mg/m3;HCl200～800mg/m3;NOx90～150mg/m3;SOx20～80mg/m3;尾氣溫度150～300℃;含水率15%～30%。其特點(diǎn)是粉塵濃度較高，酸性氣體中HCl濃度很高。第59頁(yè)/共93頁(yè)一個(gè)設(shè)計(jì)良好而且操作正常的焚燒爐內(nèi)，不完全燃燒物質(zhì)的產(chǎn)生量極低，通常并不至于造成空氣污染。設(shè)計(jì)尾氣處理系統(tǒng)時(shí)，一般并不考慮不完全燃燒產(chǎn)物的控制問(wèn)題。因此，焚燒尾氣的控制對(duì)象主要是粉塵、酸性氣體以及危害性大的重金屬和二噁英。

4.6.2粉塵控制技術(shù)焚燒尾氣中粉塵的主要成分為惰性無(wú)機(jī)物質(zhì)，如灰分、無(wú)機(jī)鹽類、可凝結(jié)的氣體污染物和重金屬氧化物等。視運(yùn)轉(zhuǎn)條件、廢物種類和焚燒爐類型等的不同，其含量的變化范圍很大（450～22500mg/m3）。在垃圾焚燒廠中常用的有多管離心除塵器、布袋除塵器。注意：不能夠采用靜電除塵器。第60頁(yè)/共93頁(yè)（1）多管離心式除塵器多管離心式除塵器由若干單體離心除塵器組合而成（圖4-13），它的工作原理與單體離心除塵器的相同，都是利用離心原理去除粉塵的（圖4-14）。多管離心式除塵器對(duì)粒徑在5～10μm以上的粉塵處理效果較好，除塵效率一般在70%～98%，壓損500～1500Pa。第61頁(yè)/共93頁(yè)圖7-13離心除塵原理多管離心除塵器

第62頁(yè)/共93頁(yè)（2）布袋除塵器當(dāng)帶有粉塵的尾氣通過(guò)布袋除塵器的濾布時(shí)，空氣通過(guò)濾布而粉塵則被截留下來(lái)，這就是布袋除塵器的工作原理。布袋除塵器的關(guān)鍵部件是濾布，濾布對(duì)除塵器的性能能有直接的影響。濾布有聚酯（Polyester）、聚酰胺（Polypropyre）等積布和摻入毛氈（felt）的耐熱尼龍、玻璃纖維和聚四氟乙烯纖維（Teflon）等。濾布的耐熱溫度在250℃左右，所以，高溫尾氣在進(jìn)入布袋除塵器前都需要進(jìn)行冷卻降溫。布袋除塵器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，除塵效果也很好。除塵效率可高達(dá)99%以上，煙塵濃度可降至低于10mg/m3。氣流速度一般為1m/min左右，壓力損失1000～2000Pa。第63頁(yè)/共93頁(yè)圖7-14脈沖清洗式布袋除塵器具逆流清洗式布袋除法器第64頁(yè)/共93頁(yè)脈沖清洗式和逆流清洗式布袋除塵器都具有清洗功能。脈沖清洗式布袋除塵器除塵時(shí)，含塵煙氣由濾布外穿入，粉塵被截留在濾布外表面；當(dāng)清洗時(shí)，高壓空氣由濾布內(nèi)吹出，使截留在濾布外表面的粉塵脫落。逆流清洗式布袋除塵器除塵時(shí)，煙氣從濾布內(nèi)穿出，粉塵被截留在濾布內(nèi)表面；當(dāng)清洗時(shí)，干凈的清洗氣體從表面穿入濾布內(nèi)，濾布產(chǎn)生變形而使粉塵脫落。第65頁(yè)/共93頁(yè)4.6.3酸性氣體控制技術(shù)用于控制焚燒廠尾氣中酸性氣體的方法主要有濕式洗氣法、干式洗氣法和半干式洗氣法三種。（1）濕式洗氣法在焚燒尾氣處理系統(tǒng)中，最常用的濕式洗氣塔是對(duì)流操作的填料吸收塔（圖4-15）。通過(guò)除塵器除塵后的尾氣，先經(jīng)冷卻部的液體冷卻，降到一定溫度后，由填料塔下部進(jìn)入塔內(nèi)。在通過(guò)塔內(nèi)填料向上流動(dòng)過(guò)程中，與由頂部噴入（噴淋）、向下流動(dòng)的堿性溶液在填料空隙和表面接觸并發(fā)生反應(yīng)，從而去除酸性氣體。其反應(yīng)為：NaOH＋HCl→NaCl＋H2ONaOH＋SO2→NaSO3＋H2O第66頁(yè)/共93頁(yè)圖7-15濕式洗氣塔的構(gòu)造第67頁(yè)/共93頁(yè)濕式洗氣塔建造和運(yùn)行時(shí)需要考慮的問(wèn)題有:填料的材質(zhì)和尺寸、洗氣塔的構(gòu)造材料、堿性藥劑的選擇和添加量的確定、洗滌溶液的循環(huán)和排出廢水的處理等。填料對(duì)吸收效率影響很大，對(duì)填料的基本要求是：經(jīng)久耐用、防腐性好、比表面積大、對(duì)空氣流動(dòng)的阻力小、質(zhì)量輕和價(jià)格便宜等。最常使用的填料是由高密度聚乙烯、聚丙烯或其它熱塑膠材料制成的不同形狀的填料，如螺旋環(huán)等。除了洗氣塔和填料外，洗滌藥劑對(duì)酸性氣體的去除起著至關(guān)重要的作用。常用的堿性藥劑有NaOH溶液（15%～20%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)）或Ca（OH）2溶液（10%～30%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。石灰在水中的溶解度不高，含有許多懸浮氧化鈣粒子，容易導(dǎo)致液體分配、填料及管線的堵塞及結(jié)垢,故采用NaOH溶液的較多.第68頁(yè)/共93頁(yè)洗氣塔的堿性洗滌溶液采用循環(huán)使用方式。當(dāng)pH值或鹽度超過(guò)一定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，排出部分并補(bǔ)充一些新的NaOH溶液后，洗滌溶液繼續(xù)循環(huán)使用。排泄液中通常含有很多溶解性重金屬鹽類（如HgCl2、PbCl2等），氯鹽濃度亦可高達(dá)3%，因此必須予以處理，以避免對(duì)環(huán)境的二次污染。濕式洗氣塔的主要優(yōu)點(diǎn):是對(duì)酸性氣體的去除效率很高，HCl去除率可達(dá)98%，SOx去除率也可達(dá)90%以上，并附帶有去除高揮發(fā)性重金屬（如汞）的潛力；缺點(diǎn)是:造價(jià)高，耗電、耗水量大；產(chǎn)生含重金屬和高濃度氯鹽的廢水，若處理不好，會(huì)產(chǎn)生二次污染；尾氣排放時(shí)產(chǎn)生白煙現(xiàn)象等。目前，改良型濕式洗滌塔多分為兩個(gè)階段，第一階段針對(duì)SO2，第二階段針對(duì)HCl，主要原因是二者在最佳去除效率時(shí)的pH值不同。第69頁(yè)/共93頁(yè)干式洗氣法是用壓縮空氣將堿性固體粉末（消石灰或碳酸氫納）直接噴入煙管或反應(yīng)器內(nèi)，使之與酸性廢氣充分接觸和發(fā)生反應(yīng)，從而達(dá)到中和酸性氣體并加以去除的目的。其反應(yīng)過(guò)程如下：2xHCl＋ySO2＋（x＋y）CaO→xCaCl＋yCaSO3＋xH2OyCaSO3＋y/2O2→yCaSO4或xHCl＋ySO2＋（x＋2y）NaHCO3→xNaCl＋yNa2SO3＋（x＋2y）CO3＋（x＋y）H2O第70頁(yè)/共93頁(yè)為了加強(qiáng)反應(yīng)速率，實(shí)際堿性固體的用量約為反應(yīng)需求量的3～4倍，固體停留時(shí)間至少需1s以上。近年來(lái)，為提高干式洗氣法對(duì)難以去除的一些污染物質(zhì)去除效率，有用硫化鈉（Na2S）及活性炭粉末混合石灰粉末一起噴入，可以有效地吸收氣態(tài)汞及二噁英。干法洗氣塔也常與除塵器組合在一起使用，可同時(shí)去除粉塵和酸性氣體。圖4-16所示就是一種干式洗氣塔與布袋除塵器組合處理工藝系統(tǒng)。焚燒煙氣經(jīng)氣體冷卻塔降溫后進(jìn)入干式洗氣塔，在塔中與干石灰粉接觸和發(fā)生反應(yīng)，酸性氣體得到去除。之后，煙氣進(jìn)入布袋除塵器去除粉塵。第71頁(yè)/共93頁(yè)圖7-16Flank干法組合洗氣系統(tǒng)第72頁(yè)/共93頁(yè)干法洗氣塔的優(yōu)點(diǎn)是:設(shè)備簡(jiǎn)單，維修容易，造價(jià)便宜，消石灰輸送管線不易堵塞。缺點(diǎn):由于固相與氣相的接觸時(shí)間有限，且傳質(zhì)效果不佳，故常需超量加藥，藥劑的消耗量大，整體的去除效率也較其它兩種方法為低，產(chǎn)生的反應(yīng)物和未反應(yīng)物量較多，從而增加后續(xù)灰渣處置的難度。第73頁(yè)/共93頁(yè)（3）半干式洗氣法半干式洗氣塔實(shí)際上是一個(gè)噴霧干燥系統(tǒng)。它利用高效霧化器將消石灰泥漿噴入干燥吸收塔中，使之與酸性氣體充分接觸并發(fā)生反應(yīng)，以去除酸性氣體。尾氣與噴入泥漿的接觸方式有多種，可同向流動(dòng)、也可逆向流動(dòng)（圖4-17）。其化學(xué)方程式為：CaO＋H2O→Ca（OH）2Ca（OH）2＋SO2→CaSO2＋H2OCa（OH）2＋2HCl→CaCl2＋2H2OSO2＋CaO＋1/2H2O→CaSO2·1/2H2O該系統(tǒng)最主要的設(shè)備是霧化器，霧化器用于消石灰泥漿的霧化。第74頁(yè)/共93頁(yè)圖7-17半干法洗氣塔第75頁(yè)/共93頁(yè)半干法洗氣塔也常與除塵器組合在一起使用，以同時(shí)去除粉塵和酸性氣體。圖7-18所示為Flank半干法組合洗氣系統(tǒng)，它包含一個(gè)冷卻氣體及中和酸氣的噴淋干燥室和一個(gè)除塵用布袋除塵器。高溫氣體由噴淋塔頂端呈螺旋或漩渦狀進(jìn)入塔內(nèi)，石灰漿經(jīng)轉(zhuǎn)輪高速旋轉(zhuǎn)作用由切線方向同時(shí)噴入。氣、液在塔內(nèi)充分接觸反應(yīng)，使酸性氣體得到去除，同時(shí)還可降低氣體的溫度和使水分蒸發(fā)，有利于減少?gòu)U水的排放量。中和后產(chǎn)生的固全殘?jiān)苫叶放懦?，氣體則進(jìn)入布袋除塵器進(jìn)一步除塵。第76頁(yè)/共93頁(yè)圖7-18Flank半干法組合洗氣系統(tǒng)第77頁(yè)/共93頁(yè)半干式洗氣法結(jié)合了干式與濕式法兩者的優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為：構(gòu)造簡(jiǎn)單、投資少；壓差小、能耗低、運(yùn)行費(fèi)用低；耗水量遠(yuǎn)低于濕式法、產(chǎn)生的廢水量少；霧化效果好、氣液接觸面大，去除效率高于干式法；操作溫度高于氣體飽和溫度，尾氣不產(chǎn)生白煙。缺點(diǎn)為:但是噴嘴易堵塞；塔內(nèi)壁易為固體化學(xué)物質(zhì)附著及堆積；設(shè)計(jì)和操作時(shí)，對(duì)加水量控制要求比較嚴(yán)格。第78頁(yè)/共93頁(yè)第79頁(yè)/共93頁(yè)7.6.4重金屬控制技術(shù)去除尾氣中重金屬的方法主要有：（1）除塵器去除：當(dāng)重金屬降溫達(dá)到飽和溫度時(shí)，就會(huì)凝結(jié)成粒狀物。因此，通過(guò)降低尾氣溫度，利用除塵設(shè)備就可去除之。需要注意的是，單獨(dú)使用靜電除塵器對(duì)重金屬物去除效果較差，而布袋除塵器與干式或半干式洗氣塔并用時(shí)，對(duì)重金屬（汞金屬除外）的去除效果非常好。且進(jìn)入除塵器的尾氣溫度愈低，去除效果愈好。但為維持布袋除塵器的正常操作，廢氣溫度不得降至露點(diǎn)以下，以免引起酸霧凝結(jié)，造成濾袋腐蝕，或因水汽凝結(jié)而使整個(gè)濾袋阻塞。由于汞金屬的飲飽和蒸氣壓較高，不易凝結(jié)，故此法對(duì)其處理效果不理想。第80頁(yè)/共93頁(yè)（2）活性炭吸附法在干法處理流程中，可在布袋除塵器前噴入活性炭，或于流程尾端使用活性炭濾床來(lái)吸附重金屬。對(duì)以氣態(tài)存在的重金屬物質(zhì)，活性炭吸附效果也較好。吸附了重金屬的活性炭隨后被除塵設(shè)備一并收集去除。（3）化學(xué)藥劑法在布袋除塵器羊噴入能與汞金屬反應(yīng)生成不溶物的化學(xué)藥劑，可去除汞金屬。例如，噴入Na2S藥劑，使其與汞反應(yīng)生成HgS顆粒，然后再通過(guò)除塵系統(tǒng)去除掉HgS顆粒。研究表明，通過(guò)噴入抗高溫液體螯合劑，可去除50%～70%的汞。在濕式洗氣塔的洗滌液內(nèi)加催加劑（如CuCl2），促使更多水溶性的HgCl2生成，再螯合劑固定已吸收汞的循環(huán)液，也可獲得良好的汞去除效果。第81頁(yè)/共93頁(yè)（4）濕式洗氣塔

部分重金屬的化合物為水溶性物質(zhì)，通過(guò)濕式洗氣塔的作用，把它們先吸收到洗滌液中，然后再加以利用。該法可與化學(xué)藥劑結(jié)合作用。除此以外，尾氣中粉塵本身也有一定的去除重金屬的作用。當(dāng)尾氣通過(guò)熱能回收設(shè)備及其它冷卻設(shè)備后，部分重金屬會(huì)因凝結(jié)和吸附作用而附著在細(xì)塵表面，在細(xì)塵通過(guò)除塵設(shè)備時(shí)被一同去除掉。第82頁(yè)/共93頁(yè)7.6.5二噁英控制技術(shù)（1）二噁英的結(jié)構(gòu)二噁英（Dioxin）是指含有二個(gè)或一個(gè)氧鍵連結(jié)二個(gè)苯環(huán)的有機(jī)氯化合物，它是多氯代二苯并－對(duì)－二噁英PCDDs和多氯代二苯并呋喃PCDFs的總稱。它可以有2-8個(gè)氯原子在取代位置上，PCDDs共有73個(gè)不同的化合物，PCDFs共有136個(gè)不同的化合物。其中毒性最大的是2,3,7,8-四氯二苯二噁英，TCDD，它的毒性比氰化物大1000倍，比馬錢子堿大500倍，屬劇毒類物質(zhì)，是目前毒性最強(qiáng)的物質(zhì)。第83頁(yè)/共93頁(yè)圖7-19二噁英的結(jié)構(gòu)圖第84頁(yè)/共93頁(yè)二噁英類毒性當(dāng)量（ＴＥＱ）二噁英類毒性當(dāng)量因子（ＴＥＦ）是二噁