第七章 固體廢物的熱處理技術(shù)焚燒

第七章固體廢物的熱處理技術(shù)焚燒第1頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月主要知識點(diǎn)熱處理技術(shù)定義、分類及特點(diǎn)焚燒定義及目的焚燒基本原理焚燒控制四大參數(shù)焚燒技術(shù)指標(biāo)焚燒參數(shù)計(jì)算焚燒系統(tǒng)組成焚燒產(chǎn)生的大氣污染物及其控制熱解定義第2頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月1.固體廢物熱處理技術(shù)定義種類技術(shù)特點(diǎn)第3頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月熱處理定義在設(shè)備中以高溫分解和深度氧化為主要手段，通過改變廢物的化學(xué)、物理或生物特性和組成來處理固體廢物的過程。第4頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月熱處理分類焚燒熱解熔融干化（主要用于污泥處理）濕式氧化燒結(jié)其他方法第5頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月熱處理技術(shù)特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：減容效果好消毒徹底減輕或消除后續(xù)處置過程對環(huán)境的影響回收資源與能量第6頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月缺點(diǎn)：投資和運(yùn)行費(fèi)用高操作運(yùn)行復(fù)雜二次污染與公眾反應(yīng)第7頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月2.焚燒定義焚燒法是一種高溫?zé)崽幚砑夹g(shù)，即以一定的過?？諝饬颗c被處理的有機(jī)廢物在焚燒爐內(nèi)進(jìn)行氧化燃燒反應(yīng)，廢物中的有害有毒物質(zhì)在高溫下氧化、熱解而被破壞，是一種可同時(shí)實(shí)現(xiàn)廢物無害化、減量化、資源化的處理技術(shù)。第8頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月焚燒的目的主要目的是：盡可能焚毀廢物使被焚燒的物質(zhì)變?yōu)闊o害和最大限度地減容并盡量減少新的污染物質(zhì)產(chǎn)生，避免造成二次污染。第9頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月3.焚燒基本原理焚燒法不但可以處理固體廢物，還可以處理液體廢物和氣體廢物；不但可以處理城市垃圾和一般工業(yè)廢物，而且可以用于處理危險(xiǎn)廢物。危險(xiǎn)廢物中的有機(jī)固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)廢物，常用焚燒來處理。在焚燒處理城市生活垃圾是，也常常將垃圾焚燒處理前的暫時(shí)貯存過程中產(chǎn)生的滲濾液和臭氣引入焚燒爐焚燒處理。第10頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月固體廢物的三組分——衡量物質(zhì)燃燒特性水分指干燥某固體廢物樣品時(shí)所失去的質(zhì)量。水分含量是一個(gè)重要的燃料特性，含水率太高就無法點(diǎn)燃。可燃分通常包括揮發(fā)分和固定碳。揮發(fā)分與燃燒時(shí)的火焰密切相關(guān)。如焦碳含揮發(fā)分少，燃燒時(shí)沒有火焰，相反，會(huì)產(chǎn)生很大的火焰。灰分多為惰性物質(zhì)，如玻璃和金屬。第11頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月固體廢物的熱值熱值是設(shè)計(jì)固體廢物燃燒處理設(shè)備最主要的指標(biāo)之一。固體廢物熱值有高位熱值（HH,kcal/kg）和低位熱值（HL,kcal/kg）之分。高位發(fā)熱值可以通過標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)測定：一定量燃燒樣品在熱彈中與氧完全燃燒，然后精確地測量所釋放出的熱量。低位發(fā)熱值為燃料的較實(shí)際的測試熱值，因?yàn)樗紤]了由于煙氣中水蒸氣的凝結(jié)而帶走的一部分顯熱的熱損失。一般，當(dāng)固體廢物熱值高于950kcal/kg（）時(shí)，可以不加輔助燃料直接燃燒。第12頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月固體廢物焚燒與燃燒關(guān)系一般認(rèn)為固體物質(zhì)的燃燒有以下幾種形式：蒸發(fā)燃燒固體物質(zhì)受熱先融化為液體，進(jìn)一步受熱產(chǎn)生燃料蒸汽，再與空氣混合燃燒分解燃燒受熱后分解為揮發(fā)性組分和固定碳，揮發(fā)性組分中可燃?xì)怏w進(jìn)行擴(kuò)散燃燒，而碳進(jìn)行表面燃燒表面燃燒受熱不經(jīng)過融化、蒸發(fā)、分解等過程，而直接燃燒。第13頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月采用焚燒方法處理含有一定水分的固體廢物時(shí)，一般都要經(jīng)過干燥、熱分解和燃燒三個(gè)階段，最終生成氣相產(chǎn)物和惰性固體殘?jiān)?。設(shè)計(jì)焚燒爐時(shí)，廢物在爐膛里的停留時(shí)間與以上幾個(gè)階段相關(guān)。第14頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月4.焚燒的四大控制參數(shù)焚燒溫度（Temperature）攪拌混合程度（Turbulence）氣體停留時(shí)間（Time）（一般稱為3T）過剩空氣率（excessair）第15頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月焚燒溫度焚燒溫度取決于廢物的燃燒特性（如熱值、燃點(diǎn)、含水率）以及焚燒爐結(jié)構(gòu)、空氣量等。焚燒溫度高低決定廢物燃燒是否完全?？山柚{(diào)整焚燒的廢物進(jìn)料量和空氣量來加以控制。一般而言，焚燒溫度越高，廢物燃燒所需的停留時(shí)間就越短，焚燒效率也越高。第16頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月溫度太高不僅增加了燃料的消耗量，而且會(huì)增加廢物中金屬的揮發(fā)量及氧化氮的數(shù)量，引起二次污染。并且會(huì)對爐體產(chǎn)生影響（爐體內(nèi)襯耐火材料、爐排結(jié)焦）。因此不宜隨意確定較高的焚燒溫度。溫度太低，則易導(dǎo)致不完全燃燒，產(chǎn)生有毒副產(chǎn)物。第17頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月大多數(shù)有機(jī)物的焚燒溫度在800~1100℃之間，通常在800~900℃左右。廢氣的脫臭處理，800~950℃廢物粒子在0.01~0.51微米之間，溫度在900~1000℃可避免產(chǎn)生黑煙。含氯化合物的焚燒，溫度在800~850℃以上時(shí)，氯氣可以轉(zhuǎn)化為氯化氫，可以回收利用；低于800℃會(huì)生成氯氣，難以去除。第18頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月含有堿土金屬的廢物焚燒時(shí)，一般控制在750~800℃以下。因?yàn)閴A土金屬及其鹽類一般為低熔點(diǎn)化合物，容易腐蝕設(shè)備。焚燒氰化物，850~900℃高溫焚燒是防治PCDD與CCDF的最好方法，估計(jì)在925℃以上。第19頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月停留時(shí)間廢物中有害組分在焚燒爐內(nèi)處于焚燒條件下，該組分發(fā)生氧化、燃燒，使有害物質(zhì)變成無害物質(zhì)所需的時(shí)間稱之為停留時(shí)間。停留時(shí)間的長短直接影響焚燒的完善程度，也是決定爐體容積尺寸的重要依據(jù)。停留時(shí)由許多因素決定，如廢物的形態(tài)對停留時(shí)間的影響很大第20頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)垃圾焚燒，溫度850~1000℃，停留時(shí)間1~2s。一般有機(jī)廢液，0.6~1s；含氰廢液約3s。廢氣，一般在1s以下。如油脂精制過程產(chǎn)生的臭氣，在650℃溫度下只需要0.3s。第21頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月攪拌混合強(qiáng)度要使廢物燃燒完全，減少污染物形成，必須要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——擾動(dòng)方式是關(guān)鍵所在。焚燒爐所采用的攪動(dòng)方式有：空氣擾動(dòng)機(jī)械爐排擾動(dòng)流態(tài)化擾動(dòng)旋轉(zhuǎn)擾動(dòng)等。第22頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月中小型焚燒爐多數(shù)屬固定爐床式，擾動(dòng)多由空氣流動(dòng)產(chǎn)生．包括：(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，這種擾動(dòng)方式易將不可燃的底灰或未燃碳顆粒隨氣流帶出，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??；(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。第23頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月過剩空氣廢物焚燒所需空氣量，是由廢物燃燒所需的理論空氣量和為了供氧充分而加入的過?？諝饬績刹糠炙M成的。燃燒或焚燒排氣的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)是以50％過?？諝鉃榛鶞?zhǔn)，由于過?？諝鉄o法直接測量，因此以7％過剩氧氣為基準(zhǔn)，再根據(jù)實(shí)際過剩氧氣量加以調(diào)整。過?？諝庀禂?shù)過?？諝饴实?4頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月

過剩空氣系數(shù)(m)用于表示實(shí)際空氣與理論空氣的比值，A0為理論空氣量；A為實(shí)際供應(yīng)空氣量過?？諝饴使こ躺峡梢愿鶕?jù)過剩氧氣量估計(jì)燃燒系統(tǒng)中的過?？諝庀禂?shù)。廢氣中含氧量通常以氧氣在干燥排氣中的體積百分比表示，假設(shè)空氣中氧含量為21％．則過剩空氣比可粗略表示為：第25頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月為了保證氧化反應(yīng)進(jìn)行得很完全，從化學(xué)反應(yīng)的角度應(yīng)該提供足夠的空氣。過剩空氣的供給會(huì)導(dǎo)致燃燒溫度的降低。第26頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月工業(yè)鍋爐和窯爐與焚燒爐所要求的過?？諝庀禂?shù)有較大不同。前者首要考慮燃料使用效率，過?？諝庀禂?shù)盡量維持在1.5以下；焚燒的首要目的則是完全摧毀廢物中的可燃物質(zhì)，過剩空氣系數(shù)一般大于1.5。第27頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月焚燒廢液、廢氣時(shí)，過?？諝饬恳话闳?0%~30%的理論空氣量；焚燒固體廢物時(shí)，需要較高的數(shù)值，通常為理論需氧量的50%~90%，過?？諝庀禂?shù)1.5~1.9，有時(shí)甚至在2以上。第28頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月四大控制參數(shù)的相互關(guān)系過?？諝饴视蛇M(jìn)料速率即助燃空氣供應(yīng)速率即可決定；氣體停留時(shí)間由燃燒室?guī)缀涡螤?、供?yīng)助燃空氣速率和廢氣生產(chǎn)率決定；助燃空氣供應(yīng)量直接影響到燃燒室中的溫度和流場混合程度，燃燒溫度影響垃圾焚化的效率。焚燒溫度和停留時(shí)間有密切關(guān)系。第29頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第30頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月5.焚燒處理效果的評價(jià)指標(biāo)減量比熱灼減量燃燒效率及破壞去除效率煙氣排放濃度限制指標(biāo)第31頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月1．減量比用于衡量焚燒處理廢物減量化效果的指標(biāo)是減量比，定義為可燃廢物經(jīng)焚燒處理后減少的質(zhì)量占所投加廢物總質(zhì)量的百分比，即式中，MRC為減量比，％；

ma為焚燒殘?jiān)馁|(zhì)量，kg；

mb為投加的廢物質(zhì)量，kg；

mc為殘?jiān)胁豢扇嘉镔|(zhì)量，kg。第32頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月2.熱灼減量指焚燒殘?jiān)?800±25)℃經(jīng)3h灼熱后減少的質(zhì)量占原焚燒殘?jiān)|(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，其計(jì)算方法如下：式中，QR為熱灼減量，％；ma為焚燒殘?jiān)谑覝貢r(shí)的質(zhì)量，kg；md為焚燒殘?jiān)?800±25)℃經(jīng)3h灼熱后冷卻至室溫的質(zhì)量．kg第33頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月

3．燃燒效率及破壞去除效率在焚燒處理城市垃圾及一般工業(yè)廢物時(shí)，多以燃燒效率(CE)作為評估是否可以達(dá)到預(yù)期處理要求的指標(biāo)：式中，[CO]和[CO2]分別為煙道氣中該種氣體的濃度值。第34頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月

對危險(xiǎn)廢物，驗(yàn)證焚燒是否可以達(dá)到預(yù)期的處理要求的指標(biāo)還有特殊化學(xué)物質(zhì)[有機(jī)性有害主成分(POHCS)]的破壞去除效率(DRE)，定義為式中，Win為進(jìn)入焚燒爐的POHCS的質(zhì)量流率；Wout為從焚煤爐流出的該種物質(zhì)的質(zhì)量流率。第35頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月4．煙氣排放濃度限制指標(biāo)對焚燒設(shè)施排放的大氣污染物控制項(xiàng)目①煙塵；常將顆粒物、黑度、總碳量作為控制指標(biāo)；②有害氣體：包括SO2、HCl、HF、CO和NOx；③重金屬元素單質(zhì)或其化合物：如Hg、Cd、Pb、Ni、Cr、As等：④有機(jī)污染物：如二噁英，包括多氯代二苯并－對－二噁英(PCDDs)和多氯代二苯并呋喃(PCDFs)第36頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月6.主要焚燒參數(shù)計(jì)算燃燒需要空氣量1.理論燃燒空氣量理論燃燒空氣量之廢物完全燃燒時(shí)，所需要的最低空氣量，一般以A0表示。第37頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)際需要燃燒空氣量實(shí)際空氣量A與理論空氣量的關(guān)系：A=mA0第38頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）.焚燒煙氣量及組成煙氣產(chǎn)生量假定廢物以理論空氣量完全燃燒時(shí)的燃燒煙氣量稱為理論煙氣產(chǎn)生量。第39頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）.發(fā)熱量計(jì)算干基發(fā)熱量

不包括含水分部分的實(shí)際發(fā)熱量，稱干基發(fā)熱量(Hd)。高位發(fā)熱量總發(fā)熱量，是燃料在定壓狀態(tài)下完全燃燒，其中的水分燃燒生成的水凝縮成液體狀態(tài)。熱量計(jì)測得值即為高位發(fā)熱量(Hh)。低位發(fā)熱量實(shí)際燃燒時(shí)，燃燒氣體中的水分為蒸氣狀態(tài)，蒸氣具有的凝縮潛熱及凝縮水的顯熱之和2500kJ/kg無法利用，將之減去后即為低位發(fā)熱量或凈發(fā)熱量，也稱真發(fā)熱量(Ht)。第40頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月干基發(fā)熱量、高位發(fā)熱量與低位發(fā)熱量的關(guān)系，三者關(guān)系式如下：式中，W為廢物水分含量；H為廢物濕基元素組分氫的含量；Hd為干基發(fā)熱量，kJ/kg；Hh為高位發(fā)熱量．kJ/kg；Ht為低位發(fā)熱量，kJ/kg。第41頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第42頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月例：某固體廢物含可燃物70%、水分20%、惰性物（即灰分）10%，固體廢物的可燃物元素組成為碳28%、氫4%、氧23%、氮4%、硫1%。假設(shè)：固體廢物的熱值為11630kJ/kg;爐柵殘?jiān)剂?%；空氣進(jìn)入爐膛的溫度為65℃，離開爐柵殘?jiān)臏囟葹?50℃；殘?jiān)谋葻釣?.323kJ/(kg.℃)；水的汽化潛熱2420kJ/kg;輻射損失為總爐膛輸入熱量的0.5%；碳的熱值為32564kJ/kg。試計(jì)算這種廢物燃燒后可利用的熱值。第43頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）焚燒溫度如果燃燒過程中化學(xué)反應(yīng)所釋放出的熱完全用于提升生成物本身的溫度，則該燃燒溫度稱為絕熱火焰溫度。從理論上講，對單一燃料的燃燒，可以根據(jù)化學(xué)反應(yīng)式及各物種的定壓比熱，借助精細(xì)的化學(xué)反應(yīng)平衡方程組推求各生成物在平衡時(shí)的溫度及濃度。但是焚燒處理的廢物成分復(fù)雜，計(jì)算過程十分復(fù)雜，故在工程上多采用簡便的經(jīng)驗(yàn)法或半經(jīng)驗(yàn)法推求燃燒溫度第44頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月工程簡算法不考慮熱平衡條件Hl=Vgcpg(tg-to)Cpg為廢氣在tg與to之間的平均定壓熱容，kg/(m3*℃)Vg為燃燒產(chǎn)生的廢氣體積（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）第45頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月半經(jīng)驗(yàn)法Tillman等人根據(jù)美國焚燒廠的數(shù)據(jù)，推導(dǎo)出大型垃圾焚燒廠燃燒溫度的回歸方程如下：第46頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月其他估計(jì)方法溫度為25℃時(shí)，許多烴類化合物燃燒產(chǎn)生凈熱值4.18KJ，約需理論空氣量1.5*10-3kg，則廢物燃燒所需理論空氣量為：A0=1.5×10-3×HL/4.18=3.59×10-4HLkg實(shí)際的空氣供應(yīng)量A=(1+EA)A0以廢物及輔助燃料1kg為基準(zhǔn)，煙氣質(zhì)量為（1+A）kg，煙氣在16~1100范圍內(nèi)近似的比熱容Cp為1.254kJ/kg℃，則近似的絕熱火焰溫度為T(℃)第47頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月HL=(1+A)Cp(T-25)HL=(1+(1+EA)A0)Cp(T-25)T=HL/(1+(1+EA)A0)Cp+25第48頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月例：某有機(jī)混合物，在空氣過量系數(shù)為0.50的條件下，于1120℃焚燒，其主要有害有機(jī)物的去除率合格。試用近似計(jì)算法計(jì)算當(dāng)空氣過量系數(shù)為0，0.50，1時(shí)的絕熱火焰溫度。（以1Kg廢物為基準(zhǔn)，產(chǎn)生的LHV為9835kJ)第49頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月（5）廢氣停留時(shí)間廢氣停留時(shí)間指燃燒所產(chǎn)生的廢氣在燃燒室內(nèi)與空氣接觸時(shí)間，通?？梢员硎救缦拢旱?0頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月例：試計(jì)算在800℃的焚燒爐中焚燒氯苯，當(dāng)DRE為99%的停留時(shí)間。（把焚燒過程視為一級反應(yīng)，氯苯的A=1.34×1017s-1；E=320000kJ/Kmol；R=8.314J/(mol·K)）第51頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月（6）燃燒室容積負(fù)荷在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，燃燒室單位容積在單位時(shí)間內(nèi)由垃圾及輔助燃料所產(chǎn)生的低位發(fā)熱量，稱之為燃燒室容積熱負(fù)荷（Qv），使燃燒室單位時(shí)間，單位容積所承受的熱量負(fù)荷。第52頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月式中，F(xiàn)f為輔助燃料消耗量，kg/h；Hf1為輔助燃料的低位發(fā)熱量，kJ/kg；Fw為單位時(shí)間的廢物焚燒量，kg/h；Hw1為廢物的低位發(fā)熱量，kJ/kg；A為人為實(shí)際供給每單位輔助燃料與廢物的平均助燃空氣量．kg/kg；Cpa為空氣的平均定壓熱容，kJ／(kg·℃)；ta為空氣的預(yù)熱溫度．℃；t0為大氣溫度，℃：V為燃燒室容積，m3第53頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月7.焚燒系統(tǒng)組成(1)貯存及進(jìn)料系統(tǒng)本系統(tǒng)由垃圾貯坑、抓斗、破碎機(jī)(有時(shí)可無)、進(jìn)料斗及故障排除／監(jiān)視設(shè)備組成，

第54頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)焚燒系統(tǒng)即焚燒爐本體內(nèi)的設(shè)備，主要包括爐床及燃燒室。爐膛：一次燃燒室：完成固體物料的燃燒和揮發(fā)組分的火焰燃燒；二次燃燒室：主要對煙氣中未燃盡組分和懸浮顆粒進(jìn)行燃燒爐排：通過爐膛輸送廢物及灰渣；攪拌混合物料；是從爐排下方的一次空氣順利通過燃燒層。爐膛溫度控制：助燃空氣供給：一次空氣和二次空氣一般700-1000℃第55頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第56頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)廢熱回收系統(tǒng)包括布署在燃燒室四周的鍋爐爐管(即蒸發(fā)器)、過熱器、節(jié)熱器、爐管吹灰設(shè)備、蒸汽導(dǎo)管、安全閥等裝置。第57頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第58頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)發(fā)電系統(tǒng)：由鍋爐產(chǎn)生的高溫高壓蒸汽被導(dǎo)人發(fā)電機(jī)后，在急速冷凝的過程中推動(dòng)了發(fā)電機(jī)的渦輪葉片，產(chǎn)生電力，并將未凝結(jié)的蒸汽導(dǎo)入冷卻水塔，冷卻后貯存在凝結(jié)水貯槽，經(jīng)由飼水泵再打人鍋爐爐管中，進(jìn)行下一循環(huán)的發(fā)電工作。(5)飼水處理系統(tǒng)：活性炭吸附、高于交換及逆滲透等單元?！兯虺兯?9頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月(6)廢氣處理：通過煙氣冷卻裝置，而后靜電集塵器去除懸浮微粒，再用濕式洗煙塔去除酸性氣體——干式或半干式洗煙塔去除酸性氣體，配合濾袋集塵器去除懸浮顆粒和其他重金屬等物質(zhì)(7)廢水處理系統(tǒng)：物理化學(xué)、生物處理單元(8)灰渣收集及處理系統(tǒng)：固化/熔融——填埋某些城市垃圾焚燒廠還必須有專門的垃圾前處理系統(tǒng)、如城市垃圾衍生燃料焚燒廠、采用流化床焚燒爐的垃圾處理廠。第60頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月8.焚燒廢氣污染及其控制①.粒狀污染物焚燒過程中所產(chǎn)生的粒狀污染物大致可分為以下三種：廢物中的不可燃物，在焚燒過程中較大的殘留物成為底灰排出，部分粒狀隨廢氣排出而成為飛灰。飛灰粒徑一般大于10微米。部分無機(jī)鹽在高溫下氧化而排出，在爐外凝結(jié)成粒狀物，或二氧化硫在低溫下遇水滴而形成硫酸鹽霧狀微粒。第61頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月未燃燒完全而產(chǎn)生的碳顆粒與煤煙，粒徑在0.1~10微米之間。由于顆粒微細(xì)，難以去除，最好的控制方法是在高溫下使其氧化分解。第62頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月粒狀污染物控制技術(shù)焚燒尾氣中粉塵的主要成分為惰性無機(jī)物，如灰分。無機(jī)鹽類、可凝結(jié)的氣體污染物質(zhì)及有害的重金屬氧化物，其含量在450～22500mg/m3之間，視運(yùn)轉(zhuǎn)條件、廢物種類及焚燒爐型式而異。一般來說，固體廢物中灰分含量高時(shí)，所產(chǎn)生的粉塵量多，顆粒大小的分布亦廣，液體焚燒爐產(chǎn)生的粉塵較少。第63頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月選擇除塵設(shè)備時(shí)，先應(yīng)考慮粉塵負(fù)荷、粉徑大小、處理量及容許排放濃度等因素，若有必要?jiǎng)t再進(jìn)一步深入了解粉塵的特性如粒徑尺寸分布、平均與最大濃度、真密度、粘度、濕度、電阻系數(shù)、磨蝕性、磨損性、易碎性、易燃性、毒性、可溶性及爆炸限制等）及廢氣的特性（如壓力損失、溫度、濕度及其他成分等），以便作一合適的選擇。第64頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月除塵設(shè)備的種類主要包括重力沉降室、旋風(fēng)（離心）除塵器、噴淋塔、文式洗滌器、靜電除塵器及布袋除塵器等。重力沉降室、旋風(fēng)除塵器和噴淋塔等無法有效去除5～10微米的粉塵，只能視為除塵的前處理設(shè)備。靜電集塵器、文式洗滌器及布袋除塵器等三類為固體廢物焚燒系統(tǒng)中最主要的除塵設(shè)備。液體焚燒爐尾氣中粉塵含量低，設(shè)計(jì)時(shí)不必考慮專門的去除粉塵設(shè)備。急冷用的噴淋塔及去除酸氣的填料吸收塔的組合足以將粉塵含量降至許可范圍之內(nèi)。第65頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月②.酸性氣體焚燒所產(chǎn)生的酸性氣體，主要包括SO2、HCl和HF等。一般城市垃圾中硫的含量為0.12%，其中30~60%會(huì)轉(zhuǎn)化為二氧化硫，其余殘留于底灰或被飛灰所吸收。第66頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月酸性氣體控制技術(shù)用于控制焚燒廠尾氣中酸性氣體的技術(shù)有濕式、半干式及干式洗氣等三種方法。

（一）濕式洗氣法焚燒尾氣處理系統(tǒng)中最常用的濕式洗氣塔是對流操作的填料吸收塔，經(jīng)靜電除塵器或布袋除塵器去除顆粒物的尾氣降到飽和溫度，再與向下流動(dòng)的堿性溶液不斷地在填料空隙及表面接觸及反應(yīng)，使尾氣中的污染氣體有效地被吸收。

填料對吸收效率影響很大，要盡量選用耐久性與防腐性好、比表面積大、對空氣流動(dòng)阻力小以及單位體積質(zhì)量輕和價(jià)格便宜的填料。近年來最常使用的填料是由高密度聚乙烯、聚丙烯或其他熱塑膠材料制成的不同形狀的特殊填料，如拉西環(huán)、貝爾鞍及螺旋環(huán)等。第67頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月常用的堿性藥劑有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)）。石灰液價(jià)格較低，但是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)致液體分配器、填料及管線的堵塞及結(jié)垢。雖然苛性鈉較石灰為貴，但苛性鈉和酸氣反應(yīng)速率較石灰快速，吸收效率高，其去除效果較好且用量較少，不會(huì)因pH值調(diào)節(jié)不當(dāng)而產(chǎn)生管線結(jié)垢等問題，故一般均采用NaOH溶液為堿性中和劑。第68頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月二）干式洗氣法

干式洗氣法是用壓縮空氣法將堿性固體粉末（水石灰或碳酸氫鈉）直接噴入煙管或煙管上某段反應(yīng)器內(nèi)，使堿性消石灰粉與酸性廢氣充分接觸和的反應(yīng)，從而達(dá)到中和廢氣中的酸性氣體并加以去除的目的。為了加強(qiáng)反應(yīng)速度，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，為提高干式洗氣法對難以去除的一些污染物質(zhì)的去除效率，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)汞及二惡英。

干式洗氣塔與布袋除塵器組合工藝是焚燒廠中尾氣污染控制的常用方法第69頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）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)，利用高效霧化器將消石灰泥漿從塔低向上或從塔頂向下噴入干燥吸塔中。尾氣與噴入的泥漿要成同時(shí)向流或逆向流的方式充他接觸并產(chǎn)生中和作用。由于霧化效果佳，氣、液接觸面大，不僅可以有效降低氣體的溫度，中和氣體中的酸氣，并且噴入的消石灰泥漿中水分可在噴霧干燥塔內(nèi)完全蒸發(fā)，不產(chǎn)生廢水。第70頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月③.氮氧化物主要來源有：高溫下N2與O2反應(yīng)形成熱氮氧化物，火焰溫度在1000℃以上會(huì)大量發(fā)生。廢物中的氮組分轉(zhuǎn)化形成的NOx，稱之為燃料氮轉(zhuǎn)化氮氧化物。由于廢氣中的氮氧化物大多以NO形式存在，且不溶于水，無法通過洗煙塔，故必須有專門的處理方法。第71頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月去除技術(shù)燃燒控制法：爐內(nèi)低氧濕式法：臭氧、次氯酸鈉、高錳酸鉀等氧化劑將NO氧化成NO2，在以堿液中和吸收。選擇性非催化還原法SCNR：將尿素或氨注入高溫（900-1000℃）氣體，將氮氧化合物還原成氮?dú)夂退x擇性催化還原法SCR：借助催化劑，使廢氣中的氮氧化合物與注入的氨氣發(fā)生還原反應(yīng)，而產(chǎn)生無害的氮?dú)夂退?。?2頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月④.重金屬廢物中的重金屬，高溫焚燒后除部分殘留于灰渣中外，部分會(huì)在高溫下氣化揮發(fā)進(jìn)入煙氣。部分金屬物在爐中參與反應(yīng)生成氧化物或氯化物比原金屬元素更易于氣化揮發(fā)，還可能進(jìn)一步發(fā)生過復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，最終產(chǎn)物包括元素態(tài)重金屬、重金屬氧化物及重金屬氯化物。因此，從焚燒煙氣中收集下來的飛灰通常被視為危險(xiǎn)廢物。第73頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月重金屬控制技術(shù)尾氣中所含重金屬量的多少，與廢物組成、性質(zhì)、重金屬存在形式、焚燒爐的操作及空氣污染控制方式有密切關(guān)系。去除尾氣中重金屬污染物質(zhì)的機(jī)理有四：

重金屬降溫達(dá)到飽和，凝結(jié)成粒狀物質(zhì)后被除塵設(shè)備收集去除；

飽和溫度較低的重金屬元素?zé)o法充分凝結(jié)，但飛灰表面的催化作用會(huì)形成飽和溫度較高且較易凝結(jié)的氧化物或氯化物，而易被除塵設(shè)備收集去除；第74頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月仍以氣態(tài)存在的重金屬物質(zhì)，因吸附于飛灰上或噴入的活性炭粉末上而除塵被設(shè)備一并收集去除；

部分重金屬的氯化物為水溶性，即使無法在上述的凝結(jié)及吸附作用中去除，也可利用其溶于水的特性，由濕式洗氣塔的洗滌液自尾氣中吸收下來。當(dāng)尾氣通過熱能回收設(shè)備及其他冷卻設(shè)備后，部分重金屬會(huì)因凝結(jié)或吸附作用而附著在細(xì)塵表面，可被除塵設(shè)備去除，溫度愈低，去除效果愈佳。但揮發(fā)性較高的鉛、鎘和汞等少數(shù)重金屬則不易被凝結(jié)去除。第75頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月⑤.毒性有機(jī)氯化物主要為二惡英類，包括多氯代二苯-對-二惡英（PCDDs）(Polychlorinateddibenzo-p-dioxins)；和多氯代二苯并呋喃（PCDFs）（Polychlorinateddibenzofurans)。

PCDDs是一族75個(gè)相關(guān)化合物的通稱；PCDFs是一族135個(gè)相關(guān)化合物的通稱。在這210種化合物中有17種被認(rèn)為對人類將康有巨大的危害。其中TCDD（2，3，7，8-四氯代二苯并-對-二惡英）為目前已知毒性最強(qiáng)的化合物且具有強(qiáng)致癌性。第76頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月PCDDs/PCDFs產(chǎn)生途徑廢物成分爐內(nèi)形成：但燃燒狀況不良時(shí)，碳?xì)浠衔锟赡芘c氯化物結(jié)合形成。爐外低溫再合成：燃燒不完全時(shí)產(chǎn)生的分解溫度較高的氯苯及氯酚等物質(zhì)，可能被飛灰中的碳元素吸收，并在特定的溫度范圍內(nèi)（250~400℃，300℃時(shí)最顯著），在飛灰顆粒的活性接觸面上，被金屬氯化物催化反應(yīng)生成PCDDs/PCDFs。廢氣中氧含量與水分含量過高對促進(jìn)PCDDs/PCDFs的再合成起到了重要作用。廢物中含有的PCB（多氯聯(lián)苯）等的分解或組合，也是形成PCDDs/PCDFs的一個(gè)重要機(jī)制。第77頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月二惡英控制技術(shù)1.控制來源通過廢物分類收集，加強(qiáng)資源回收，避免含PCDDs/PCDFs物質(zhì)及含氯成分高的物質(zhì)（如PVC塑料等）進(jìn)入垃圾中。

2.減少爐內(nèi)形成焚燒爐燃燒室保持足夠的燃燒溫度及氣體停留時(shí)間，確保廢氣中具有適當(dāng)?shù)难鹾浚ㄗ詈迷?%～12%之間），達(dá)到分解破壞垃圾內(nèi)含有PCDDs/PCDFs,避免產(chǎn)生氯苯及氯酚等物質(zhì)的目標(biāo)。

第78頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月3.避免爐外低溫再合成PCDDs/PCDFs爐外再合成現(xiàn)象，有些研究指出，主要的生成機(jī)制為銅或鐵的化合物在懸浮粒的表面催化了二惡英的先驅(qū)物質(zhì)；最簡單的方法是噴入活性炭粉，通過吸附作用去除。因此在近年來，工程上普通采用半干式洗氣塔與布袋除塵器搭配的方式。第79頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月9.焚燒灰渣種類及處置種類細(xì)渣底灰鍋爐灰飛灰處置穩(wěn)定化固化處理填埋第80頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月10.焚燒爐焚燒爐的結(jié)構(gòu)形式與廢物的種類、性質(zhì)和燃燒形態(tài)等因素有關(guān)。主要有爐排型焚燒爐、爐床型焚燒爐和沸騰流化床焚燒爐。第81頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月焚燒爐設(shè)計(jì)的一般原則與要點(diǎn)基本原則：是廢物在爐膛內(nèi)按規(guī)定的焚燒溫度和足夠的停留時(shí)間，達(dá)到完全燃燒。第82頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月爐型選擇爐型時(shí)，首先看所選擇的爐型的燃燒方式是否適合廢物性質(zhì)。過氧燃燒式適合焚燒不易燃性廢物或燃燒性較穩(wěn)定的廢物；控氣式適合焚燒易燃性廢物；機(jī)械爐排焚燒爐適合用于城市垃圾的處理；旋轉(zhuǎn)窯焚燒爐適合處理危險(xiǎn)廢物。第83頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月生活垃圾焚燒爐煙囪高度要求處理量t/d煙囪最低允許高度m10025100-3004030060第84頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第85頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第86頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第87頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月焚燒發(fā)電流程第88頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第89頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月熱解熱解(pyrolysis)是指將有機(jī)物在無氧或缺氧狀態(tài)下進(jìn)行加熱蒸餾，使有機(jī)物產(chǎn)生裂解，經(jīng)冷凝后形成各種新的氣體、液體和固體，從中提取燃料油、油脂和燃料氣的過程。1.熱解原理熱解在工業(yè)上也稱為干餾，是利用有機(jī)物的熱不穩(wěn)定性