第四篇 固體廢物焚燒處理技術(shù)

1、.,固體廢物焚燒及熱解處理技術(shù),計(jì)劃課時(shí)：8學(xué)時(shí)。 本章主要內(nèi)容為：固體廢物焚燒基本概念、焚燒反應(yīng)動(dòng)力學(xué)規(guī)律、焚燒計(jì)算、焚燒系統(tǒng)、焚燒工藝、焚燒設(shè)備，焚燒廠煙氣、水、渣、惡臭等處理技術(shù)，建設(shè)及運(yùn)行管理。：固體廢物熱解定義，以及與焚燒的區(qū)別，熱解原理，熱解適用對(duì)象、國內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)。 了解固體廢物焚燒的基本概念，焚燒設(shè)備，焚燒過程的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。 理解焚燒反應(yīng)動(dòng)力學(xué)規(guī)律、焚燒系統(tǒng)、焚燒工藝。 掌握焚燒過程的計(jì)算及焚燒廢氣的治理。 了解固體廢物熱解定義，以及與焚燒的區(qū)別，流態(tài)化熱解及國外熱解發(fā)展趨勢(shì)。理解熱解原理，熱解適用對(duì)象。掌握典型的熱解工藝。,.,重點(diǎn)內(nèi)容： （1）焚燒過程 干燥加熱階段，燃燒階段

2、，燃盡階段； （2）影響焚燒過程的因素 焚燒溫度（Temperature）、停留（燃燒）時(shí)間（Time）、攪混強(qiáng)度（Turbulence）（常稱3T）和過剩空氣率合稱為焚燒四大要素； （3）固體廢物焚燒過程的宏觀動(dòng)力學(xué)規(guī)律。 （4）焚燒廢氣處理,.,問題提出,1、垃圾焚燒廠進(jìn)居住區(qū)引爭議 2009-11-09 09:45:35來源: 北京晨報(bào)(北京)跟貼 0 條 手機(jī)看新聞 據(jù)中央人民廣播電臺(tái)報(bào)道近日，經(jīng)過多年調(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)大石街會(huì)江村附近，這是一個(gè)人口非常稠密的居住區(qū)，如此選址結(jié)果引起強(qiáng)烈爭議。 從2003年起，番禺區(qū)開始著手垃圾焚燒廠的選址工作。2006

3、年，有關(guān)部門歷經(jīng)3年多調(diào)研和選址論證，初步確定大石街會(huì)江村現(xiàn)大石簡易垃圾處理廠作為新建生活垃圾焚燒發(fā)電廠的選址，并取得規(guī)劃部門的項(xiàng)目選址意見書。番禺區(qū)是從2001年興起的，之前那里只是農(nóng)田，如今一個(gè)接一個(gè)高檔小區(qū)在華南板塊相繼開發(fā)而成，已經(jīng)成為了全中國最具知名度和最炙手可熱的房地產(chǎn)開發(fā)區(qū)域。,.,規(guī)劃在番禺大石街會(huì)江村附近、日處理2000噸垃圾的生活垃圾焚燒發(fā)電廠可能在國慶節(jié)后開工，明年亞運(yùn)會(huì)前投入使用！番禺逾30萬居民擔(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”。 市容環(huán)衛(wèi)局表示環(huán)評(píng)通過立即開工 預(yù)計(jì)明年建成 日處理2000噸垃圾,.,與眾樓盤直線距離一覽：

4、金城花園 約 1 公里 麗江花園 約 3 公里 太子花園 約 1 公里 祈福新邨 約 3 公里 天龍山莊 約 1 公里 華南碧桂園 約6 公里 雅典花園 約 1.5 公里 華南新城 約 8 公里 香江動(dòng)物園 約 2 公里 廣州雅居樂 約8 公里 南國奧園 約 2 公里,.,爭議的熱點(diǎn)主要是，周邊市民認(rèn)為在如此稠密的居住區(qū)建垃圾焚燒廠，氣體排放等環(huán)保指標(biāo)無法過關(guān)等。還有市民認(rèn)為，焚燒廠周邊居民的癌癥發(fā)病率明顯高于其他地區(qū)，并且認(rèn)為用焚燒的方式處理垃圾是發(fā)達(dá)國家早已淘汰的處理方式，不應(yīng)再在廣州運(yùn)用。 最近，廣東省省情調(diào)查研究中心針對(duì)這個(gè)項(xiàng)目對(duì)8公里以內(nèi)的小區(qū)居民展開問卷調(diào)查。調(diào)查顯示，高達(dá)97.1

5、%的受訪居民不贊成在番禺區(qū)大石街會(huì)江村附近建設(shè)垃圾焚燒發(fā)電廠，92.5%的受訪居民對(duì)有關(guān)部門政務(wù)信息公開方面表示“很不滿意”。如果垃圾焚燒發(fā)電廠通過環(huán)評(píng)，88.4%的受訪居民表示不信任此結(jié)果。垃圾焚燒發(fā)電廠如果最終在番禺區(qū)大石街會(huì)江村附近開建，高達(dá)84.3%的受訪居民表示會(huì)“收集有關(guān)資料，上訪請(qǐng)?jiān)浮薄Ａ硗?，調(diào)查顯示，21.4%的受訪居民將會(huì)立即出售物業(yè)或換租。,.,城管委稱，1999年至今，廣州市生活垃圾產(chǎn)生量10年翻了一番。目前，全市每天產(chǎn)生的生活垃圾已高達(dá)1.2萬噸。如果不盡快興建新的垃圾處理設(shè)施，最多再過兩年，廣州市每天近萬噸的生活垃圾將無處處理。 目前，番禺生活垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目仍處于環(huán)

6、境影響評(píng)價(jià)階段，政府將嚴(yán)格按照國家和廣東省相關(guān)規(guī)定，依法推進(jìn)生活垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)。由于番禺區(qū)土地資源短缺，山體少，已無法找到可以建設(shè)大型衛(wèi)生填埋場的地方，所以只能選擇焚燒發(fā)電處理方式。城管委稱將實(shí)時(shí)公布垃圾焚燒排放。,.,2、番禺垃圾焚燒發(fā)電廠環(huán)評(píng)承接者承諾開聽證會(huì),新快報(bào)11月5日訊 番禺垃圾焚燒發(fā)電廠將處理250萬人的生活垃圾，有毒氣體監(jiān)測(cè)無法保證準(zhǔn)確性?！拔覀儠?huì)開聽證會(huì)和座談會(huì)?！背薪恿朔贌l(fā)電項(xiàng)目環(huán)評(píng)工作的華南環(huán)境科研所海景博士昨天表示，參與環(huán)評(píng)工作十年來從未碰到反響如此大的項(xiàng)目，即使之前沒安排，他們現(xiàn)在也會(huì)要求開聽證會(huì)。在上月30日番禺區(qū)召開的情況通報(bào)會(huì)上出現(xiàn)的四位專家，

7、因和垃圾焚燒廠項(xiàng)目有利益關(guān)聯(lián)而廣受質(zhì)疑，海景證實(shí)，他們不在此次環(huán)評(píng)的專家組中。,.,（1）反對(duì)程度之強(qiáng)烈前所未有 從上個(gè)月30日起，海景博士的辦公電話、手機(jī)就每天響個(gè)不停，而公布的郵箱也幾乎被反映情況的市民擠爆。“這就是為什么我呼吁你們用書面形式表達(dá)自己的聲音，因?yàn)猷]箱已經(jīng)爆滿了，沒法收郵件了。”海景說。 海景坦言，參與環(huán)評(píng)工作已有10年，但從未碰到反響如此大的項(xiàng)目。對(duì)于番禺垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目，海景表示，該項(xiàng)目中市民反對(duì)呼聲的激烈程度在他們經(jīng)歷的省內(nèi)類似項(xiàng)目中是史無前例的。她承諾：“這種在廣東省前所未有的項(xiàng)目一定會(huì)開聽證會(huì)，即使沒有，我們也會(huì)要求開?！?對(duì)于業(yè)主提出的環(huán)評(píng)進(jìn)度等問題，海景均表示在

8、環(huán)評(píng)工作進(jìn)行期間不方便作出回答。在上月30日番禺區(qū)召開的情況通報(bào)會(huì)上出現(xiàn)的四位專家，由于有垃圾焚燒爐發(fā)明專利以及經(jīng)營垃圾焚燒爐生產(chǎn)廠家背景而廣受質(zhì)疑。海景證實(shí)，他們都不會(huì)出現(xiàn)在此次環(huán)評(píng)的專家組中。,.,（2）公眾參與不影響環(huán)評(píng)結(jié)果 當(dāng)一位業(yè)主提出客觀公正地做環(huán)評(píng)的要求時(shí)，海景表示她會(huì)嚴(yán)格按照職業(yè)道德和國家規(guī)范去做技術(shù)性的測(cè)評(píng)，但垃圾焚燒發(fā)電廠建不建，“決策權(quán)不在我們這里”。業(yè)主們表示，非常關(guān)注公眾參與情況會(huì)否影響環(huán)評(píng)結(jié)果。對(duì)此，海景表示，公眾參與環(huán)節(jié)是按照國家規(guī)范進(jìn)行的，但該環(huán)節(jié)較特殊，不能打分，環(huán)評(píng)單位只是搜集、整理、分類市民聲音，并且將這些聲音在環(huán)評(píng)報(bào)告中呈現(xiàn)。 對(duì)于業(yè)主們提出的環(huán)評(píng)客觀公

9、正問題，海景表示由于立場不一樣，不可能完全做到客觀，“大家都不可能完全客觀公正，因?yàn)榇蠹艺镜慕嵌炔灰粯??！?.,（3）沒有技術(shù)在線監(jiān)測(cè)二惡英 交談中，業(yè)主再次提出，二惡英能否在線監(jiān)測(cè)？對(duì)此，海景承認(rèn)目前技術(shù)無法做到，“尋找二惡英相當(dāng)于在一個(gè)堆滿了白米的游泳池里找出一顆黑米一樣困難。”在該所，從采樣回來到最后找出共需22天，而這已經(jīng)是最快的紀(jì)錄了。 海景稱，目前他們主要通過在線監(jiān)測(cè)與二惡英有關(guān)聯(lián)度的其他氣體，從而發(fā)出污染預(yù)警，但這個(gè)監(jiān)測(cè)不保證準(zhǔn)確。她表示，已經(jīng)投入使用的李坑垃圾焚燒發(fā)電廠一期二惡英及系列的廢氣檢測(cè)均是通過的，而由他們負(fù)責(zé)環(huán)評(píng)的二期工程也已經(jīng)開工建設(shè)。,.,（4）垃圾分類短期內(nèi)難以

10、見效 為什么不提倡垃圾分類，而花9.3億元建一個(gè)有爭議的項(xiàng)目？對(duì)于業(yè)主提出的這個(gè)問題，海景表示，垃圾分類要提倡，但不可能在短期內(nèi)收到效果，“如果要做好（垃圾分類），9.3個(gè)億加個(gè)零都不夠?！彼硎?，這是長遠(yuǎn)利益和短期利益相矛盾的問題，番禺區(qū)垃圾焚燒發(fā)電廠要處理的是250萬人的垃圾。 海景稱，奧運(yùn)會(huì)之前，北京投入了近20億元做垃圾分類的源頭工作，但效果并不好?！袄诸愂且粋€(gè)系統(tǒng)的東西，不是簡單的分分類。”海景說，也許有很多市民開始垃圾分類，但短期內(nèi)不可能有大效果。不過她也表示，“實(shí)現(xiàn)垃圾分類，一直是我們的理想。”,.,（5）專家聲音 國內(nèi)“反焚燒派”領(lǐng)軍人物趙章元教授：政府部門會(huì)聽取民眾意見的

11、 近日，有華南板塊的業(yè)主代表給國家環(huán)保部評(píng)估中心組專家、國內(nèi)“反焚燒派”領(lǐng)軍人物趙章元教授發(fā)電子郵件，希望得到他的幫助。前日，趙章元復(fù)信，對(duì)番禺業(yè)主表示同情、支持和安慰。他在郵件中淺談了我國目前環(huán)評(píng)報(bào)告的通病，并希望業(yè)主積極向政府反映意見。 趙章元在回復(fù)中說，悲觀消極無濟(jì)于事，坐以待斃也是愚蠢表現(xiàn)，“我堅(jiān)持認(rèn)為，我國政府部門是會(huì)聽取民眾意見的”。 趙章元指出，目前國內(nèi)有些環(huán)評(píng)報(bào)告“把法律要求的獨(dú)立環(huán)評(píng)，完全變成業(yè)主（單位）建設(shè)愿望的合理性論證，喪失了客觀、公正、科學(xué)立場”，比如在江蘇吳江垃圾焚燒發(fā)電廠的環(huán)評(píng)報(bào)告中，報(bào)告說危險(xiǎn)廢物可以“進(jìn)行固化處理后安全填埋”，看似可以解決污染問題，但實(shí)際上吳江

12、根本沒有符合資質(zhì)的安全填埋單位，這實(shí)際上是一種無法實(shí)現(xiàn)的搪塞應(yīng)付。此外，報(bào)告只考慮了正常工況下的環(huán)境影響問題，沒有預(yù)見到非正常工況下的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)問題，而對(duì)于這類極其敏感的環(huán)境項(xiàng)目，這是不應(yīng)該忽略的。趙章元還表示，如果有番禺垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目的環(huán)評(píng)報(bào)告，請(qǐng)發(fā)給他，以便繼續(xù)支持。,.,3、蘇澤群：番禺垃圾就應(yīng)該在番禺處理,核心提示：廣州常務(wù)副市長蘇澤群說，最近，他要了李坑垃圾焚燒發(fā)電廠一個(gè)月的環(huán)保數(shù)據(jù)，看到底有沒有問題，“至少我抽查到的所有都達(dá)到歐盟的標(biāo)準(zhǔn)”。他說，番禺的垃圾就應(yīng)該在番禺就地處理，至于說具體放在番禺哪個(gè)地方，“可以廣泛聽聽市民的意見?！?.,常務(wù)副市長蘇澤群昨天就番禺垃圾焚燒發(fā)電廠之爭

13、表態(tài)，根據(jù)廣州和兄弟城市的實(shí)踐來看，“垃圾焚燒比填埋要先進(jìn)”。 蘇澤群說，最近，他要了李坑垃圾焚燒發(fā)電廠一個(gè)月的環(huán)保數(shù)據(jù)，看到底有沒有問題，“至少我抽查到的所有都達(dá)到歐盟的標(biāo)準(zhǔn)”。 “廣州每天產(chǎn)生這么多垃圾，別想著番禺的垃圾拿到其他區(qū)去消化?！彼f，番禺的垃圾就應(yīng)該在番禺就地處理，至于說具體放在番禺哪個(gè)地方，“可以廣泛聽聽市民的意見。”他說，自己很理解市民的想法，“誰家都有垃圾，誰都不愿意垃圾發(fā)電廠放在自家附近；誰家都用電，誰都不愿意變電站建到自己所在的小區(qū)；誰家都會(huì)死人，誰都不愿意自己住的地方靠近殯儀館?！?他說，要尊重公眾的選擇，但同時(shí)也要考慮現(xiàn)實(shí)情況，選出一個(gè)對(duì)人影響最小、最合理的地點(diǎn)。

14、 環(huán)衛(wèi)部門有關(guān)負(fù)責(zé)人也表示，番禺垃圾焚燒廠的選址是比較合適的，目前暫無在別處選址的意向，環(huán)評(píng)報(bào)告也正在編制當(dāng)中。,.,4、廣州市垃圾處理實(shí)際情況,廣州市環(huán)衛(wèi)局副局長徐建韻向前往視察的人大代表透露：目前全市日產(chǎn)生活垃圾近11400噸，其中中心區(qū)7900多噸，番禺區(qū)1400多噸，花都區(qū)700多噸，南沙區(qū)330多噸，增城市330多噸，從化市550多噸，需要統(tǒng)收統(tǒng)運(yùn)、日產(chǎn)日清。目前，廣州的生活垃圾處理方式主要以填埋為主，全市每日填埋處理10400噸，焚燒處理1000噸。 廣州市十區(qū)，除番禺、花都區(qū)的生活垃圾自行處理外，其余的都集中在興豐垃圾填埋場和李坑垃圾焚燒發(fā)電廠處理。,.,5、你的看法,（1） （

15、2） （3）,.,4.1 焚燒概述 （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)⒎懦鰺崃康倪^程。,.,（2）處理工藝選擇,.,城市人口規(guī)模 城市經(jīng)濟(jì)實(shí)力 土地資源條件,.,（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“三成分”對(duì)垃圾的可燃性質(zhì)進(jìn)行定性的判斷 . 垃圾焚燒組分三元圖如圖4-

16、1所示。 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：W50%；A60%；R25%。,.,.,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。下表列出了我國幾種典型廢物的熱值。 幾種典型廢物的熱值（kJ/kg）,.,某大城市有居民1500000人，垃圾產(chǎn)率為1.2千克/人.天，垃圾壓實(shí)密度為600千克/米3， 1、對(duì)其中的垃圾進(jìn)行組分分析如下表，試問該垃圾可否用焚燒法進(jìn)行處理？,.,（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

17、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： CxHyOz NuSvClw + (x+v+0.25(y-w) -0.5z) O2xCO2+ wHCl+0.5uN2+v SO2+0.5(y-w) H2O + Q,.,焚燒過程 物料從送入焚燒爐起，到形成煙氣和固態(tài)殘?jiān)恼麄€(gè)過程總稱為焚燒過程。焚燒過程包括三個(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。 （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

18、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。 強(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)過程。 熱解 熱解是在缺氧或無氧條件下，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)重組的過程。 原子基團(tuán)碰撞 在物料燃燒過程中，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、可見光和紫外線等，從而導(dǎo)致火焰的出現(xiàn)。,.,（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

19、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。,.,.,影響焚燒過程的因素 （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8001000，通常在800900左右為宜。 我國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。,.,（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)間的長短直接影響廢物的焚燒效果、尾氣組成等，停

20、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)盡可能通過生產(chǎn)模擬試驗(yàn)來獲得設(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8501000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12s。,.,（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，常通過空氣的流動(dòng)來進(jìn)行攪動(dòng)，其主要方式有： 爐床下送風(fēng) 助燃空氣自爐床下送風(fēng)，由

21、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。,.,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。 一般來說，二次燃燒室氣體速度在37m/s即可滿足要求。氣體流速過大時(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。,.,（4）過剩空氣率 過?？諝庀禂?shù) 過?？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： mA/A0 式中；A0為理論空氣量；A為實(shí)際供應(yīng)空氣量。 過?？諝饴?過剩

22、空氣率由下式求出： 過?？諝饴剩╩-1）100% 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，過?？諝庀禂?shù)一般需大于1.5，常在1.51.9之間；但在某些特殊情況下，過?？諝庀禂?shù)可能在2以上，才能達(dá)到較完全的焚燒效果。,.,.,焚燒（燃燒）效果,（1）目測(cè)法： 黑度 （2）熱灼減量法： Es=(1-WL/Wf)100% 其中Es為焚燒效果，%；WL為單位質(zhì)量爐渣中熱灼減量，kg； WL為單位質(zhì)量廢物中可燃物量，kg； （3）CO法： EgCCO2/(CCO2+ CCO) 100%,.,燃燒反應(yīng)計(jì)算 空氣需要量的計(jì)算 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%=1

23、00% 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（kgm-3）,則換算成氧氣的體積需要量為：,.,至此，氧氣的需要量完全按化學(xué)式計(jì)算而來，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：,.,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?？諝饬浚枰獱t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 =n V0 式中，n為空氣消耗系數(shù)；當(dāng)n1時(shí)，被稱為“

24、空氣過剩系數(shù)”。 上面計(jì)算中未計(jì)入空氣中的水分，若計(jì)水分，按下面方法換算?？諝庵械乃趾縂gH2O，通常為1m3干氣體中水分含量，以gm-3表示，可以查到。將GgH2O換算成體積含量則為：,.,則濕空氣的需要量為： Vn=n V0 +0.00124 GgH2O V0 =(1+0.00124 GgH2O) n V0 由以上計(jì)算可知： V0只決定于燃料的成分，燃料中可燃物含量越高，則V0就越大； 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)。,.,燃燒煙氣量計(jì)算實(shí)例,例題 某種煤（收到基）的元素分析為：C 65.7%；H 3.2%； S 1.7%； O 2.3% ；灰分 18.1%

25、 ；水分 9.0% 。 假設(shè)空氣過剩系數(shù)為1.4，燃料完全燃燒。假定空氣中不含水分。 1）計(jì)算燃煤1kg所需要的理論空氣量和實(shí)際空氣量； 2）計(jì)算燃煤1kg所產(chǎn)生的理論煙氣量和實(shí)際煙氣量； 3）計(jì)算實(shí)際煙氣中SO2的濃度以（mg/m3表示）； 4）假定煙塵的排放因子為20%，計(jì)算實(shí)際煙氣中煙塵的濃度（以mg/m3表示）。,.,煤組成的表示方法: CxHySzOw,已知：C: 65.7%, H: 3.2%, S: 1.7%, O: 2.3% 灰分: 18.1%, 水分: 9%，按1000g煤計(jì)算 可燃元素 質(zhì)量g 摩爾數(shù) C 657 12 = 54.75 H 32 1 = 32 S 17 32

26、= 0.53 O 23 16 = 1.44 水分 90 18 = 5 灰分 181 化學(xué)分子式: C54.75H32S0.53O1.44,.,1）理論空氣量、實(shí)際空氣量的計(jì)算,.,2）理論煙氣量、實(shí)際煙氣量的計(jì)算,.,3）計(jì)算實(shí)際煙氣中SO2的濃度（mg/m3）,1kg煤中含硫17g,可產(chǎn)生34g二氧化硫 1kg煤燃燒產(chǎn)生的煙氣量為9.685m3。 煙氣中二氧化硫濃度為：,.,4）計(jì)算實(shí)際煙氣中煙塵的濃度,1kg煤中含灰分181g,20%進(jìn)入煙氣， 1kg煤燃燒產(chǎn)生的煙氣量為9.685m3。 煙氣中煙塵濃度為：,.,空氣溫度的計(jì)算 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

27、收入 燃料的化學(xué)熱，即燃料發(fā)熱量：QL 空氣帶入的物理熱：Qair=VnCairtair 燃料帶入的物理熱：Qfuel=Cfueltfuel （2）熱量支出 燃燒產(chǎn)物含有的物理熱Qp=Vn,pCptp 由燃燒產(chǎn)物傳給周圍物質(zhì)的熱量：Qtransfer或Qt 因燃燒條件變化而造成的不完全燃燒的熱損失：Qun。 燃燒產(chǎn)物中某些氣體高溫?zé)岱纸馑牡臒崃浚篞d,.,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,pCptp +Qt+ Qun + Qd 那么： tp=( QL+ Qair+ Qf -Qt- Qun - Qd)/ (Vn,pC

28、p) 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. 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,pCp) （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。,.,量熱計(jì)溫度 熱分解所消耗的熱量Qd在高溫下，才有估計(jì)的必要，如果忽略Qd不計(jì)，便得到不計(jì)入熱分解的理論燃燒溫度，也稱為“量熱計(jì)溫度”。 發(fā)熱溫度 若燃燒過程中空氣和燃料均不預(yù)熱，即Qair=0，Qf=0，且空氣消耗系數(shù)n=1.0，則燃燒溫度只與燃料性質(zhì)有關(guān)。即： t0,h=QL/ (

29、V0,pCp) （4-74） 式中，t0,h稱為“燃料理論發(fā)熱溫度”或“發(fā)熱溫度”。理論發(fā)熱溫度是評(píng)價(jià)燃料性質(zhì)的一個(gè)指標(biāo)，它可以根據(jù)燃料的性質(zhì)和燃燒條件計(jì)算。,.,工程簡算法 若空氣沒有預(yù)熱，則熱平衡方程可寫成：,右端第一項(xiàng)中的FwQL為單位時(shí)間的供熱量，而FwQL (1-)為輻射散熱后可用的熱量；右端的第二項(xiàng)CwFwtw(kJh-1)為廢物原有的熱焓；右端第三項(xiàng)Cp,an V0 Fwt0為助燃空氣帶入的熱焓；左端為廢物燃燒后廢氣的熱焓。,.,Cw可用下式求算： Cw=1.05（A+B）+4.2W 式中，A為灰分階段，%； B為可燃分，%； W為水分，%。 停留時(shí)間的計(jì)算 分批（間歇）全混流反

30、應(yīng)器 特點(diǎn)： 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； 理想混合反應(yīng)器內(nèi)的返混為無限大。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。,.,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:,.,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：,.,(1)空時(shí) ：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

31、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。,.,7.4.6.3平推流操作反應(yīng)器 所謂平推流是指反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)物料以相同的流速和一致的方向移動(dòng)，完全不存在不同停留時(shí)間物料的混合，即返混為0。因此，所有物料在器內(nèi)具有相同的停留時(shí)間。 對(duì)于管徑較小，管子較長，即長徑比L/D較大，流速較快的管式反應(yīng)器，可按平推流處理。 特點(diǎn)： (1)與流動(dòng)方向垂直的截面上無流速分布； (2)在流動(dòng)方向上不存在流體質(zhì)點(diǎn)間的混合，即無返混現(xiàn)象； (3)離開平推流反應(yīng)器的所有流體質(zhì)點(diǎn)

32、，均具有相同的停留時(shí)間，因而就等于反應(yīng)時(shí)間t 。 若以u(píng)表示流體在反應(yīng)器中的流速， 表示管內(nèi)離入口處的軸向距離，則：,.,若流體密度恒定，則u=u0（u0入口流速）有：,如圖7-6對(duì)組分A作物料衡算，因沿流動(dòng)方向反應(yīng)物組成是變化的，所以必須對(duì)微元dV作衡算。,.,積分得,.,由此可知，恒容過程的平推流反應(yīng)器與分批全混流反應(yīng)器的設(shè)計(jì)方程一致。 討論可知： 對(duì)于分批式操作的全混流反應(yīng)器和連續(xù)操作的平推流反應(yīng)器來說，反應(yīng)時(shí)間和停留時(shí)間一致； 而對(duì)于具有返混的反應(yīng)器，因器內(nèi)流體的流動(dòng)狀況極為復(fù)雜，可能短路，也可能有死區(qū)和循環(huán)流。所以出口物料中有些微團(tuán)可能在器內(nèi)停留很短時(shí)間，而有的可能停留很長時(shí)間。所以

33、出口物料是各種不同停留時(shí)間的混合物，即具有停留時(shí)間分布。因此常用平均停留時(shí)間 來表示。其定義為反應(yīng)器的有效容積與器內(nèi)物料的體積流速之比，即 。因此，平均停留時(shí)間與空時(shí)之間具有不同的含意，只有在恒容過程（此時(shí) ），兩者才一致。,.,燃燒過程的平均停留時(shí)間 假設(shè)燃燒為一級(jí)反應(yīng)，則：,對(duì)于平推流：,.,【例4-4】試計(jì)算在800的焚燒爐中焚燒氯苯，當(dāng)DRE（破壞去除率）分別為99%、99.9%、99.99%時(shí)的停留時(shí)間。已知：A=1.341017s-1；E=76600calg-1。 解：（1）求800時(shí)的速率常數(shù) 代入已知數(shù)據(jù)，得到 （2）求不同轉(zhuǎn)化率的停留時(shí)間 假設(shè)為平推流，則,.,.,垃圾焚燒工

34、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 （圖4-4） 。,.,.,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)或焚燒爐是焚燒過程的關(guān)鍵和核心，它為垃圾燃燒提供了場所和空間，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程包括： 固體表面的水分蒸發(fā)； 固體內(nèi)部的水

35、分蒸發(fā)； 固體中揮發(fā)性成分的著火燃燒； 固體碳的表面燃燒； 完成燃燒（燃燼）。 和為干燥過程；為燃燒過程。,.,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。,.,圖7-5一次燃燒和二次燃燒,.,焚燒爐,

36、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：單室焚燒爐和多室焚燒爐；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。 單室焚燒爐 單室焚燒爐要求在一個(gè)燃燒室中完成：供氧（空氣）；熱分解、表面燃燒；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程 。 此焚燒爐處理揮發(fā)性成分含量高，熱解速率快且在干燥過程中易產(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。,.,圖4-6 單室固定排爐,.,多室焚燒 該爐指在一定燃燒過程中，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

37、熱解氣化，而在二次甚至三次燃燒過程中將熱解氣體（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焚燒生活垃圾的實(shí)例，但近期很少應(yīng)用。,.,圖7-7 多室固定爐排爐,.,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

38、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。,.,圖4-8鏈條式機(jī)械爐排焚燒爐,.,圖4-9 機(jī)械爐排爐燃燒的概念圖,.,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)

39、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)通過調(diào)節(jié)爐排速度而使燃燒完了點(diǎn)位置盡量不變。,.,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 將燃燒段送過來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%。,.,流化床焚燒爐 流化床以前用來焚燒輕質(zhì)木屑等，但近年來開始用于焚燒污泥、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

40、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）（見圖4-10）。,.,圖4-10 流化床的原理,.,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（如爐排爐）。 沸騰流化床：氣體流速u超過臨界流化速度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)。 循環(huán)流化床：氣體流速u超過極限速度（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）。,.,流化床垃圾焚燒爐主要處于沸騰（鼓泡）流化狀態(tài)。圖4-11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

41、內(nèi)，垃圾和爐內(nèi)的高溫流動(dòng)砂（650800）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45倍，同時(shí)上部的溫度也比下部流化床層高100200，通常也稱其為二燃室。,.,圖4-11 流化床焚燒爐的結(jié)構(gòu),.,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)： 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； 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； 爐內(nèi)溫度控制較難。,.

42、,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4-12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。,.,圖4-12 作為干燥和燃燒爐使用的回轉(zhuǎn)窯,.,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

43、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年代初用來焚燒生活垃圾，80年代在日本得到相當(dāng)?shù)钠占?，市場占有率達(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幾乎消失。現(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)。 回轉(zhuǎn)窯爐主要用來處理工業(yè)垃圾。 各種技術(shù)比較 見下表,.,.,焚燒尾氣控制技術(shù) 焚燒尾氣中污染物的組成 焚燒是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，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

44、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。,.,（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20005000mg/m3; HCl 200800mg/m3; NOx 90150mg/m3; SOx 2080 mg/m3; 尾氣溫度150300; 含水率15%30%。 其特點(diǎn)是粉塵濃

45、度較高，酸性氣體中HCl濃度很高。,.,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。 粉塵控制技術(shù) 焚燒尾氣中粉塵的主要成分為惰性無機(jī)物質(zhì)，如灰分、無機(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（45022500mg/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。,.,（1）多管離心式除塵器 多管離心式除塵器由若干單

46、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510m以上的粉塵處理效果較好，除塵效率一般在70%98%，壓損5001500Pa。,.,圖4-13 離心除塵原理 多管離心除塵器,.,（2）布袋除塵器 當(dāng)帶有粉塵的尾氣通過布袋除塵器的濾布時(shí)，空氣通過濾布而粉塵則被截留下來，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（Teflo

47、n）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10002000Pa。,.,圖4-14 脈沖清洗式布袋除塵器具 逆流清洗式布袋除法器,.,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

48、表面穿入濾布內(nèi)，濾布產(chǎn)生變形而使粉塵脫落。,.,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)。在通過塔內(nèi)填料向上流動(dòng)過程中，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： NaOHHClNaClH2O NaOHSO2NaSO3H2O,.,圖4-15濕式洗氣塔的構(gòu)造,.,濕式洗氣塔建造和運(yùn)行時(shí)需要考慮的問題有:

49、 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 .,.

50、,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

51、對(duì)HCl，主要原因是二者在最佳去除效率時(shí)的pH值不同。,.,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)過程如下： 2xHCly SO2（xy）CaOxCaClyCaSO3xH2O yCaSO3y/2 O2yCaSO4 或 xHClySO2（x2y）NaHCO3xNaClyNa2SO3（x2y）CO3（xy）H2O,.,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34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(duì)難以去除的一些污染物質(zhì)去除效率，有用硫化鈉（Na

52、2S）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。,.,圖4-16Flank干法組合洗氣系統(tǒng),.,干法洗氣塔的優(yōu)點(diǎn)是:設(shè)備簡單，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

53、而增加后續(xù)灰渣處置的難度。,.,（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： CaOH2OCa（OH）2 Ca（OH）2SO2Ca SO2H2O Ca（OH）22 HClCaCl22H2O SO2CaO1/2 H2OCa SO21/2 H2O 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。,.,圖4-17半干法洗氣塔,.,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。

54、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)，有利于減少廢水的排放量。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。,.,圖7-18 Flank半干法組合洗氣系統(tǒng),.,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

55、；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。,.,.,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

56、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。,.,（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，然后再通過除塵系統(tǒng)去除掉HgS顆粒。研究表明，通過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Hg

57、 Cl2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。,.,（4）濕式洗氣塔 部分重金屬的化合物為水溶性物質(zhì)，通過濕式洗氣塔的作用，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)塵通過除塵設(shè)備時(shí)被一同去除掉。,.,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

58、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)。,.,圖4-19二噁英的結(jié)構(gòu)圖,.,二噁英類毒性當(dāng)量（） 二噁英類毒性當(dāng)量因子（）是 二噁英類毒性同類物與，四氯代二苯并對(duì)二噁英對(duì)受體的親和性能之比。二噁英類毒性當(dāng)量通過下式計(jì)算： （二噁英毒性同類物濃度） （2）二噁英的產(chǎn)生 產(chǎn)生二噁英的主要原因有： 垃圾本身含有的二噁英； 與氯苯酚、氯苯、PCB等結(jié)構(gòu)相近的物質(zhì)（稱為前驅(qū)體）在爐內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)生成的二噁英； 在廢氣冷卻過程

59、中，前驅(qū)體等有機(jī)物變成二噁英。特別是在250400溫度容易產(chǎn)生，稱為denovo合成過程。傳統(tǒng)的靜電除塵器煙氣溫度正好在此溫度域。,.,圖4-20垃圾焚燒產(chǎn)生二噁英的示意圖,.,影響二噁英合成反應(yīng)的因素： 前驅(qū)物、HCl、O2的存在； 在200-500的停留時(shí)間； FeCl3、CuCl2等催化劑的存在。 （3）控制二噁英的方法 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。 減少爐內(nèi)形成 控制二噁英在爐內(nèi)產(chǎn)生的最有效的方法控制：溫度（Temperature）、時(shí)間（Time）和湍流（Turbulence）。,.,保持爐內(nèi)溫度800以上（最好是900），可將二噁英完全分解； 保證足夠的煙氣高溫停留時(shí)間（一般在12s以上），以利于二噁英的充分分解； 優(yōu)化爐型和二次空氣的噴入方法，充分混合攪拌煙氣以達(dá)到燃燒的目的。確保廢氣中有適當(dāng)?shù)难鹾浚?%-12%） 避免爐外低溫再合成 PCDDs/PCDFs爐外再合成現(xiàn)象，多發(fā)生在鍋爐內(nèi)（尤其在節(jié)熱器的部位）或在除塵器設(shè)備前。主要原因是鍋爐或除塵器的金屬部件（銅或鐵