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1、固体废物固体废物热处理热处理Thermal TreatmentThermal Treatmentof Solid Wasteof Solid Waste1【概念】焚烧 干燥热裂解 焙烧热值 燃烧温度 DRE热灼减量比 焚烧效率 【方法原理】焚烧原理；热平衡和烟气分析；焚烧工艺系统组成；焚烧炉系统选择；热解原理；典型固体废物的热解；焙烧方法。本章重点2处理方法焚烧处理热裂解焙烧处 理其它热 处理方法焚烧（焚烧（incinerationincineration）: : 生活生活 垃圾和危险废物的燃烧（具有垃圾和危险废物的燃烧（具有 强烈放热效应、有基态和电子强烈放热效应、有基态和电子 激发态的自由
2、基出现、并伴有激发态的自由基出现、并伴有 光辐射的化学反应现象光辐射的化学反应现象 ）热解热解: :是将有机物在无氧或是将有机物在无氧或 缺氧状态下加热，使之成缺氧状态下加热，使之成 为气态、液态或固态可燃为气态、液态或固态可燃 物质的化学分解过物质的化学分解过 程。程。焙烧焙烧: : 在低于熔点的温度下热处理在低于熔点的温度下热处理 废物改变废物的物理化学性质以利废物改变废物的物理化学性质以利 于后续资源化利用的处理过程于后续资源化利用的处理过程干燥脱水干燥脱水 热分解热分解 烧成烧成1 14 42 23 331 1焚烧处理焚烧处理机械化连续垃圾焚烧炉。处理能力、焚烧效果、治污焚毁带病毒、病
3、菌的垃圾。英、美、法等试验研究，建立焚烧炉19世纪中后期20世纪初1960大型机械化炉排；较高效率的烟气净化 系统 19701990自控、移动式机械炉排 焚烧炉、多样化、T 除尘 资源化 智能化 多功能 综合性1234垃圾焚烧演示垃圾焚烧演示.我国始于198041 1焚烧处理焚烧处理焚烧 原理燃烧、燃烧机理、燃烧技术、主要影响因素热平衡及 烟气分析固体废物热值、燃烧温度、空气和烟气量计算焚烧 工艺焚烧工艺系统组成焚烧炉 系统焚烧炉、余热利用系统、焚烧炉选评51 1焚烧处理焚烧处理焚烧机理温度温度着火条件着火条件可燃物质可燃物质 助燃物质助燃物质 引燃火源引燃火源蒸发挥发分解烧结、熔融氧化还原C
4、xHyOzNuSvClw + (x + v + y/4 w/4 z/2) O2 xCO2 + wHCl + 0.5uN2 + vSO2 + (y-w) /2 H2O 焚烧焚烧61 1焚烧处理焚烧处理焚烧机理干燥是利用焚烧系统 热能，使入炉固 体废物水分汽化 、蒸发的过程 传导、对流和辐 射三种干燥方式 需要消耗较多能 量热分解是固体废物中的 有机可燃物质， 在高温作用下进 行化学分解和聚 合反应的过程 热分解的转化率 取决于热分解反 应的热力学特性 和动力学行为燃烧是可燃物质的快 速分解和高温氧 化过程 根据种类和性质 不同，分为蒸发 燃烧、分解燃烧 、表面燃烧 主要污染物：烟 气和残渣71
5、1焚烧处理焚烧处理焚烧技术层状燃烧技术过程稳定、技术 成熟、应用广 固定炉排焚烧炉 、水平机械焚烧 炉、倾斜机械焚 烧炉等 辐射、烟气对流 ，翻转及搅动 炉型设计和配风 设计流化燃烧技术较成熟，可处理 低热值、高水分 废物，但对入料 要求均匀化、细 小化 流化床焚烧炉 空气流和烟气流 快速移动，物料 流态化状态旋转燃烧技术较成熟、效率高 回转窑焚烧炉 滚筒、抄板81 1焚烧处理焚烧处理焚烧影 响因素固体废物性质：可燃成份固体废物性质：可燃成份 、有毒害物质、水分、有毒害物质、水分焚烧温度：焚烧温度：850950 850950 , 1150, 1150供氧量和物料混合程供氧量和物料混合程 度度:
6、 : 过剩空气系数过剩空气系数停留时间 停留时间: : 1.52h;2s1.52h;2s废物料层厚度、运 动方式、预热温度进气方式、燃烧器性 能、烟净化系统阻力 91 1焚烧处理焚烧处理固 体 废 物 热 值: :单位质量固体废物在完全燃烧时释放出的热量单位质量固体废物在完全燃烧时释放出的热量热值热值HHVHHVLHVLHVDulongDulong公式、公式、SteuerSteuer公式、公式、ScheurerScheurer公式等公式等能量能量 守恒守恒废物热量废物热量+辅助燃料热量辅助燃料热量+助燃空气热量助燃空气热量有用热量有用热量+化学不完全燃烧热损化学不完全燃烧热损+机械热损机械热损
7、+烟气显热烟气显热+灰渣显热灰渣显热 QQ1 1101 1焚烧处理焚烧处理固 体 废 物 燃 烧 温 度: :在焚烧系统处于衡压、绝热状态，系统所有能量在焚烧系统处于衡压、绝热状态，系统所有能量 都用于提高系统温度和物料的含热时，焚烧系统的都用于提高系统温度和物料的含热时，焚烧系统的 最终温度最终温度绝热燃烧温度绝热燃烧温度实际燃烧温度实际燃烧温度近似近似 计算计算111 1焚烧处理焚烧处理空 气 和 烟 气 量 计 算: :完成燃烧反应的最少空气量完成燃烧反应的最少空气量理论空气量理论空气量实际空气量实际空气量烟气量烟气量121 1焚烧处理焚烧处理焚烧工艺工艺 系统空气系统前处理系统进料系统
8、焚烧炉系统其它系统烟气系统131 1焚烧处理焚烧处理焚烧工艺前 处 理 及 进 料 系 统接受接受 贮存贮存 分选分选 破碎破碎 定量给料定量给料车辆、地衡、控制间、垃车辆、地衡、控制间、垃 圾池、吊车、抓斗、破碎圾池、吊车、抓斗、破碎 和筛分设备、磁选机，以及臭气和渗和筛分设备、磁选机，以及臭气和渗 滤液收集、处理设施等。滤液收集、处理设施等。螺旋给料、螺旋给料、 炉排进料、推进器给料等炉排进料、推进器给料等操作操作设备、设施设备、设施 构筑物构筑物141 1焚烧处理焚烧处理焚烧工艺焚 烧 炉 系 统气化热解炉气化热解炉 气化熔融炉气化熔融炉电子束焚烧电子束焚烧 炉炉离子焚烧炉离子焚烧炉催化
9、焚烧炉催化焚烧炉固定炉排固定炉排 焚烧炉焚烧炉水平链条炉水平链条炉 排焚烧炉排焚烧炉倾斜机械炉倾斜机械炉 排焚烧炉排焚烧炉回转式焚烧回转式焚烧 炉炉流化床焚烧流化床焚烧 炉炉立式焚烧炉立式焚烧炉焚烧焚烧 炉炉151 1焚烧处理焚烧处理焚烧工艺焚 烧 炉 系 统炉排有 效面积 A.燃烧室 有效容 积V.停留时 间.161 1焚烧处理焚烧处理焚烧工艺空气系统主要 设施通风管道、进气系统、风机和空气预热 器等助燃 空气一次助燃空气：60%80%，干燥段 15%、燃烧段75%、燃烬段10% 二次助燃空气：20%40%，火焰上和 二次燃烧室空气换热 器预 热余热锅炉后，200280171 1焚烧处理焚烧
10、处理焚烧工艺烟气系统PCDDs: TCDDsPCDFs酸性气体: HF、 SOX、NOX、HCl重金属 汞、镉、铅烟尘催化氧化催化氧化 化学吸收化学吸收 氧化还原氧化还原 湿式洗涤湿式洗涤 物理吸附物理吸附 静电除尘静电除尘 袋式过滤袋式过滤 离心分离离心分离 重力沉降重力沉降 反应器反应器洗涤塔洗涤塔 吸附塔吸附塔 静电除尘器静电除尘器 布袋除尘器布袋除尘器 旋风除尘器旋风除尘器 沉降室沉降室 A A 控制燃烧控制燃烧 温度和停留温度和停留 时间；时间； B B 减少烟气减少烟气 200500200500 停留时间；停留时间； C C 有效净化有效净化181 1焚烧处理焚烧处理焚烧工艺其它系
11、统灰渣系统废水处理系统余热系统发电系统自动控制系统191 1焚烧处理焚烧处理焚 烧 炉 的 选 评炉型优点缺点 机械焚 烧炉容量大（单炉容量达100500t/d）、效 率高、焚烧彻底、公害易处理、燃烧稳 定、控管容易、余热利用高造价高、技术复杂、维修费高，需连 续运转、运行管理要求高回转式 焚烧炉垃圾搅拌及干燥性好、可适用中小容量 （单炉容100400t/d）、 可高温安全燃 烧， 残灰颗粒小连续传动装置复杂、炉内的耐火材料 易损坏控气式 焚烧炉适用中小容量（单炉容量150t/d）、 构造简单、装置可移动、机动性强燃烧不完全、燃烧效率低、 使用年 限短、 平均建造成本较高 流化床 焚烧炉容量适
12、中（单炉容量50200t/d）、 燃烧温度较低（750850）、 热传导 好、公害低、 烧效率高操作技术高、燃料种类受到限制、进 料颗粒较小、单位处理量所需动力高 、炉床材料易冲蚀损坏 垃圾衍 生燃料 焚烧炉适用大容量（单炉容200750t/d）焚烧 、余热利用率高、可资源回收造价昂贵、设备构造复杂、技术复杂 、不适合高水分垃圾201 1焚烧处理焚烧处理焚 烧 炉 的 选 评焚烧效果黑度，烟气量1234目测法目测法热灼减量法热灼减量法二氧化碳法二氧化碳法DREDRE211 1焚烧处理焚烧处理参参考考资资料料1 1 张益，赵由才主编张益，赵由才主编. .生活垃圾焚烧技术生活垃圾焚烧技术. .化学
13、工业出版社化学工业出版社. . 20002000年年8 8月月2 2 汉才主编汉才主编. .燃烧与污染燃烧与污染. .华中理工大学出版社华中理工大学出版社.1992.1992年年7 7月月3 3 曹本善编著曹本善编著. .垃圾焚化厂兴建与操作务实垃圾焚化厂兴建与操作务实. .中国建筑工业出中国建筑工业出版社版社. 2002. 2002年年4 4月月222 2固体废物热解处理固体废物热解处理热解 原理热解定义及特点、热解过程及产物、有机 固体废物热解机理 热解 工艺热解工艺分类典型固 体废物 的热解城市生活垃圾的热解、废塑料的热解、污 泥的热解、废橡胶的高温热解、农林废弃 物的热解232 2固体
14、废物热解处理固体废物热解处理热 解 与 焚 烧 比 较需氧需氧 放热放热 二氧化碳、水二氧化碳、水 就地利用就地利用 二次污染大二次污染大无氧或缺氧无氧或缺氧 吸热吸热 气、油、炭黑气、油、炭黑 贮存或远距离运输贮存或远距离运输 二次污染较小二次污染较小热裂解热裂解焚烧焚烧氧需求氧需求氧需求氧需求能量能量产物产物利用利用污染污染生物质、塑料类、橡胶等生物质、塑料类、橡胶等242 2固体废物热解处理固体废物热解处理热解的特点铬铬不转为不转为NONOx x产产 量少量少转为可贮转为可贮 存性能源存性能源排气量小排气量小硫、重金硫、重金 属等大都属等大都 被固定被固定252 2固体废物热解处理固体废
15、物热解处理热 解 过 程 及 产 物有机固体废物 气体（H2 、CH4 、CO、CO2 ） + 有机液体（有机酸、芳烃、焦油）+ 固体(炭黑、灰)3(C6H10O5) 8H2O+C6H8O（可燃油）+2CO+2CO2+CH4+H2+7C大分子键断裂、异构化和小分子聚合大分子键断裂、异构化和小分子聚合 废物组成、裂解温度、催化剂等废物组成、裂解温度、催化剂等EgEg. . 纤维素分子裂解纤维素分子裂解262 2固体废物热解处理固体废物热解处理热解动力学272 2固体废物热解处理固体废物热解处理热 解 工 艺 分 类是否生 成炉渣造渣型和非造渣型热解、 燃烧位 置单塔式和双塔式产物物 理形态气化方
16、式、液化方式、炭化方式热解炉 结构固定床、移动床、流化床和旋转炉热解温 度不同高温热解、中温热解、低温热解供热方 式直接加热 、间接加热28造气造油双塔循环式 转窑式管式快速热解 电炉法固体废物热解处理固体废物热解处理2 2热 解 常 用 工 艺29SW热解造气是使其在一定温度下转变成 气体燃料。 1、双塔循环式工艺： 1）原料定量投入热解炉内； 2）与来自燃烧炉返回的砂混合； 3）热解炉内400-700热解生成燃气。 4）气体进入净化系统，一部分供燃烧炉 ，一部分作分解炉搅拌、浮动用 5）热解产生的炭送燃烧炉燃烧。 6）被加热的砂送回到热解炉。固体废物热解处理固体废物热解处理2 2热 解 常 用 工
