第6章固體廢物熱處理焚燒，熱解，焙燒，燒結(jié)，煅燒，燒成第一節(jié)焚燒一概述

------高溫?zé)崽幚砑夹g(shù)：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）意義：固廢經(jīng)過焚燒體積一般可減少80-90％（有的可達(dá)95％）可以破壞其組成結(jié)構(gòu)或殺滅病原菌---解毒除害同時實(shí)現(xiàn)廢物無害化、減量化、資源化的處理技術(shù)1．焚燒技術(shù)的發(fā)展發(fā)展階段萌芽階段：

19世紀(jì)80年代開始到20世紀(jì)初期。1870年英國發(fā)展階段：20世紀(jì)初到60年代末成熟階段：20世紀(jì)70年代初到90年代中期影響發(fā)展的因素：

固體廢物的熱值環(huán)境污染：煙氣，炭黑---高溫，700度，800~1100

焚燒技術(shù)：空氣量及其加入方式等

2國內(nèi)的應(yīng)用現(xiàn)狀：大型垃圾焚燒廠：如深圳和北京兩個垃圾焚燒廠主要為引進(jìn)國外設(shè)備。我國大中型鍋爐廠紛紛引進(jìn)國外技術(shù)，生產(chǎn)垃圾鍋爐，以期降低設(shè)備成本。例如：杭州引進(jìn)日本技術(shù)準(zhǔn)備生產(chǎn)三菱、馬丁逆推型往復(fù)爐排；無錫引進(jìn)底特律爐排公司的爐排技術(shù)；北京、宜興引進(jìn)美國的爐排技術(shù)等。

3．焚燒技術(shù)的動向

⑴垃圾焚燒廠尾氣凈化技術(shù)，特別是二惡英等。

⑵垃圾焚燒余熱綜合利用技術(shù)將進(jìn)一步完善。

⑶為滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，焚燒技術(shù)向著煙氣凈化、殘?jiān)c廢水處理以及廢熱回收等設(shè)備整體化方向發(fā)展。

4．焚燒的基本概念燃燒：具有強(qiáng)烈放熱效應(yīng)，有基態(tài)和電子激發(fā)態(tài)自由基出現(xiàn)，并伴隨光輻射的化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象。通常產(chǎn)生火焰，而火焰可以在可燃介質(zhì)中傳播。維持燃燒的條件：

燃燒釋放出來的熱量足以提供加熱廢物到達(dá)燃燒溫度所需要的熱量和發(fā)生燃燒反應(yīng)所必須的活化能。---否則，要消耗輔助燃料才能維持燃燒

焚燒：生活垃圾和危險廢物的燃燒，包括：蒸發(fā)，揮發(fā)，分解，燒結(jié)，熔融，氧化還原等物化反應(yīng)。著火與熄火：燃料著火方式：化學(xué)自燃、熱自燃和強(qiáng)迫點(diǎn)燃生活垃圾焚燒屬于強(qiáng)迫點(diǎn)燃方式。熱值：指單位重量的固體廢物燃燒釋放出來的熱量，以kJ/kg表示。焚燒原理

復(fù)雜物化反應(yīng)，可分為干燥，熱分解，燃燒干燥利用熱能，使固廢水分氣化蒸發(fā)熱傳導(dǎo)干燥，對流干燥，輻射干燥影響因素：含水率熱分解固廢中有機(jī)可燃物質(zhì)高溫下分解，聚合燃燒可燃物質(zhì)快速分解，高溫氧化。蒸發(fā)燃燒：可燃物質(zhì)受熱融化形成蒸汽后燃燒分解燃燒：可燃物質(zhì)分解為小分子可燃物質(zhì)燃燒表面燃燒：與空氣接觸直接燃燒，沒發(fā)生明顯的蒸發(fā)分解6焚燒技術(shù)層狀燃燒穩(wěn)定，成熟。廣泛垃圾在爐排上燃燒，爐排，氣流帶動垃圾層松動，下落，翻轉(zhuǎn)。改善透氣性。影響因素：爐型的設(shè)計(jì)，配風(fēng)設(shè)計(jì)流化燃燒利用空氣流，煙氣流帶動固廢處于流化態(tài)需要對原料破碎，熱強(qiáng)度高，適合處理低熱值，高含水率垃圾旋轉(zhuǎn)燃燒回轉(zhuǎn)窯焚燒爐：筒體轉(zhuǎn)動對物料進(jìn)行翻動7、影響固體物質(zhì)燃燒的因素（一）固體廢物粒度：燃燒需要的時間大約與粒度的1~2次方正比。含水率：熱值：能源結(jié)構(gòu)，生活水平習(xí)慣，季節(jié)，地理成分：可燃性，污染物質(zhì)（二）溫度的影響溫度高，停留時間短。對減量化，無害化有決定影響不少有毒物質(zhì)需要高溫才能有效分解，焚燒一般要求溫度在850~950，醫(yī)療垃圾，危險廢物>1150有難氧化分解危險廢物時，甚至加入催化劑

（三）停留時間固廢停留時間：蒸發(fā)，熱分解，化學(xué)反應(yīng)速率。煙氣停留時間：煙氣中顆粒污染物和氣體分子的分解，反應(yīng)速率時間長，反應(yīng)徹底焚燒效果好；時間過長處理量會減?。ㄋ模┕┭趿颗c物料混合程度空氣：助燃，冷卻爐排，攪動爐氣，控制焚燒氣氛。過?？諝庀禂?shù)過大，導(dǎo)致溫度過低，煙氣量大產(chǎn)生副作用。同時煙氣凈化系統(tǒng)負(fù)荷大。物料混合：改善傳質(zhì)。

（五）其它固廢物料層厚度，運(yùn)動方式空氣預(yù)熱溫度進(jìn)氣方式煙氣凈化系統(tǒng)性能燃燒器性能等8，廢物熱值的利用方式：供熱發(fā)電由熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功再轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，能量損失很大，熱效率不高。鍋爐的典型熱效率63%；蒸汽透平，發(fā)電的效率30%

透平(turbine):是將流體工質(zhì)中蘊(yùn)有的能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械功的機(jī)器，又稱渦輪或渦輪機(jī)。葉輪(轉(zhuǎn)子):透平的最主要的旋轉(zhuǎn)元件,安裝在透平軸上，具有沿圓周均勻排列的葉片。透平機(jī)械的工質(zhì)可以是氣體，如蒸汽、燃?xì)狻嚎s空氣和其他氣體或混合氣體，也可以是液體，如水、油或其他液體。(水輪機(jī);汽輪機(jī)；燃?xì)馔钙?。

流體所具有的能量在流動中，經(jīng)過噴管時轉(zhuǎn)換成動能，流過葉輪時流體沖擊葉片，推動葉輪轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動透平軸旋轉(zhuǎn)。透平軸直接或經(jīng)傳動機(jī)構(gòu)帶動其他機(jī)械，輸出機(jī)械功。

二固體廢物的燃燒工藝1、概述固體廢物焚燒的產(chǎn)物可燃的固體廢物基本是有機(jī)物，由大量的碳、氫、氧元素組成。有些還含有氮、硫、磷和鹵族等元素。（與氧反應(yīng)生成各種氧化物或部分元素的氫化物）有機(jī)碳→CO2

有機(jī)物中的氫→H2O

有機(jī)硫和有機(jī)磷→SO2、SO3、P2O5

有機(jī)氮化物→氣態(tài)氮+氮氧化物[可忽略不計(jì)]

有機(jī)氟化物→HF（CF4、COF2）

有機(jī)氯化物→HCI4HCI+O2

2CI2+2H2O

有機(jī)溴化物和碘化物

HBr、Br2、I2

金屬

鹵化物、硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽、氫氧化物和氧化物有害有機(jī)廢物焚燒后要求達(dá)到的三個標(biāo)準(zhǔn)主要有害有機(jī)組成（POHC）的破壞去除率(DRE)達(dá)到99.99％以上。HCI的排放量應(yīng)符合從焚燒爐煙囪排出的HCI量在進(jìn)入洗滌設(shè)備之前小于1.8kg/h，若達(dá)不到這個要求，則經(jīng)過洗滌設(shè)備除去HCI的最小洗滌率應(yīng)為99.0％。煙囪的排放顆粒物應(yīng)控制在183mg/m3,空氣過量率為50％。如果大于或小于50％，應(yīng)折算成50％的排放量。2燃燒過程污染物的產(chǎn)生與防治酸性氣體，未完全燃燒的有機(jī)組分，爐渣二噁英的防治與產(chǎn)生二噁英（Dioxin）是指含有兩個氧鍵連接兩個苯環(huán)的有機(jī)氯化合物（并非特指一種物質(zhì)）在700℃以下是相當(dāng)穩(wěn)定的，高于此溫即開始分解二噁英的來源：多氯化2酚，多氯聯(lián)苯的燃燒氯化物+芳香族+木質(zhì)素多種氯化物+氧氣，在特定溫度下形成城市垃圾中，木質(zhì)素，氯化合物很普遍

二噁英的防治：焚燒美聯(lián)邦政府開發(fā)的處理技術(shù)

高溫焚燒（1200度），DRE99.9999%

惡臭的產(chǎn)生與防止廢物焚燒中產(chǎn)生，未完全燃燒的有機(jī)物，多為有機(jī)硫化物或氮化物。

防治：借助輔助燃料，高溫（1000）燃燒去除度加入催化劑，150~400度燃燒酸堿液吸收活性炭等吸附3、煤煙的產(chǎn)生與防治產(chǎn)生：碳?xì)淙剂系拿摎?、聚合或縮合而產(chǎn)生。（C40H16）六角形網(wǎng)狀平面結(jié)構(gòu)形成機(jī)理：各類碳?xì)浠衔锏陌l(fā)煙傾向與組分中碳原子數(shù)與氫原子數(shù)的比值有關(guān)。C/H小，發(fā)煙傾向小。

一般來說，萘系、苯系、二烯烴、烷烴、含氧碳?xì)浠衔锏陌l(fā)煙傾向依次變小。醇類、醚類等含氧碳?xì)浠衔锓贌龝r很少發(fā)煙。防治：減少生成：增大氧氣濃度，高溫，加速燃燒，混合均勻，提高停留時間

4、燃燒氣中其它有害物的產(chǎn)生及防治氯化氫、氯氣、氰化氫、氨、一氧化碳等

顆粒物：加速設(shè)備腐蝕處理措施投加防腐劑，避免出現(xiàn)還原氣氛，加入過量空氣鋪設(shè)耐腐蝕材料：粘土磚合適的廢氣溫度，避免結(jié)露二焚燒工藝過程

圖6—1生活垃圾焚燒工藝流程前處理系統(tǒng)固體廢物的接受，貯存，分選。破碎進(jìn)料系統(tǒng)給焚燒爐定量給料，同時隔離焚燒爐火焰常用：爐排進(jìn)料，螺旋給料，推料器給料等焚燒爐系統(tǒng)核心。固廢的蒸發(fā)熱解焚燒場所

空氣系統(tǒng)助燃空氣系統(tǒng)，供氧，冷卻爐排，混合物料，控制煙氣氣流一次助燃空氣：爐排下送入的火焰下空氣，空氣量的60~80%

助燃，冷卻爐排，攪動爐料二次助燃空氣：火焰上空氣，2次燃燒室空氣助燃，控制氣量的湍流程度煙氣系統(tǒng)主要污染源。顆粒污染物：重力沉降，靜電除塵，袋除塵氣體污染物：NOx,SOx,HCl等，吸收，吸附，氧化還原三焚燒設(shè)備（一）機(jī)械爐排焚燒爐有機(jī)械傳動裝置圖6-3，6-4，6-5。爐體是一個垂直的內(nèi)襯耐火材料的鋼制圓筒，內(nèi)部分成許多層，每層是一個爐膛。爐體內(nèi)設(shè)置可以移動的爐排來翻動物料爐頂有固體加料口，爐底有排渣口，爐側(cè)有空氣和熱風(fēng)進(jìn)口以及補(bǔ)充燃料的噴嘴。

特點(diǎn)：停留時間長，脫水好，適合處理含水多，熱值低的污泥?？捎枚喾N燃料效率高結(jié)構(gòu)復(fù)雜，移動零件多，維修費(fèi)用高。排氣溫度低，易產(chǎn)生惡臭，需要處理排氣處理有害廢物需要2次燃燒室，提高燃燒溫度（二）回轉(zhuǎn)窯焚燒爐用于工業(yè)上液體及固體廢物的燃燒。

結(jié)構(gòu)：窯身為一臥式可旋轉(zhuǎn)的圓柱體，軸線與水平稍成傾斜，窯身較長，窯的下端有二次燃燒室。

特點(diǎn)：適應(yīng)廣，機(jī)械零件少，故障少熱效率不如多段爐，輔助燃料用量大，排出氣體溫度低，有惡臭。（三）流化床焚燒爐

結(jié)構(gòu)：垂直的襯耐火材料的鋼制容器，在焚燒爐的下部安裝有氣流分布板，板上裝有載熱的惰性顆粒，典型的載熱體多用砂子。

特點(diǎn)：傳熱傳質(zhì)條件好，處理能力大床層溫度均一，易控制結(jié)構(gòu)簡單，便宜，無機(jī)械傳動零件，流態(tài)化耗能。大塊廢物需要提前破碎。廢氣中粉塵多，不適合處理污泥。（四）多室焚燒爐

結(jié)構(gòu)：多個燃燒室

特點(diǎn)：小量，多次間歇焚燒。（五）廢塑料專用焚燒爐塑料有熱塑性及熱固性兩大類，其燃燒特性不同塑料燃燒的特殊性：

①熔融而堵塞通氣孔或穿過通氣孔在爐柵下燃燒

②急劇分解燃燒產(chǎn)生高熱；

③燃燒特性多樣化，操作難度大；

④產(chǎn)生腐蝕性氣體和有害物質(zhì)；

⑤發(fā)煙量大。

燃燒方式：1，塑料熱分解—?dú)怏w在1次燃燒室燃燒，得到高溫火焰把室內(nèi)熱分解焚燒。若有煤煙生成，2次燃燒。2，700度以下的低溫中，便分解便燃燒。生成的熱解氣，煤煙等送到后燃燒室。燃燒。爐子類型：間歇式（床層焚燒爐、旋氣流式焚燒爐、撒布式焚燒爐）連續(xù)式（流化床、回窯爐以及噴霧式焚燒爐）※中國城市垃圾焚燒技術(shù)發(fā)展方向探討（一）焚燒技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展?fàn)顩r1．國外焚燒技術(shù)及設(shè)備焚燒方式主要有層燃方式、流化懸浮燃燒方式和沸騰懸浮燃燒方式。用于垃圾焚燒處理的焚燒爐型有機(jī)械爐排焚燒爐，熱解焚燒爐，旋轉(zhuǎn)窯焚燒爐和流化床焚燒爐2．國內(nèi)焚燒技術(shù)及設(shè)備（1）簡易焚燒爐（2）引進(jìn)國外技術(shù)或仿制的焚燒爐①馬丁爐排焚燒爐（深圳）②旋轉(zhuǎn)窯焚燒爐（廣東、北京）③熱解焚燒爐3．國內(nèi)現(xiàn)有焚燒技術(shù)的主要問題（1）爐體初期投資高，關(guān)鍵高溫部件使用壽命短，維修不方便（2）焚燒爐價格昂貴（3）垃圾熱值較低（4）國內(nèi)開發(fā)的焚燒爐單體處理容量不大，總體技術(shù)水平一般較低。（5）大多數(shù)中小焚燒爐沒有廢熱回收裝置或回收的熱量難以利用。

※浦東新區(qū)生活垃圾焚燒廠處理能力：1000t/d（一）工藝設(shè)計(jì)方案1．基本設(shè)計(jì)參數(shù)處理規(guī)模365000t/a；設(shè)計(jì)熱值為6060kJ/kg，波動范圍4600～7500kJ/kg；煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)系引進(jìn)國外（法國）現(xiàn)行歐盟（89）標(biāo)準(zhǔn)。2．工藝方案（2）生產(chǎn)線配置垃圾焚燒處理生產(chǎn)線（包括煙氣凈化）3條，汽輪發(fā)電機(jī)組2組第二節(jié)固體廢物的熱解木材，煤干餾生產(chǎn)木炭，焦炭，重油裂解一、熱解原理有機(jī)物熱不穩(wěn)定，缺氧高溫下發(fā)生裂解形成可燃物質(zhì)。焚燒是高電極電位下氧化放熱分解反應(yīng)，熱解是低電極電位下吸熱分解反應(yīng)。熱解特點(diǎn)：固廢中有機(jī)物轉(zhuǎn)化為燃料氣，燃料油，炭黑等無氧，缺氧分解導(dǎo)致排氣量少，減少環(huán)境污染廢物中的硫，重金屬多固定在炭黑中NOx生成少，Cr3+不會轉(zhuǎn)化為Cr6+1熱解過程與產(chǎn)物大分子鍵的斷裂，異構(gòu)化，小分子的聚合熱解產(chǎn)物中有C,H,O等，可以用H/C來評價熱解效果有機(jī)物組分不同，熱解起始溫度不同。不同溫度區(qū)間反應(yīng)各異，產(chǎn)物不同