固體廢物的處理與處置第七章可燃固體廢物的焚燒多媒體網(wǎng)絡(luò)第七章可燃固體廢物的焚燒焚燒后的廢物體積只是原體積的5%或更少。一些有害固體廢物通過焚燒，可以破壞其組成結(jié)構(gòu)或殺滅病原菌，達到解毒、除害的目的?？扇脊腆w廢物的焚燒處理，能同時實現(xiàn)減量化、無害化和資源化。第一節(jié)可燃固體廢物的熱值固體廢物的熱值是指單位重量的固體廢物燃燒釋放出來的熱量，以kJ/kg來表示。一、有關(guān)熱值的計算粗熱值和凈熱值。粗熱值是指化合物在一定溫度下反應(yīng)到達最終產(chǎn)物的焓的變化。凈熱值與粗熱值的意義相同，只是產(chǎn)物水的狀態(tài)不同，前者水是液態(tài)，后者水是氣態(tài)。二、廢物熱值利用方式固體廢物焚燒熱的利用包括供熱和發(fā)電，在用于發(fā)電時，一般在下列設(shè)備中進行：產(chǎn)生蒸汽的鍋爐、蒸汽透平機或氣體透平機以及發(fā)電機。第二節(jié)固體物質(zhì)的燃燒（一）固體廢物焚燒的產(chǎn)物1、有機碳的焚燒產(chǎn)物是二氧化碳氣體。2、有機物中的氫的焚燒產(chǎn)物是水。若有氟或氯存在，也可能有它們的氫化物生成。3、固體廢物中的有機硫和有機磷，在焚燒過程中生成二氧化硫或三氧化硫以及五氧化二磷。4、有機氮化物的焚燒產(chǎn)物主要是氣態(tài)的氮，也有少量的氮氧化物生成。由于高溫時空氣中氧和氮也可結(jié)合生成一氧化氮，相對于空氣中氮來說，固體廢物中的氮元素含量很小，一般可以忽略不計。5、有機氟化物的焚燒產(chǎn)物是氟化氫。6、有機氯化物的焚燒產(chǎn)物是氯化氫。7、有機溴化物和碘化物焚燒后生成溴化氫及少量溴氣以及元素碘。8、根據(jù)焚燒元素的種類和焚燒溫度，金屬在焚燒以后可生成鹵化物、硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽、氫氧化物和氧化物等。（二）有害有機廢物焚燒后要求達到的三個標準1、主要有害有機組分（POHC）的破壞去除率（DRE）要達到99.99%以上。DRE定義為從廢物中除去的POHC的質(zhì)量百分率：對每個指定的POHC都要求達到99.99%以上。2、HCl的排放量應(yīng)符合從焚燒爐煙囪排出的HCl量在進入洗滌設(shè)備之前小于1.8kg/h，若達不到這個要求，則經(jīng)過洗滌設(shè)備除去HCl的最小洗滌率應(yīng)為99%。3、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。（三）焚燒產(chǎn)生氣體溫度的近似計算二、固體廢物的燃燒過程及其動力學(xué)（1）蒸發(fā)燃燒，固體受熱熔化成液體，繼而化成蒸氣，與空氣擴散混合而燃燒，蠟的燃燒屬這一類；（2）分解燃燒，固體受熱后首先分解，輕的碳氫化合物揮發(fā)，留下固定碳及惰性物，揮發(fā)分與空氣擴散混合而燃燒，固定碳的表面與空氣接觸進行表面燃燒。木材和紙的燃燒屬這一類；（3）表面燃燒，如木炭，焦等固體受熱后不發(fā)生熔化、蒸發(fā)和分解等過程，而是在固體表面與空氣反應(yīng)進行燃燒。揮發(fā)分的燃燒是均相的反應(yīng)，反應(yīng)速度快，而固體的燃燒是不均相的，速度要慢得多。含碳固體廢物的燃燒大都屬分解燃燒，可分成分解與燃燒二個過程。三、影響固體物質(zhì)燃燒的因素（1）固體粒度的影響 （2）溫度的影響（3）壓力的影響（4）相對速度的影響（5）氧濃度的影響四、有關(guān)停留時間的計算dC/dt=-ktln(CA/CA0)=-ktA和E由實驗測得。當(dāng)通過實驗求得k值，DRE一定時，可由上式求得停留時間（t），或由停留時間求出DRE，或由停留時間、DRE計算破壞的溫度。第三節(jié)燃燒過程污染物的產(chǎn)生與防治一、幾種有機組分的產(chǎn)生與防治（一）二噁英的產(chǎn)生與防治二噁英是指含有二個氧鍵連結(jié)二個苯環(huán)的有機氯化合物。可以有二至八個氯原子在取代位置上，共生成73種不同的化合物，都是多氯二苯二噁英（PCDD）一般統(tǒng)稱氯化二苯二噁英（CDD）。其中毒性最大的是2，3，7，8-四氯化二苯二噁英（TCDD）它的毒性比氰化物大一千倍，比馬錢子堿大五百倍。多氯二苯二噁英在700℃以下對熱穩(wěn)定，高溫開始分解。二噁英主要是由焚燒下列物質(zhì)產(chǎn)生①燃燒含微量PCDD垃圾，在排出廢氣中含PCDD。②二種或多種有機氯化物（如氯酚）存在下，由于二聚作用，在適當(dāng)?shù)臏囟群脱鯕鈼l件下結(jié)合形成PCDD。③多氯化二酚、多氯聯(lián)苯等一類化合物的不完全燃燒，也可生成PCDD。④由于氯及氯化物的存在，破壞碳氫化合物（芳香族）的基本結(jié)構(gòu)而與木質(zhì)素結(jié)合，促使生成PCDD、PCDF（多氯二苯呋喃）的化合物。二噁英的去除一是流動焚燒系統(tǒng)，整個系統(tǒng)由焚燒爐、燃燒氣連續(xù)測定儀和氣體凈化器三部分組成，將含二噁英的固體或液體廢物置于初級燃燒室內(nèi)焚燒，產(chǎn)生的煙氣進入二級燃燒室，借輔助燃料油燃燒，溫度升至1200℃，經(jīng)冷卻后進入高效氣體凈化器，除去顆粒物及酸性氣體。該系統(tǒng)對固體及液體中二噁英的破壞率達99.9999%。另二個設(shè)備是高效電子反應(yīng)器及紅外處理系統(tǒng)，經(jīng)這二個設(shè)備處理，四氯化碳的分解率為99.9999%，多氯聯(lián)苯的分解率為99.99999%，對含2，3，7，8-TCDD的土壤經(jīng)處理后，殘渣中2，3，7，8-TCDD的含量小于檢出極限0.11ppb。排放氣體中2，3，7，8-TCDD的含量小于檢出極限0.55ng/m3。（二）惡臭的產(chǎn)生與防治惡臭物質(zhì)也是未完全燃燒的有機物，多為有機硫化物或氮化物，它們刺激人的嗅覺器官，引起人們厭惡或不愉快，有些物質(zhì)亦可損害人體健康。惡臭的防治常在二次燃燒室中利用輔助燃料將溫度提高到1000℃，使惡臭物直接燃燒；可利用催化劑在150-400℃下進行催化燃燒；用水或酸、堿溶液吸收惡臭物質(zhì)；用活性炭、分子篩等吸附劑來吸附廢氣中惡臭；用含有微生物的土粒、干雞糞等多孔物做吸附劑，讓微生物分解惡臭物質(zhì)；將氣體冷卻，使惡臭物冷凝成液體而與氣體分離。在上述方法中以燃燒法凈化效果最好，沒有二次污染，也不存在進一步處理廢液或廢固體的問題。但需消耗燃料，催化燃燒燃料費用雖低，但催化劑易中毒。選擇凈化方法一般需從凈化性能及凈化費用二方面考慮，既要達到消除惡臭又要減少凈化費用，多數(shù)情況下采用兩種以上的凈化法較為有利，如直接燃燒后再經(jīng)催化燃燒；吸收后再經(jīng)浸漬不同化學(xué)品的吸附劑吸附，可達到更好的脫臭效果。二、煤煙的產(chǎn)生與防治固體廢物焚燒時會產(chǎn)生煤煙，煤煙是由碳氫燃料的脫氫、聚合或縮合而生成的。為了防止煤煙的生成，應(yīng)在其尚未凝集成大塊之前，增加氧氣濃度、提高溫度、加速煤煙的燃燒速度。爐體的防護主要措施①控制溫度，避免HCl腐蝕爐體。采用水墻式爐壁，即在爐壁四周裝配水管墻，以吸收輻射熱降低爐溫，控制爐溫在HCl露點以上至HCl直接與Fe反應(yīng)的溫度以下（400℃）；②提高灰分熔點。由于積灰促進了高溫腐蝕速度，因此可向鍋爐中施放高溫防腐劑（Ca、Mg、Al的氧化物）；③避免還原氣氛出現(xiàn)，保證供給過量空氣；④選用耐腐蝕性能好的鋼材做爐殼；⑤根據(jù)耐火材料的耐蝕特性分段選用。如在焚燒爐內(nèi)，低溫部位宜用粘土磚，而高溫部位宜用高鋁礬土磚。三、焚燒殘渣的處理和利用燒過程產(chǎn)生的爐渣，一般為無機物質(zhì)，它們主要是金屬的氧化物、氫氧化物和碳酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽以及硅酸鹽。大量的爐渣特別是其中含有重金屬化合物的爐渣，對環(huán)境會造成很大危害。（一）焚燒殘渣的利用（二）燒結(jié)殘渣的利用燒結(jié)殘渣是象砂石一樣密度高的粒子，其中重金屬溶出量少，可作混凝土的粗骨料和輕量混凝土中的粗骨料及筑路材料用。第四節(jié)固體廢物的焚燒設(shè)備一、多段爐多段爐的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。爐體中央裝有一順時針方向旋轉(zhuǎn)的雙筒的帶攪動臂的中空中心軸，攪動臂的內(nèi)筒與外筒分別與中心軸的內(nèi)筒和外筒相聯(lián)。攪動臂上裝有多個方向與每層落料口的位置相配合的攪拌齒。爐頂有固體加料口，爐底有排渣口，在爐側(cè)有空氣和熱風(fēng)進口以及補充燃料的噴嘴。二、回轉(zhuǎn)窯焚燒爐窯身為一臥式可旋轉(zhuǎn)的圓柱體，它的軸線與水平稍成傾斜(1/100-1/300)，窯身較長(L/D=2-10)，窯的下端有二次燃燒室。重焦油、污泥等固體廢物從窯的上部進入，隨著窯的轉(zhuǎn)動向下端移動。空氣與物料進行的方向可以同向也可逆向。進入窯爐的物料與廢氣相遇，一邊受熱干燥(200-300℃)，一邊受窯爐的回轉(zhuǎn)而使物料破碎，然后在窯的后段進行分解燃燒(700-900℃)，在窯內(nèi)來不及燃燒的揮發(fā)分，進入二次燃燒室燃燒，焚燒的殘渣在高溫?zé)Y(jié)區(qū)(1100-1300℃)熔融，而排出爐外。如果需要輔助燃料可在焚燒爐上端或二次燃燒室加入。三、流化床焚燒爐

流化床焚燒爐是一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。如果廢物中含無機物質(zhì)，床層上的材料可被產(chǎn)生的無機物質(zhì)逐漸置換?？諝鈴姆贌隣t的下部進入，經(jīng)過氣流分布板使床野產(chǎn)生流態(tài)化。固體廢物由爐頂或爐側(cè)進入爐內(nèi)，與高溫載熱體及氣流交換熱量而被干燥、破碎并燃燒、產(chǎn)生的熱量貯存于載熱體中，并將氣流的溫度提高。焚燒溫度不可太高，否則床層材料出現(xiàn)粘結(jié)現(xiàn)象。流化床焚燒爐四、多室焚燒爐

多室焚燒爐是有多個燃燒室的焚燒爐，第一燃燒室是固體廢物燃燒室，第二、三燃燒室為氣相燃燒室。由第一燃燒室至第二燃燒室需經(jīng)過火焰口及混合室，形成燃燒帶。廢物進入第一燃燒室，投在固定爐柵上，經(jīng)干燥、著火而燃燒。在燃燒時，揮發(fā)分及水分揮發(fā)通過燃燒室部分氧化。其余部分隨氣流通過火焰口向下流經(jīng)混合室與二次空氣混合，因為混合室使氣流流動區(qū)域受到限制和突然改變流向而產(chǎn)生湍流，促使混合均勻并產(chǎn)生氣相反應(yīng)。膨脹的氣體受到簾墻阻擋使氣流改變方向，經(jīng)過簾墻口從混合室到達最后的燃燒室，可燃組分被完全氧化。飛灰和其他固體顆粒物質(zhì)受墻碰撞而沉落在燃燒室內(nèi)。五、廢塑料專用焚燒爐熱塑性塑料加熱后首先軟化、熔融呈液狀，然后分解燃燒。而熱固性塑料加熱后，一旦軟化，一部分立即分解成低分子化合物而分離，繼續(xù)加熱則變硬、不再軟化溶融，而是在固體表面進行燃燒。有些塑料加熱達到某個溫度時會急劇分解，而有些在急劇分解后還有一個緩慢的分解過程，有些還易產(chǎn)生煤煙。六、典型垃圾焚燒爐