第六章固体废物的热处理
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6 可燃固体废物的热处
原理
可燃物质燃烧，特别是生活垃圾的焚烧过程，是一系 列复杂的物理变化和化学反应过程，通常可将焚烧过 程划分为干燥、热分解、燃烧三个阶段。焚烧过程实 际上是干燥脱水、热化学分解、氧化还原反应的综合 作用过程。 1干燥：利用焚烧系统热能，使入炉固体废物水分汽化、 蒸发的过程。进入焚烧炉的固废，通过高温烟气、火 焰、高温炉料的热辐射和热传导，首先进行加温蒸发、 干燥脱水、以改善固废的着火条件和燃烧效果。对于 高水分的固废，特别是污泥和废水等，常加入辅助燃 料。
NHV－净热值，KJ/kg mC、 mO、 mH、 mCl、 mS－分别代表……的质量分数 （H2O的分子量为18，H的比率为2/18=1/9。其意义为：H的一 部分将与空气中的 O2生成水而耗热。剩余部分产生热，称为有 效氢。）
例1 ：
某废物的粗热值为16000KJ/kg，每公斤 废物燃烧时产生0.2kg水，计算此废物的 净热值。
粗热值（High Hot Value
又叫高位发热量）
化合物在一定温度下反应到达最终产物的焓的 变化。 焓：是温度的函数
净热值(Net Hot Value
又叫低位发热量)
作为产物的H2O为气态时的热值； 即粗热值中水为液态，而净热值中水为气态。
热值（heating value）的计算
采用氧弹量热计测定粗热值，并由下式计算净热值：
NHV T 298 4 (1.254)[1 (1 EA)(3.5910 NHV )]
NHV / 1.254(T 298)1 EA 1
3.59 10 4 NHV
净热值：
1.254(T 298) NHV 1 (1 EA)(4.49104 )(T 298)
固体废物处理与资源化-第六章 第一节焚烧88页
③原子基团碰撞
在物料燃烧过程中，还伴有火焰的出现。 燃烧火焰实质上是高温下富含原子基团的气流造成
的。由于原子基团电子能量的跃迁、分子的旋转和 振动等产生量子辐射，产生红外热辐射、可见光和 紫外线等，从而导致火焰的出现。
（3）燃尽阶段
物料在主燃烧阶段发生强烈的发热发光氧化反 应之后，开始进入燃尽阶段。
不可燃垃圾——金属、建筑垃圾、玻璃、灰渣 等，除可回收利用部分外，大多可直接安全填 埋。
焚烧机理
焚烧过程
物料从送入焚烧炉起，到形成烟气和固态残渣的整 个过程总称为焚烧过程。焚烧过程包括三个阶段： 干燥加热阶段，燃烧阶段，燃尽阶段。 （1）干燥阶段 对机械送料的运动式炉排炉，从物料送入焚烧炉起， 到物料开始析出挥发分和着火这一段时间，都认为 是干燥阶段。
成二次污染。 不同季节、年份垃圾热值的变化不同。
6.1.2.3 焚烧的主要影响因素
固体废物的性质 物料停留时间 焚烧温度 供氧量和物料的混合程度
⑴固体废物的性质
可燃成分、有毒有害物质、水分 地位热值≤3350kJ/kg，需加辅助燃料
t燃∝d1～2 式中：t燃—燃烧时间 d—废物粒度
时间从0→t, 浓度从CA0→CA积分，得 ln(CA/CA0)=-kt
则停留时间为
t
1
k
ln(CA
/CA0
)
式中：CA0，CA－A组分的初始浓度和经过燃烧时间t后的浓度， mol/g.
k－反应速度常数 k=Ae-E/RT A－Ar-rhenius（阿伦尼乌斯常数） E－活化能，kcal/g.mol，（查表，或由试验确定） R－通用气体常数 T－绝对温度 通过试验或查表求得k值后，就可以在DRE（分解率），停留时 间和破坏温度之间进行计算（即互相求值）
第六章固体废物热处理-
焚烧炉烟囱周围半径200m距离内有建筑物烟囱应高出最高建筑物3m以上不能达到该要求的烟囱其大气污染物排放限值应按生活垃圾排放标准规定的限值严格50执行
第六章固体废物的热处理
固体废物的热处理
焚烧原理
焚 1.干燥 烧 2.热分解 蒸发燃烧 过 分解燃烧 程
3.燃烧 表面燃烧
粉尘：1~200 mm
LHV LHV
LHV
LHV
生活垃圾焚烧相应的标准
危险废物焚烧控制标准
生活垃圾焚烧必须采用袋式除尘器 生活垃圾焚烧：焚烧炉烟囱周围半径200 m距离内有建筑物， 烟囱应高出最高建筑物3 m以上，不能达到该要求的烟囱， 其大气污染物排放限值应按《生活垃圾排放标准》规定的限 值严格50%执行。 危险废物焚烧：新建集中式危险废物焚烧炉烟囱周围半径 200 m距离内有建筑物，烟囱应高出最高建筑物5 m以上。 焚烧炉必须有尾气净化系统、报警系统和应急处置装置
焚 颗粒污染物 烟雾：0.01~1μm 烧 污 染 物 气态污染物：SOx，COx，NOx，HCl
HF，PCDDs
垃圾的发热量：低位热值大于3350kJ/kg时， 垃圾即可实现自燃而无需添加助燃剂。
垃圾的发热量主要受垃圾的三成分影响：水分 （W）、灰分（A）和可燃分（R） W≤50%；A≤60%；R≥25%。
Hale Waihona Puke 例题某固体废物含可燃物60%、水分20%，惰性物即灰分20%， 固体废物的可燃物元素组成为碳28%、氢4%、氧23%、氮 4%、硫1%。假设固体废物的热值为11630kJ/kg；炉栅残渣
含碳量5%；空气进入炉膛的温度为65℃，离开炉栅残渣的
温度为650 ℃；残渣的比热为0.323 kJ/(kg.℃)；水的汽化热 2420kJ/kg；辐射损失为总炉膛输入热量的0.5%；碳的热值 为32564kJ/kg。试计算这种废物燃烧后可利用的热值。
第六章固体废物的热处理
固体废物的热处理
焚烧原理
焚 1.干燥 烧 2.热分解 蒸发燃烧 过 分解燃烧 程
3.燃烧 表面燃烧
粉尘：1~200 mm
LHV LHV
LHV
LHV
生活垃圾焚烧相应的标准
危险废物焚烧控制标准
生活垃圾焚烧必须采用袋式除尘器 生活垃圾焚烧：焚烧炉烟囱周围半径200 m距离内有建筑物， 烟囱应高出最高建筑物3 m以上，不能达到该要求的烟囱， 其大气污染物排放限值应按《生活垃圾排放标准》规定的限 值严格50%执行。 危险废物焚烧：新建集中式危险废物焚烧炉烟囱周围半径 200 m距离内有建筑物，烟囱应高出最高建筑物5 m以上。 焚烧炉必须有尾气净化系统、报警系统和应急处置装置
焚 颗粒污染物 烟雾：0.01~1μm 烧 污 染 物 气态污染物：SOx，COx，NOx，HCl
HF，PCDDs
垃圾的发热量：低位热值大于3350kJ/kg时， 垃圾即可实现自燃而无需添加助燃剂。
垃圾的发热量主要受垃圾的三成分影响：水分 （W）、灰分（A）和可燃分（R） W≤50%；A≤60%；R≥25%。
Hale Waihona Puke 例题某固体废物含可燃物60%、水分20%，惰性物即灰分20%， 固体废物的可燃物元素组成为碳28%、氢4%、氧23%、氮 4%、硫1%。假设固体废物的热值为11630kJ/kg；炉栅残渣
含碳量5%；空气进入炉膛的温度为65℃，离开炉栅残渣的
温度为650 ℃；残渣的比热为0.323 kJ/(kg.℃)；水的汽化热 2420kJ/kg；辐射损失为总炉膛输入热量的0.5%；碳的热值 为32564kJ/kg。试计算这种废物燃烧后可利用的热值。
固体废物处理与处置课程教案授课题目固体废物的热处理
《固体废物处理与处置》课程教案
授课题目：第六章固体废物的热处理
教学时数：
4
授课类型：
□理论课□实践课
教学目的、要求：
1了解焚烧原理；
2掌握热平衡和烟气分析；
3了解热解原理；
4掌握典型固体废物的热解；
5了解焙烧；
教学重点：
热平衡和烟气分析；热解工艺；焚烧工艺；固体废物的热分解和烧成。
教学难点：
热解工艺；焚烧工艺。
②HCl的排放量应符合从焚烧炉烟囱排出的HCl量，在进入洗涤设备之前小于1.8kg/h，若达不到这个要求，则经过洗涤设备除去HCl的最小洗涤氯为99.0％。
③烟囱的排放颗粒物应控制在183mg/m3，空气过量率为50％。
（五）焚烧效果的评价指标：
①减量比
②热灼减量
③燃烧效率
④烟气排放浓度限制指标。
a.烟尘：将颗粒物、黑度、总碳量作为控制指标；
b.有害气体：包括SO2、HCl、HF、CO和NOx；
c.重金属元素单质或其化合物：如Hg、Cd、Pb、Ni、Cr、As等；
d.有机污染物：如二噁英，包括多氯代二苯并-对-二噁英（PCDDs）和多氯代二苯并呋喃（PCDFs）。
三、热平衡和烟气分析
（一）固体废物热值
①通过氧弹测热仪测量计算
将高位热值转变成低位热值可以通过下式计算：
（三）影响固体废物焚烧的因素
影响废物焚烧的主要因素包括：废物本身的性质，停留时间，温度，湍流度，过量空气系数及其他因素。其中停留时间，温度，湍流度和过量空气系数称为“3T＋1E”要素，是影响固体废物焚烧效果的主要因素，也是反映焚烧炉性能的主要指标。
（1）废物本身的性质
（2）停留时间Time
通常要求垃圾停留时间能达到1.5~2h以上，烟气停留时间能达到2s以上。
授课题目：第六章固体废物的热处理
教学时数：
4
授课类型：
□理论课□实践课
教学目的、要求：
1了解焚烧原理；
2掌握热平衡和烟气分析；
3了解热解原理；
4掌握典型固体废物的热解；
5了解焙烧；
教学重点：
热平衡和烟气分析；热解工艺；焚烧工艺；固体废物的热分解和烧成。
教学难点：
热解工艺；焚烧工艺。
②HCl的排放量应符合从焚烧炉烟囱排出的HCl量，在进入洗涤设备之前小于1.8kg/h，若达不到这个要求，则经过洗涤设备除去HCl的最小洗涤氯为99.0％。
③烟囱的排放颗粒物应控制在183mg/m3，空气过量率为50％。
（五）焚烧效果的评价指标：
①减量比
②热灼减量
③燃烧效率
④烟气排放浓度限制指标。
a.烟尘：将颗粒物、黑度、总碳量作为控制指标；
b.有害气体：包括SO2、HCl、HF、CO和NOx；
c.重金属元素单质或其化合物：如Hg、Cd、Pb、Ni、Cr、As等；
d.有机污染物：如二噁英，包括多氯代二苯并-对-二噁英（PCDDs）和多氯代二苯并呋喃（PCDFs）。
三、热平衡和烟气分析
（一）固体废物热值
①通过氧弹测热仪测量计算
将高位热值转变成低位热值可以通过下式计算：
（三）影响固体废物焚烧的因素
影响废物焚烧的主要因素包括：废物本身的性质，停留时间，温度，湍流度，过量空气系数及其他因素。其中停留时间，温度，湍流度和过量空气系数称为“3T＋1E”要素，是影响固体废物焚烧效果的主要因素，也是反映焚烧炉性能的主要指标。
（1）废物本身的性质
（2）停留时间Time
通常要求垃圾停留时间能达到1.5~2h以上，烟气停留时间能达到2s以上。
6 固体废物的热处理
在进入洗涤设备之前小于1.8kg/h，若达不到这个 要求，则经过洗涤设备除去HCl的最小洗涤氯为 99.0％。
③烟囱的排放颗粒物应控制在183mg/m3，空气 过量率为50％。
（五）焚烧效果的评价指标： ①减量比：用于衡量焚烧处理废物减量化效果 的指标是减量比，定义为可燃废物经焚烧处理 后减少的质量占所投加废物总质量的百分比。
（6）其他因素
综上所述，在固体废物的焚烧过程中，应在可能
的条件下合理控制各种影响因素，使其综合效应
向着有利于废物完全燃烧的方向发展。
（四）焚烧产物
可燃固体废物基本是有机物，由大量的碳、氢、 氧元素组成，有些还含有氮、硫、磷和卤素等 元素。这些元素在焚烧过程中与空气中的氧起 反应，生成各种氧化物或部分元素的氢化物。
焙烧: 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 于后续资源化利用的处理过程。
§1焚烧处理
一、概述
.. 4 1970~1990 3 20世纪60 年代 …
除尘 资源化 智能化
我国始于20世纪80年代
多功能
综合性
自控、移动式机械炉排焚
烧炉、多样化。 大型机械化炉排；较高效率的烟气净化 系统 。 1 19世纪中后期 机械化连续垃圾焚烧炉。处理能力、焚烧效果、治污能 力增强。 焚毁带病毒、病菌的垃圾。→英、美、法等试验研究，建立焚烧炉。 2 20世纪初
Ni、Cr、As等；
d.有机污染物：如二噁英，包括多氯代二苯并-对二噁英（PCDDs）和多氯代二苯并呋喃 （PCDFs）。
三、热平衡和烟气分析
（一）固体废物热值 固体废物的热值是指单位质量的固体废物完全燃烧 所释放出来的热量，一般以kJ/kg计。下表列出了我 国几种废物的热值。
③烟囱的排放颗粒物应控制在183mg/m3，空气 过量率为50％。
（五）焚烧效果的评价指标： ①减量比：用于衡量焚烧处理废物减量化效果 的指标是减量比，定义为可燃废物经焚烧处理 后减少的质量占所投加废物总质量的百分比。
（6）其他因素
综上所述，在固体废物的焚烧过程中，应在可能
的条件下合理控制各种影响因素，使其综合效应
向着有利于废物完全燃烧的方向发展。
（四）焚烧产物
可燃固体废物基本是有机物，由大量的碳、氢、 氧元素组成，有些还含有氮、硫、磷和卤素等 元素。这些元素在焚烧过程中与空气中的氧起 反应，生成各种氧化物或部分元素的氢化物。
焙烧: 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 于后续资源化利用的处理过程。
§1焚烧处理
一、概述
.. 4 1970~1990 3 20世纪60 年代 …
除尘 资源化 智能化
我国始于20世纪80年代
多功能
综合性
自控、移动式机械炉排焚
烧炉、多样化。 大型机械化炉排；较高效率的烟气净化 系统 。 1 19世纪中后期 机械化连续垃圾焚烧炉。处理能力、焚烧效果、治污能 力增强。 焚毁带病毒、病菌的垃圾。→英、美、法等试验研究，建立焚烧炉。 2 20世纪初
Ni、Cr、As等；
d.有机污染物：如二噁英，包括多氯代二苯并-对二噁英（PCDDs）和多氯代二苯并呋喃 （PCDFs）。
三、热平衡和烟气分析
（一）固体废物热值 固体废物的热值是指单位质量的固体废物完全燃烧 所释放出来的热量，一般以kJ/kg计。下表列出了我 国几种废物的热值。
固体废物处理与处置-第六章-固体废物的热处理
如蜡的燃烧。
表面燃烧
表面燃烧指固体废物不含挥发组分，燃烧只
在固体表面进行，而且在燃烧过程中不发生
融化、蒸发和分解等过程。
如木炭、焦炭的燃烧属于此类。
分解燃烧
可燃物质的碳氢化合物等受热分解，挥发为较小分子可燃
气体后再进行燃烧就是分解燃烧，如木材和纸的燃烧。
垃圾受热后首先分解，轻的碳氢化合物挥发，留下固定碳 及惰性物。挥发分与空气扩散混合而燃烧，固定碳的表面 与空气接触进行表面燃烧。
废 物 热 值
煤矸石Biblioteka 广州垃 圾 4412杭州垃 圾 4452
常州垃 圾 7300
芜湖垃 圾 2863
上海污水 厂污泥
14600
800 ～ 8000
根据经验，城市垃圾的热值大于3350kJ/kg时，燃烧 过程无需加辅助燃料，易于实现自燃烧。
①通过氧弹测热仪测量计算 将高位热值转变成低位热值可以通过下式计算：
（3）台阶式 为倾斜床面，其中固 定和可动炉排纵向交 错配置，有阶段落差。
（4）履带式 炉排由连续不断地运动着的履带 组成。较少使用。
（5）滚筒式 炉排为5~7个圆筒形滚轮，成倾 斜排列，相邻圆桶间旋转方向相反， 有独立的一次空气导管，由圆桶底 部经滚筒表面的送气孔到达废物层。
2、流化燃烧技术
优点：颗粒的剧烈运动使得颗粒和气体间传热、 传质速度快；采用热载体（石英砂），受热均匀 、加速传热和燃烧；结构简单，造价较低。 缺点：需破碎后才能燃烧，动力消耗大。
3、旋转燃烧技术——旋转窑焚烧炉
它是一个略微倾斜而内衬耐火砖的钢制空心圆筒，窑体通常很 长，通过炉体整体转动达到固体废物均匀混合并沿倾斜角度向 出料端移动。
表面燃烧
表面燃烧指固体废物不含挥发组分，燃烧只
在固体表面进行，而且在燃烧过程中不发生
融化、蒸发和分解等过程。
如木炭、焦炭的燃烧属于此类。
分解燃烧
可燃物质的碳氢化合物等受热分解，挥发为较小分子可燃
气体后再进行燃烧就是分解燃烧，如木材和纸的燃烧。
垃圾受热后首先分解，轻的碳氢化合物挥发，留下固定碳 及惰性物。挥发分与空气扩散混合而燃烧，固定碳的表面 与空气接触进行表面燃烧。
废 物 热 值
煤矸石Biblioteka 广州垃 圾 4412杭州垃 圾 4452
常州垃 圾 7300
芜湖垃 圾 2863
上海污水 厂污泥
14600
800 ～ 8000
根据经验，城市垃圾的热值大于3350kJ/kg时，燃烧 过程无需加辅助燃料，易于实现自燃烧。
①通过氧弹测热仪测量计算 将高位热值转变成低位热值可以通过下式计算：
（3）台阶式 为倾斜床面，其中固 定和可动炉排纵向交 错配置，有阶段落差。
（4）履带式 炉排由连续不断地运动着的履带 组成。较少使用。
（5）滚筒式 炉排为5~7个圆筒形滚轮，成倾 斜排列，相邻圆桶间旋转方向相反， 有独立的一次空气导管，由圆桶底 部经滚筒表面的送气孔到达废物层。
2、流化燃烧技术
优点：颗粒的剧烈运动使得颗粒和气体间传热、 传质速度快；采用热载体（石英砂），受热均匀 、加速传热和燃烧；结构简单，造价较低。 缺点：需破碎后才能燃烧，动力消耗大。
3、旋转燃烧技术——旋转窑焚烧炉
它是一个略微倾斜而内衬耐火砖的钢制空心圆筒，窑体通常很 长，通过炉体整体转动达到固体废物均匀混合并沿倾斜角度向 出料端移动。
第六章 固体废物的热处理
式中， 为减量比，％； 式中，MRC为减量比，％； 为减量比 ma为焚烧残渣的质量，kg； 为焚烧残渣的质量， ； 为焚烧残渣的质量 mb为投加的废物质量，kg； 为投加的废物质量， ； 为投加的废物质量 mc为残渣中不可燃物质量，kg。 为残渣中不可燃物质量， 。 为残渣中不可燃物质量
2. 热灼减量 指焚烧残渣在(600±25)℃经3h灼热后减少 灼热后减少 指焚烧残渣在 ± ℃ 灼热后 的质量占原焚烧残渣质量的百分数 的百分数， 的质量占原焚烧残渣质量的百分数，其计算 方法如下： 方法如下：
3．按燃烧室空气供给量分类（第一燃烧室） ．按燃烧室空气供给量分类（第一燃烧室） (1)过氧燃烧 即第一燃烧室供给充足的空 过氧燃烧 即第一燃烧室供给充足的空 气量(即超过理论空气量 即超过理论空气量)。 气量 即超过理论空气量 。 (2)缺氧燃烧第一燃烧室供给理论空气量的 缺氧燃烧第一燃烧室供给理论空气量的 缺氧燃烧 70％一80％，第二燃烧室再供给充足空气 ％ ％ 使其氧化成稳定的气体。 使其氧化成稳定的气体。 相对产生的污染物较少， 相对产生的污染物较少，且在第一燃烧室供 给的空气量少， 给的空气量少，所带出的粒状物质也相对 较少。 较少。 目前焚烧炉设计与操作较常使用的模式。 为目前焚烧炉设计与操作较常使用的模式。
(三)废物焚烧炉的燃烧方式
按照燃烧气体的流动方向， 按照燃烧气体的流动方向，大致可分为反 气体的流动方向 向流、同向流及旋涡流等几类； 向流、同向流及旋涡流等几类； 按照助燃空气加入阶段数分类． 按照助燃空气加入阶段数分类．可分为单 助燃空气加入阶段数分类 段燃烧和多段燃烧， 段燃烧和多段燃烧， 按照助燃空气供应量，可分为过氧燃烧、 按照助燃空气供应量，可分为过氧燃烧、 助燃空气供应量 缺氧燃烧(控气式 和热解燃烧等方式 缺氧燃烧 控气式)和热解燃烧等方式。 控气式 和热解燃烧等方式。
第六章 固体废物的热处理
固体废物的热处理 第六章 固体废物的热处理
第一节 焚烧处理
焚烧、热（裂）解、 焚烧、 焙烧、烧成、煅烧、 焙烧、烧成、煅烧、 烧结等。 烧结等。
一、概述 1、定义 对固体废物进行高温分解 深度氧化的处理过程 高温分解和 的处理过程。 对固体废物进行高温分解和深度氧化的处理过程。 2、焚烧目的 使废物无害化 减量化和资源化。最主要目的“无害化” 无害化、 使废物无害化、减量化和资源化。最主要目的“无害化” 3、适用范围 适用于有机成分多，热值高的废物。 适用于有机成分多，热值高的废物。 不适于焚烧废物：低热值废物、易爆废物、放射性废物。 不适于焚烧废物：低热值废物、易爆废物、放射性废物。
二、发展及应用现状
.. … 4 1970~1990 3 2 20世纪初 世纪初 1 19世纪中后期 世纪中后期 1960’
除尘 资源化 智能化 多功能 综合性
自控、 自控、移动式机械炉排焚 烧炉、多样化、 烧炉、多样化、T ↗ 大型机械化炉排； 大型机械化炉排；高效的烟气净化系统
机械化垃圾焚烧炉。处理能力、焚烧效果、治污↗ 机械化垃圾焚烧炉。处理能力、焚烧效果、治污↗
4、供氧量和物料混合程度 空气作用：助燃、冷却炉排、控制焚烧炉气氛。 空气作用：助燃、冷却炉排、控制焚烧炉气氛。 供给空气量大，氧浓度增大，湍流度增大。 供给空气量大，氧浓度增大，湍流度增大。空气量过 高焚烧温度降低，烟气量增大，对焚烧不利。 高焚烧温度降低，烟气量增大，对焚烧不利。 其它如废物料层厚度、运动方式、空气预热温度、 其它如废物料层厚度、运动方式、空气预热温度、进 气方式、燃烧器性能、烟气净化系统阻力等， 气方式、燃烧器性能、烟气净化系统阻力等，也对焚烧 过程产生影响。 过程产生影响。
（三）焚烧主要影响因素 1、固体废物性质 如废物的可燃成分 有毒有害物质、水分等物质的 可燃成分、 如废物的可燃成分、有毒有害物质、水分等物质的 含量和种类。 含量和种类。 2、温度 影响废物的减量化和无害化程度。温度高， 减量化和无害化程度 影响废物的减量化和无害化程度。温度高，燃烧速度 停留时间短；温度低，停留时间长。 快，停留时间短；温度低，停留时间长。 生活垃圾焚烧温度850℃ 950℃，医疗垃圾、 850℃～ 生活垃圾焚烧温度850℃～950℃，医疗垃圾、危险废 物焚烧温度1150℃以上。 1150℃以上 物焚烧温度1150℃以上。 3、停留时间 指固体废物在焚烧炉停留时间 烟气停留时间。 焚烧炉停留时间和 指固体废物在焚烧炉停留时间和烟气停留时间。 停留时间长，焚烧效果好，但焚烧炉处理能力降低； 停留时间长，焚烧效果好，但焚烧炉处理能力降低； 停留时间短废物燃烧不完全。 停留时间短废物燃烧不完全。
第一节 焚烧处理
焚烧、热（裂）解、 焚烧、 焙烧、烧成、煅烧、 焙烧、烧成、煅烧、 烧结等。 烧结等。
一、概述 1、定义 对固体废物进行高温分解 深度氧化的处理过程 高温分解和 的处理过程。 对固体废物进行高温分解和深度氧化的处理过程。 2、焚烧目的 使废物无害化 减量化和资源化。最主要目的“无害化” 无害化、 使废物无害化、减量化和资源化。最主要目的“无害化” 3、适用范围 适用于有机成分多，热值高的废物。 适用于有机成分多，热值高的废物。 不适于焚烧废物：低热值废物、易爆废物、放射性废物。 不适于焚烧废物：低热值废物、易爆废物、放射性废物。
二、发展及应用现状
.. … 4 1970~1990 3 2 20世纪初 世纪初 1 19世纪中后期 世纪中后期 1960’
除尘 资源化 智能化 多功能 综合性
自控、 自控、移动式机械炉排焚 烧炉、多样化、 烧炉、多样化、T ↗ 大型机械化炉排； 大型机械化炉排；高效的烟气净化系统
机械化垃圾焚烧炉。处理能力、焚烧效果、治污↗ 机械化垃圾焚烧炉。处理能力、焚烧效果、治污↗
4、供氧量和物料混合程度 空气作用：助燃、冷却炉排、控制焚烧炉气氛。 空气作用：助燃、冷却炉排、控制焚烧炉气氛。 供给空气量大，氧浓度增大，湍流度增大。 供给空气量大，氧浓度增大，湍流度增大。空气量过 高焚烧温度降低，烟气量增大，对焚烧不利。 高焚烧温度降低，烟气量增大，对焚烧不利。 其它如废物料层厚度、运动方式、空气预热温度、 其它如废物料层厚度、运动方式、空气预热温度、进 气方式、燃烧器性能、烟气净化系统阻力等， 气方式、燃烧器性能、烟气净化系统阻力等，也对焚烧 过程产生影响。 过程产生影响。
（三）焚烧主要影响因素 1、固体废物性质 如废物的可燃成分 有毒有害物质、水分等物质的 可燃成分、 如废物的可燃成分、有毒有害物质、水分等物质的 含量和种类。 含量和种类。 2、温度 影响废物的减量化和无害化程度。温度高， 减量化和无害化程度 影响废物的减量化和无害化程度。温度高，燃烧速度 停留时间短；温度低，停留时间长。 快，停留时间短；温度低，停留时间长。 生活垃圾焚烧温度850℃ 950℃，医疗垃圾、 850℃～ 生活垃圾焚烧温度850℃～950℃，医疗垃圾、危险废 物焚烧温度1150℃以上。 1150℃以上 物焚烧温度1150℃以上。 3、停留时间 指固体废物在焚烧炉停留时间 烟气停留时间。 焚烧炉停留时间和 指固体废物在焚烧炉停留时间和烟气停留时间。 停留时间长，焚烧效果好，但焚烧炉处理能力降低； 停留时间长，焚烧效果好，但焚烧炉处理能力降低； 停留时间短废物燃烧不完全。 停留时间短废物燃烧不完全。
固体废物处理与处置第六章固体废物的热化学处理
固体废物处理与处置第六章固体废物的热化学处理第六章固体废物的热化学处理一、简答1、什么是焚烧处理，垃圾采用焚烧处理有何特点，焚烧的适用对象一般有哪些？焚烧：一种高温分解和高热氧化的过程，可燃性固体废物在充分供氧的条件下，发生燃烧反应，使其氧化分解，转化为气态物质和不可燃的固态残渣，从而达到减容、去除毒性和回收能源的目的，也就是我们常说的减量化、无害化和资源化。
特点：①减容量大。
通过焚烧处理，废物的体积可以减少80%~95%；②质量也显著减小，可以节约大量填埋场占地；③回收能源。
焚烧放出的热量经过回收可用于采暖、发电等。
④卫生。
焚烧中产生的高温可以彻底消灭病原体，消除腐化源，其最终产物通常都是化学性质比较稳定的无害化灰渣。
⑤不受天气影响，可以全天候操作。
⑥投资费用大，占用资金周期长。
⑦对于固体废物的热值有一定要求，一般不低于3360KJ/Kg。
这一点限制了其应用范围，低热值的固体废物处理效率较低。
⑧焚烧过程有可能产生剧毒物质，如二噁英等，需要投入很大资金对烟气进行处理。
适用对象：一般而言，有机废物均具有可燃性，所以都可以进行焚烧处理，而不适合于焚烧处理的废物种类是比较少的，如有机成分含量特别低的废物、易爆性废物、放射性废物等都不能采用焚烧处理。
适合焚烧处理的废物种类包括a. 废溶剂；b. 废油、油乳化物和油混合物；c. 废塑料、废橡胶和乳胶废物；d. 医院废物、制药废物、农药废物；e. 废脂肪；f. 炼油废物；g. 含蜡废物；h. 含酚废物和含卤素、硫、磷、氮化合物的有机废物；i. 被有害化学物质污染的固体废物（如土壤）或废液等；j. 城市生活垃圾等。
具有以下一种或者几种特性的固体废物可以选定焚烧处理方法：a. 具有生物毒性和危害性；b.不易为生物降解，能在环境中长期存在；c. 易挥发或者易扩散；d. 燃点较低；e. 土地填埋处置不安全。
2、什么是固体废物热值，高位热值（粗热值）低位热值（净热值）？热值：单位质量固体废物完全燃烧时时放出的热量。
第六章固体废物的热处理
系
–余热锅炉后，200~280℃
统
16
1
焚烧处理
PCDDs:
A 控制燃烧
焚
TCDDs PCDFs
温度和停留 时间； B 减少烟气
催化氧化 化学吸收
反应器
烟
烧
酸性气体: HF、 SOX、NOX、HCl
200~500℃ 氧化还原 停留时间； 湿式洗涤 C 有效净化 物理吸附
洗涤塔 吸附塔
气
工 重金属 汞、镉、铅
流化燃烧技术
旋转燃烧技术
焚
– 过程稳定、技术 – 较成熟，可处理 – 较成熟、效率高
成熟、应用广
低热值、高水分 – 回转窑焚烧炉
烧
– 固定炉排焚烧炉、 废物，但对入料 水平机械焚烧炉、 要求均匀化、细
– 滚筒、抄板
倾斜机械焚烧炉
小化
技等
– 流化床焚烧炉
– 辐射、烟气对流， – 空气流和烟气流
术
翻转及搅动 – 炉型设计和配风
热 解
造气
常
用
工
艺
造油
双塔循环式 转窑式
管式快速热解 电炉法
28
2 固体废物热解处理
SW热解造气是使其在一定温度下转变成
气体燃料。
热 解 常
1、双塔循环式工艺： 1）原料定量投入热解炉内；
热 解
用 2）与来自燃烧炉返回的砂混合；
造
工 3）热解炉内400-700℃热解生成燃气。 气
艺 4）气体进入净化系统，一部分供燃烧炉，
油
气液分离后，得到热解油和可燃气。
SW
一次破碎
5㎝
风选
干燥 金属类、玻璃
筛分
二次破碎 0.36 ㎜
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热化学处理存在的问题： 1）投资和运行费用高； 2）操作运行复杂； 3）焚烧使垃圾利用率降低； 4）同时带来二次污染。
干燥脱水 热分解 烧成
焚烧（incineration）: 固体
1
废物高温分解和深度氧化的处 理过程（具有强烈放热效应、
焚烧处理 有基态和电子激发态的自由基
出现、并伴有光辐射的化学反
翻转及搅动
快速移动，物料
➢炉型设计和配风
流态化状态
设计
固体废物性质：可燃成份、 有毒害物质、水分
停留时间: >1.5~2h （垃圾）;>2s（烟气）
焚烧温度：850~950 ℃（一般）, 1150℃
焚烧影 响因素
废物料层厚度、运 动方式、预热温度
供氧量和物料混合程
进气方式、燃烧器性
度: 过剩空气系数
氧化物，性质相对较为稳定。
层状燃烧技术
流化燃烧技术
旋转燃烧技术
➢过程稳定、技术 ➢较成熟，可处理 ➢较成熟、效率高
焚 烧
成熟、应用广
➢固定炉排焚烧炉、 水平机械焚烧炉、
低热值、高水分 废物，但对入料 要求均匀化、细
➢回转窑焚烧炉 ➢滚筒、抄板
技
倾斜机械焚烧炉
小化
术
等
➢流化床焚烧炉
➢辐射、烟气对流， ➢空气流和烟气流
能、烟净化系统阻力
３Ｔ－１Ｅ（停留时间、温度、湍流度和空气过剩率）
热值 :单位质量固体废物在完全燃烧时释放出的热量
氧弹量热计
固 HHV LHV Dulong公式、Steuer公式、Scheurer公式等
体 废 L H V H H V 2 4 2 0 H 2 O 9 H 3 C 5 . l 5 1 F 9
是可燃物质的快速分解和高温氧化过程；根据可燃物质种类和
性质的不同，燃烧过程可划分为蒸发燃烧、分解燃烧和表面燃
烧三种机理。
焚烧炉烟气的气态污染物种类很多，但以SOx、COx、
NOx、HCl、HF、二噁英类（PCDDs）物质为主。烟气中SOx主
要来源于废纸和厨房垃圾；HCl主要类源于含氯的废塑料。
焚
烟气中一部分NOx（热力型NOx）来源于空气中的氮，另一部 分NOx（燃料型NOx）来源于厨房垃圾。而二噁英类（PCDDs）
传热传质过程
CxHyOzNuSvClw + (x + v + y/4 – w/4 – z/2) O2→ xCO2 + wHCl + 0.5uN2 + vSO2 + (y-w) /2 H2O
着火是可燃物质与助燃物质由缓慢放热反应转变为强烈放
热反应的过程。可燃物质着火实际是燃烧系统的热力学、动力
学、流体力学等各种因素共同作用的综合结果。常见的燃烧着
LHV
34000C
143000
H
1 8
O
10500
…
➢智能化
4 1970~1990
➢多功能
➢综合性 ➢自控、移动式机械炉排
2 20世纪初
➢大型机械化炉排焚；烧较炉高、效多率样的化烟、气T净↗化
1
系统
19世纪中后期 ➢机械化连续垃圾焚烧炉。处理能力、焚烧效果、治污↗
➢焚烧带病毒、病菌的垃圾。→英、美、法等试验研究，建立焚烧炉
焚烧处理
焚烧 原理
➢燃烧、燃烧机理、燃烧技术、主要影响因素
第六章 固体废物热处理
Chapter 5 Thermal Treatment of Solid Waste
热处理：利用热物理方法改变固体废物状态的过程，广泛应用于固体 废物的预处理中，热处理包括干燥脱水、热分解、烧成、焙烧等。 固体废物的热化学处理（热转化处理）：在高温条件下使固体废物中 可回收利用的物质转化为能源的过程。主要包括焚烧、热解等。
HH (湿 )( 5 V . H 7 ) H (干 ) V 10 1 H 0 02O 0
物 L H 2 .3 [ 1 V 24 m c 0 40 5 ( m H 0 0 8 1 m 0 o ) 0 7m 6 c 4 l 0m 5 s ]00 热 能量
值 守恒
废物热量+辅助燃料热量+助燃空气热量
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
燃烧是具有强烈放热效应、有基态和电子激发态的自由基出现， 并伴有光辐射的化学反应现象
三要素
可燃物质
焚
助燃物质
烧
引燃火源 焚烧
机
温度
理 着火条件
蒸发 挥发 分解 烧结、熔融 氧化还原
热化学处理的优点： 1）处理时间短。流化床焚烧炉几分钟即可使垃圾燃烧完 全，炉排式焚烧炉垃圾停留时间仅1小时。 2）减容效果好，焚烧残渣体积是原来的8%-12%，如经分 选后的垃圾残渣仅2%-3%。 3）消毒彻底，减轻或消除后续处置过程对环境的影响， 是处理带有病原菌垃圾和有机污染垃圾的良好方法。 4）焚烧厂占地面积相对较小，不超过5hm2。 5）回收能源和资源。
有用热量+化学不完全燃烧热损+机械热损+烟气显热+灰渣显热
高位热值是指燃料在完全燃烧时释放出来的全部热量，即在燃烧 生成物中的水蒸汽凝结成水时的发热量，也称毛热。低位热值 是指燃料完全燃烧，其燃烧产物中的水蒸汽以气态存在时的 发热量，也称净热。单位是：千卡／千克或千焦耳／千克。
Dulong公式 :
焚
火方式：化学自然燃烧、热燃烧、强迫点燃燃烧三种。 燃烧实际上是干燥脱水、热化学分解、氧化还原反应的综
烧
合作用过程。干燥是利用焚烧系统热能使入炉固体废物水分气
机
化蒸气的过程；按热量传递的方式，可将干燥分为传导干燥、
理
对流干燥和辐射干燥三种在高温作用下，进行化学分解和聚合反应的过程。燃烧
烧 污染物质，可能来源于固体废物中的废塑料、废药品，也可
产 能由其前驱体物质在焚烧炉内生成或在焚烧炉外生成。
物
固体废物焚烧处理的产渣量及残渣性质，与固体废物种
类、焚烧炉炉型、焚烧条件等有关。通常固体废物焚烧处理
的产渣量很小，如生活垃圾焚烧处理产渣率一般为7～15%。
残渣的化学组成主要是钙、硅、铁、铝、镁氧化物及重金属
应现象 ）
其它热 处理方法
4
处理方法
2
热裂解
热解:是将有机物在无氧或
焙烧处 焙烧: 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
理 于后续资源化利用的处理过程
缺氧状态下加热，使之成 为气态、液态或固态可燃 物质的化学分解过
3 程。
1
焚烧处理 发展史
➢除尘
..
➢资源化
我国始于1980′
3 1960’