第七章 可燃固体废物的焚烧
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第十一讲 第七章 固体废物的热解处理技术(4月26日)
固体城市煤气及焦化技术发展而来； 借鉴城市煤气及焦化技术发展而来； 20世纪70年代，石油危机促使生化垃圾热解技术发展； 20世纪70年代，石油危机促使生化垃圾热解技术发展； 前发达国家已经实现大型工业化应用，但仍然存在技术问 题和安全问题有待进一步解决，尚未大范围推广； 题和安全问题有待进一步解决，尚未大范围推广； 我国已着手进行基础性研究； 有利于实现从生活垃圾中高效回收燃料气体、液体燃料及 多孔质物质。 多孔质物质。
固体废物处理与资源化 15
国外城市垃圾热解技术发展历程
日本有关城市垃圾热解技术的研究是从1973年实施 ☺ 日本有关城市垃圾热解技术的研究是从1973年实施 的”star Dust”工程开始的。 Dust”工程开始的。 ☺ 该工程的中心内容是利用双塔式循环流化床对城市垃 该工程的中心内容是利用双塔式循环流化床对城市垃 圾中的有机物进行气化。随后， 圾中的有机物进行气化。随后，又开展了利用单塔式 流化床对城市垃圾中的有机物液化回收燃料油的技术 研究。 研究。
固体废物处理与资源化 4
热解技术的特点
☺ 固体废物资源化的重要途径之一； 固体废物资源化的重要途径之一； ☺ 固体废物的热解与焚烧的不同点： 固体废物的热解与焚烧的不同点 不同点： (1)热解可以将固体废物中的有机物转化为以燃料气、 (1)热解可以将固体废物中的有机物转化为以燃料气、 热解可以将固体废物中的有机物转化为以燃料气 燃料油和炭黑为主的贮存性能源 为主的贮存性能源， 燃料油和炭黑为主的贮存性能源，焚烧尾气组分 无法利用； 无法利用； (2)由于是缺氧分解，排气量少，有利于减轻对大气 (2)由于是缺氧分解，排气量少， 由于是缺氧分解 环境的二次污染； 环境的二次污染； (3)热解温度相对较低，废物中的硫、重金属等有害 (3)热解温度相对较低 废物中的硫、重金属等有害 热解温度相对较低， 成分大部分被固定在炭黑中 挥发量少， 在炭黑中， 成分大部分被固定在炭黑中，挥发量少，燃烧过 程中有害金属挥发量高，尾气的污染性强； 程中有害金属挥发量高，尾气的污染性强； (4)由于保持还原条件，Cr3+不会转化为Cr6+； (4)由于保持还原条件 由于保持还原条件， 不会转化为Cr 放热过程。 (5)热解过程为吸热过程，焚烧为放热过程。 (5)热解过程为吸热过程，焚烧为放热过程 热解过程为吸热过程
第七章 焚烧技术(2)讲解
PCDDs/PCDFs生成的典型温度：350±50℃ 主要发生在锅炉内（尤其在节热器部位）或粒 状污染物控制设备前。
对于烟气中已生成的PCDDs/PCDFs： 干法或半干法：喷入吸附剂（如活性炭或焦炭粉）或
设置吸附剂的固定床吸附与除尘设备联合 湿法：对PCDDs/PCDFs总浓度影响不大，但可使毒性
PCDDs/PCDFs的防治：
控制来源：
避免含PCDDs/PCDFs物质和含氯成分高的物质 （如PVC）进入垃圾
减少炉内形成：
共“a-g”七条措施
重点：保证足够的燃烧温度和停留时间 焚烧温度≥850℃,停留时间≥ 2s 焚烧温度≥ 1000℃,停留时间≥ 1s
避免炉外低温再合成：
a.在燃烧室设计时采取适当的炉体热负荷，以保持足 够的燃烧温度、气体停留时间、燃烧段和后燃烧段的 不同空气量及预热温度等
当量浓度（TEQ）有所降低
PCDDs/PCDFs的测定：
属于超痕量级测试：GC-MS联机测定
七、焚烧产生的残渣及其控制：
细渣
灰渣种类：
底灰 锅炉灰 飞灰
属于危险废物，必须进行固化/稳定化处理
七、焚烧产生的残渣及其控制：
焚烧灰渣的处理处置及再利用： 图7-26（P220）：典型的灰渣处理处置技术 图7-27（P221）：典型的焚烧灰渣再利用技术
缺点：
动力消耗较多 废气中粉尘较多 空气分布必须均匀，否则发生偏流影响流化状态 和尾气夹带量，燃烧温度和焚烧完全性
流化床式焚烧炉：
一种综合性能优越的城市垃圾焚烧方式，尤其 适合我国垃圾热值低的国情
可用于处理污泥、油渣以及多种有机废液和小 颗粒废物等
模组式固定床焚烧炉（控气式焚烧炉）：
一次燃烧室助燃空气量为理论空气量的70~80%
对于烟气中已生成的PCDDs/PCDFs： 干法或半干法：喷入吸附剂（如活性炭或焦炭粉）或
设置吸附剂的固定床吸附与除尘设备联合 湿法：对PCDDs/PCDFs总浓度影响不大，但可使毒性
PCDDs/PCDFs的防治：
控制来源：
避免含PCDDs/PCDFs物质和含氯成分高的物质 （如PVC）进入垃圾
减少炉内形成：
共“a-g”七条措施
重点：保证足够的燃烧温度和停留时间 焚烧温度≥850℃,停留时间≥ 2s 焚烧温度≥ 1000℃,停留时间≥ 1s
避免炉外低温再合成：
a.在燃烧室设计时采取适当的炉体热负荷，以保持足 够的燃烧温度、气体停留时间、燃烧段和后燃烧段的 不同空气量及预热温度等
当量浓度（TEQ）有所降低
PCDDs/PCDFs的测定：
属于超痕量级测试：GC-MS联机测定
七、焚烧产生的残渣及其控制：
细渣
灰渣种类：
底灰 锅炉灰 飞灰
属于危险废物，必须进行固化/稳定化处理
七、焚烧产生的残渣及其控制：
焚烧灰渣的处理处置及再利用： 图7-26（P220）：典型的灰渣处理处置技术 图7-27（P221）：典型的焚烧灰渣再利用技术
缺点：
动力消耗较多 废气中粉尘较多 空气分布必须均匀，否则发生偏流影响流化状态 和尾气夹带量，燃烧温度和焚烧完全性
流化床式焚烧炉：
一种综合性能优越的城市垃圾焚烧方式，尤其 适合我国垃圾热值低的国情
可用于处理污泥、油渣以及多种有机废液和小 颗粒废物等
模组式固定床焚烧炉（控气式焚烧炉）：
一次燃烧室助燃空气量为理论空气量的70~80%
可燃固体废物的焚烧
可燃固体废物的焚烧可燃固体废物的焚烧一、可燃固体废物：从焚烧角度分析，城市生活垃圾可分为可燃和不可燃两部分: 可燃垃圾――橡塑、纸张、破布、竹木、皮革、果皮及动植物、厨房垃圾等。
其组分、物性和燃烧特性等非常复杂，不易直接填埋；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。
第一节可燃固体废物的热值一、热值热值――指单位重量的固体废物燃烧释放出来的热量，kJ/kg。
粗热值 HHV――高位热值：是指化合物在一定温度下反应到达最终产物的焓的变化。
水为液态净热值 NHV――低位热值：水为气态。
二、热量的测定 1.标准实验：氧弹量热计――测量的是粗热值。
2.通过元素组成作近似计算粗热值与净热值的转换 1.NHV HHV-2420[H2O+9 H-Cl/35.5-F/19 ] NHV：净热值，kJ/kg HHV：粗热值，kJ/kg H2O：焚烧产物中水的重量百分率，% H、Cl、F：分别为废物中氢氯氟含量的重量百分率，% 2.NHV 2.32[1400mC+45000（mH-0.125mo）-760mCl+4500mS] mC、mH、mo、mCl、mS：分别代表碳、氢、氧、氯和硫的质量分数关于热值的计算例1 表7―2是我国武汉市城市垃圾的组分，假设该组分的热值与美国城市垃圾的典型组分的热值相同，可据此计算出武汉市垃圾的热值：例2某固体废物含可燃物60%、水分20%、惰性物20%。
固体废物的元素组成为碳28%、氢4%、氧23%、氮4%、硫1%，水分20%、灰分20%。
假设①固体废物的热值为11630kJ/kg；②炉栅残渣含碳量为5%；③空气进入炉膛的温度为65℃，离开炉栅的温度为650℃；④残渣的比热为0.323 kJ/（kg.℃）；⑤水的汽化潜热2420 kJ/kg ；⑥辐射损失为总炉膛输入热量的0.5%；⑦碳的热值为32564 kJ/kg 。
试计算这种废物燃烧后可利用的热值。
固体废物处理与资源化固体废弃物焚烧处理
若已知废物的元素组成，则可用Dulong方程式近似计算出 净热值：
1 NHV 2.32[14000mc 45000(mH mo) 760mcl 4500ms]
3
式中：mc、mH、mo、mcl、ms分别代表碳、氢、氧、氯和 硫的摩尔质量。
2、通过比例求和法计算
如果混合固体废物总量已知，废物中各组成的重量和热值 已测定，则混合固体废物的热值可用下式计算：
3、焚烧效果的评价
（1）目测法：通过肉眼观察焚烧产生的烟气的“黑度”来判断焚 烧效果，烟气越黑，焚烧效果越差。
（2）热灼减量法：根据焚烧炉渣中有机可燃物的量（即未燃尽的 固定碳）来评价焚烧效果的方法。
热灼减率指生活垃圾焚烧炉渣中的可燃物在高温(600±25）℃ 、 保持3小时、空气过量的条件下被充分氧化后，单位质量焚烧炉渣 的减少量。热灼减率越小，燃烧反应越完全，焚烧效果越好。热灼 减率的计算如下：
H、Cl、F分别为废物中氢、氯、氟
含量的质量百分数，%。
也可用下式计算：
NHV HHV 6(9H W )
式中：NHV——垃圾的低位热值，kJ/kg(湿基）； HHV——垃圾的高位热值，kJ/kg(湿基）； H——湿基垃圾中的氢元素含量，%； W——湿基垃圾的水分，%；
1、通过元素组成作近似计算
DRE＝WPOHC进 - WPOHC出 100％ WPOHC进
(2) HCl的排放量
从燃烧炉烟气排出的HCl量在进入洗涤
设备之前小于1.8kg/h。
（3）烟囱的排放颗粒物含量应≤100、80、65mg/m3。（标态、 11%O2（干空气）作为换算基准换算后的浓度。不同焚烧容量 ≤300kg/h、300～2500kg/h、≥2500kg/h）。
碘。
1 NHV 2.32[14000mc 45000(mH mo) 760mcl 4500ms]
3
式中：mc、mH、mo、mcl、ms分别代表碳、氢、氧、氯和 硫的摩尔质量。
2、通过比例求和法计算
如果混合固体废物总量已知，废物中各组成的重量和热值 已测定，则混合固体废物的热值可用下式计算：
3、焚烧效果的评价
（1）目测法：通过肉眼观察焚烧产生的烟气的“黑度”来判断焚 烧效果，烟气越黑，焚烧效果越差。
（2）热灼减量法：根据焚烧炉渣中有机可燃物的量（即未燃尽的 固定碳）来评价焚烧效果的方法。
热灼减率指生活垃圾焚烧炉渣中的可燃物在高温(600±25）℃ 、 保持3小时、空气过量的条件下被充分氧化后，单位质量焚烧炉渣 的减少量。热灼减率越小，燃烧反应越完全，焚烧效果越好。热灼 减率的计算如下：
H、Cl、F分别为废物中氢、氯、氟
含量的质量百分数，%。
也可用下式计算：
NHV HHV 6(9H W )
式中：NHV——垃圾的低位热值，kJ/kg(湿基）； HHV——垃圾的高位热值，kJ/kg(湿基）； H——湿基垃圾中的氢元素含量，%； W——湿基垃圾的水分，%；
1、通过元素组成作近似计算
DRE＝WPOHC进 - WPOHC出 100％ WPOHC进
(2) HCl的排放量
从燃烧炉烟气排出的HCl量在进入洗涤
设备之前小于1.8kg/h。
（3）烟囱的排放颗粒物含量应≤100、80、65mg/m3。（标态、 11%O2（干空气）作为换算基准换算后的浓度。不同焚烧容量 ≤300kg/h、300～2500kg/h、≥2500kg/h）。
碘。
第7章---可燃固体废物的焚烧
物等。元素态重金属、重金属氧化物及重金属氯
化物在尾气中将以特定的平衡状态存在，且因其
浓度各不相同，各自的饱和温度亦不相同，遂构
成了复杂的连锁关系。汞、砷等蒸气压均大于
7mmHg(约933Pa)，多以蒸气状态存在。
7.3焚烧污染物的产生与防治—
毒性有机物
废物焚烧过程中产生的毒性有机 氯化物主要为二恶英类，包括多氯代 二苯-对-二恶英(PCDDs)和多氯代二 苯并呋哺(PCDFs)。
7.2废物焚烧的控制参数
3T1E一般称为焚烧四大控制参数，也是 影响焚烧效果的主要因素。
焚烧温度 搅拌混合程度 气体停留时间 过剩空气率7.源自废物焚烧的控制参数——焚烧温度
焚烧温度是指废物中有害组分在高温下氧化、 分解直至破坏所须达到的温度。
提高焚烧温度有利于废物中有机毒物的分解 和破坏，并可抑制黑烟的产生。过高的焚烧温 度不仅增加了燃料消耗量，而且会增加废物中 金属的挥发量及氧化氮数量，引起二次污染。 燃烧温度低会使燃烧不完全，燃烧室温度必须 保持在燃料的起燃温度之上，可以采用预热空 气的方法，提高燃烧温度。
7.3焚烧污染物的产生与防治—
一氧化碳
当氧气的含量越高越有利于一氧化碳生
产二氧化碳。但是事实上焚烧过程中仍夹杂
碳微粒。只要燃烧反应进行，一氧化碳就可
能产生，故焚烧炉二燃室较为理想的设计炉
温是在1000℃，废气停留时间为1s。
7.3焚烧污染物的产生与防治—
酸性气体
焚烧产生的酸性气体，主要包括二氧化硫、
否支付对它自身干燥，并维持一定高
的焚烧温度。
生活垃圾，热值大于3350 kJ/kg
7.1燃烧的基本知识——
燃烧过程
物料的干燥阶段 燃烧的主阶段——真正的燃烧阶段 燃尽阶段——生成残渣的阶段
第七章可燃固体废物的焚烧
式中： WH O—焚烧产物中水的质量分数，%；
2
WCl WF NHV HHV 2420[WH2O 9(WH )] 35.5 19
WH、WCl、WF—废物中氢、氯、氟含量的质量分数，%。
若废物的元素组成已知，可利用Dulong 方程式近似计
算出低位热值：
1 NHV 2.32[14000MC 45000(MH MO) 760MCl 4500MS] 8 若混合废物中各组成物热值已知，则可按下式计算出总 热值：
理论空气量:根据废物组分的氧化反应方程式计算求得的空气量。
3 、 焚烧烟气
主要的污染物质： （1）不完全燃烧产物(PIC)，碳氢化合物燃烧不良产生的副产品，包括CO、炭黑、 烃、有机酸及聚合物等； （2）粉尘，废物中的惰性金属盐类、金属氧化物或不完全燃烧物质等； （3）酸性气体，包括氯化氢及其他卤化氢、SOx、NOx、H3PO4等； （4）重金属污染物，包括铅、汞、铬等的元素态、氧化态和氯化物等； （5）有机污染物，主要为二恶英（PCDDs和PCDFs等）
2废物热值利用方式
主要设备：锅炉 蒸汽透平机（气体透平机） 发电机
第二节 固体物质的燃烧
（一）固体废物焚烧的产物 1、有机碳的焚烧产物是二氧化碳气体。 2、有机物中的氢的焚烧产物是水。若有氟或氯存在，也可能有它们的 氢化物生成。 3、固体废物中的有机硫和有机磷，在焚烧过程中生成二氧化硫或三氧 化硫以及五氧化二磷。 4、有机氮化物的焚烧产物主要是气态的氮，也有少量的氮氧化物生成。 由于高温时空气中氧和氮也可结合生成一氧化氮，相对于空气中氮来说， 固体废物中的氮元素含量很小，一般可以忽略不计。 5、有机氟化物的焚烧产物是氟化氢。 6、有机氯化物的焚烧产物是氯化氢。 7、有机溴化物和碘化物焚烧后生成溴化氢及少量溴气以及元素碘。 8、根据焚烧元素的种类和焚烧温度，金属在焚烧以后可生成卤化物、 硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐、氢氧化物和氧化物等。
第七章可燃固体废的焚烧(1)解析
♣ 热值的确定：
►高位热值（粗热值）：HHV
用氧弹量热计测定
► 低位热值（净Biblioteka 值）： NHV由高位热值计算
利用Dulong方程式计算
由高位热值计算NHV：
Cl F NHV ＝HHV －2420[ H 2O + 9( H－ 35.5 －19 )]
式中： NHV－低位热值，kJ/kg
HHV－高位热值，kJ/kg
H2O－固体废物中水的质量百分数，％ H、Cl、F－分别为固体废物中氢、氯、氟 含量的质量百分数，％
利用Dulong方程式计算NHV： （前提：在废物组成元素已知的情况下）
1 NHV ＝2.32[14000 mC + 45000 (mH－ 3 mO )－760 mCl + 4500 mS ]
式中: NHV－低位热值，kJ/kg mC、mO、mH、mCl 、mS －分别代表碳、 氧、氢、氯和硫的质量分数
式中：A0－理论空气量 A －实际供应空气量
过剩空气量：Excess air
♣ 过剩空气率：
A m＝ A 0
A－A0 过剩空气率 ＝ ×100% A0 A ＝( A － 1)×100% 0
＝( m－ 1) ×100%
四、主要焚烧参数的计算： 物料平衡分析：
生活垃圾M1
空气M2 焚 烧 系 统 飞灰M4出 干烟气M1出
第七章 可燃固体废物的焚烧
概
述
一、焚烧技术的定义及特点
1、固体废物的焚烧：
被处理的废物在焚烧炉内与过量空气进行氧 化燃烧反应，废物中的有害物质在高温下 （800～1200℃）氧化、热解而被破坏。
2、固体废物焚烧技术的特点：
♣ 优 点：
减量、解毒、除害
固体废物的热处理
第七章 固体废物的热处理第一节概述焚烧法是一种高温热处理技术，即以一定的过剩空气量与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧化燃烧反应，废物中的有害有毒物质在高温下氧化、热解而被破坏，是一种可同时实现废物无害化、减量化、资源化的处理技术。
焚烧的主要目的是尽可能焚毁废物，使被焚烧的物质变为无害和最大限度地减容，并尽量减少新的污染物质产生，避免造成二次污染。
对于大、中型的废物焚烧厂，能同时实现使废物减量、彻底焚毁废物中的毒性物质，以及回收利用焚烧产生的废热这三个目的。
焚烧法不但可以处理固体废物，还可以处理液体废物和气体废物；不但可以处理城市垃圾和一般工业废物，而且可以用于处理危险废物。
危险废物中的有机固态、液态和气态废物，常常采用焚烧来处理。
在焚烧处理城市生活垃圾时，也常常将垃圾焚烧处理前暂时贮存过程中产生的渗滤液和臭气引入焚烧炉焚烧处理。
焚烧适宜处理有机成分多、热值高的废物。
当处理可燃有机物组分含量很少的废物时，需补加大量的燃料，这会使运行费用增高。
但如果有条件辅以适当的废热回收装置，则可弥补上述缺点，降低废物焚烧成本，从而使焚烧法获得较好的经济效益。
1.1 废物焚烧处理方式处理废物的焚烧场可分为城市垃圾焚烧场、一般工业废物焚烧场和危险废物焚烧场。
数量最多的焚烧场是城市生活垃圾焚烧场。
焚烧场按处理规模和服务范围来看，又有区域集中处理场和就地分散处理场之分。
集中处理场规模大、设备先进、能保证达到无害化处理要求，同时也有利于能源的回收和利用。
1、焚烧处理方式：废物焚烧处理的工艺流程及其焚烧炉的结构，主要由废物种类、形态、燃烧特性和补充燃料的种类来决定，同时还与系统的后处理以及是否设置废热回收设备等因素有关。
一般说来，对于易处理、数量少、种类单一及间歇操作的废物处理，工艺系统及焚烧炉本体尽量设计得比较简单，不必设置废热回收设施。
对于数量大的废物，并需连续进行焚烧处理时，焚烧炉设计要保证高温，除将废物焚毁外，应尽可能地考虑废热回收措施，以充分利用高温烟气的热能。
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②提高灰分熔点。由于积灰促进了高温腐蚀速度，因此可向 锅炉中施放高温防腐剂（Ca、Mg、Al的氧化物）；
③避免还原气氛出现，保证供给过量空气； ④选用耐腐蚀性能好的钢材做炉壳； ⑤根据耐火材料的耐蚀特性分段选用。如在焚烧炉内，低温
部位宜用粘土砖，而高温部位宜用高铝矾土砖。
三、焚烧残渣的处理和利用
F 19
二、废物热值利用方式
固体废物焚烧热的利用包括供热和发电，在 用于发电时，一般在下列设备中进行：产生 蒸汽的锅炉、蒸汽透平机或气体透平机以及 发电机。
第二节 固体物质的燃烧
（一）固体废物焚烧的产物 1、有机碳的焚烧产物是二氧化碳气体。 2、有机物中的氢的焚烧产物是水。若有氟或氯存在，也可能有它们的
六、典型垃圾焚烧炉
七、各种特殊焚烧炉
催化焚烧炉 纯氧焚烧炉 湿式氧化设备 熔盐焚烧炉 熔融玻璃反应器 等离子温度焚烧炉 电子反应器 Shirxo红外技术
八、焚烧炉的保护
A控制温度，避免HCl腐蚀炉体； B提高灰分熔点，在锅炉内施放高温防腐剂
（Ca、Mg、Al等氧化物）； C避免还原气氛出现，保证供应过量空气； D选用耐腐蚀性好的钢材做炉壳； E根据耐火材料的耐蚀性特性分段，选用耐火
二噁英主要是由焚烧下列物质产生
①燃烧含微量PCDD垃圾，在排出废气中含 PCDD。②二种或多种有机氯化物（如氯酚） 存在下，由于二聚作用，在适当的温度和氧 气条件下结合形成PCDD。③多氯化二酚、 多氯联苯等一类化合物的不完全燃烧，也可 生成PCDD。④由于氯及氯化物的存在，破 坏碳氢化合物（芳香族）的基本结构而与木 质素结合，促使生成PCDD、PCDF（多氯二 苯呋喃）的化合物。
第四节 固体废物的焚烧设备
一、多段炉 多段炉的炉体是一个垂直的内衬耐火材料的钢制圆
筒，内部分成许多层，每层是一个炉膛。炉体中央 装有一顺时针方向旋转的双筒的带搅动臂的中空中 心轴，搅动臂的内筒与外筒分别与中心轴的内筒和 外筒相联。搅动臂上装有多个方向与每层落料口的 位置相配合的搅拌齿。炉顶有固体加料口，炉底有 排渣口，在炉侧有空气和热风进口以及补充燃料的 喷嘴。
固体废物的处理与处置
多 媒 体 网 络
第七章 可燃固体废物的焚烧
第七章 可燃固体废物的焚烧
焚烧后的废物体积只是原体积的5%或更少。 一些有害固体废物通过焚烧，可以破坏其组 成结构或杀灭病原菌，达到解毒、除害的目 的。可燃固体废物的焚烧处理，能同时实现 减量化、无害化和资源化。
第一节 可燃固体废物的热值
（三）焚烧产生气体温度的近似计算
NHV m pc p (T 298 ) mec p (T 298 )
二、固体废物的燃烧过程及其动力学
（1）蒸发燃烧，固体受热熔化成液体，继而化成蒸气，与 空气扩散混合而燃烧，蜡的燃烧属这一类；
（2）分解燃烧，固体受热后首先分解，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。木材和纸的燃烧属 这一类；
五、废塑料专用焚烧炉
热塑性塑料加热后首先软化、熔融呈液状， 然后分解燃烧。而热固性塑料加热后，一旦 软化，一部分立即分解成低分子化合物而分 离，继续加热则变硬、不再软化溶融，而是 在固体表面进行燃烧。有些塑料加热达到某 个温度时会急剧分解，而有些在急剧分解后 还有一个缓慢的分解过程，有些还易产生煤 烟。
（3）表面燃烧，如木炭，焦等固体受热后不发生熔化、蒸 发和分解等过程，而是在固体表面与空气反应进行燃烧。挥 发分的燃烧是均相的反应，反应速度快，而固体的燃烧是不 均相的，速度要慢得多。含碳固体废物的燃烧大都属分解燃 烧，可分成分解与燃烧二个过程。
三、影响固体物质燃烧的因素
（1）固体粒度的影响 （2）温度的影响 （3）压力的影响 （4）相对速度的影响 （5）氧浓度的影响
三、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ化床焚烧炉
流化床焚烧炉是一垂直的衬耐火材料的钢制容器， 在焚烧炉的下部安装有气流分布板，板上装有载热 的惰性颗粒，典型的载热体多用砂子。如果废物中 含无机物质，床层上的材料可被产生的无机物质逐 渐置换。空气从焚烧炉的下部进入，经过气流分布 板使床野产生流态化。固体废物由炉顶或炉侧进入 炉内，与高温载热体及气流交换热量而被干燥、破 碎并燃烧、产生的热量贮存于载热体中，并将气流 的温度提高。焚烧温度不可太高，否则床层材料出 现粘结现象。
四、有关停留时间的计算
dC/dt = -kt ln(CA/CA0)= -kt A和E由实验测得。当通过实验求得k值，
DRE一定时，可由上式求得停留时间（t）， 或由停留时间求出DRE，或由停留时间、 DRE计算破坏的温度。
第三节 燃烧过程污染物的产生与防
治
一、几种有机组分的产生与防治
（一）二噁英的产生与防治
二噁英是指含有二个氧键连结二个苯环的有机氯化 合物。可以有二至八个氯原子在取代位置上，共生 成73种不同的化合物，都是多氯二苯二噁英 （PCDD）一般统称氯化二苯二噁英（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，比马钱子 碱大五百倍。多氯二苯二噁英在700℃以下对热稳 定，高温开始分解。
（二）恶臭的产生与防治
恶臭物质也是未完全燃烧的有机物，多为有 机硫化物或氮化物，它们刺激人的嗅觉器官， 引起人们厌恶或不愉快，有些物质亦可损害 人体健康。
恶臭的防治
常在二次燃烧室中利用辅助燃料将温度提高到1000℃，使恶臭物直接燃 烧；
可利用催化剂在150-400℃下进行催化燃烧； 用水或酸、碱溶液吸收恶臭物质； 用活性炭、分子筛等吸附剂来吸附废气中恶臭； 用含有微生物的土粒、干鸡粪等多孔物做吸附剂，让微生物分解恶臭物
烧过程产生的炉渣，一般为无机物质，它们 主要是金属的氧化物、氢氧化物和碳酸盐、 硫酸盐、磷酸盐以及硅酸盐。大量的炉渣特 别是其中含有重金属化合物的炉渣，对环境 会造成很大危害。
（一）焚烧残渣的利用
（二）烧结残渣的利用
烧结残渣是象砂石一样密度高的粒子，其中 重金属溶出量少，可作混凝土的粗骨料和轻 量混凝土中的粗骨料及筑路材料用。
质； 将气体冷却，使恶臭物冷凝成液体而与气体分离。 在上述方法中以燃烧法净化效果最好，没有二次污染，也不存在进一步
处理废液或废固体的问题。但需消耗燃料，催化燃烧燃料费用虽低，但 催化剂易中毒。选择净化方法一般需从净化性能及净化费用二方面考虑， 既要达到消除恶臭又要减少净化费用，多数情况下采用两种以上的净化 法较为有利，如直接燃烧后再经催化燃烧；吸收后再经浸渍不同化学品 的吸附剂吸附，可达到更好的脱臭效果。
材料，如低温部位采用粘土砖，高温部位采 用高铝矾土砖等。
流化床焚烧炉
四、多室焚烧炉
多室焚烧炉是有多个燃烧室的焚烧炉，第一燃烧室是固体废 物燃烧室，第二、三燃烧室为气相燃烧室。由第一燃烧室至 第二燃烧室需经过火焰口及混合室，形成燃烧带。废物进入 第一燃烧室，投在固定炉栅上，经干燥、着火而燃烧。在燃 烧时，挥发分及水分挥发通过燃烧室部分氧化。其余部分随 气流通过火焰口向下流经混合室与二次空气混合，因为混合 室使气流流动区域受到限制和突然改变流向而产生湍流，促 使混合均匀并产生气相反应。膨胀的气体受到帘墙阻挡使气 流改变方向，经过帘墙口从混合室到达最后的燃烧室，可燃 组分被完全氧化。飞灰和其他固体颗粒物质受墙碰撞而沉落 在燃烧室内。
二、回转窑焚烧炉
窑身为一卧式可旋转的圆柱体，它的轴线与水平稍 成倾斜(1/100-1/300)，窑身较长(L/D=2-10)，窑的 下端有二次燃烧室。重焦油、污泥等固体废物从窑 的上部进入，随着窑的转动向下端移动。空气与物 料进行的方向可以同向也可逆向。进入窑炉的物料 与废气相遇，一边受热干燥(200-300℃)，一边受窑 炉的回转而使物料破碎，然后在窑的后段进行分解 燃烧(700-900℃)，在窑内来不及燃烧的挥发分，进 入二次燃烧室燃烧，焚烧的残渣在高温烧结区 (1100-1300℃)熔融，而排出炉外。如果需要辅助燃 料可在焚烧炉上端或二次燃烧室加入。
固体废物的热值是指单位重量的固体废物燃 烧释放出来的热量，以kJ/kg来表示。
一、有关热值的计算
粗热值和净热值。粗热值是指化合物在一定 温度下反应到达最终产物的焓的变化。净热
值与粗热值的意义相同，只是产物水的状态 不同，前者水是液态，后者水是气态。
NHV
HHV
2420H 2O
9 H
Cl 35.5
二噁英的去除
一是流动焚烧系统，整个系统由焚烧炉、燃烧气连续测定仪 和气体净化器三部分组成，将含二噁英的固体或液体废物置 于初级燃烧室内焚烧，产生的烟气进入二级燃烧室，借辅助 燃料油燃烧，温度升至1200℃，经冷却后进入高效气体净化 器，除去颗粒物及酸性气体。该系统对固体及液体中二噁英 的破坏率达99.9999%。另二个设备是高效电子反应器及红 外处理系统，经这二个设备处理，四氯化碳的分解率为 99.9999%，多氯联苯的分解率为99.99999%，对含2，3，7， 8-TCDD的土壤经处理后，残渣中2，3，7，8-TCDD的含量 小于检出极限0.11ppb。排放气体中2，3，7，8-TCDD的含 量小于检出极限0.55ng/m3。
二、煤烟的产生与防治
固体废物焚烧时会产生煤烟，煤烟是由碳氢 燃料的脱氢、聚合或缩合而生成的。
为了防止煤烟的生成，应在其尚未凝集成大 块之前，增加氧气浓度、提高温度、加速煤 烟的燃烧速度。
炉体的防护主要措施
①控制温度，避免HCl腐蚀炉体。采用水墙式炉壁，即在炉 壁四周装配水管墙，以吸收辐射热降低炉温，控制炉温在 HCl露点以上至HCl直接与Fe反应的温度以下（400℃）；
（二）有害有机废物焚烧后要求达到 的三个标准
1、主要有害有机组分（POHC）的破坏去除率 （DRE）要达到99.99%以上。DRE定义为从废物 中除去的POHC的质量百分率：
对每个指定的POHC都要求达到99.99%以上。 2、HCl的排放量应符合从焚烧炉烟囱排出的HCl量
③避免还原气氛出现，保证供给过量空气； ④选用耐腐蚀性能好的钢材做炉壳； ⑤根据耐火材料的耐蚀特性分段选用。如在焚烧炉内，低温
部位宜用粘土砖，而高温部位宜用高铝矾土砖。
三、焚烧残渣的处理和利用
F 19
二、废物热值利用方式
固体废物焚烧热的利用包括供热和发电，在 用于发电时，一般在下列设备中进行：产生 蒸汽的锅炉、蒸汽透平机或气体透平机以及 发电机。
第二节 固体物质的燃烧
（一）固体废物焚烧的产物 1、有机碳的焚烧产物是二氧化碳气体。 2、有机物中的氢的焚烧产物是水。若有氟或氯存在，也可能有它们的
六、典型垃圾焚烧炉
七、各种特殊焚烧炉
催化焚烧炉 纯氧焚烧炉 湿式氧化设备 熔盐焚烧炉 熔融玻璃反应器 等离子温度焚烧炉 电子反应器 Shirxo红外技术
八、焚烧炉的保护
A控制温度，避免HCl腐蚀炉体； B提高灰分熔点，在锅炉内施放高温防腐剂
（Ca、Mg、Al等氧化物）； C避免还原气氛出现，保证供应过量空气； D选用耐腐蚀性好的钢材做炉壳； E根据耐火材料的耐蚀性特性分段，选用耐火
二噁英主要是由焚烧下列物质产生
①燃烧含微量PCDD垃圾，在排出废气中含 PCDD。②二种或多种有机氯化物（如氯酚） 存在下，由于二聚作用，在适当的温度和氧 气条件下结合形成PCDD。③多氯化二酚、 多氯联苯等一类化合物的不完全燃烧，也可 生成PCDD。④由于氯及氯化物的存在，破 坏碳氢化合物（芳香族）的基本结构而与木 质素结合，促使生成PCDD、PCDF（多氯二 苯呋喃）的化合物。
第四节 固体废物的焚烧设备
一、多段炉 多段炉的炉体是一个垂直的内衬耐火材料的钢制圆
筒，内部分成许多层，每层是一个炉膛。炉体中央 装有一顺时针方向旋转的双筒的带搅动臂的中空中 心轴，搅动臂的内筒与外筒分别与中心轴的内筒和 外筒相联。搅动臂上装有多个方向与每层落料口的 位置相配合的搅拌齿。炉顶有固体加料口，炉底有 排渣口，在炉侧有空气和热风进口以及补充燃料的 喷嘴。
固体废物的处理与处置
多 媒 体 网 络
第七章 可燃固体废物的焚烧
第七章 可燃固体废物的焚烧
焚烧后的废物体积只是原体积的5%或更少。 一些有害固体废物通过焚烧，可以破坏其组 成结构或杀灭病原菌，达到解毒、除害的目 的。可燃固体废物的焚烧处理，能同时实现 减量化、无害化和资源化。
第一节 可燃固体废物的热值
（三）焚烧产生气体温度的近似计算
NHV m pc p (T 298 ) mec p (T 298 )
二、固体废物的燃烧过程及其动力学
（1）蒸发燃烧，固体受热熔化成液体，继而化成蒸气，与 空气扩散混合而燃烧，蜡的燃烧属这一类；
（2）分解燃烧，固体受热后首先分解，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。木材和纸的燃烧属 这一类；
五、废塑料专用焚烧炉
热塑性塑料加热后首先软化、熔融呈液状， 然后分解燃烧。而热固性塑料加热后，一旦 软化，一部分立即分解成低分子化合物而分 离，继续加热则变硬、不再软化溶融，而是 在固体表面进行燃烧。有些塑料加热达到某 个温度时会急剧分解，而有些在急剧分解后 还有一个缓慢的分解过程，有些还易产生煤 烟。
（3）表面燃烧，如木炭，焦等固体受热后不发生熔化、蒸 发和分解等过程，而是在固体表面与空气反应进行燃烧。挥 发分的燃烧是均相的反应，反应速度快，而固体的燃烧是不 均相的，速度要慢得多。含碳固体废物的燃烧大都属分解燃 烧，可分成分解与燃烧二个过程。
三、影响固体物质燃烧的因素
（1）固体粒度的影响 （2）温度的影响 （3）压力的影响 （4）相对速度的影响 （5）氧浓度的影响
三、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ化床焚烧炉
流化床焚烧炉是一垂直的衬耐火材料的钢制容器， 在焚烧炉的下部安装有气流分布板，板上装有载热 的惰性颗粒，典型的载热体多用砂子。如果废物中 含无机物质，床层上的材料可被产生的无机物质逐 渐置换。空气从焚烧炉的下部进入，经过气流分布 板使床野产生流态化。固体废物由炉顶或炉侧进入 炉内，与高温载热体及气流交换热量而被干燥、破 碎并燃烧、产生的热量贮存于载热体中，并将气流 的温度提高。焚烧温度不可太高，否则床层材料出 现粘结现象。
四、有关停留时间的计算
dC/dt = -kt ln(CA/CA0)= -kt A和E由实验测得。当通过实验求得k值，
DRE一定时，可由上式求得停留时间（t）， 或由停留时间求出DRE，或由停留时间、 DRE计算破坏的温度。
第三节 燃烧过程污染物的产生与防
治
一、几种有机组分的产生与防治
（一）二噁英的产生与防治
二噁英是指含有二个氧键连结二个苯环的有机氯化 合物。可以有二至八个氯原子在取代位置上，共生 成73种不同的化合物，都是多氯二苯二噁英 （PCDD）一般统称氯化二苯二噁英（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，比马钱子 碱大五百倍。多氯二苯二噁英在700℃以下对热稳 定，高温开始分解。
（二）恶臭的产生与防治
恶臭物质也是未完全燃烧的有机物，多为有 机硫化物或氮化物，它们刺激人的嗅觉器官， 引起人们厌恶或不愉快，有些物质亦可损害 人体健康。
恶臭的防治
常在二次燃烧室中利用辅助燃料将温度提高到1000℃，使恶臭物直接燃 烧；
可利用催化剂在150-400℃下进行催化燃烧； 用水或酸、碱溶液吸收恶臭物质； 用活性炭、分子筛等吸附剂来吸附废气中恶臭； 用含有微生物的土粒、干鸡粪等多孔物做吸附剂，让微生物分解恶臭物
烧过程产生的炉渣，一般为无机物质，它们 主要是金属的氧化物、氢氧化物和碳酸盐、 硫酸盐、磷酸盐以及硅酸盐。大量的炉渣特 别是其中含有重金属化合物的炉渣，对环境 会造成很大危害。
（一）焚烧残渣的利用
（二）烧结残渣的利用
烧结残渣是象砂石一样密度高的粒子，其中 重金属溶出量少，可作混凝土的粗骨料和轻 量混凝土中的粗骨料及筑路材料用。
质； 将气体冷却，使恶臭物冷凝成液体而与气体分离。 在上述方法中以燃烧法净化效果最好，没有二次污染，也不存在进一步
处理废液或废固体的问题。但需消耗燃料，催化燃烧燃料费用虽低，但 催化剂易中毒。选择净化方法一般需从净化性能及净化费用二方面考虑， 既要达到消除恶臭又要减少净化费用，多数情况下采用两种以上的净化 法较为有利，如直接燃烧后再经催化燃烧；吸收后再经浸渍不同化学品 的吸附剂吸附，可达到更好的脱臭效果。
材料，如低温部位采用粘土砖，高温部位采 用高铝矾土砖等。
流化床焚烧炉
四、多室焚烧炉
多室焚烧炉是有多个燃烧室的焚烧炉，第一燃烧室是固体废 物燃烧室，第二、三燃烧室为气相燃烧室。由第一燃烧室至 第二燃烧室需经过火焰口及混合室，形成燃烧带。废物进入 第一燃烧室，投在固定炉栅上，经干燥、着火而燃烧。在燃 烧时，挥发分及水分挥发通过燃烧室部分氧化。其余部分随 气流通过火焰口向下流经混合室与二次空气混合，因为混合 室使气流流动区域受到限制和突然改变流向而产生湍流，促 使混合均匀并产生气相反应。膨胀的气体受到帘墙阻挡使气 流改变方向，经过帘墙口从混合室到达最后的燃烧室，可燃 组分被完全氧化。飞灰和其他固体颗粒物质受墙碰撞而沉落 在燃烧室内。
二、回转窑焚烧炉
窑身为一卧式可旋转的圆柱体，它的轴线与水平稍 成倾斜(1/100-1/300)，窑身较长(L/D=2-10)，窑的 下端有二次燃烧室。重焦油、污泥等固体废物从窑 的上部进入，随着窑的转动向下端移动。空气与物 料进行的方向可以同向也可逆向。进入窑炉的物料 与废气相遇，一边受热干燥(200-300℃)，一边受窑 炉的回转而使物料破碎，然后在窑的后段进行分解 燃烧(700-900℃)，在窑内来不及燃烧的挥发分，进 入二次燃烧室燃烧，焚烧的残渣在高温烧结区 (1100-1300℃)熔融，而排出炉外。如果需要辅助燃 料可在焚烧炉上端或二次燃烧室加入。
固体废物的热值是指单位重量的固体废物燃 烧释放出来的热量，以kJ/kg来表示。
一、有关热值的计算
粗热值和净热值。粗热值是指化合物在一定 温度下反应到达最终产物的焓的变化。净热
值与粗热值的意义相同，只是产物水的状态 不同，前者水是液态，后者水是气态。
NHV
HHV
2420H 2O
9 H
Cl 35.5
二噁英的去除
一是流动焚烧系统，整个系统由焚烧炉、燃烧气连续测定仪 和气体净化器三部分组成，将含二噁英的固体或液体废物置 于初级燃烧室内焚烧，产生的烟气进入二级燃烧室，借辅助 燃料油燃烧，温度升至1200℃，经冷却后进入高效气体净化 器，除去颗粒物及酸性气体。该系统对固体及液体中二噁英 的破坏率达99.9999%。另二个设备是高效电子反应器及红 外处理系统，经这二个设备处理，四氯化碳的分解率为 99.9999%，多氯联苯的分解率为99.99999%，对含2，3，7， 8-TCDD的土壤经处理后，残渣中2，3，7，8-TCDD的含量 小于检出极限0.11ppb。排放气体中2，3，7，8-TCDD的含 量小于检出极限0.55ng/m3。
二、煤烟的产生与防治
固体废物焚烧时会产生煤烟，煤烟是由碳氢 燃料的脱氢、聚合或缩合而生成的。
为了防止煤烟的生成，应在其尚未凝集成大 块之前，增加氧气浓度、提高温度、加速煤 烟的燃烧速度。
炉体的防护主要措施
①控制温度，避免HCl腐蚀炉体。采用水墙式炉壁，即在炉 壁四周装配水管墙，以吸收辐射热降低炉温，控制炉温在 HCl露点以上至HCl直接与Fe反应的温度以下（400℃）；
（二）有害有机废物焚烧后要求达到 的三个标准
1、主要有害有机组分（POHC）的破坏去除率 （DRE）要达到99.99%以上。DRE定义为从废物 中除去的POHC的质量百分率：
对每个指定的POHC都要求达到99.99%以上。 2、HCl的排放量应符合从焚烧炉烟囱排出的HCl量