第四章固体废物的焚烧与热分解.

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固体废物的热解

• 随着温度的升高，除大分子裂解外，许多中间产物也发生二次裂解， C5 以下分子及 H2成分增多，气体产量成正比增长，而各种酸、焦油、炭渣产量相对减少。城市生活垃圾热分解产物比例与温度的关系。
城市生活垃圾热分解产物比例与温度的关系
（2）加热速率
• 通过加热温度和加热速率的结合，可控制热解产物中各组分的生成比例。
固体废物热解处理技术
• 本章主要内容为：固体废物热解定义，以及与焚烧的区别，热解原理，热解适用对象、国内外发展趋势。
• 了解固体废物热解定义，以及与焚烧的区别，流态化热解及国外热解发展趋势。
• 理解热解原理，热解适用对象。 • 掌握典型的热解工艺。
• 8.1 概述
• 定义：有机物在无氧或缺氧状态下加热，使之分解的过程称为热解。
•
• 3、热解法与焚烧的区别
• 热解法与焚烧法相比是完全不同的两个过程：
①焚烧的产物主要是二氧化碳和水, 而热解的产物主要是燃的低分子化合物：气态的有氢气、甲烷、一氧化碳；液态的有甲醇、丙烔、醋酸、乙醛等有机物及焦油、溶剂油等；固态的主要是焦炭或炭黑。
②焚烧是一个放热过程，而热解需要吸收大量的热量。 ③焚烧产生的热能量大的可用于发电，量小的只可供加
• 在低温-低速加热条件下，有机物分子有足够的时间在其最薄弱的接点处分解，重新结合为热稳定性固体，而难以进一步分解，反而产物中固体含量增加；
• 而在高温-高速加热条件下，有机物分子结构发生全面裂解，产生大范围的低分子有机物，热解产物中气体的组分增加。
（3）保温时间
• 物料在反应器中的保温时间决定了物料分解转化率。为了充分利用原料中的有机质，尽量脱出其中的挥发分，应延长物料在反应器中的保温时间。

固体废物的焚烧和热解)

二恶英等
有机硫化物或氮化物
有害有机废物，经焚烧处理后要求：主要有害有机组成物的破坏去除率（ destruction and removal efficiency，简写为DRE）应达到99.9%以上。
DRE

进入焚烧炉的主要有机
有害组成物重量或浓度排出焚烧炉的主要有机有害组成物的重量或浓进入焚烧炉的主要有机有害组成物的重量或浓度
水蒸汽
融渣或灰渣
典型的固定燃烧床热解反应器
排出气体 980～1650℉
破碎的固体废物
1400～1800℉
灰渣
预热的空气或O2
蒸汽
热燃料
流化床热解反应器
废物
燃料气体再循环
燃
烧
燃烧室
气
蒸馏容器
体
烧嘴
锅炉
回转炉热解反应器
残渣卸出
分离器燃烧器出口
燃烧炉产品气体
产品气体
气体冷却洗涤器
去除焦油
流化床焚烧炉是近年发展起来的一种高效焚烧炉，在工业上具有广泛应用。优点是:
1）焚烧时，流化床内粒子处于激烈运动状态，粒子与气体之间的传热与传质速度很快，因而单位面积的处理能力很大；
2）因流化床内处于完全混合状态，所以加到流化床的固体废物，除特别粗大的块体之外，都可以瞬间分散均匀；
3）流化床结构简单，适用于气态、液态、固体废物的焚烧。
还原焙烧
固体废物中的高价金属氧化物还原剂还原焙烧低价金属氧化物或金属
生产中常用的还原剂：固体碳、气体CO和H2 凡是对氧的化学亲和力比对被还原的金属对氧的化学亲和力大的物质都可以作为该金属氧化物的还原剂使用。

固体废物处理与处置热处理

〔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
利用空气流和烟气流的快速运动,使媒介料和固体废物在燃烧过程中处于流态化状态, 并在流态化状态下进行固体废物的干燥、燃烧和燃烬.
焚烧温度多保持在400~ 980℃.
流化床焚烧炉
流化床焚烧炉
流化床型焚烧炉是利用炉底分布板吹出热风将废物悬浮呈沸腾状进行燃烧,并用石英砂作载体,加速传热和燃烧. 适用于粉状或泥状废物焚烧处理.
缺点：热效率低,处理低热值固废时需加辅助燃料.
四、焚烧的主要影响因素
1、固体废物的性质粗<高位>热值〔HHV〕 : 化合物在一定温度下
反应到达最终产物的焓的变化. 净<低位>热值〔NHV 〕: 意义与粗热值相同.不
过粗热值产物水为气态.净热值产物水为液态. 二者之差就是水的汽化潜热. 当生活垃圾的低位发热值3350kJ/kg时,焚烧过程通常需要添加入住燃料,如掺煤或喷油助燃. 一般城市生活垃圾的含水率≤50%,低位发热值多在3350~8374kJ/kg.
统
废水处理系统
灰渣收集及处理系统
城市垃圾焚烧厂处理工艺流程图
1-倾卸平台 2-垃圾贮坑 3-抓斗 4-操作室 5-进料口 6-炉排干燥段 7-炉排燃烧段 8-炉排后燃烧段 9-焚烧炉 10-灰渣 11-出灰输送带 12-灰渣贮坑 13-出灰抓斗 14-废气冷却室 15-热交换器 16-空气预热器 17-酸性气体去除设备 18-滤袋集尘器 19-引风机 20-烟囱 21-飞灰输送带 22-抽风机 23-废水处理设备

固体废物的焚烧和热解

见光以及波长更短的紫外线。
火焰性状取决于温度和气流组成。通常温度在1000 ℃ 左右就能形成火焰。废物组分上的原子基团碰撞，还易使废物分解。
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2014-03-25
c、燃尽阶段
生成固体残渣的阶段。特点：可燃物浓度减少，惰性物增加，氧化剂量相对
较大，反应区温度降低。要改善燃尽阶段的工况，一般常采用的措施如翻动、
辅助燃料用量大排出气体温度低，有
恶臭。
（三）流化床焚烧炉：结构：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。
特点：传热传质条件好，处理能力大床层温度均一，易控制结构简单，便宜，无机械传动零件，流态化耗能。大块废物需要提前破碎。废气中粉尘多，不适合处理污泥。
粗(高位)热值，HHV :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(低位发热量)，NHV:意义与粗热值相同。不过粗热值产物水为气态。净热值产物水为液态。二者之差就是水的汽化潜热。
用氧弹热量计测量的是高位发热量。
将粗热值转变成净热值可以通过下式计算：
NHV = HHV − 2420[WH2O + 9(WH - WCl - WF )] 35.5 19
MRC
=
投加废物质量－焚烧残渣质量投加废物质量－残渣中不可燃烧物质量
×100％
残渣中不可燃物质量= 残渣烧失量×焚烧残渣质量
残渣（600± 25）℃ 3h灼烧后减少的质量占原焚烧残渣质量的百分数。
（三）固体废物的燃烧过程
从工程技术的观点看，需焚烧的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。它包括以下三个阶段：

固体废物的处理与处置(焚烧热解)

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一、概述
4、焚烧处理的发展
世界已经有2000多座现代化垃圾焚烧厂，日本300多座，美国200多座，西欧利用焚烧热能的工厂200多座，我国深圳、上海已在建立垃圾焚烧厂。对土地资源紧张的大城市可以优先考虑焚烧处理的方法。
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固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
焚烧炉系统
➢焚烧炉、余热利用系统、焚烧炉选评
KUST Faculty of Environmental Science and Engineering 9
焚烧处理评价指标
A、减量比：指可燃废物经焚烧处理后减少的质量占投加废物总质量的百分比，即
MRC=（Mb-ma）/（mb-Mc）
B、热灼减量：指焚烧残渣在（600±25）℃条件下灼烧3 小时后减少的质量占原焚烧残渣质量的百分数，即
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二、焚烧过程的技术原理 1、热值垃圾的发热量主要受到水分（W）、灰分
（A），和可燃分（R）影响。垃圾焚烧组分三元图：
可燃区的界限： W<=50% , A<=25%, R>=25%,
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2、燃烧过程
☻干燥加发应
☻燃尽阶段生成稳定的灰渣2
CxHyOzNuSvClw + (x + v + y/4 – w/4 – z/2) O2→ xCO2 + wHCl + 0.5uN2 + vSO2 + (y-w) /2 H2O
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二、焚烧过程的技术原理
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➢除尘
垃圾焚烧演示

第四章-固体废物的焚烧与热分解课件

第四章可燃固体废物的焚烧

1.1 焚烧目的
A
尽可能焚毁废物、达到无害化
回收利用废热 C
B
最大限度地减容尽量避免新的污染物质产生
1.2 可焚烧处理废物类型
液体废物气体废物固体废物焚烧可处理的废物城市垃圾
一般工业废物
危险废物
医院带菌性固体废物、石油化工厂和塑料厂的含毒性副产品和焦状废渣、多氯联苯一类的高稳定性物质只有用焚烧法才能奏效。
废物成分
不完全燃烧形成
两种或多种有机氯化合物（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PCDDs／ PCDFs；由于氯及氯化物的存在，破坏芳香族碳氢化合物的基本结构而与木质素结合，促使生成PCDDs／ PCDFs化合物。
多氯化二酚、多氯联苯等一类化合物的不完全燃烧，可生成PCDDs／ PCDFs（破坏分解温度 750～800℃）。如氧气不足、混合度不够、炉温低、停留时间太短而未及时分解为CO2和H2O，均可造成废物和废气中的氯化物结合成PCDDs／ PCDFs。
（2）热灼减量
热灼减量指焚烧残渣在600±25℃经3h灼热后减少的质量占原焚烧残渣质量的百分数，其计算方式：
Q R
ma
m d
ma
100%
Q ~ 热灼减量，％; R
ma ~ 为焚烧残渣在室温时的质量，kg; m ~ 为焚烧残渣在（600±25℃）经3h灼热后冷
d 却至室温的质量，kg。
（3）焚烧效率
一氧化碳
酸性气体
由于CO燃烧所需的活化能很高，它是燃烧不完全过程中的主要代表性产物。
焚烧产生的酸性气体主要包括SO2、HCI与HF，这些污染物都是直接由废物中的S、CI、F等元素经过焚烧反应而形成的。能举例说明哪些废物含S、CI、F？

第四章固体废物处理方法

第四章固体废物处理方法一选择题:1.以下不属于固体废弃物的是：（）A 烟尘B生产废水C粪便D煤矸石2．土地耕作处置地温必须保持在（）A0℃以上B0℃以下C0℃左右D任意温度3．垃圾填埋后，由于微生物的生化降解作用，会产生（）气体。

A甲烷和二氧化碳B氢气和二氧化碳C氧气和二氧化碳D氮气和二氧化碳4．封场是土地填埋操作的最后一环，封场的目的是：（）A保护地下水免受污染。

B 及时排出产生的气体。

C获得最大的生物降解率。

D通过填埋场地表面的修筑来减少侵蚀并最大限度排水。

5．远洋焚烧是利用焚烧船在远海对固体废物进行焚烧处置的一种方法，适于处置（）A各种含氯有机废物B生物战剂、化学战剂或放射性战剂C强放射性废物D永久性惰性漂浮物质6．煤矸石的综合利用不包括（）A用煤矸石作燃料。

B用煤矸石生产砖、瓦。

C从煤矸石中提取金属。

D用煤矸石生产水泥。

7．垃圾焚烧迅速发展的原因：（）A 国内垃圾易于燃烧。

B 国内垃圾水分低。

C 国内垃圾热值高。

D市区土地压力大，填埋能力有限。

8．下面正确的说法：（）A垃圾焚烧炉炉膛烟气温度一般控制在150～250℃。

B垃圾焚烧炉炉膛烟气温度一般控制在250～350℃。

C垃圾焚烧炉炉膛烟气温度一般控制在350～450℃。

D垃圾焚烧炉炉膛烟气温度一般控制在850～950℃。

9．好氧堆肥的特点：（）A温度低。

B基质分解比较不完全。

C堆制周期短，异味大。

D可以大规模采用机械处理。

10．以下关于热解错误的说法：（）A热解是在缺氧条件下，使可燃性固体废物在高温下分解的过程。

B热解是吸热过程。

C热解的结果产生大量的废气和部分废渣，环保问题严重。

D热解的结果可产生可燃气、油等。

二多项选择题:1. 固体废物对环境的危害主要表现在以下方面：（）A污染大气B污染土壤C污染水体D 侵占土地2．我国于80年代中期提出的控制固体废物污染的技术政策包括（）A“无害化”B“减量化”C“资源化”D“快速化”3．固体废物压实处理具有以下优点：（）A便于运输；B减轻环境污染；C快速安全造地；D节省贮存或填埋场地；4．好氧堆肥和厌氧堆肥的区别：（）A好氧堆肥温度高，厌氧堆肥温度低；B好氧堆肥基质分解比较彻底，厌氧堆肥分解不够充分；C好氧堆肥堆制周期短，厌氧堆肥堆制周期长；D好氧堆肥异味小，厌氧堆肥异味浓烈；5．焚烧法是一种热化学处理过程，其特点包括：（）A能迅速大幅度地减容；B可彻底消除有害细菌和病毒，破坏毒性有机物；C回收能量及副产品；D残渣稳定安全；三填空题:1. 我国从固体废物管理的角度出发，将其分为工业固体废物、危险废物和（）等三类。

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第四章固体废物的焚烧与热分解
（二）焚烧废气的污染控制
固体废物焚烧采用的空气污染控制技术主要有湿式、干式及半干式三种。二氧化硫和盐酸等酸性气体可以用水喷射的方法把它们从烟道气流中除去。烟尘的防治方法一般是在煤烟尚未凝集变大之前，增加氧气浓度，提高温度，加速煤烟的燃烧速度。二噁英的处置采用流动焚烧系统，整个系统由焚烧炉、燃烧气连续测定仪和气体净化器组成恶臭的防治，通常是利用辅助燃料将焚烧温度提高到 1000oC ，使恶臭物质完全燃烧；或利用催化剂在 150－400oC下进行催化燃烧；利用水或酸、碱溶液也可以对恶臭物质进行吸收；活性炭、分子筛、土粒、干鸡粪等作为吸附剂吸附废气中的恶臭；或采用冷却的方法，将废气进行冷却，使恶臭物质冷却成液体从而与气体分离。
第四章固体废物的焚烧与热分解
三. 固体废物的焚烧过程
（一）焚烧的分类根据可燃物的种类，将燃烧方式分为：蒸发燃烧：废物受热首先熔化成液体，然后化成蒸汽，与空气混合后燃烧，如蜡烛的燃烧；表面燃烧：受热后不发生熔化、蒸发和分解等过程，在固体表面与空气进行燃烧，如木炭、焦炭等的燃烧；分解燃烧：垃圾受热后首先分解，较轻的碳氢化合物挥发，与空气混合后燃烧，固定碳和惰性物质留下，固定碳的表面与空气接触进行表面燃烧，如木材和纸的燃烧。（二）焚烧过程 1.干燥过程：利用热能使垃圾中的水分汽化并排出水蒸汽的过程。 2.热分解过程:垃圾中多种有机可燃物质在高温作用下分解或聚合的化学反应过程，产物包括各种烃类、固定碳和一些不完全燃烧物质。 3.燃烧:垃圾中的有机可燃物质在有氧条件下进行的快速、剧烈的氧化反应，同时释放一定热量的过程。
第四章固体废物的焚烧与热分解
4. 烟气排放浓度限制指标
（1）烟尘，常将颗粒物、黑度、总碳量作为控制指标；（2）有害气体，主要包括SO2、HCl、HF、CO和NOx等；（3）重金属元素单质或其它化合物，如Hg、Cd、Pb、Ni、Cr、As等；（4）有机污染物，如二噁英类物质，主要包括多氯代二苯并－对二噁英（PCDDs）和多氯代二苯并呋喃（PCDFs）
QR ma md 100% ma
ma：残渣在室温时质量，kg； md：残渣在(600±25)0C经3h灼热后冷却至室温质量，kg。
第四章固体废物的焚烧与热分解
3. 燃烧效率及破坏去除效率（1）燃烧效率（CE），是评价焚烧处理城市垃圾及一般工业废物是否达到预期处理效果的指标。
CE [CO2 ] 100% [CO2 ] [CO]
[CO2]、[CO]：烟道气中CO2、CO气体的浓度值。（2）破坏去除效率（DRE），是评价焚烧处理危险性废物是否达到处理效果的指标。
DRE Win Wout 100% Win
Win：进入焚烧炉的有机有害成分的质量流率； Wout：从焚烧炉流出的有机有害成分的质量流率。
DRE主要是评价难以焚烧处理的有害废物的破坏去除状况。
第四章固体废物的焚烧与热分解
六. 城市固体废物焚烧废气及污染控制
（一）焚烧废气中的有害成分
1. 烟尘是固体废物焚烧过程中产生的飞散颗粒状物质。 2. 氯化氢焚烧废气中的HCl主要来源于氯乙烯系列塑料，另外食盐等无机氯化物和水、SO2反应生成HCl。 3. 硫氧化物垃圾中的纸类、蛋白质系列的厨房垃圾及含硫橡胶等都含有硫元素。 4. 氮氧化物 NOx的来源主要有燃料中的有机氮氧化生成的燃料性NOx和空气中氮氧化生成的热性NOx。 5. 汞（Hg）主要来源于废干电池、体温计和荧光灯等。 6. 二噁英类物质二噁英类物质是由两个氧键连结两个苯环的有机氯化合物
第四章固体废物的焚烧与热分解
五. 焚烧处理技术指标
1. 减量比（MRC）
是可燃废物经焚烧处理后的质量减少量占废物投加总质量的百分数，是衡量焚烧处理废物减量化效果的重要指标。
MRC
ma：焚烧残渣质量，kg； mb：投加废物质量，kg；
mb ma 100% mb mc
mc：残渣中不可燃废物质量，kg。 2. 热灼减量（QR）是指焚烧残渣在（600±25）℃经3小时灼烧后减少的质量占原焚烧残渣质量的百分数。
一. 可焚烧处理废物的类型
焚烧法既可处理固体废物，也可处理液体废物和气体废物；既可处理城市垃圾和一般工业废物，也可处理危险废物。总的来说，适宜焚烧处理的废物可燃有机成分含量多、热值高，如果废物中可燃有机物组分的含量较少，需补加大量的燃料，这样会使运行费用增高。
第四章固体废物的焚烧与热分解
Chapter 4 Incineration & Pyrogenation of Solid Waste
第四章固体废物的焚烧与热分解
第四章固体废物的焚烧与热分解第一节固体废物的焚烧处理技术
焚烧是一种高温热处理技术，以一定量的过剩空气与被处理的
有机废物在焚烧炉内进行氧化燃烧反应，减少废物中的有毒有害物质及可燃废物的含量，使垃圾变成惰性残余物的处理方法，是一种可同时实现废物无害化、减量化和资源化的处理技术。Biblioteka 第四章固体废物的焚烧与热分解
四. 影响固体废物燃烧的因素
1. 固体废物性质固体废物的热值、组分、含水率、粒度等是影响固体废物燃烧的主要因素之一。 2. 焚烧温度废物的焚烧温度指废物中有害组分在高温下氧化、分解直至破坏需要达到的温度，它比废物的着火点高得多。 3. 停留时间固体废物中的有害组分在焚烧过程中发生氧化、燃烧反应，使有害物质变成无害物质所需的时间称为焚烧停留时间。 4. 混合强度混合强度指固体废物与助燃空气的混合程度。 5. 过剩空气在实际焚烧系统中，氧气与可燃物无法完全达到理想的混合及反应程度，为了使燃烧完全，需要提供比理论空气量更多的空气，保证氧化过程占主导地位，同时使热解过程最小化。通常把温度（Temperature）、停留时间(Time)、混合强度(Turb ulence)（一般称为3T）和过剩空气率称为焚烧四大控制参数。
二. 焚烧处理技术的特点
（一）焚烧技术的优点

焚烧处理无害化程度高焚烧处理减量效果好焚烧处理实现了废物的资源化焚烧处理节约土地资源和运输、管理成本；焚烧处理可全天候运行，不易受天气影响。
（二）焚烧技术的局限性焚烧法一次性投资大，占用资金周期长；应用范围小；焚烧过程造成大气污染；影响废物的回收利用。