第六章 固体废弃物的热处理
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固体废物处理与资源化-第六章 第一节焚烧精品文档
6.1.2.1 固体废物分类 6.1.2.2 焚烧优缺点 6.1.2.3 焚烧的主要影响因素
6.1.2.1 固体废物分类
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；
0.2105×0.323×(650-65)=39.8 kJ ∴
可利用的热值＝总热值－各种热损失之和 ＝11630－（341.9＋1355.2＋58.2＋39.8）＝9834.9 kJ
6.1.3.2 固体废物焚烧的温度
L L
经验公式
n
LH V
i 1
T T 2 1w icpidTi n1w icpi(T 1T 2)
灰分 20
例题6-1
计算焚烧损失的热值（以1kg为基准）
1、残渣中未燃碳的热损失
残渣量=0.2/（1-0.05）=0.2105 kg （灰分20％全部为残渣，残渣中含有5％的未燃碳，故惰性 料只占95％） 未燃碳量＝0.2105－0.2=0.0105 kg 未燃烧碳的热损失 32564×0.0105=）
6.1.3 热平衡和烟气分析
6.1.3.1 固体废物的热值 6.1.3.2 固体废物焚烧的气体温度 6.1.3.3 固体废物的焚烧过程 6.1.3.4 焚烧过程污染物的产生与防治 6.1.3.5 焚烧工艺 6.1.3.6 焚烧系统
6.1.3.1 固体废物的热值
6.1.3.1 固体废物的热值
若废物的元素组成已知，则可以利用Dulong方程 式近似计算出净热值：
LHV=2.32[1400xC+45000（xH-0.125xo）-760xCl+4500xS]
6.1.2.1 固体废物分类
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；
0.2105×0.323×(650-65)=39.8 kJ ∴
可利用的热值＝总热值－各种热损失之和 ＝11630－（341.9＋1355.2＋58.2＋39.8）＝9834.9 kJ
6.1.3.2 固体废物焚烧的温度
L L
经验公式
n
LH V
i 1
T T 2 1w icpidTi n1w icpi(T 1T 2)
灰分 20
例题6-1
计算焚烧损失的热值（以1kg为基准）
1、残渣中未燃碳的热损失
残渣量=0.2/（1-0.05）=0.2105 kg （灰分20％全部为残渣，残渣中含有5％的未燃碳，故惰性 料只占95％） 未燃碳量＝0.2105－0.2=0.0105 kg 未燃烧碳的热损失 32564×0.0105=）
6.1.3 热平衡和烟气分析
6.1.3.1 固体废物的热值 6.1.3.2 固体废物焚烧的气体温度 6.1.3.3 固体废物的焚烧过程 6.1.3.4 焚烧过程污染物的产生与防治 6.1.3.5 焚烧工艺 6.1.3.6 焚烧系统
6.1.3.1 固体废物的热值
6.1.3.1 固体废物的热值
若废物的元素组成已知，则可以利用Dulong方程 式近似计算出净热值：
LHV=2.32[1400xC+45000（xH-0.125xo）-760xCl+4500xS]
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。
第六讲_固体废弃物的热解-65页PPT资料
热解过程参数影响
（2）最终温度
温度越高，热解气越多
热解油的产量随温度的 增加先升高，后降低。
热解炭随温度增加而降低
最终温度
热解过程使大 部分白塑料液 化,只有少部分 保持气体状态.
热解过程参数影响
（3）热解时间
是指反应物料完 成反应在炉内停 留的时间，它会 影响热解产物的 成分和总量。
300℃下不同热裂解时间后焦炭产物谱图
脂肪侧链断裂，生成气态烃，如CH4、C2H6、 C2H4。
含氧官能团的裂解，其热稳定性的顺序为： －OH > －C=O >－COOH > －OCH3。
羟基不易脱除700~800℃ 以上时，有大量-H存在时， 可氢化成H2O
400℃左右裂解生成CO
200℃开始分解， 生成CO2和H2O
热稳定性的一般规律
较低的加热温度和较短气体停留时间有利于炭的 生成；高温和较长停留时间会增加生物质转化为 气体的量；中温和短停留时间对液体产物增加最 有利。
热解温度高和停留时间长，有益于二次裂解发生， 降低液体油的产量。
热解过程参数影响
如果目标产物为液体生物油，热解条件应设为 500～600℃、高升温速率（104～105℃/s）和短 的停留时间（约1s）；
分解设备：
槽式
hg.kkwo/class/dhk/2019_06_15_22_50_25_453.htm
流化床式
hg.kkwo/class/dhk/2019_06_15_22_51_55_928.htm
hg.kkwo/class/dhk/2019_06_15_22_55_54_12.htm
（1）缩合芳烃>芳香烃>环烷烃>烯烃>炔 烃>烷烃.
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 ㎜
大学《固体废物处理与资源化》课件：第六章 固体废物的热处理 第二节 固体废物的热解处理
3
6.2.2 热解原理
6.2.2.1 热解的定义和特点 6.2.2.2 热解的过程及产物 6.2.2.3 热解的主要影响因素 6.2.2.4 有机固体废物热解机理
4
6.2.2.1 热解的定义和特点
什么是热解？ 热解是将有机物在无氧或缺氧状态下加热，使之成
为气态、液态或固态可燃物质的化学分解过程。 热解是一个复杂的化学反应过程，是有机物的分解
热解方式因热解过程的供热方式、产品状态、热解 炉结构等方面的不同而不同。
按供热方式 ✓直接加热：热解反应所需热量是被热解物直接燃 烧或向热解反应器提供的补充燃料燃烧产生的热 。 ✓间接加热：被热解物料与直接供热介质在热解反 应器中分离开的一种热解反应。
23
6.2.3 热解工艺
按热解的温度不同 ✓高温热解：1000℃以上（直接加热） ✓中温热解： 600-700℃，单一物料（能源和资源 回收）：废橡胶、塑料。 ✓低温热解：﹤600 ℃，农林产品加工后的废物生 产低硫低灰炭。
6.2.2.3热解的主要影响因素
➢ 热解温度、加热速率、保温时间、物料性质、反 应器类型以及供气供氧等。
➢ 每个参数都会对热解反应过程和热解产物产生影
响。
12
（1）热解温度
温度变化对产品产量、成分比例有较大的影响。 1）在较低温度下，有机废物大分子裂解成较多的中小分 子，油类含量相对较多。 2）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。
19
（6）供气供氧
➢ 空气或氧作为热解反应中的氧化剂，使物料发生部分燃烧 ，提供热能以保证热解反应的进行。因此，供给适量的空 气或氧是非常重要的，也是需要严格控制的。
6.2.2 热解原理
6.2.2.1 热解的定义和特点 6.2.2.2 热解的过程及产物 6.2.2.3 热解的主要影响因素 6.2.2.4 有机固体废物热解机理
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6.2.2.1 热解的定义和特点
什么是热解？ 热解是将有机物在无氧或缺氧状态下加热，使之成
为气态、液态或固态可燃物质的化学分解过程。 热解是一个复杂的化学反应过程，是有机物的分解
热解方式因热解过程的供热方式、产品状态、热解 炉结构等方面的不同而不同。
按供热方式 ✓直接加热：热解反应所需热量是被热解物直接燃 烧或向热解反应器提供的补充燃料燃烧产生的热 。 ✓间接加热：被热解物料与直接供热介质在热解反 应器中分离开的一种热解反应。
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6.2.3 热解工艺
按热解的温度不同 ✓高温热解：1000℃以上（直接加热） ✓中温热解： 600-700℃，单一物料（能源和资源 回收）：废橡胶、塑料。 ✓低温热解：﹤600 ℃，农林产品加工后的废物生 产低硫低灰炭。
6.2.2.3热解的主要影响因素
➢ 热解温度、加热速率、保温时间、物料性质、反 应器类型以及供气供氧等。
➢ 每个参数都会对热解反应过程和热解产物产生影
响。
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（1）热解温度
温度变化对产品产量、成分比例有较大的影响。 1）在较低温度下，有机废物大分子裂解成较多的中小分 子，油类含量相对较多。 2）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。
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（6）供气供氧
➢ 空气或氧作为热解反应中的氧化剂，使物料发生部分燃烧 ，提供热能以保证热解反应的进行。因此，供给适量的空 气或氧是非常重要的，也是需要严格控制的。
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四、焚烧技术
层状燃烧技术 流化燃烧技术 旋转燃烧技术
特点：较成熟、
特点：过程稳定、 特点：较成熟，
技术成熟、应用 可处理低热值、 广 高水分废物，但 对入料要求均匀 固定炉排焚烧炉、 化、细小化 水平机械焚烧炉、 流化床焚烧炉 倾斜机械焚烧炉 等 工作原理：空气 工作原理：垃圾 流和烟气流快速 在炉排上燃烧， 移动，带动物料 处于流态化状态 炉排，气流带动 垃圾层松动，下 落，翻转。改善 透气性。 影响因素：炉型 设计和配风设计
回转式焚烧 炉
倾斜机械炉 排焚烧炉
焚烧 炉
离子焚烧炉
催化焚烧炉 水平链条炉 排焚烧炉 固定炉排 焚烧炉
焚 烧 炉 系 统
焚 烧 工 艺
炉排有 效面积 A 燃烧室 有效容 积V
...
...
焚 烧 炉 系 统
停留时 间
...
燃烧过程的平均停留时间 假设燃烧为一级反应，则：
rA dcA
3）废液焚烧与液体燃料燃烧不同之处在于
(1)含水量不同。液体燃料中只含很少的水分， 而废液中有时含水量较多，甚至某些废液绝大部 分是水分，只含少量的可燃物——需采用辅助燃 料且很难保持稳定的燃烧区。 (2)废液中某些组分会在焚烧后产生某种盐类或 会引起二次污染的，在焚烧处理时还需进行必要 的前处理或后处理。
物料组成——燃料/可燃物＋助燃物＋惰性物 燃料/可燃物——热能来源
助燃物——空气量的多寡及与燃料的混合程度
直接影响燃烧的效率 惰性物——温度与污染物的产生
燃烧有蒸发燃烧、分解燃烧(裂解燃烧)、扩散 燃烧与表面燃烧。其中蒸发燃烧、分解燃烧 与扩散燃烧又称火焰燃烧。
液体燃烧——蒸发燃烧与分解燃烧为主
Qw + Qf + Qa = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 +Q5
例 6-1 (P162)
已知固废的热值为11630KJ/kg。 固废中的元素组成： 元素 C H O N S H2O 灰分 含量（%） 28 4 23 4 1 20 20 与热损失有关的量:
炉渣含碳量 5％（不完全燃烧） 空气进炉温度65℃ 炉渣温度650℃ 残渣比热0.323KJ/(kg.℃) 水的汽化潜热2420KJ/kg 幅射损失0.5%， 碳的热值32564KJ/kg
当空气不足，燃料过剩时，燃烧产物中残留 有燃料而产生黑烟，称之为还原焰燃烧： 当空气过剩或燃料不足，且炉温高而均匀混 合，则燃烧产物中残留有氧气，称之为氧化 焰燃烧。
完全燃烧或理论燃烧反应：
CxHyOzNuSvClw + (x + v + y/4 – w/4 – z/2) O2→
xCO2 + wHCl + 0.5uN2 + vSO2 + (y-w) /2 H2O
二、焚烧技术的发展
成熟阶段
除尘
..
我国始于1980′
资源化
发展阶段
3 1960’
…
智能化
4 1970~1990
多功能
综合性
自控、移动式机械炉排
焚烧炉、多样化、T ↗ 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↗ 2 20世纪初
3、 国内的应用现状
大型垃圾焚烧厂： 如深圳和北京两个垃圾焚烧厂主要为引进国外设备。 我国大中型锅炉厂纷纷引进国外技术，生产垃圾锅炉，以 期降低设备成本。 例如：杭州引进日本技术准备生产三菱、马丁逆推型往复炉 排；无锡引进底特律炉排公司的炉排技术；北京、宜兴引进 美国的炉 排技术等。
4、焚烧技术的动向
（三）停留时间 固废停留时间：蒸发，热分解，化学反应速率。 烟气停留时间：烟气中颗粒污染物和气体分子的分解，反应 速率 时间长，反应彻底焚烧效果好；时间 过长处理量会减小 （四）供氧量与物料混合程度 空气：助燃，冷却炉排，搅动炉气，控制焚烧气氛。 过剩空气系数过大，导致温度过低，烟气量大产生副作用。 同时烟气净化系统负荷大。 物料混合：改善传质。
焚毁带病毒、病菌的垃圾。
→英、美、法等试验研究，建立焚烧炉
1、焚烧技术的发展 发展阶段萌芽阶段： 19世纪80年代开始到20世纪初期。1870年英国 发展阶段：20世纪初到60年代末 成熟阶段：20世纪70年代初到90年代中期 2、影响发展的因素 固体废物的热值 环境污染：烟气，炭黑---高温，700度，800~1100 焚烧技术：空气量及其加入方式等
一种高温分解和深度氧化的综合过程。焚烧法可 以使可燃性固体废物通过氧化分解，达到减容， 消毒，回收能量及副产品的多重目的。 作用：能同时实现减量化，无害化和资源化的目 的。 焚烧法是固废的一条重要的处理、处置途径。
（二）焚烧法的处理对象 无机－有机物混合性固体废物(如城市垃圾)； 某些特定的有机固体废物（如医院的带菌废 物，石油化工厂和塑料厂的具有毒性的中间 产物等）； 多氯联苯类高稳定性的有机物。
效率高 回转窑焚烧炉 工作原理：筒体 转动对物料进行 翻动
五、影响固体废物焚烧的因素
固体废物性质：可燃成份、 有毒害物质、水分 停留时间: >1.5~2h;>2s
焚烧温度：850~950 ℃, 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 度: 过剩空气系数
2） 液体燃料
液体燃料必须先蒸发成蒸气，再与氧化物或 空气混合，才会着火燃烧。蒸发、混合等 物理程序是限制液体燃烧的主要步骤。
液体燃料的燃烧速度随燃料与空气量的混合 率而变，并与液滴粒径的二次方成反比， 即液体雾化得越细，燃烧速度越快，燃烧 越完全。
根据燃烧与空气比例，液体燃料的燃烧形态可 分为三类： 当燃烧产物中不残留氧气与燃料时，称之为 完全燃烧或中性焰燃烧；
七
固 体 废 物 燃 烧 温 度
绝热燃烧温度 :在焚烧系统处于衡压、绝热状态，系统所有能量
理论烟气量
都用于提高系统温度和物料的含热时，焚烧系统 的最终温度 剩余空 火焰温度
近似质量定压热容 气质量
室温
实际燃烧温度
近似 计算
空气过 剩率
焚烧 炉的 实际 温度
八
空 气 和 烟 气 量 计 算
理论空气量 :完成燃烧反应的最少空气量
焚烧： 生活垃圾和危险废物的燃烧，包括：蒸发，挥发，分解，烧 结，熔融，氧化还原等物化反应。
着火与熄火： 燃料着火方式：化学自燃、热自燃和强迫点燃 生活垃圾焚烧属于强迫点燃方式。 热值：指单位重量的固体废物燃烧释放出来的热量 ，以kJ/kg表示。 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、LHV——低位热值)：水为气态。
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
焚烧 原理 热平衡及 烟气分析 焚烧 工艺 焚烧炉 系统
燃烧、燃烧机理、燃烧技术、主要影响因素
固体废物热值炉、余热利用系统、焚烧炉选评
一、焚烧法 (一、)概述
LHV = HHV_ 2420[ w水 + 9( wH _ WCl/35.5 _ wF/19 )]
LHV 2.32[14000 mc 45000 (m
H
1 mo ) 760 m 4500 ms ] cl 8
能量 守恒
废物热量+辅助燃料热量+助燃空气热量
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
⑴垃圾焚烧厂尾气净化技术，特别是二恶英等。 ⑵垃圾焚烧余热综合利用技术将进一步完善。 ⑶为满足日益严格的环保要求，焚烧技术向着烟气净化 、残渣与废水处理以及废热回收等设备整体化方向发展。
二、 焚烧的基本概念
燃烧： 具有强烈放热效应，有基态和电子激发态自由基出现，并 伴随光辐射的化学反应现象。通常产生火焰，而火焰可以在 可燃介质中传播。 维持燃烧的条件：可燃物质、助燃物质、引燃火源 燃烧释放出来的热量足以提供加热废物到达燃烧温度所需 要的热量和发生燃烧反应所必须的活化能。---否则，要消 耗辅助燃料才能维持燃烧。
六
固 体 废 物 热 值
高位热值（粗热 值）：包含烟气 中水的潜热
低位热值（净热 值）：不包含烟 气中的潜热
热值 :单位质量固体废物在完全燃烧时释放出的热量 HHV
氧弹量热计 LHV Dulong公式、Steuer公式、Scheurer公式等（p161）
HHV(湿) HHV(干) 100 H 2O 100
V理氧 ＝ 1.866WC + 5.56WH + 0.7WS _ 0.7WO
V理空 ＝ V理氧/0.21 = 8.89WC + 26.5WH + 3.33WS
实际空气量 烟气量
_
3.33WO
λ：过剩空气系数
九 焚 烧
焚烧炉系统 空气系统 烟气系统
工
艺
工艺 系统
进料系统 前处理系统 其它系统
焚
烧
工 艺
（三）焚烧法的特点
优点：
减量（80～90％以上）； 消毒（彻底）； 资源化（能源和副产品）。
缺点
二次污染（大气）； 投资及运行管理费高； 过程控制严格。
（四） 焚烧－－热量利用
供热：蒸汽、热水、热空气 ——适合小规模 供电：过热蒸汽——汽轮发电机组 ——最有效转换途径之一 热电联供：发电＋区域性供热/供冷；发 电＋工农业供热；发电＋区域性供热＋ 工业供热/冷 ——有效综合利用能量
第六章
固体废物热处理
干燥脱水 热分解 烧成
1
焚烧处理