城市垃圾焚烧与热详解
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：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。
垃圾焚烧低位热值计算公式
垃圾焚烧低位热值计算公式垃圾焚烧是一种常见的垃圾处理方法，通过高温燃烧垃圾，将垃圾中的有机物质转化为热能和灰渣，从而减少垃圾的体积和有害物质的排放。
在进行垃圾焚烧时，燃烧产生的热能可以用来发电或供暖，这就需要对垃圾的低位热值进行计算。
下面将介绍垃圾焚烧低位热值的计算公式及其应用。
垃圾的低位热值是指在常压下，完全燃烧垃圾所释放的热量。
通常用单位重量的垃圾所释放的热量来表示，单位为千焦耳/千克（kJ/kg）。
低位热值的计算公式如下：Qnet,ar = Qgross,ar (212H2 + 8S) + 24O2。
其中，Qnet,ar为垃圾的低位热值（kJ/kg），Qgross,ar为垃圾的高位热值（kJ/kg），H2为水分的质量分数（%），S为硫的质量分数（%），O2为氧的质量分数（%）。
在这个公式中，垃圾的高位热值是指在完全燃烧时，垃圾所释放的热量。
水分、硫和氧的质量分数则是影响垃圾燃烧产生热量的重要因素。
水分的质量分数越高，燃烧时需要消耗更多的热量将水蒸发出来，从而降低了垃圾的热值；硫和氧的质量分数则会影响燃烧时的化学反应，进而影响热值的大小。
垃圾焚烧低位热值的计算公式可以帮助我们了解垃圾的能量利用潜力，指导垃圾焚烧发电和供暖系统的设计和运行。
通过对垃圾的低位热值进行计算，可以评估垃圾焚烧发电的效益，为垃圾处理厂的运营提供科学依据。
除了计算公式外，垃圾焚烧低位热值还可以通过实验测定来获取。
在实验中，首先需要将一定质量的垃圾放入燃烧室中，然后用点火器点燃垃圾，记录燃烧过程中产生的热量，从而得到垃圾的低位热值。
通过实验测定和计算公式相结合，可以更准确地确定垃圾的低位热值，为垃圾焚烧发电和供暖系统的设计和运行提供更可靠的数据支持。
垃圾焚烧低位热值的计算公式和实验测定方法为垃圾处理和能源利用提供了重要的技术支持。
通过对垃圾的低位热值进行准确计算，可以有效地评估垃圾焚烧发电和供暖系统的效益，为垃圾处理和能源利用提供科学依据。
城市垃圾处理技术分析
随着城镇化进 程 的加快 越来越多 的人 向城镇 聚集 ， 这样 带来 的直 接 影响就是加 快了城市 生活垃圾 的产 生 ， 据有关 部门不 完全 统计 目 前 我 国城市 垃圾人 均年产量 达到 ４ ４ ０ 公斤 ， 居 世界第 一 ， 而且 每年 以 ８ ％ 至１ ０ ％的速度增长 。垃圾 的历年堆存 量达到 ６ ０ 多亿吨 ， 全 国有 ２ ０ ０ 多 座 城市 陷入垃 圾 的包 围之 中。垃 圾堆 存侵 占的土 地 面积 多达 ７ ５ 万 亩 。垃圾 问题 越来越成为影响城市生活质 量的一个突出问题 。近几年 国家对于城市 的垃圾处理 资金的扶持 力度也不 断的加大 ， 也 在不断 的 研发 垃圾处理 的先进技术 ， 并且多渠 道的增加社 会力量对 于城市垃圾 的科学处理 ， 加大减少垃圾 产生的宣传 力度。
２ ． 处理城市生活垃圾的主要方式
水蒸气 ， 无害化最彻底 ， 并可使有害废物大量减量 。废 物焚烧 发出大量 的热 ， 通过废 热 回收 ， 可回收其热能进行 发电 ， 焚烧 对多种复杂有 机物 的处理优于其 他处理技术 ， 因此焚烧是 当前有害废 物处理的主要方 法
之 一。
２ ． １ 堆 肥法 ： 由于城市 生活垃圾 中含有大 量 的有机 物 ， 可通 过微生 物 的氧化 分解 作用还原于大 自 然， 堆肥法 即使 微生物在适宜 的条件下 ， 使生 活垃圾 中的有 机物发 生一系列放 热分解反应 ， 最终使有 机物转化 为简单 而稳定 的腐 殖质 的过程 ， 腐殖 质中含有可 被土壤 吸收 的有机营 养物 ， 能够解决 土壤板结 问题 ， 并维持 了 自然界 物质的 良好循 环 ， 该方 法具有 工艺简单 、 处理成本 小 、 实现废 弃物无害化 与资源化 的优 点 ， 但 此方法需要前期 做好垃圾分类 ， 否则会增加后期处 理难度 ， 且得到 的腐
关于生活垃圾焚烧炉渣热灼减率分析
序 号
条款
叶固体废物热灼减率的测定重量 法曳渊HJ 1024要2019冤
叶生活垃圾焚烧灰渣取样制样与 检测曳渊CJ/T 531要2018冤
1
标准的 效力
生态环境行业强制标准遥
城镇建设行业推荐标准遥
2
适用 范围
生活垃圾尧医疗废物尧危险废物等 焚烧残余物遥
生活垃圾焚烧炉渣尧锅炉渊飞冤灰遥
炉渣输送设备上或输送设备末端
蓸 蔀 P=
A
1 -A A0
2
伊
1-
M1 M0
伊100%
P=渊m1-m2)/渊m1-m0冤伊100% 式中院P要要 要热灼减率袁%曰
式 中 院P要要 要焚 烧 炉 渣 热 灼 减 率袁%曰
7
计算 公式
m1要要 要焚烧残余物与坩埚 灼烧前的质量袁g曰
m2要要 要焚烧残余物与坩埚
灼烧后的质量袁g曰
A 1要要 要灼烧 前 试 样 和 坩 埚 质量袁g曰
A 2要要 要灼烧 后 试 样 和 坩 埚 质量袁g曰
m0要要 要坩埚的质量袁g遥
A 0要要要试样质量袁g曰 M1要要 要拣出的粗 大不 可 燃
物质量袁g曰
M0要要 要研磨前样品质量袁g遥
8
结果 位数
最多保留 3 位有效数字曰结果小 于 1%时袁保留至小数点后 1 位遥
保留 2 位小数遥
质量保 每 20 个样品或每批次渊少于 20 9 证和质 个/批冤应分析 1 个平行样袁平行
3
样品 采集
按照 HJ/T 20[7]的相关规定采集袁 且须截取废物流的全 截面遥
落渣部位取样遥 要求输送设备全 断面取样遥 一个取样时间跨度等 时间间隔取样袁不少于 3 个袁份量 不小于 2 kg袁份样合并为一个炉
浅议生活垃圾焚烧机理
浅议生活垃圾焚烧机理垃圾燃烧过程较为复杂，通常由热分解、熔融、蒸发和化学反应等传热、传质过程所组成。
从固体燃料燃烧理论的角度分析，作为定性的燃烧阶段划分，废物的燃烧过程可以分为预热、水分蒸发、升温、挥发份析出、着火和固定碳燃烧、燃尽等过程。
伴随着这些过程的开始、发展、结束和交替，垃圾先吸取热量，温度上升，失去水分，局部分解析出可燃成分，然后着火燃烧，放出热量，直到燃尽冷却。
废物本身的质量也随着这些过程逐步减少，直到残留灰渣。
焚烧的基本概念(1)燃烧把具有强烈放热效应、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称为燃烧。
燃烧可以产生火焰，而火焰又能在合适的可燃介质中自行传播。
火焰能否自行传播，是区分燃烧与其他化学反应的特征。
其他化学反应都只能局限在反应开始的那个局部地方进行，而燃烧反应的火焰一旦出现，就会不断向四周传播，直到能够反应的整个系统完全完毕为止。
燃烧过程，伴随着化学反应、流动、传热和传质等化学过程及物理过程，这些过程是相互影响，相互制约的。
因此，燃烧过程是一个极为复杂的综合过程。
(2) 着火与熄火着火是燃料与氧化剂由缓慢放热反应，发展到由量变到质变的临界现象。
从无反应向稳定的强烈放热反应状态的过渡过程即为着火过程；相反，从强烈的放热反应向无反应状态的过渡就是熄火过程。
工业应用的燃烧设备，尽管它们的特点和要求不同，但它们的启动过程都有共同的要求，即要求启动迅速、可靠地点燃燃料并形成正常的燃烧工况。
当燃烧工况一旦建立后，要求在工作条件改变时火焰保持稳定而不熄火。
但是，在某些情况下要防止燃烧的发生，或在燃烧一旦发生后要设法使之快速熄灭。
影响燃烧着火与熄火的因素很多，例如燃料性质、燃料与氧化剂的成分、过剩空气系数、环境压力及温度、气流速度和燃烧室尺寸等，这些因素可分为两类，即化学反应动力学因素和流体力学因素，或叫化学因素和物理因素。
着火与熄火就是这两种因素相互作用的结果。
在日常生活和工业应用中，最常见到的燃烧着火方式为化学自燃、热自燃和强迫点燃。
垃圾发电厂余热锅炉工作流程
垃圾发电厂通常通过焚烧垃圾产生热能，并将其中的余热用于发电或供热。
其中，余热锅炉是将焚烧过程中产生的高温废气余热转化为蒸汽，驱动汽轮机发电的设备。
以下是垃圾发电厂余热锅炉的一般工作流程：1.垃圾焚烧：垃圾发电厂首先收集和处理城市生活垃圾，将垃圾投入焚烧炉内。
在焚烧过程中，垃圾会被高温燃烧，产生大量热能，同时释放废气和灰渣。
2.余热回收：焚烧过程中产生的高温废气被引导到余热回收系统。
这些废气中蕴含大量热能，通过余热回收系统将其余热传递给锅炉。
3.余热锅炉：余热回收系统中的余热被引导到余热锅炉中。
余热锅炉是一种特殊的锅炉，通过热交换器将余热传递给水，将水加热成蒸汽。
这种蒸汽具有足够高的温度和压力，可以用于驱动汽轮机发电。
4.蒸汽发电：通过余热锅炉产生的高温高压蒸汽被送入汽轮机。
汽轮机内的蒸汽将蒸汽能量转化为机械能，带动发电机发电，产生电能。
5.发电输出：由发电机产生的电能被送入发电厂的电网，供应给城市和工业用电。
6.废气处理：在垃圾焚烧过程中产生的废气经过处理系统，例如烟气净化器和除尘设备，以减少对环境的污染。
7.灰渣处理：焚烧过程中产生的灰渣经过处理和分类，其中可回收的物质可以进行资源化利用，不可回收的部分则进行妥善处理，以减少环境影响。
8.监测和维护：在整个工作流程中，对垃圾焚烧、余热回收、余热锅炉和发电等各个环节进行监测和维护，以确保设备的稳定运行和安全性。
以上是垃圾发电厂余热锅炉的一般工作流程，具体情况可能因设备类型、技术配置和管理要求而有所不同。
垃圾发电厂在发电的同时，通过余热利用和废气处理等措施，实现了资源的最大化利用和环境保护。
垃圾焚烧发电中生活垃圾热值高 就一定适合燃烧吗？
垃圾焚烧发电中生活垃圾热值高就一定适合燃烧吗？热值，在燃料化学中，表示燃料质量的一种重要指标。
单位质量（或体积）的燃料完全燃烧时所放出的热量。
通常用热量计测定或由燃料分析结果算出。
有高热值和低热值两种。
前者是燃料的燃烧热和水蒸气的冷凝热的总数，即燃料完全燃烧时所放出的总热量。
后者仅是燃料的燃烧热，即由总热量减去冷凝热的差数。
常用的热值单位，J/kg（固体燃料和液体燃料），或J∕∏T3（气体燃料）。
生活垃圾热值检测方法依据标准《生活垃圾采样和物理分析方法》CJ/T313-20**中6.5热值内容所需设备氧弹量热计、氧气钢瓶、温度计、压片机、苯甲酸（标准热量）、燃烧丝等。
实验步骤（1）用台秤称取Ig左右的苯甲酸；（2）压成片状，称重并记录；（3）旋松氧弹计，把上顶盖放在支架上，并把压片放入钳锅；（4）绕铁丝并把其穿到固定钳锅的两极上，铁丝底部与压片充分接触，但不与钳锅接触；（5）在氧弹内注入IOnII自来水，并把上顶盖整体放入氧弹内，旋紧。
拿去充氧气，氧气充至约2000kPa,即20kg∕cm2左右;(6)外壳注满去离子水；(7)把固定不锈钢内桶的支架放入氧弹量热计的大槽内；(8)在不锈钢桶内放入氧弹量热计的底座；(9)在不锈钢桶内，注入300OnIl自来水，并放在大槽内的支架位置上；(10)把氧弹放入不锈钢桶内，这时水差不多满过氧弹;(H)把两电极固定在氧弹上；(12)盖上盖子，把电极电线放在卡槽内，并把测温管插入到孔位上；(13)合上电源，表头各指示灯亮；(14)开搅拌，按温度显示按纽，并读取和记录数据。
这时每一分钟有一个数据，至温度不再升高时，完毕。
(一般不小于5个数据)；(15)点火，指示灯亮后熄灭，温度快速上升。
按下数据按纽，这时开始读数据并记录，记录至最高温度并下降时为止，至少20个数据。
(16)测量数据后，停机。
把测温管拿开，放回原来位置并打开盖子，。
(17)把氧弹拿出来，放气，检查燃烧结果，若氧弹中没什么残渣，说明燃烧完全。
固体废物处理与资源化-第六章 第一节焚烧
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=341.9 kJ
Dulong公式： LHV=2.32[1400xC+45000（xH-0.125xo）-760xCl+4500xS]
xC、xH、xo、xCl、xS：分别代表碳、氢、氧、氯和硫的 摩尔分数
Steuer公式： LHV=34000(wC-3/4wo) +143000wH+9400ws+23800*3/4wo
例题6-1
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
含量（%）28 4 23 4 1 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
xC、xH、xo、xCl、xS：分别代表碳、氢、氧、氯和硫的质量 分数
6.1.3.1 固体废物的热值
高位热值与地位热值互换
LHV=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，%
时间从0→t, 浓度从CA0→CA积分，得 ln(CA/CA0)=-kt
垃圾焚烧原理
垃圾焚烧原理及烟气处理技术－陈忠勤（创冠环保惠安有限公司）摘要：垃圾焚烧与填埋、堆肥等垃圾处理技术相比有许多优点，现代化的垃圾焚烧厂能较好的实现垃圾处理的减量化、无害化和资源化。
伴随着城市化进程的加快、垃圾产生量的增大和热值的提高，我国越来越多的城市已经或计划采用焚烧方式处理其生活垃圾。
同时，我国的垃圾焚烧技术和装备，在引进、消化、吸收国外先进技术的基础上，基本完成了国产化和大型化的发展过程，可以为我国的垃圾焚烧处理提供技术先进、成熟可靠的装备。
基于国家政策的大力支持，我国垃圾焚烧处理将进入发展的黄金期，但是国家的相关政策和污染控制标准也将对垃圾焚烧的二次污染控制提出更高的要求，而公众环境意识和维权意识的提高将迫使垃圾焚烧厂的建设进一步提高其技术水平，特别是烟气处理技术水平。
关键词：垃圾焚烧烟气处理污染控制环境意识一、概述随着经济的发展、人口的不断增多以及人民生活水平的日益提高，城市垃圾的产生量也日渐增多。
在当今世界，大量的垃圾已成为城市中一个长期存在的污染源。
对垃圾的处理不当，可能会造成严重的大气污染、水污染和土壤污染，并将占用大量的土地。
垃圾对环境的污染已经成为日益严重的问题。
如何经济、有效地进行垃圾处理。
垃圾焚烧是目前固体废弃物处理的有效途径之一。
在西方发达国家，垃圾焚烧技术的应用已经有将近130年的历史，而且目前仍被认为是最有效、经济的垃圾处理技术之一。
我国对垃圾的处理目前基本上仍采用露天堆放和填埋法，而在垃圾焚烧技术的研究、开发和应用方面起步较晚。
相比之下，我国垃圾焚烧设备的设计、生产和应用的水平和规模与发达国家的差距还很大。
因此对我国来说，了解垃圾焚烧炉燃烧技术及设备的发展趋势，进而学习和掌握先进的垃圾焚烧炉设计和制造技术显得非常迫切和重要。
垃圾焚烧处理是目前国外应用最普遍的垃圾处理方法，此方法的最大优点是垃圾资源化和减量化处理程度高。
垃圾焚烧厂建立在城市周围，运送垃圾方便，并且可以向城市提供电能或热能，产生很好的经济效益。
城市生活垃圾焚烧处理烟气850℃2S温度检测技术简析
点）
（2）H1：第一竖直烟道入口高度（相对H0）
（3）H2：锅炉第一烟道顶部高度（相对H0）
（4）V：二次风喷口至第一烟道入口区域的体积
（5）S：第一烟道横截面积 2.3 烟气2秒后到达的高度
烟气达到停留时间2秒后的高度H2sec可以使用公式1进行
计算：
公式 1：
H 2 sec
=
H1 +
2
需要根据理想气体定律，转换成实际工况下的流量Freal（m³/s）， 实际工况下的烟气温度可以采用平均烟气温度进行计算[3]。根
据理想气体定律，具体转换方法见公式3：
( ) 公式3：
Freal
=
F × 273 + 0.5 * T 1 + T 2
3600
273
2.5 任意高度处的温度计算方案
烟道内任意高度处的温度计算一般有两种方法，第一种是 通过竖直烟道的三层温度测点，假设温度在三层温度点上下是 均匀分布的，采用线性插值法，可以直接计算出不同高度处的 温度数据。
引言 随着城市人口数量的增长，以及人们生活水平的日益提
升，产生的生活垃圾也在不断增加，垃圾围城的问题日益凸 显，城市生活垃圾焚烧处理是目前相对高效、环保的处理办法 之一，且已经在世界范围内得到不断的推广和普及。焚烧是一 种热化学处理方法。垃圾焚烧是实现垃圾减量化、无害化和 资源化处理的重要途径。城市生活垃圾含有一部分可燃性物 质，通过焚烧炉—余热炉焚烧处理，可以产生蒸汽，可供热或 发电，从而将其热量回收利用。垃圾经过焚烧，一般可减少 80%～90%。一些有害固体废弃物通过焚烧，可以破坏其组成 结构或杀灭病原菌，达到解毒除害的目的。
−
V Freal
⋅
Freal S
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三、市垃圾焚烧系统
• 一个完整的城市垃圾焚烧与热源回收系统， 通常包括以下系统：
（一）垃圾处理与储存系统 （二）进料系统。 （三）燃烧室。 （四）废弃排放与污染控制系统。 （五）排渣系统。 （六）焚烧炉的控制与测试系统。 （七）热资源回收系统。
四、焚烧炉类型
（一）标准焚烧炉 标准焚烧炉属于小型炉，适用于日处理垃圾45t以下， 一般焚烧厂可设多套，每2-8套为一组。 （二）层燃式焚烧炉 这种炉型是工业中常见的燃烧炉型，适用于各类固体 废物的焚烧。 （三）水墙式锅炉 水墙式锅炉燃烧室内没有循环水列管炉壁，端部与封闭 管板相连，管内循环水可以直接加热成蒸汽回用，也可以 作为热水回用。 （四）流化床焚烧炉 流化床焚烧炉为圆锥形，热空气由炉底吸入，使炉子上 铺设的砂层，或耐热材料颗粒，形成流态化，待燃废物与 铺助燃料由上部喷入燃烧室，在流化床中燃烧。
六、热转化产品与能源的利用
城市垃圾与其他固体废物的焚烧、热解 或厌氧消化处理过程产生的热转化产品， 可以通过不同途径加以利用，如焚烧炉产 生的蒸汽可以并入城市热力管网，沼气、 燃气与燃料油可作为民用与工业燃料。
五、固体废物热解处理
• 大多数有机化合物有热不稳定性特征，若将其 置于缺、氧高温条件下，在分解与缩合的共同作 用下，大分子有机质将发生裂解，转化为相对分 子质量较少的气态、液态与固态组分，有机质在 这种条件下的化学转化过程称为热解。
热解操作过程主要控制因素是操作温度、升 温速度垃圾燃料的理化性质和热解停留时间。
第四节
城市垃圾焚烧与热转化产品的回收
一、城市垃圾焚烧技术的发展
• 焚烧处理的作用： 1、减少垃圾体积 2、使最终产物成为化学稳定性的无害 灰渣 3、比较彻底的消灭各类病原体，消除 腐化源 4、提供再生清洁能源
城市垃圾采用焚烧处理主要取决于其可 燃性与热值
垃圾焚烧与能源回收处理是垃圾处理中 最具有环境与经济效益的技术之一
二、焚烧过程的基本条件与热量、 物料衡算
• 焚烧过程的基本条件：
1.燃料在炉内的停留时间。 2.燃料与空气的混合状态。 3.燃料过程的温度。 以上三项基本条件既有独立性，又相互制约，则在燃 烧理论中称为3T原则。
燃烧过程的热量与物料衡算
• 燃烧过程是能量转化与物质相变的过程， 因而遵循能量守恒与质量守恒规律。在燃 烧过程中，可以列出能量衡算与质量衡算 关系式。 • 燃烧过程的能量与质量衡算关系，热量与 质量产出的各项数据，是焚烧炉或锅炉设 计的主要依据。