第八章焚烧.ppt

1、 主要内容 概述 焚烧技术及其发展 焚烧原理 焚烧系统 焚烧过程中污染物的产生与防治 焚烧余热的利用 焚烧（incineration） 焚烧法是一种高温热处理技术，即以一定量的 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，废物中的有害有毒物质在800- 1200的高温下氧化、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，而且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。 焚烧法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很少的废物时，需补加 大量的燃料，这会使运行费用增

2、高。 概 述 垃圾焚烧技术的优点 垃圾经焚烧处理后，垃圾中的有机物、病原体 和恶臭被彻底消灭，无害化程度高 经过焚烧，垃圾中的可燃成分被高温分解后， 一般可减重80和减容90以上，减量化效 果好 垃圾焚烧所产生的热能被废热锅炉吸收转变为 蒸汽，用来供热或发电，充分实现垃圾处理的 资源化 垃圾焚烧厂占地面积小，可以靠近市区建厂， 节省了运输成本 焚烧处理可全天候操作，不受天气影响 垃圾焚烧技术的缺点 设备投资大，技术集成度高，管理保障 水平要求也高 焚烧对垃圾的热值有一定要求，一般不 能低于3360kj/kg，限制了它的应用 范围 焚烧过程中也可能产生较为严重的“二 恶英”问题，必须要对烟气投入

3、很大的 资金进行处理 8.1 焚烧技术及其发展 一、焚烧技术的发展一、焚烧技术的发展 最早的固体废物焚烧装置是最早的固体废物焚烧装置是1874年和年和 1885年分别建于英国和美国的间歇式固年分别建于英国和美国的间歇式固 定床垃圾焚烧炉。定床垃圾焚烧炉。 近年来，各国焚烧处理比例上升。近年来，各国焚烧处理比例上升。 最近世界各国和地区使用焚烧法处理固体废物最近世界各国和地区使用焚烧法处理固体废物 的情况统计的情况统计 国家国家 焚烧焚烧 （% %） 焚烧厂数量焚烧厂数量 （座）（座） 年焚烧废物量年焚烧废物量 （10104 4a a-1 -1） ） 填埋（填埋（% %） 堆肥（堆肥（% %）

4、美国美国26264004003000300062625 5 日本日本72.572.5185418543086308623234.54.5 德国德国50.550.567671100110045.545.54 4 英国英国1111383818018088881 1 法国法国383828428420020040402222 荷兰荷兰5151111117017045454 4 比利比利 时时 2929 29291321326262 9 9 瑞士瑞士8080343470702020- 丹麦丹麦7070464614514518181212 瑞典瑞典5555232314014035351010 澳大澳大 利

5、亚利亚 2424 3 335356262 1111 德国德国 2005年年6月起，只有经过无害化处理月起，只有经过无害化处理 后的垃圾才能进行填埋处理后的垃圾才能进行填埋处理 垃圾中垃圾中toc超过超过3%5%，不得进入，不得进入 填埋场进行填埋。填埋场进行填埋。 垃圾循环利用率提高，垃圾焚烧逐渐垃圾循环利用率提高，垃圾焚烧逐渐 成为处理不可再利用垃圾的主要方式成为处理不可再利用垃圾的主要方式 法国法国 1995年，共有垃圾焚烧炉年，共有垃圾焚烧炉284座，可座，可 处理掉城市垃圾的处理掉城市垃圾的38%以上以上 2009年，巴黎市中心的塞纳河畔的新年，巴黎市中心的塞纳河畔的新 型垃圾焚烧厂，

6、每年可以为城市型垃圾焚烧厂，每年可以为城市2.38万万 居民提供照明，并为居民提供照明，并为7700多户居民供暖，多户居民供暖， 并减少并减少1.9万吨二氧化碳排放万吨二氧化碳排放 丹麦丹麦 在赫斯霍尔姆，现在仅有在赫斯霍尔姆，现在仅有4%的垃圾需的垃圾需 要填埋，要填埋，1%的特殊垃圾（化学品、染料的特殊垃圾（化学品、染料 和一些电子设备）被运送到德国一个废和一些电子设备）被运送到德国一个废 弃的盐矿，密闭封存。弃的盐矿，密闭封存。61%的垃圾得到的垃圾得到 回收，另外回收，另外34%则通过垃圾发电厂焚烧则通过垃圾发电厂焚烧 处理。处理。 美国美国 美国联邦政府和州政府已承认经新型美国联邦政

7、府和州政府已承认经新型 垃圾焚烧发电厂处理的垃圾为可再生能垃圾焚烧发电厂处理的垃圾为可再生能 源。源。2004年，垃圾焚烧在美国获得可再年，垃圾焚烧在美国获得可再 生能源生产的税收抵免资格。生能源生产的税收抵免资格。 大多数美国人还是对垃圾电厂持敬而大多数美国人还是对垃圾电厂持敬而 远之的态度，不愿意厂址建在他们居住远之的态度，不愿意厂址建在他们居住 的地方。的地方。 日本日本 世界上拥有垃圾焚烧厂最多的国家。世界上拥有垃圾焚烧厂最多的国家。 截至到截至到2006年底日本焚烧厂总数为年底日本焚烧厂总数为 1301个（其中东京有个（其中东京有57个），由于垃个），由于垃 圾焚烧趋于集约化，焚烧厂

8、的数量在减圾焚烧趋于集约化，焚烧厂的数量在减 少，但单个焚烧厂的焚烧能力在提高，少，但单个焚烧厂的焚烧能力在提高， 因此总体焚烧处理能力在不断提高。因此总体焚烧处理能力在不断提高。 日本垃圾焚烧的基本情况：日本垃圾焚烧的基本情况： （1）以）以800度以上高温焚烧，几乎不会产生二恶度以上高温焚烧，几乎不会产生二恶 英。英。 （2）垃圾焚烧厂一半以上的设施都是无公害设施，）垃圾焚烧厂一半以上的设施都是无公害设施， 即不会产生烟、臭气和有毒气体，采用的技术是世界即不会产生烟、臭气和有毒气体，采用的技术是世界 最先进的。冬季烟囱冒出的白色气体是水蒸气而不是最先进的。冬季烟囱冒出的白色气体是水蒸气而不

9、是 烟。烟。 （3）燃烧产生的余热用于游泳池等公共设施供能。）燃烧产生的余热用于游泳池等公共设施供能。 （4）市民提前预约，可进入垃圾焚烧厂参观。）市民提前预约，可进入垃圾焚烧厂参观。 （5）焚烧厂周围设绿色屏障区。）焚烧厂周围设绿色屏障区。 （6）焚烧厂周围居民可获得补偿金，且周围房价）焚烧厂周围居民可获得补偿金，且周围房价 较便宜。较便宜。 专家:垃圾焚烧不应被“妖魔化” 焚烧危害被夸大 2009-11-16 13:11:18 千龙网 二、我国焚烧技术现状与应用前景二、我国焚烧技术现状与应用前景 我国由于受技术和经济条件的限制，焚烧垃圾我国由于受技术和经济条件的限制，焚烧垃圾 起步较晚。起

10、步较晚。1988年年2月，四川乐山市凌云垃圾月，四川乐山市凌云垃圾 焚烧场点燃了国内第一台日处理生活垃圾焚烧场点燃了国内第一台日处理生活垃圾30 吨的固定炉排型焚烧炉。吨的固定炉排型焚烧炉。 沿海一些经济比较发达的地区，随着城市垃圾沿海一些经济比较发达的地区，随着城市垃圾 产生量逐年迅猛增加和土地资源的日益紧张，产生量逐年迅猛增加和土地资源的日益紧张， 与传统的堆填法处理垃圾的矛盾日益尖锐，所与传统的堆填法处理垃圾的矛盾日益尖锐，所 以转向焚烧法处理城市垃圾的需求也开始变得以转向焚烧法处理城市垃圾的需求也开始变得 紧迫起来。紧迫起来。 目前国外运用比较成熟、完善的垃圾焚目前国外运用比较成熟、完

11、善的垃圾焚 烧处理技术主要是针对热值较高、含水烧处理技术主要是针对热值较高、含水 率较低的垃圾而言，焚烧处理效果较好。率较低的垃圾而言，焚烧处理效果较好。 但我国垃圾没有有经过预先分捡、成分但我国垃圾没有有经过预先分捡、成分 复杂、热值较低、含水率较高且变化范复杂、热值较低、含水率较高且变化范 围较大，垃圾焚烧厂也很难正常运行。围较大，垃圾焚烧厂也很难正常运行。 大规模照搬大规模照搬引进国外垃圾焚烧设备不仅在经济引进国外垃圾焚烧设备不仅在经济 上难以承受，处理效果也不理想。例如，深圳上难以承受，处理效果也不理想。例如，深圳 市引进一套日处理量市引进一套日处理量600t垃圾的焚烧发电处垃圾的焚烧

12、发电处 理技术和设备，初期投资就已达理技术和设备，初期投资就已达4.5亿元人民亿元人民 币，且需要添加辅助燃料方能维持运行。币，且需要添加辅助燃料方能维持运行。 由此可见，鉴于我国的实际情况，大规模引进由此可见，鉴于我国的实际情况，大规模引进 国外垃圾焚烧处理设备在技术和经济上均存在国外垃圾焚烧处理设备在技术和经济上均存在 一定问题。一定问题。 因此，推近我国城市垃圾焚烧技术的主要途径因此，推近我国城市垃圾焚烧技术的主要途径 应该是应该是在学习、借鉴国外先进经验和技术的基在学习、借鉴国外先进经验和技术的基 础上，根据我国城市垃圾的特点、现有的经济础上，根据我国城市垃圾的特点、现有的经济 实力，

13、开发符合我园国情的、有中国特色的科实力，开发符合我园国情的、有中国特色的科 学、经济、实用、有效的城市垃圾焚烧处理技学、经济、实用、有效的城市垃圾焚烧处理技 术与装置。术与装置。 我国目前自行发展的焚烧技术主要为两类：一我国目前自行发展的焚烧技术主要为两类：一 类为类为固定床焚烧炉和链条炉排型号焚烧炉固定床焚烧炉和链条炉排型号焚烧炉；另；另 一类为一类为流化床技术流化床技术。 三、我国垃圾焚烧技术发展趋势三、我国垃圾焚烧技术发展趋势 全国危险废物和医疗废物处置设施建全国危险废物和医疗废物处置设施建 设规划设规划鼓励鼓励危险废物集中处置设施同危险废物集中处置设施同 时配备综合利用、焚烧和安全填埋

14、等工时配备综合利用、焚烧和安全填埋等工 艺装置艺装置。 目前，制约我国城市垃圾焚烧处理发展目前，制约我国城市垃圾焚烧处理发展 的主要因素是的主要因素是建设投资建设投资、垃圾特性垃圾特性及及处处 理技术水平理技术水平要求，其中建设投资是关键要求，其中建设投资是关键 因素。因素。 费用组成费用组成费用费用/ /万欧元万欧元费用组成费用组成费用费用/ /万欧元万欧元 计划计划/ /批准批准 300300 人力费人力费 300300 机器设备机器设备 16001600 维护费维护费 400400 其他设备其他设备 14001400 管理费管理费3030 电气设备电气设备 10001000 运行所需资源

15、运行所需资源/ /能源能源13001300 基础设施基础设施 600600 废物处置废物处置8080 建设建设 300300 其他其他3030 总投资费用总投资费用 54005400 总运营费用总运营费用14701470 融资费用融资费用 500500 每吨焚烧费用（不计收每吨焚烧费用（不计收 入）入） 0.02-0.030.02-0.03 表表8.2 年处理年处理7万吨危险废物焚烧厂的费用组成万吨危险废物焚烧厂的费用组成 表表8.3 几个欧洲国家生活垃圾和危险废物焚烧厂的接收费用几个欧洲国家生活垃圾和危险废物焚烧厂的接收费用 国家国家 接收费接收费/ /（欧元（欧元/ /吨）吨） 生活垃圾生

16、活垃圾危险废物危险废物 比利时比利时56-13056-130100-1500100-1500 丹麦丹麦40-7040-70100-1500100-1500 法国法国50-12050-120100-1500100-1500 德国德国100-350100-35050-150050-1500 意大利意大利40-8040-80100-1000100-1000 荷兰荷兰90-18090-18050-500050-5000 表表8.4 国内外垃圾焚烧发电厂烟气排放标准比较国内外垃圾焚烧发电厂烟气排放标准比较 污染物名污染物名 称称 单位单位 中国国中国国 标标 欧共体欧共体1989年年 标准标准 欧共体欧

17、共体1993年年 标准标准 德国德国1993年标年标 准准 英国英国1993年年 标准标准 烟尘烟尘 mg/nm380 30101030 烟气黑度烟气黑度 林格曼林格曼 级级 1/ / / so2 mg/nm3 260300 5050 300 nox mg/nm3 400/200 70 350 comg/nm3 150100 50 50/ hclmg/nm3 75 50 10 10 30 hf mg/nm3 /2-4 /12 二恶英二恶英 ngteq /nm3 1/ 0.10.1 0.1 i类金属类金属 (cd+hg) mg/nm3 hg=0.2 cd=0.1 0.2 hg=0.05 cd+t

18、i=0.05 hg=0.05 cd+ti=0.05 0.1 类金属类金属 (ni+as) mg/nm31.0 0.50.51 类金属类金属 (pb+cr+c u+mn) mg/nm3pb=1.6 5.0 0.50.51 城市生活垃圾焚烧厂烟气中二恶英排放当量城市生活垃圾焚烧厂烟气中二恶英排放当量(根据根据eadon的计算的计算 方法，以毒性当量表示，简称方法，以毒性当量表示，简称teq或或iteq)限定值，各国限定值，各国 标准不一致。对于新建的垃圾焚烧厂，最严格的标准是限制在标准不一致。对于新建的垃圾焚烧厂，最严格的标准是限制在 0.1ngteq /nm3以下，如欧盟、德国、奥地利、瑞典、荷

19、以下，如欧盟、德国、奥地利、瑞典、荷 兰、日本等。以日本为例，处理规模不同的焚烧厂，烟气排放兰、日本等。以日本为例，处理规模不同的焚烧厂，烟气排放 要求是有明显区别的，如处理规模小于要求是有明显区别的，如处理规模小于2t/h的垃圾焚烧炉，二的垃圾焚烧炉，二 恶英控制标准为恶英控制标准为5ngteq /nm3。实际上对二恶英排放控制。实际上对二恶英排放控制 标准无论日本还是欧洲都有一个逐步提高标准的过程，以挪威标准无论日本还是欧洲都有一个逐步提高标准的过程，以挪威 为例，为例，1983年垃圾焚烧控制指标还没有二恶英，年垃圾焚烧控制指标还没有二恶英，1990年为年为 2ngteq /nm3，200

20、2年提高为年提高为0.1ngteq /nm3，满，满 足欧盟标准要求。足欧盟标准要求。 8.2 焚烧原理 一、固体废物的焚烧特性一、固体废物的焚烧特性 1、三组分、三组分 水分水分 可燃分可燃分 灰分灰分 可焚烧危险废物可焚烧危险废物 废有机溶剂；废油、油乳化物和油废有机溶剂；废油、油乳化物和油 混合物；塑料、橡胶和胶乳化物；医疗混合物；塑料、橡胶和胶乳化物；医疗 废物；农药废物；制药废物；精炼废物；废物；农药废物；制药废物；精炼废物； 含酚废物；油脂和蜡废物；含卤素、硫、含酚废物；油脂和蜡废物；含卤素、硫、 磷、氮化合物的有机废物；被有毒有害磷、氮化合物的有机废物；被有毒有害 化学物质污染的

21、固体物质等。化学物质污染的固体物质等。 2、热值 生活垃圾的热值是指单位质量的生活垃圾燃烧 释放出来的热量，以kjkg(或kcalkg)计。 要使生活垃圾维持燃烧，就要求其燃烧释放出 来的热量足以提供加热垃圾到达燃烧温度所需 要的热量和发生燃烧反应所必须的活化能。 高位（粗）热值：化合物在一定温度下反应到 达最终产物并返回起始温度的焓的变化，此时 水为液态，可用氧弹量热计进行测量。 低位（净）热值：与高位热值的意义相同，只 是水是气态，为焚烧实际过程中利用的热值。 3、焚烧机理 燃燃 烧烧 机机 理理 蒸发燃烧蒸发燃烧 分解燃烧分解燃烧 表面燃烧表面燃烧 扩散燃烧扩散燃烧 气相燃烧气相燃烧 （

22、均相燃烧）（均相燃烧） 固相燃烧固相燃烧 （非均相燃烧）（非均相燃烧） 固体废物固体废物 加热加热 水分蒸发水分蒸发 液体液体 气体气体 热分解热分解 升华升华 热分解热分解 蒸发蒸发 均相燃烧均相燃烧 固体固体非均相燃烧非均相燃烧 熔融熔融 o2 o2 固体废物燃烧过程固体废物燃烧过程 二、焚烧过程 焚烧炉气流模式焚烧炉气流模式 焚烧方式 a.按气流流动特性分类按气流流动特性分类 b.按燃烧级数分类：按燃烧级数分类： 可以分为单级焚烧、二级焚烧和多级焚可以分为单级焚烧、二级焚烧和多级焚 烧三种类型烧三种类型 c.焚烧产物焚烧产物 反应 元素 有机 碳 有机 氢 有机 硫 有机 磷 有机 氮

23、有机 氯 有机 氟 金属 焚烧 产物 co2 h2o及 卤素 氢化 物等 soxp2o5 n2、 nox hclhf 卤化物、硫酸盐、 磷酸盐、碳酸盐、 氢氧化物、氧化 物等 三、焚烧工艺参数三、焚烧工艺参数 焚烧温度焚烧温度(temperature) 、搅拌混、搅拌混 合程度合程度(turbulence)、停留时间、停留时间(time) （前三者称为（前三者称为3t）及过剩空气率合称为）及过剩空气率合称为 焚烧四大影响因素，也是焚烧炉控制的焚烧四大影响因素，也是焚烧炉控制的 主要参数。主要参数。 （1）温度）温度 废物的焚烧温度是指废物中有害组分在高温下废物的焚烧温度是指废物中有害组分在高温

24、下 氧化，分解直至被破坏所需达到的温度。它一氧化，分解直至被破坏所需达到的温度。它一 般比废物的着火温度高得多。般比废物的着火温度高得多。 一般提高焚烧温度有利于废物中的有机毒物的一般提高焚烧温度有利于废物中的有机毒物的 分解和破坏，并可抑制黑烟的产生。但过高的分解和破坏，并可抑制黑烟的产生。但过高的 温度不仅增加了燃料的消耗量，而且会增加废温度不仅增加了燃料的消耗量，而且会增加废 物中金属的挥发量及氧化氮的数量，引起二次物中金属的挥发量及氧化氮的数量，引起二次 污染。污染。 因此因此不宜随意确定较高的焚烧温度不宜随意确定较高的焚烧温度。 焚烧温度的一般性经验焚烧温度的一般性经验 高温焚烧是防

25、治有毒有机化合物的最好方法，大多数高温焚烧是防治有毒有机化合物的最好方法，大多数 有机物在有机物在800-1100800-1100被燃烧，如被燃烧，如 pcdd/pcdfpcdd/pcdf（二（二噁噁英）英） 约在约在925 925 以上开始被破坏。以上开始被破坏。 废物粒子在废物粒子在0.01-0.510.01-0.51微米之间，温度在微米之间，温度在900-1000900-1000 以上可避免产生黑烟。以上可避免产生黑烟。 含氯化合物的焚烧，温度在含氯化合物的焚烧，温度在800-850800-850以上时，氯气以上时，氯气 可以转化为氯化氢，以水洗涤法回收利用；低于可以转化为氯化氢，以水洗

26、涤法回收利用；低于 800800会生成氯气，难以去除。会生成氯气，难以去除。 含有碱土金属的废物焚烧时，一般控制在含有碱土金属的废物焚烧时，一般控制在750-800750-800 以下。否则易形成其低熔点盐化合物与炉膛和传动部以下。否则易形成其低熔点盐化合物与炉膛和传动部 件发生烧结而损坏设备。件发生烧结而损坏设备。 为防止为防止noxnox的高温生成，温度控制在的高温生成，温度控制在1500 1500 以下。以下。 指标指标 废物类型废物类型 焚烧炉温焚烧炉温 度度/ 烟气停留烟气停留 时间时间/s/s 燃烧燃烧 效率效率% % 焚毁去除焚毁去除 率率/%/% 焚烧残渣的焚烧残渣的 热灼减率

27、热灼减率/%/% 危险废物危险废物 110011002.02.0 99.99. 9%9% 99.99%99.99%55 多氯联苯多氯联苯 120012002.02.0 99.99. 9%9% 99.99999.999 9%9% 55 医院临床医院临床 废物废物 8508501.01.0 99.99. 9%9% 99.99%99.99%55 表表8.6 危险废物焚烧炉的技术性能指标危险废物焚烧炉的技术性能指标 （2） 停留时间停留时间 废物中有害组分在焚烧炉内处于焚烧条件下，废物中有害组分在焚烧炉内处于焚烧条件下， 该组分发生氧化、燃烧，使有害物质变成无害该组分发生氧化、燃烧，使有害物质变成无害

28、 物质所需的时间称之为停留时间。物质所需的时间称之为停留时间。 停留时间的长短停留时间的长短直接影响焚烧的完善程度直接影响焚烧的完善程度，也，也 是决定炉体容积尺寸的重要依据。同时，停留是决定炉体容积尺寸的重要依据。同时，停留 时间与温度间存在对应关系：同样的废物，焚时间与温度间存在对应关系：同样的废物，焚 烧温度越高，则所需的停留时间越短。烧温度越高，则所需的停留时间越短。 经验数据经验数据 对于对于垃圾垃圾焚烧，如温度维持在焚烧，如温度维持在85085010001000之间，之间， 有良好搅拌与混合，使垃圾的水气易于蒸发，燃烧气有良好搅拌与混合，使垃圾的水气易于蒸发，燃烧气 体在燃烧室的停

29、留时间约为体在燃烧室的停留时间约为1 12s2s。 对于对于一般有机废液一般有机废液，在较好的雾化条件及正常的焚，在较好的雾化条件及正常的焚 烧温度条件下，焚烧所需的停留时间在烧温度条件下，焚烧所需的停留时间在0.30.32s2s左右，左右， 而较多的实际操作表明停留时间大约为而较多的实际操作表明停留时间大约为0.60.61s1s；含含 氰化合物的废液氰化合物的废液较难焚烧，一般需较长时间，较难焚烧，一般需较长时间，约约3s3s左左 右。右。 对于对于废气废气，为了除去恶臭的焚烧温度并不高，其所，为了除去恶臭的焚烧温度并不高，其所 需的停留时间不需太长，一般在需的停留时间不需太长，一般在1s1

30、s以下以下。例如在油脂。例如在油脂 精制工程中产生的恶臭气体，在精制工程中产生的恶臭气体，在650650焚烧温度下只焚烧温度下只 需需0.3s0.3s的停留时间，即可达到除臭效果的停留时间，即可达到除臭效果 (3) 混合强度混合强度 混合强度是指固体与助燃气接触和混合的混合强度是指固体与助燃气接触和混合的 程度，主要取决于气流扰动方式及其产生程度，主要取决于气流扰动方式及其产生 的湍流程度。的湍流程度。 气流扰动方式：气流扰动方式：因因焚烧炉类型焚烧炉类型而有所区别而有所区别 炉排型：机械炉排扰动炉排型：机械炉排扰动 炉床型：送风气流扰动炉床型：送风气流扰动 流化床型：流态化扰动流化床型：流态

31、化扰动 其中，流态化扰动的效果最好。其中，流态化扰动的效果最好。 湍流程度：湍流程度：由由气流速度和燃烧室形状气流速度和燃烧室形状决定决定 气流速度越大，湍流程度越高；但过大的气流气流速度越大，湍流程度越高；但过大的气流 速度会降低在二次燃烧室的停留时间。速度会降低在二次燃烧室的停留时间。 (4) 过剩空气过剩空气 在实际的燃烧系统中，氧气与可燃物质无法完全达在实际的燃烧系统中，氧气与可燃物质无法完全达 到理想程度的混合及反应，仅供给理想空气量很难到理想程度的混合及反应，仅供给理想空气量很难 使其完全燃烧。使其完全燃烧。 实际空气量理论空气量， 过剩空气系数： a 0 a 0 a a m 但过

32、剩空气系数太高会使燃烧温度降低，并造成排气但过剩空气系数太高会使燃烧温度降低，并造成排气 量和热损失增加，燃烧效率反而降低。量和热损失增加，燃烧效率反而降低。 工业锅炉工业锅炉m：1.2-1.5 焚烧炉焚烧炉m：1.5-2.0 四要素互动关系 参数变化搅混强度停留时间温度燃烧室负荷 温度 过剩空气率 停留时间 可 会 可 可 会 会 会 会 会 会 8.3 固体废物的焚烧系统固体废物的焚烧系统 一、焚烧系统一、焚烧系统 一座大型垃圾焚烧厂通常包括下述八个系统：一座大型垃圾焚烧厂通常包括下述八个系统： (1)贮存及进料系统贮存及进料系统 本系统由垃圾贮坑、抓斗、破碎机本系统由垃圾贮坑、抓斗、破碎

33、机(有时可无有时可无)、 进料斗及故障排除监视设备组成。进料斗及故障排除监视设备组成。 (2)焚烧炉焚烧炉 即焚烧炉本体内的设备。主要包括炉床及燃烧即焚烧炉本体内的设备。主要包括炉床及燃烧 室：炉床让垃圾在炉床上翻转和燃烧。燃烧室室：炉床让垃圾在炉床上翻转和燃烧。燃烧室 一般在炉床正上方，可提供燃烧废气数秒钟的一般在炉床正上方，可提供燃烧废气数秒钟的 停留时间，由炉床下方往上喷入的一次空气，停留时间，由炉床下方往上喷入的一次空气， 由炉床下方喷入的二次空气。由炉床下方喷入的二次空气。 (3)余热回收系统余热回收系统 包括布置在燃烧室四周的铝炉路管包括布置在燃烧室四周的铝炉路管(即蒸发器即蒸发器

34、)、 过热器、节热器、蒸汽汗管、安全阀等装置。过热器、节热器、蒸汽汗管、安全阀等装置。 (4)饲水处理系统饲水处理系统 主要将给水处理到纯水品质，再送入锅炉水循主要将给水处理到纯水品质，再送入锅炉水循 环系统。处理方法为高级用水处理程序，一般环系统。处理方法为高级用水处理程序，一般 包括活性炭吸附、离子交换及逆渗透等单元。包括活性炭吸附、离子交换及逆渗透等单元。 (5)废气处理系统废气处理系统 处理从炉体产生的废气以达到到排放标准。处理从炉体产生的废气以达到到排放标准。 (6)废水处理系统废水处理系统 包括锅炉泄放的废水、洗车废水、灰渣冷却水。包括锅炉泄放的废水、洗车废水、灰渣冷却水。 (7)

35、灰渣收集及处理系统灰渣收集及处理系统 由焚烧炉体产生的底灰及废气处理单元所产生的飞灰。由焚烧炉体产生的底灰及废气处理单元所产生的飞灰。 经冷却收集后合并或分开处理。经冷却收集后合并或分开处理。 (8)自动控制系统自动控制系统 包括称重及车辆管制自动控制，吊车的自动运行，炉渣包括称重及车辆管制自动控制，吊车的自动运行，炉渣 吊车的自动控制，自动燃烧系统、焚烧炉的自动启动和吊车的自动控制，自动燃烧系统、焚烧炉的自动启动和 停炉，以及实现多变量控制的模糊数学控制。对焚烧过停炉，以及实现多变量控制的模糊数学控制。对焚烧过 程的控制参数有空气量、炉温、压力、冷却系统、集尘程的控制参数有空气量、炉温、压力

36、、冷却系统、集尘 器容量、烟气浓度等。器容量、烟气浓度等。 二、焚烧设备二、焚烧设备 焚烧炉是整个焚烧过程的核心，焚烧炉类型不焚烧炉是整个焚烧过程的核心，焚烧炉类型不 同，往往整个焚烧反应的焚烧效果不同。同，往往整个焚烧反应的焚烧效果不同。 焚烧炉的构造大致可分成承载炉床和炉床上空焚烧炉的构造大致可分成承载炉床和炉床上空 的燃烧室两部分。具体的结构形式与废物的种的燃烧室两部分。具体的结构形式与废物的种 类、性质和燃烧形式等因素有关，不同的焚烧类、性质和燃烧形式等因素有关，不同的焚烧 方式有相应的焚烧炉与之相配合。方式有相应的焚烧炉与之相配合。 目前世界上固体废物焚烧炉的型号已有目前世界上固体废

37、物焚烧炉的型号已有200多多 种，其中较广泛应用的炉型按照燃烧方式主要种，其中较广泛应用的炉型按照燃烧方式主要 可分成可分成机械炉排焚烧炉、立式多段炉、回转窑机械炉排焚烧炉、立式多段炉、回转窑 焚烧炉和沸腾流化床焚烧炉焚烧炉和沸腾流化床焚烧炉等。等。 （1）机械炉排焚烧炉）机械炉排焚烧炉 机械炉排焚烧炉的发展历史 最长，技术也最成熟。 机械炉排焚烧炉的心脏是机 械炉排及燃烧室。 炉排的构造及性能和燃烧室 几何形状，决定了焚烧炉的 性能及固体废物焚烧处理的 效果。 炉排的主要作用是承载及运 送固体废物和炉渣通过炉体， 还可以不断地搅动固体废物， 并在搅动的同时使从炉排下 方吹入的空气穿过固体燃烧

38、 层，使燃烧反应进行得更加 充分。 炉排的种类与构造（1） 移动式炉排又称链条式炉排，点燃后垃圾通过调节炉 排的速度可控制垃圾的干燥和点燃时间，燃烧的速度 可根据垃圾组分性质及其焚烧特性进行调整。 炉排的种类与构造（2） 往复式炉排对固体废物 适应较强。 扇形式炉排扰动较弱， 易出现燃烧不充分的现 象。 炉排的种类与构造（3） 逆动式炉排长度固定，宽度可 依炉床所需面积调整。废物层 搅拌程度良好。目前，多数大 型垃圾焚烧厂采用这种形式炉 排。 滚筒式炉排搅拌混合充分， 冷却效果良好，但滚桶的空 气送气口易阻塞而造成气锁。 炉排焚烧炉的燃烧概念图 燃烧室的构造 燃烧室的炉体两侧为钢构支 柱，侧面

39、设置横梁，以支持 炉排及炉壁。燃烧室炉壁依 吸热方式的不向，可分为耐 火材料型炉壁与水冷式炉壁 两种。 耐火材料型炉壁仅靠耐火材 料隔热，所有热量均由设于 对流区的锅炉传热面吸收， 热传递效率较低。 水冷式炉壁是在燃烧室顶部 和侧壁位置配置水管，以吸 收炉内辐射及增加锅炉传热 面积，为现代大型垃圾焚烧 炉采用。 燃烧室的形状 燃烧室几何形状与焚烧后废气被导引的流态有密 切关系，影响焚烧效率。燃烧室中的气流模式， 依由炉排下方导入的助燃空气与垃圾在炉排上运 动的方向分成逆流式、顺流式、复流式及交流式 四种。 逆流式可以使垃圾受到充分的干燥，因此对于 焚烧低热值及高含水量的垃圾较适用，即低位 热值

40、在2000-4000kj/kg的垃圾。 顺流式因一次风与炉排上垃圾物流的接触效率 低，故常用于焚烧高热值及低含水量的垃圾， 即低位热值在5000kj/kg以上的垃圾。交流 式介于两者之间。 复流式中间由天井隔开、使燃烧室成为两个烟 道，燃烧气体与末燃气体在气体混合室内可再 燃烧，使燃烧作用更趋于完全。若垃圾热值随 四季变化较大，则可以采用复流式的搭配形态。 机械炉排焚烧炉的特点 机械炉排焚烧炉因其特殊的传动部件构 造而具有以下特点： 焚烧操作连续化、自动化，处理量大 垃圾燃尽率高，热值利用较彻底 对进料无形态上的要求，无需破碎 设备复杂，传动部件多，维修费用亦高 塑料及其它低熔点化合物会因熔融

41、烧结而损 坏设备 （2）立式多段炉 炉体是一个垂直的内衬耐火材料的钢制圆筒， 内部分为许多层，每层是一个炉膛，炉体中央 装有带搅功臂的中空中心轴，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。 废物经由炉顶送入，依次向下移动，呈螺旋形 运动，助燃空气由中心轴的内筒下部进入；然 后进入搅动臂的内筒流至臂端。 立式多段炉的特点 多层炉的特点是废物在炉内停留时间长， 能挥发较多水分，特别适合处理含水率 高、热值低的污泥，目前世界70%的污 泥焚烧都使用多段炉。但其结构复杂， 移动零件多，易出故障，维修费用高。 （3）回转窑式焚烧炉 旋转窑是一个略为倾斜而内衬耐火砖的钢制空 心圆筒，窑体通常

42、很长。大多数废物物料是由 燃烧过程中产生的气体以及窑壁传输的热量加 热的。固体废物可从前端送入窑中进行焚烧， 以定速旋转来达到搅拌废物的目的。旋转时须 保持适当倾斜度，以利于固体废物下滑。 此外，废液及废气可以从前段、中段、后段同 时配合助燃空气送入，甚至于整桶装的废物 (如污泥)也可送入窑中燃烧。 回转窑式焚烧炉的特点 回转窑式焚烧炉因其独特的炉身构造而具有以 下特点： 进料适应性广，能焚烧不同物态（固体、液体、污 泥）及形状（粉末、颗粒、块状）的废物，可在熔 融态下工作 工作连续，且可通过调节转速来控制停留时间 结构简单，故障少，维修费用低 过剩空气系数大，故热效率偏低（35%-40%）

43、球形废物已滚出回转窑，不易完全燃烧 （4）流化床焚烧炉 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（如石英砂）。空气从焚 烧炉的下部进入，经过气流分布板使床层产生 流态化。固体废物多由炉侧进入炉内，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。 流化床焚烧炉的特点 流化床焚烧炉因其特殊的工作原理而具 有以下特点： 气固混合强烈，过剩空气系数较小，燃烧效 率高 传热均匀，床温易于控制 构造简单，造价低，故障率亦低 大块物料需预破碎，废气中粉尘含量高 动力消耗很大 （5）模组式固定床焚

44、烧炉（控气式焚烧炉） 该炉型先在工厂内铸造好，再运到现场组装即 可使用，因此，施工工期短，但单位造价高， 且使用寿命短。一般模组式焚烧炉单炉的处理 容量不大，由每日处理数百公斤到数十吨。 两个燃烧室，第一燃烧室为缺空气系统，第二 燃烧室为超空气系统，温度由700升至 1000以上，将第一燃烧室不完全燃烧的悬 浮颗粒完全燃烧。 优点：有能源回收的潜力；可以在不需要大量 辅助燃油的情况下进行垃圾焚烧；使用助燃空 气少，热效率较高；可减少空气污染物的排放 （如颗粒物）；可将有机碳氢化合物转变为气 体，使其易于焚烧；不需要垃圾前处理。 缺点：焚烧残渣中有不完全燃烧的碳氢化合物； 对低热值的废液处理效果

45、差；废物的进料特性 变化大时，焚烧过程不易操作控制。 一般多在小乡镇、岛屿、医院、工厂内使用， 适宜处理少量的危险废物。 （6）熔融气化焚烧炉 熔融气化焚烧炉在焚烧过程中先将生活垃圾进 行热解产生可燃性气体和固体残渣，然后进行 燃烧和熔融，或将气化和熔融合为一体。 高温下分解二恶英及其前驱体，减少二恶英类 物质总量。 炉渣经过高温熔融，可直接回收利用。 还原性气氛，有价金属在炉膛中不会被氧化， 随炉渣排出后易被分选而回收利用 熔融气化焚烧炉运行费用高、维修相对困难， 但减容比为各类焚烧炉中最高，可达70：1， 资源回收利用高，二次污染小 （7） 液体喷射炉 液体喷射炉适合处理流动性的废液、污

46、泥及泥浆等。 常见类型有立式圆筒炉、卧式圆筒炉、 箱式炉、回转窑等。 焚烧炉种类焚烧炉种类优点优点 缺点缺点 机械炉床焚烧机械炉床焚烧 炉（混烧式焚炉（混烧式焚 烧炉）烧炉） 适用大容量（单座容量适用大容量（单座容量100-500 100-500 t/dt/d）；未燃分少；二次污染易）；未燃分少；二次污染易 控制；余热利用率高。控制；余热利用率高。 造价高；操作及维修费用高；须造价高；操作及维修费用高；须 连续运转；操作运转技术高；不连续运转；操作运转技术高；不 适于低熔点废物。适于低熔点废物。 立式多段炉立式多段炉 炉内热利用率高；燃烧产生的烟炉内热利用率高；燃烧产生的烟 气可直接与湿污泥接

47、触回执，适气可直接与湿污泥接触回执，适 合处理含水率高、热值低、小容合处理含水率高、热值低、小容 量（单座容量量（单座容量50 t/d50 t/d左右）的左右）的 污泥；。污泥；。 机械设备及辅助部件多、易出故机械设备及辅助部件多、易出故 障、维修保养费用高；不适合处障、维修保养费用高；不适合处 理热值高且易燃性废物。理热值高且易燃性废物。 回转窑式焚烧回转窑式焚烧 炉炉 进料适应性广；垃圾搅拌及干燥进料适应性广；垃圾搅拌及干燥 性佳；可适用大、中容量（单座性佳；可适用大、中容量（单座 容量容量100-400 t/d100-400 t/d）；残渣颗粒）；残渣颗粒 小、可进入产品中。小、可进入产

48、品中。 热效率偏低；炉内的耐火材料易热效率偏低；炉内的耐火材料易 损坏。损坏。 流化床式焚烧流化床式焚烧 炉炉 适用中容量（单座容量适用中容量（单座容量50-200 50-200 t/dt/d）；燃烧温度较低（）；燃烧温度较低（750-750- 850850）；传热传质快；燃烧效）；传热传质快；燃烧效 率好；公害低。率好；公害低。 操作运转技术高；燃料的种类受操作运转技术高；燃料的种类受 到限制；需添加载体（石英砂或到限制；需添加载体（石英砂或 石灰石）；进料颗粒较小（约石灰石）；进料颗粒较小（约5cm5cm 以下）；单位处理量所需动力高；以下）；单位处理量所需动力高； 炉床材料易冲蚀损坏。炉

49、床材料易冲蚀损坏。 模组式固定床模组式固定床 焚烧炉焚烧炉 适用小容量（单座容量适用小容量（单座容量50 50 t/dt/d）；构造简单；装置可移动、）；构造简单；装置可移动、 机动性大机动性大 燃烧不完全，燃烧效率低；使用燃烧不完全，燃烧效率低；使用 年限短；平均建造成本高年限短；平均建造成本高 8.4 焚烧过程中污染物的产生与防治 1、污染物的产生 可燃固体废物（以城市生活垃圾为例）： 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

50、、灰 渣等，除可回收利用部分外，大多可直接安全 填埋 焚烧产物 有机碳co2 ，二恶英等 hh2o，有f或cl存在时可能有hf、hcl 有机硫和有机磷so2、so3、p2o5 有机氮n2为主，少量氮氧化物 有机氟化物hf，氢不足会出现cf4、cof4（需 添加助燃料） 有机氯氯化氢（氢气不足有游离氯气产生） 有机溴化物、碘化物hbr、br2、i2 金属卤化物、硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐、氢氧 化物和氧化物 2、污染物控制内容 酸性气体 nox 有害气体 恶臭 灰渣 （1）酸性气体 主要包括co2，so2，hcl，h2s等 方法：干式洗气法、湿式洗气法及半干式 洗气法。 反应原理： 物理吸收：水，活

51、性炭等 化学反应（中和） 设备：洗气塔、填料塔等 干式洗气法：喷入干粉（石灰、碳酸氢钠，硫化钠等） 2hcl+so2+2caocacl2+caso3+h2o so2+na2s=na2s2o3+s 湿式洗气法：naoh，ca（oh）2等 hcl+ ca（oh）2cacl2+h2o 2hg+2h2so4 hg2so4+2h2o+so2 除hg时，需要添加含硫化合物 半干式洗气法：将液体雾化喷入洗气塔，介质 被蒸发，无废水流出 （2）nox 燃烧控制法 通过低氧浓度燃烧而控制nox的产生，但氧气浓度 过低时，议引起不完全燃烧，产生co进而生成二恶英。 无触酶脱氮法（尿素，氨水等） 2no+（nh）2

52、co+o2 2n2+2h2o+co2 触酶脱氮法（在触酶表面） 4no+4nh3+2o2 4n2+6h2o no+no2+2nh3 2n2+3h2o （3）二恶英与呋喃 二恶英(dioxins)是一种无色无味、毒性严重的脂溶 性物质，是目前发现的无意识合成的毒性最强的化 合物，是氰化物的130倍、砒霜的900倍，有“世纪 之毒”之称。 人们通常所说的二噁英指的是多氯二 苯并二恶英(pcdds)、多氯二苯并呋喃(pcdds)的统 称，共有210种同族体。其中2，3，7，8-四氯二苯 并二恶英(tcdd)毒性最强， ld50（半致死剂量）是 氰化钾毒性的1000倍以上。 o o 1 2 3 4 6

53、 7 8 9 pcdds (75种) o 1 2 3 4 6 7 8 9 pcdfs (135种) 多氯取代 二恶英的影响案例二恶英的影响案例 意大利意大利25家奶酪厂二恶英含量超标家奶酪厂二恶英含量超标 警惕二恶英污染食物警惕二恶英污染食物 关于禁止进口意大利莫扎里拉奶酪的公告关于禁止进口意大利莫扎里拉奶酪的公告 影响二恶英生成的因素 碳源 不论是在重新合成反应中,还是在前驱 物异相催化反应中,都需要提供一定数量的碳 源。 氯源二恶英在形成过程中需要含氯物质提供 一定数量的氯原子。 包括聚氯乙烯塑料(pvc)、hcl、cl2、kcl、 nacl、mgcl2、cucl2、cucl、fecl3等

54、 温度温度是影响二恶英形成的重要因素之一。 二恶英在常温下呈固体,熔点高,一般在700 以下对热稳定,高于此温度开始分解。其最佳 生成温度为300 催化剂一般认为,在重新合成反应和前驱物 异相催化反应中,即使有足够的碳源和氯源,且 有适宜的反应温度,如果没有催化剂的存在,也 不会有太多二恶英的生成。 氧实验观察到在缺氧的条件下,二恶英的生 成浓度开始下降。在重新合成反应中氧的存在 是必要的。固体废物焚烧过程中,随着氧浓度 的升高,二恶英的生成浓度一般也随之升高。 反应时间大量实验表明,在适宜的温度下,经 过530分钟后,二恶英的生成速率急剧增大, 并在24小时内完成。 二恶英的生成机理 表观生

55、成机理： 原生垃圾带有：垃圾本身若含微量二恶英，燃烧温度 不高会导致其未遭破坏而排出 焚烧炉内生成：焚烧过程中因温度较低或停留时间太 短，含氯有机前体物（如聚氯乙烯、氯酚等）部分氧 化产生生成 焚烧炉外再合成：烟气中未燃尽的有机物在飞灰中的 重金属（特别是cucl2）催化和300-500下重新生成 注：影响二恶英生成的因素很复杂，对反应表面、催化剂、 反应物、水分、氯源、燃烧条件以及反应机理的研究都有 待进一步深化 二恶英的控制 控制焚烧厂产生的二恶英，应从控制来源、 减少炉内形成、避免炉外低温区再合成及去除 四方面来着手： 通过废物分类收集或预分拣分离，避免含氯成 分高的物质(如pvc塑料等

56、)和重金属进入垃圾 中。 焚烧炉燃烧室应保持足够的燃烧温度(不低于 850)及气体停留时间(不少于2s)，确保废气 中具有适当的氧含量(最好在612 之间) 应缩短烟气在处理和排放过程中处于300 500 温度域的时间 烟气末端净化采用活性碳喷射吸附法去除 炉内过程炉内过程 高温和长时间焚烧高温和长时间焚烧 加入催化剂和催化加入催化剂和催化 剂剂nh3nh3、尿素等、尿素等 调节控制气氛调节控制气氛 烟烟 气气 脱脱 硝硝 控制控制 进料进料 活性活性 炭或炭或 硫化硫化 钠等钠等 吸附吸附 控制和脱除控制和脱除nox和有机毒物的工艺和有机毒物的工艺 （4）恶臭 垃圾厌氧发酵和有机物不完全燃烧

57、产 生的。多为有机硫化物或氮化物。 恶臭污染物是指一切刺激嗅觉器官 引起人们不愉快及损害生活环境的气体 物质。从广义上说,我们把散发在大气中 的一切有味物质统称为恶臭气体。 恶臭属于感觉公害,直接作用于嗅觉,给人 们造成危害。轻者给人以不愉快的感觉; 重者使人呼吸困难,恶心呕吐,流泪,甚至 会引起中毒。其中有些是三致物质，有 些会影响神经系统和造血系统，有些则 会引起机体的变态反应。 恶臭的产生和组成 产生：未完全燃烧 一是含硫化合物,如硫化氢、硫醇类、硫醚类 等; 二是含氮的化合物,如氨、胺类、酰胺、吲哚 类等; 三是卤素及其衍生物,如氯气、卤代烃等; 四是烃类,如烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等

58、; 五是含氧的有机物,如酚、醇、醛、酮、有机 酸等。 脱臭方法00原理适用恶臭物质 水洗法将恶臭气体溶于水中易溶于水的臭气,如脂肪酸、 胺类 冷却法将含有水蒸汽的恶臭气体冷却溶 解于凝结水中 含有大量水蒸气的高温排气, 如易溶于水的脂肪酸等 吸附法恶臭气体用活性炭、硅胶、白土 等吸附 脂肪酸、胺类及其他易溶于水 的臭气 空气稀释法恶臭气体用大量的空气稀释,降低 臭气强度 适用于所有的臭气 酸碱吸收法酸性气体用naoh或ca(oh)2水溶 液吸收;碱性气体用稀硫酸吸收 脂肪酸、胺类及其他易溶于水 的臭气 臭氧氧化法利用臭氧的强氧化作用氧化分解不饱和有机化合物,硫化氢、 硫醇类、醛类等 燃烧法将可燃性恶臭气体燃烧分解适用于所有恶臭气体 生物膜法恶臭气体通过滤层由细菌分解大部分恶臭气体 恶臭控制 （5）灰渣 焚烧灰渣是焚烧过程中一种必然的副产物，根