固体废物焚烧处理术

1、第七章第七章 固体废物焚烧处理技术固体废物焚烧处理技术 计划课时：计划课时：6学时。学时。 本章主要内容为：固体废物焚烧基本概念、焚烧反应动力本章主要内容为：固体废物焚烧基本概念、焚烧反应动力学规律、焚烧计算、焚烧系统、焚烧工艺、焚烧设备，焚学规律、焚烧计算、焚烧系统、焚烧工艺、焚烧设备，焚烧厂烟气、水、渣、恶臭等处理技术，建设及运行管理。烧厂烟气、水、渣、恶臭等处理技术，建设及运行管理。 了解固体废物焚烧的基本概念，焚烧设备，焚烧过程的环了解固体废物焚烧的基本概念，焚烧设备，焚烧过程的环保标准。保标准。 理解焚烧反应动力学规律、焚烧系统、焚烧工艺。理解焚烧反应动力学规律、焚烧系统、焚烧工艺。

2、 掌握焚烧过程的计算及焚烧废气的治理。掌握焚烧过程的计算及焚烧废气的治理。 重点内容：重点内容： （1）焚烧过程）焚烧过程 干燥加热阶段，燃烧阶段，燃尽阶段；干燥加热阶段，燃烧阶段，燃尽阶段； （2）影响焚烧过程的因素）影响焚烧过程的因素 焚烧温度（焚烧温度（temperature）、停留（燃烧）时间）、停留（燃烧）时间（time）、搅混强度（）、搅混强度（turbulence）（常称）（常称3t）和过剩空气率合称为焚烧四大要素；和过剩空气率合称为焚烧四大要素； （3）固体废物焚烧过程的宏观动力学规律。）固体废物焚烧过程的宏观动力学规律。 （4）焚烧废气处理）焚烧废气处理问题提出问题提出1 1

3、、垃圾焚烧厂进居住区引争议、垃圾焚烧厂进居住区引争议2009-11-09 09:45:352009-11-09 09:45:35来源来源: : 北京晨报北京晨报( (北京北京) )跟贴跟贴 0 0 条条 手机看手机看新闻新闻 据中央人民广播电台报道近日，经过多年调研，广州番禺区生据中央人民广播电台报道近日，经过多年调研，广州番禺区生活垃圾焚烧厂的选址地点定在番禺区大石街会江村附近，这是一个人活垃圾焚烧厂的选址地点定在番禺区大石街会江村附近，这是一个人口非常稠密的居住区，如此选址结果引起强烈争议。口非常稠密的居住区，如此选址结果引起强烈争议。从从20032003年年起，番禺区开始着手垃圾焚烧厂的

4、选址工作。起，番禺区开始着手垃圾焚烧厂的选址工作。20062006年年，有关，有关部门历经部门历经3 3年多年多调研和选址论证，初步确定调研和选址论证，初步确定大石街会江村现大石简易大石街会江村现大石简易垃圾处理厂作为新建生活垃圾焚烧发电厂的选址垃圾处理厂作为新建生活垃圾焚烧发电厂的选址，并取得规划部门的，并取得规划部门的项目选址意见书。番禺区是从项目选址意见书。番禺区是从20012001年兴起的，之前那里只是农田，如年兴起的，之前那里只是农田，如今一个接一个高档小区在华南板块相继开发而成，已经成为了全中国今一个接一个高档小区在华南板块相继开发而成，已经成为了全中国最具知名度和最炙手可热的房地

5、产开发区域。最具知名度和最炙手可热的房地产开发区域。规划在番禺大石街会江村附近、日处理规划在番禺大石街会江村附近、日处理2000吨垃圾的生活垃圾焚烧发电厂可能在国吨垃圾的生活垃圾焚烧发电厂可能在国庆节后开工，明年亚运会前投入使用！番禺逾庆节后开工，明年亚运会前投入使用！番禺逾30万居民担心可能将产生一级致癌物万居民担心可能将产生一级致癌物二恶英。大多数业主明确表示，二恶英。大多数业主明确表示，“将对这一项目抵制到底将对这一项目抵制到底”。 市容环卫局表示环评通过立即开工 预计明年建成 日处理2000吨垃圾与众楼盘直线距离一览：与众楼盘直线距离一览：金城花园金城花园 约约 1 公里公里 丽江花园

6、丽江花园 约约 3 公里公里太子花园太子花园 约约 1 公里公里 祈福新邨祈福新邨 约约 3 公里公里天龙山庄天龙山庄 约约 1 公里公里 华南碧桂园华南碧桂园 约约6 公里公里雅典花园雅典花园 约约 1.5 公里公里 华南新城华南新城 约约 8 公里公里香江动物园香江动物园 约约 2 公里公里 广州雅居乐广州雅居乐 约约8 公里公里南国奥园南国奥园 约约 2 公里公里争议的争议的热点主要是热点主要是，周边市民认为在如此稠密的居住区建垃圾焚烧厂，周边市民认为在如此稠密的居住区建垃圾焚烧厂，气体排放等环保指标无法过关等。还有市民认为，焚烧厂周边居民的气体排放等环保指标无法过关等。还有市民认为，焚

7、烧厂周边居民的癌症发病率明显高于其他地区，并且认为用焚烧的方式处理垃圾是发癌症发病率明显高于其他地区，并且认为用焚烧的方式处理垃圾是发达国家早已淘汰的处理方式，不应再在广州运用。达国家早已淘汰的处理方式，不应再在广州运用。最近，广东省省情调查研究中心针对这个项目最近，广东省省情调查研究中心针对这个项目对对8 8公里以内的小区公里以内的小区居居民展开问卷调查。调查显示，民展开问卷调查。调查显示，高达高达97.1%97.1%的的受访居民不赞成在番禺区受访居民不赞成在番禺区大石街会江村附近建设垃圾焚烧发电厂，大石街会江村附近建设垃圾焚烧发电厂，92.5%92.5%的受访居民对有关部的受访居民对有关部

8、门政务信息公开方面表示门政务信息公开方面表示“很不满意很不满意”。如果垃圾焚烧发电厂通过环。如果垃圾焚烧发电厂通过环评，评，88.4%88.4%的受访居民表示不信任此结果。垃圾焚烧发电厂如果最终的受访居民表示不信任此结果。垃圾焚烧发电厂如果最终在番禺区大石街会江村附近开建，高达在番禺区大石街会江村附近开建，高达84.3%84.3%的受访居民表示会的受访居民表示会“收收集有关资料，上访请愿集有关资料，上访请愿”。另外，调查显示，。另外，调查显示，21.4%21.4%的受访居民将会的受访居民将会立即出售物业或换租。立即出售物业或换租。 城管委称，城管委称，1999年至今，广州市生活垃圾产生量年至今

9、，广州市生活垃圾产生量10年翻年翻了一番。目前，全市每天产生的生活垃圾已高达了一番。目前，全市每天产生的生活垃圾已高达1.2万吨。万吨。如果不尽快兴建新的垃圾处理设施，最多再过两年，广州如果不尽快兴建新的垃圾处理设施，最多再过两年，广州市每天近万吨的生活垃圾将无处处理。市每天近万吨的生活垃圾将无处处理。 目前，番禺生活垃圾焚烧发电项目仍处于环境影响评价阶目前，番禺生活垃圾焚烧发电项目仍处于环境影响评价阶段，政府将严格按照国家和广东省相关规定，依法推进生段，政府将严格按照国家和广东省相关规定，依法推进生活垃圾焚烧发电项目建设。由于番禺区土地资源短缺，山活垃圾焚烧发电项目建设。由于番禺区土地资源短

10、缺，山体少，已无法找到可以建设大型卫生填埋场的地方，所以体少，已无法找到可以建设大型卫生填埋场的地方，所以只能选择焚烧发电处理方式。城管委称将实时公布垃圾焚只能选择焚烧发电处理方式。城管委称将实时公布垃圾焚烧排放。烧排放。2 2、番禺垃圾焚烧发电厂环评承接者承诺开听证会、番禺垃圾焚烧发电厂环评承接者承诺开听证会 新快报新快报1111月月5 5日讯日讯 番禺垃圾焚烧发电厂将处理番禺垃圾焚烧发电厂将处理250250万人的万人的生活垃圾，有毒气体监测无法保证准确性。生活垃圾，有毒气体监测无法保证准确性。“我们会开听我们会开听证会和座谈会。证会和座谈会。”承接了番禺垃圾焚烧发电项目环评工作承接了番禺垃

11、圾焚烧发电项目环评工作的华南环境科研所海景博士昨天表示，参与环评工作十年的华南环境科研所海景博士昨天表示，参与环评工作十年来从未碰到反响如此大的项目，即使之前没安排，他们现来从未碰到反响如此大的项目，即使之前没安排，他们现在也会要求开听证会。在上月在也会要求开听证会。在上月3030日番禺区召开的情况通报日番禺区召开的情况通报会上出现的四位专家，因和垃圾焚烧厂项目有利益关联而会上出现的四位专家，因和垃圾焚烧厂项目有利益关联而广受质疑，海景证实，他们不在此次环评的专家组中。广受质疑，海景证实，他们不在此次环评的专家组中。 （1）反对程度之强烈前所未有）反对程度之强烈前所未有从上个月从上个月30日起

12、，海景博士的办公电话、手机就每天响个不停，而公日起，海景博士的办公电话、手机就每天响个不停，而公布的邮箱也几乎被反映情况的市民挤爆。布的邮箱也几乎被反映情况的市民挤爆。“这就是为什么我呼吁你们这就是为什么我呼吁你们用书面形式表达自己的声音，因为邮箱已经爆满了，没法收邮件了。用书面形式表达自己的声音，因为邮箱已经爆满了，没法收邮件了。”海景说。海景说。海景坦言，参与环评工作已有海景坦言，参与环评工作已有10年，但从未碰到反响如此大的项目。年，但从未碰到反响如此大的项目。对于番禺垃圾焚烧发电项目，海景表示，该项目中市民反对呼声的激对于番禺垃圾焚烧发电项目，海景表示，该项目中市民反对呼声的激烈程度在

13、他们经历的省内类似项目中是史无前例的。她承诺：烈程度在他们经历的省内类似项目中是史无前例的。她承诺：“这种这种在广东省前所未有的项目一定会开听证会，即使没有，我们也会要求在广东省前所未有的项目一定会开听证会，即使没有，我们也会要求开。开。”对于业主提出的环评进度等问题，海景均表示在环评工作进行期间不对于业主提出的环评进度等问题，海景均表示在环评工作进行期间不方便作出回答。在上月方便作出回答。在上月30日番禺区召开的情况通报会上出现的四位专日番禺区召开的情况通报会上出现的四位专家，由于有垃圾焚烧炉发明专利以及经营垃圾焚烧炉生产厂家背景而家，由于有垃圾焚烧炉发明专利以及经营垃圾焚烧炉生产厂家背景而

14、广受质疑。海景证实，他们都不会出现在此次环评的专家组中。广受质疑。海景证实，他们都不会出现在此次环评的专家组中。 （2 2）公众参与不影响环评结果）公众参与不影响环评结果 当一位业主提出客观公正地做环评的要求时，海景表示她当一位业主提出客观公正地做环评的要求时，海景表示她会严格按照职业道德和国家规范去做技术性的测评，但垃会严格按照职业道德和国家规范去做技术性的测评，但垃圾焚烧发电厂建不建，圾焚烧发电厂建不建，“决策权不在我们这里决策权不在我们这里”。业主们。业主们表示，非常关注公众参与情况会否影响环评结果。对此，表示，非常关注公众参与情况会否影响环评结果。对此，海景表示，公众参与环节是按照国家

15、规范进行的，但该环海景表示，公众参与环节是按照国家规范进行的，但该环节较特殊，不能打分，环评单位只是搜集、整理、分类市节较特殊，不能打分，环评单位只是搜集、整理、分类市民声音，并且将这些声音在环评报告中呈现。民声音，并且将这些声音在环评报告中呈现。 对于业主们提出的环评客观公正问题，海景表示由于立场对于业主们提出的环评客观公正问题，海景表示由于立场不一样，不可能完全做到客观，不一样，不可能完全做到客观，“大家都不可能完全客观大家都不可能完全客观公正，因为大家站的角度不一样。公正，因为大家站的角度不一样。” （3 3）没有技术在线监测二恶英）没有技术在线监测二恶英 交谈中，业主再次提出，二恶英能

16、否在线监测？对此，海交谈中，业主再次提出，二恶英能否在线监测？对此，海景承认目前技术无法做到，景承认目前技术无法做到，“寻找二恶英相当于在一个堆寻找二恶英相当于在一个堆满了白米的游泳池里找出一颗黑米一样困难。满了白米的游泳池里找出一颗黑米一样困难。”在该所，在该所，从采样回来到最后找出共需从采样回来到最后找出共需2222天，而这已经是最快的纪录天，而这已经是最快的纪录了。了。 海景称，目前他们主要通过在线监测与二恶英有关联度的海景称，目前他们主要通过在线监测与二恶英有关联度的其他气体，从而发出污染预警，但这个监测不保证准确。其他气体，从而发出污染预警，但这个监测不保证准确。她表示，已经投入使用

17、的李坑垃圾焚烧发电厂一期二恶英她表示，已经投入使用的李坑垃圾焚烧发电厂一期二恶英及系列的废气检测均是通过的，而由他们负责环评的二期及系列的废气检测均是通过的，而由他们负责环评的二期工程也已经开工建设。工程也已经开工建设。 （4）垃圾分类短期内难以见效）垃圾分类短期内难以见效 为什么不提倡垃圾分类，而花为什么不提倡垃圾分类，而花9.39.3亿元建一个有争议的项亿元建一个有争议的项目？对于业主提出的这个问题，海景表示，垃圾分类要提目？对于业主提出的这个问题，海景表示，垃圾分类要提倡，但不可能在短期内收到效果，倡，但不可能在短期内收到效果，“如果要做好（垃圾分如果要做好（垃圾分类），类），9.39.

18、3个亿加个零都不够。个亿加个零都不够。”她表示，这是长远利益她表示，这是长远利益和短期利益相矛盾的问题，番禺区垃圾焚烧发电厂要处理和短期利益相矛盾的问题，番禺区垃圾焚烧发电厂要处理的是的是250250万人的垃圾。万人的垃圾。 海景称，奥运会之前，北京投入了近海景称，奥运会之前，北京投入了近2020亿元做垃圾分类的亿元做垃圾分类的源头工作，但效果并不好。源头工作，但效果并不好。“垃圾分类是一个系统的东西，垃圾分类是一个系统的东西，不是简单的分分类。不是简单的分分类。”海景说，也许有很多市民开始垃圾海景说，也许有很多市民开始垃圾分类，但短期内不可能有大效果。不过她也表示，分类，但短期内不可能有大效

19、果。不过她也表示，“实现实现垃圾分类，一直是我们的理想。垃圾分类，一直是我们的理想。”（5 5）专家声音）专家声音国内国内“反焚烧派反焚烧派”领军人物赵章元教授：政府部门会听取民众意见的领军人物赵章元教授：政府部门会听取民众意见的近日，有华南板块的业主代表给国家环保部评估中心组专家、国内近日，有华南板块的业主代表给国家环保部评估中心组专家、国内“反焚烧派反焚烧派”领军人物赵章元教授发电子邮件，希望得到他的帮助。领军人物赵章元教授发电子邮件，希望得到他的帮助。前日，赵章元复信，对番禺业主表示同情、支持和安慰。他在邮件中前日，赵章元复信，对番禺业主表示同情、支持和安慰。他在邮件中浅谈了我国目前环评

20、报告的通病，并希望业主积极向政府反映意见。浅谈了我国目前环评报告的通病，并希望业主积极向政府反映意见。赵章元在回复中说，悲观消极无济于事，坐以待毙也是愚蠢表现，赵章元在回复中说，悲观消极无济于事，坐以待毙也是愚蠢表现，“我坚持认为，我国政府部门是会听取民众意见的我坚持认为，我国政府部门是会听取民众意见的”。赵章元指出，赵章元指出，目前国内有些环评报告目前国内有些环评报告“把法律要求的独立环评，完全把法律要求的独立环评，完全变成业主（单位）建设愿望的合理性论证，丧失了客观、公正、科学变成业主（单位）建设愿望的合理性论证，丧失了客观、公正、科学立场立场”，比如在江苏吴江垃圾焚烧发电厂的环评报告中，

21、报告说危险，比如在江苏吴江垃圾焚烧发电厂的环评报告中，报告说危险废物可以废物可以“进行固化处理后安全填埋进行固化处理后安全填埋”，看似可以解决污染问题，但看似可以解决污染问题，但实际上吴江根本没有符合资质的安全填埋单位，这实际上是一种无法实际上吴江根本没有符合资质的安全填埋单位，这实际上是一种无法实现的搪塞应付。此外，报告只考虑了正常工况下的环境影响问题，实现的搪塞应付。此外，报告只考虑了正常工况下的环境影响问题，没有预见到非正常工况下的环境风险问题，而对于这类极其敏感的环没有预见到非正常工况下的环境风险问题，而对于这类极其敏感的环境项目，这是不应该忽略的。赵章元还表示，如果有番禺垃圾焚烧发境

22、项目，这是不应该忽略的。赵章元还表示，如果有番禺垃圾焚烧发电项目的环评报告，请发给他，以便继续支持。电项目的环评报告，请发给他，以便继续支持。3、苏泽群：番禺垃圾就应该在番禺处理、苏泽群：番禺垃圾就应该在番禺处理 核心提示：广州常务副市长苏泽群说，最近，他要了李坑核心提示：广州常务副市长苏泽群说，最近，他要了李坑垃圾焚烧发电厂一个月的环保数据，看到底有没有问题，垃圾焚烧发电厂一个月的环保数据，看到底有没有问题，“至少我抽查到的所有都达到欧盟的标准至少我抽查到的所有都达到欧盟的标准”。他说，番禺。他说，番禺的垃圾就应该在番禺就地处理，至于说具体放在番禺哪个的垃圾就应该在番禺就地处理，至于说具体放

23、在番禺哪个地方，地方，“可以广泛听听市民的意见。可以广泛听听市民的意见。” ” 常务副市长苏泽群昨天就番禺垃圾焚烧发电厂之争表态，根据广州和常务副市长苏泽群昨天就番禺垃圾焚烧发电厂之争表态，根据广州和兄弟城市的实践来看，兄弟城市的实践来看，“垃圾焚烧比填埋要先进垃圾焚烧比填埋要先进”。苏泽群说，最近，他要了李坑垃圾焚烧发电厂一个月的环保数据，看苏泽群说，最近，他要了李坑垃圾焚烧发电厂一个月的环保数据，看到底有没有问题，到底有没有问题，“至少我抽查到的所有都达到欧盟的标准至少我抽查到的所有都达到欧盟的标准”。“广州每天产生这么多垃圾，别想着番禺的垃圾拿到其他区去消化。广州每天产生这么多垃圾，别想

24、着番禺的垃圾拿到其他区去消化。”他说，番禺的垃圾就应该在番禺就地处理，至于说具体放在番禺哪个他说，番禺的垃圾就应该在番禺就地处理，至于说具体放在番禺哪个地方，地方，“可以广泛听听市民的意见。可以广泛听听市民的意见。”他说，自己很理解市民的想法，他说，自己很理解市民的想法，“谁家都有垃圾，谁都不愿意垃圾发电厂放在自家附近；谁家都用电，谁家都有垃圾，谁都不愿意垃圾发电厂放在自家附近；谁家都用电，谁都不愿意变电站建到自己所在的小区；谁家都会死人，谁都不愿意谁都不愿意变电站建到自己所在的小区；谁家都会死人，谁都不愿意自己住的地方靠近殡仪馆。自己住的地方靠近殡仪馆。”他说，要尊重公众的选择，但同时也要考

25、虑现实情况，选出一个对人他说，要尊重公众的选择，但同时也要考虑现实情况，选出一个对人影响最小、最合理的地点。影响最小、最合理的地点。环卫部门有关负责人也表示，番禺垃圾焚烧厂的选址是比较合适的，环卫部门有关负责人也表示，番禺垃圾焚烧厂的选址是比较合适的，目前暂无在别处选址的意向，环评报告也正在编制当中。目前暂无在别处选址的意向，环评报告也正在编制当中。 4 4、广州市垃圾处理实际情况、广州市垃圾处理实际情况 广州市环卫局副局长徐建韵向前往视察的人大代表透露：广州市环卫局副局长徐建韵向前往视察的人大代表透露：目前全市日产生活垃圾近目前全市日产生活垃圾近1140011400吨，其中中心区吨，其中中心

26、区79007900多吨，多吨，番禺区番禺区14001400多吨，花都区多吨，花都区700700多吨，南沙区多吨，南沙区330330多吨，增城多吨，增城市市330330多吨，从化市多吨，从化市550550多吨，需要统收统运、日产日清。多吨，需要统收统运、日产日清。目前，广州的生活垃圾处理方式主要以填埋为主，全市每目前，广州的生活垃圾处理方式主要以填埋为主，全市每日填埋处理日填埋处理1040010400吨，焚烧处理吨，焚烧处理10001000吨。吨。 广州市十区，除番禺、花都区的生活垃圾自行处理外，其广州市十区，除番禺、花都区的生活垃圾自行处理外，其余的都集中在兴丰垃圾填埋场和李坑垃圾焚烧发电厂处

27、理余的都集中在兴丰垃圾填埋场和李坑垃圾焚烧发电厂处理。5 5、你的看法、你的看法 （1） （2） （3） 7.1 概述概述 （1）定义）定义 垃圾焚烧定义：垃圾焚烧是对垃圾进行高温处理的一种方垃圾焚烧定义：垃圾焚烧是对垃圾进行高温处理的一种方法，它是指在高温焚烧炉内（法，它是指在高温焚烧炉内（800-1000），垃圾中的），垃圾中的可燃成分与空气中的氧气发生剧烈的化学反应，转化为高可燃成分与空气中的氧气发生剧烈的化学反应，转化为高温的燃烧气体和性质稳定的固体残渣，并放出热量的过程。温的燃烧气体和性质稳定的固体残渣，并放出热量的过程。（2）处理工艺选择）处理工艺选择 城市人口规模城市人口规模 城

28、市经济实力城市经济实力 土地资源条件土地资源条件 7.2 圾焚烧特性与焚烧过程圾焚烧特性与焚烧过程 7.2.1 垃圾的焚烧特性垃圾的焚烧特性 （1）垃圾的发热量）垃圾的发热量 根据经验，当垃圾的低位热值大于根据经验，当垃圾的低位热值大于3350kj/kg时，垃圾即时，垃圾即可实现自燃而无需添加助燃剂。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，即水分（垃圾的发热量主要受垃圾的三成分，即水分（w），灰分），灰分（a）和可燃分（）和可燃分（r）的影响）的影响 ,因此可通过因此可通过“三成分三成分”对垃对垃圾的可燃性质进行定性的判断圾的可燃性质进行定性的判断 . 垃圾焚烧组分三元图

29、如图垃圾焚烧组分三元图如图4-1所示。所示。 图中斜线覆盖的部分为可燃区，边界上或边界外为不可燃图中斜线覆盖的部分为可燃区，边界上或边界外为不可燃区。从图上可以看出其可燃区的界限值：区。从图上可以看出其可燃区的界限值：w50%；a60%；r25%。 几种典型废物的热值（几种典型废物的热值（kj/kg）废废物物煤矸石煤矸石广州垃广州垃圾圾19961996杭州垃杭州垃圾圾19971997常州垃常州垃圾圾19971997芜湖垃芜湖垃圾圾19971997上海污水厂上海污水厂 污泥污泥热值8 0 08 0 0 80008000441244124452445273007300286328631460014

30、600 （2）焚烧产物）焚烧产物 固体废物中的可燃成分主要是有机物，有机物由大量的碳，固体废物中的可燃成分主要是有机物，有机物由大量的碳，氢，氧元素组成，有时还含有氮，硫，磷和卤素等少量元氢，氧元素组成，有时还含有氮，硫，磷和卤素等少量元素。这些元素在焚烧过程中与空气中的氧发生反应，生成素。这些元素在焚烧过程中与空气中的氧发生反应，生成各种氧化物或部分元素的氢化物。各种氧化物或部分元素的氢化物。 一个完全燃烧的氧化反应可表示为：一个完全燃烧的氧化反应可表示为： cxhyoz nusvclw + (x+v+0.25(y-w) -0.5z) o2xco2+ whcl+0.5un2+v so2+0.

31、5(y-w) h2o + q7.2.2 焚烧过程焚烧过程 物料从送入焚烧炉起，到形成烟气和固态残渣的整个过程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。焚烧过程包括三个阶段：干燥加热阶段，总称为焚烧过程。焚烧过程包括三个阶段：干燥加热阶段，燃烧阶段，燃尽阶段。燃烧阶段，燃尽阶段。 （1）干燥阶段）干燥阶段 对机械送料的运动式炉排炉，从物料送入焚烧炉起，到物对机械送料的运动式炉排炉，从物料送入焚烧炉起，到物料开始析出挥发分和着火这一段时间，都认为是干燥阶段。料开始析出挥发分和着火这一段时间，都认为是干燥阶段。 （2）燃烧阶段）燃烧阶段 在干燥阶段基本完成后，如果炉内温度足够

32、高，且又有足在干燥阶段基本完成后，如果炉内温度足够高，且又有足够的氧化剂，物料就会很顺利地进入真正的焚烧阶段够的氧化剂，物料就会很顺利地进入真正的焚烧阶段燃烧阶段。燃烧阶段包括了三个同时发生的化学反应模式。燃烧阶段。燃烧阶段包括了三个同时发生的化学反应模式。 强氧化反应强氧化反应 物料的燃烧包括物料与氧发生的强氧化反应过程。物料的燃烧包括物料与氧发生的强氧化反应过程。 热解热解 热解是在缺氧或无氧条件下，利用热能破坏含碳高分子化热解是在缺氧或无氧条件下，利用热能破坏含碳高分子化合物元素间的化学键，使含碳化合物破坏或者进行化学重合物元素间的化学键，使含碳化合物破坏或者进行化学重组的过程。组的过程

33、。 原子基团碰撞原子基团碰撞 在物料燃烧过程中，还伴有火焰的出现。燃烧火焰实质上在物料燃烧过程中，还伴有火焰的出现。燃烧火焰实质上是高温下富含原子基团的气流造成的。由于原子基团电子是高温下富含原子基团的气流造成的。由于原子基团电子能量的跃迁、分子的旋转和振动等产生量子辐射，产生红能量的跃迁、分子的旋转和振动等产生量子辐射，产生红外热辐射、可见光和紫外线等，从而导致火焰的出现。外热辐射、可见光和紫外线等，从而导致火焰的出现。 （3）燃尽阶段）燃尽阶段 物料在主燃烧阶段发生强烈的发热发光氧化反应之后，开物料在主燃烧阶段发生强烈的发热发光氧化反应之后，开始进入燃尽阶段。此时参与反应的物质的量大大减少

34、了，始进入燃尽阶段。此时参与反应的物质的量大大减少了，而反应生成的惰性物质、气态的而反应生成的惰性物质、气态的co2、h2o和固态的灰渣和固态的灰渣则增加了。则增加了。7.2.3 影响焚烧过程的因素影响焚烧过程的因素（1）焚烧温度）焚烧温度废物的焚烧温度是指废物中有害组分在高温下氧化、分解直废物的焚烧温度是指废物中有害组分在高温下氧化、分解直至破坏所需达到的温度。它比废物的着火温度要高得多。至破坏所需达到的温度。它比废物的着火温度要高得多。 合适的焚烧温度是在一定的停留时间下由实验确定的。大合适的焚烧温度是在一定的停留时间下由实验确定的。大多数有机物的焚烧温度范围在多数有机物的焚烧温度范围在8

35、001000，通常在，通常在800900左右为宜。左右为宜。 我国生活垃圾焚烧污染控制标准我国生活垃圾焚烧污染控制标准(gb18485-2001)中规定中规定烟气出口温度烟气出口温度850。 （2）停留时间）停留时间 烟气停留时间：燃烧气体从最后空气喷射口或燃烧器到换烟气停留时间：燃烧气体从最后空气喷射口或燃烧器到换热面（如余热锅炉换热器等）或烟道冷风引射口之间的停热面（如余热锅炉换热器等）或烟道冷风引射口之间的停留时间。留时间。 停留时间的长短直接影响废物的焚烧效果、尾气组成等，停留时间的长短直接影响废物的焚烧效果、尾气组成等，停留时间也是决定炉体容积尺寸和燃烧能力的重要依据。停留时间也是决

36、定炉体容积尺寸和燃烧能力的重要依据。 一般情况下，应尽可能通过生产模拟试验来获得设计数据。一般情况下，应尽可能通过生产模拟试验来获得设计数据。对缺少试验手段或难以确定废物焚烧所需时间的情况，可对缺少试验手段或难以确定废物焚烧所需时间的情况，可参阅经验数据。对于垃圾焚烧，如温度维持在参阅经验数据。对于垃圾焚烧，如温度维持在8501000之间，并有良好的搅拌和混合时，燃烧气体的燃之间，并有良好的搅拌和混合时，燃烧气体的燃烧室的停留时间约为烧室的停留时间约为12s。 （3）搅混强度）搅混强度 要使废物燃烧完全，减少污染物形成，必须使废物与助燃要使废物燃烧完全，减少污染物形成，必须使废物与助燃空气充分

37、接触、燃烧气体与助燃空气充分混合。空气充分接触、燃烧气体与助燃空气充分混合。 焚烧炉所采用的搅动方式有空气流搅动、机械炉排搅动、焚烧炉所采用的搅动方式有空气流搅动、机械炉排搅动、流态化搅动及旋转搅动等，其中以流态化搅动效果最好。流态化搅动及旋转搅动等，其中以流态化搅动效果最好。中小型焚烧炉多属于固定炉床式，常通过空气的流动来进中小型焚烧炉多属于固定炉床式，常通过空气的流动来进行搅动，其主要方式有：行搅动，其主要方式有： 炉床下送风炉床下送风 助燃空气自炉床下送风，由废物层孔隙中窜出，这种搅动助燃空气自炉床下送风，由废物层孔隙中窜出，这种搅动方式易将不可燃的底灰或未燃炭颗粒随气流带出，形成颗方式

38、易将不可燃的底灰或未燃炭颗粒随气流带出，形成颗粒物污染，废物与空气接触机会大，废物燃烧较完全，焚粒物污染，废物与空气接触机会大，废物燃烧较完全，焚烧残渣热灼减量较小。烧残渣热灼减量较小。 炉床上送风炉床上送风 助燃空气由炉床上方送风，废物进入炉内时从表面开始燃助燃空气由炉床上方送风，废物进入炉内时从表面开始燃烧，优点是形成的粒状物较少，缺点是焚烧残渣热灼减量烧，优点是形成的粒状物较少，缺点是焚烧残渣热灼减量较高。较高。 一般来说，二次燃烧室气体速度在一般来说，二次燃烧室气体速度在37m/s即可满足要求。即可满足要求。气体流速过大时，混合强度加大，但气体在二次燃烧室的气体流速过大时，混合强度加大

39、，但气体在二次燃烧室的停留时间会降低，反而不利于燃烧的完全进行。停留时间会降低，反而不利于燃烧的完全进行。 （4）过剩空气率）过剩空气率 过剩空气系数过剩空气系数 过剩空气系数（过剩空气系数（m）用于表示实际供应空气量与理论空气）用于表示实际供应空气量与理论空气量的比值，定义为：量的比值，定义为：ma/a0 式中；式中；a0为理论空气量；为理论空气量；a为实际供应空气量。为实际供应空气量。 过剩空气率过剩空气率 过剩空气率由下式求出：过剩空气率由下式求出： 过剩空气率（过剩空气率（m-1）100% 根据经验，过剩空气系数一般需大于根据经验，过剩空气系数一般需大于1.5，常在，常在1.51.9之

40、之间；但在某些特殊情况下，过剩空气系数可能在间；但在某些特殊情况下，过剩空气系数可能在2以上，以上，才能达到较完全的焚烧效果。才能达到较完全的焚烧效果。7.2.4焚烧（燃烧）效果焚烧（燃烧）效果（1）目测法：）目测法： 黑度黑度（2）热灼减量法：）热灼减量法： es=(1-wl/wf)100% 其中其中es为焚烧效果，为焚烧效果，%；wl为单位质量炉渣中热灼减量，为单位质量炉渣中热灼减量，kg； wl为单位质量废物中可燃物量，为单位质量废物中可燃物量，kg； （3）co法：法： egcco2/(cco2+ cco) 100%课堂讨论：课堂讨论：v 什么是化学热力学？什么是化学热力学？v 什么是

41、化学动力学？什么是化学动力学？ 化学热力学是化学热力学是物理化学物理化学和和热力学热力学的一个分支学科，它主要研究物质系统在各的一个分支学科，它主要研究物质系统在各种条件下的种条件下的物理物理和和化学化学变化中所伴随着的能量变化，变化中所伴随着的能量变化，从而对化学反应的方向从而对化学反应的方向和进行的程度作出准确的判断。和进行的程度作出准确的判断。 化学热力学的核心理论有三个：所有的物质都具有化学热力学的核心理论有三个：所有的物质都具有能量能量，能量是守恒的，各，能量是守恒的，各种能量可以相互转化；事物总是自发地趋向于平衡态；处于平衡态的物质系种能量可以相互转化；事物总是自发地趋向于平衡态；

42、处于平衡态的物质系统可用几个可观测量描述。统可用几个可观测量描述。化学热力学是建立在三个基本定律基础上发展起来的。化学热力学是建立在三个基本定律基础上发展起来的。热力学第一定律热力学第一定律就是就是能量守恒和转化定律，它是许多科学家实验总结出来的。能量守恒和转化定律，它是许多科学家实验总结出来的。热力学第一定律给出了热和功相互转化的数量关系。为了提高热机效率，热力学第一定律给出了热和功相互转化的数量关系。为了提高热机效率，1824年卡诺提出了著名的卡诺定理。为了进一步阐明卡诺定理，年卡诺提出了著名的卡诺定理。为了进一步阐明卡诺定理，1850年年克劳克劳修斯修斯提出提出热力学第二定律热力学第二定

43、律，他认为：，他认为：“不可能把热从低温物体传到高温物体不可能把热从低温物体传到高温物体而不引起其他变化而不引起其他变化”，相当于热传导过程的不可逆性。，相当于热传导过程的不可逆性。1851年开尔文认为：年开尔文认为：“不可能从单一热源取热使之完全变为有用的功而不引不可能从单一热源取热使之完全变为有用的功而不引起其他变化起其他变化”，相当于摩擦生热过程的不可逆性。，相当于摩擦生热过程的不可逆性。1912年，年，能斯脱能斯脱提出提出热力学第三定律热力学第三定律，即绝对温度的零点是不可能达到的。，即绝对温度的零点是不可能达到的。其他科学家还提出过几种不同表述方式，其中其他科学家还提出过几种不同表述

44、方式，其中1911年普朗克的提法较为明确，年普朗克的提法较为明确，即即“与任何等温可逆过程相联系的熵变，随着温度的趋近于零而趋近于零与任何等温可逆过程相联系的熵变，随着温度的趋近于零而趋近于零”。这个定律非常重要，为化学平衡提供了根本性原理。这个定律非常重要，为化学平衡提供了根本性原理。吉布斯给出了热力学原理的更为完美的表述形式，用几个热力学函数来描述吉布斯给出了热力学原理的更为完美的表述形式，用几个热力学函数来描述系统的状态，使化学变化和物理变化的描述更为方便和实用。他发表了著名系统的状态，使化学变化和物理变化的描述更为方便和实用。他发表了著名的的“相律相律”，对相平衡的研究起着重要的指导作

45、用。但实际系统常常是开放，对相平衡的研究起着重要的指导作用。但实际系统常常是开放的、非平衡的，所涉及的物理化学过程通常是不可逆的。的、非平衡的，所涉及的物理化学过程通常是不可逆的。热力学三个基本定律是无数经验的总结，至今尚未发现热力学理论与事实不热力学三个基本定律是无数经验的总结，至今尚未发现热力学理论与事实不符合的情形，因此它们具有高度的可靠性。符合的情形，因此它们具有高度的可靠性。热力学所根据的基本规律就是热力学第一定律、第二定律和第三定律，从这热力学所根据的基本规律就是热力学第一定律、第二定律和第三定律，从这些定律出发，用数学方法加以演绎推论，就可得到描写物质体系平衡的热力些定律出发，用

46、数学方法加以演绎推论，就可得到描写物质体系平衡的热力学函数及函数间的相互关系，再结合必要的热化学数据，解决化学变化、物学函数及函数间的相互关系，再结合必要的热化学数据，解决化学变化、物理变化的方向和限度，这就是化学热力学的基本内容和方法。理变化的方向和限度，这就是化学热力学的基本内容和方法。热力学是热学理论的一个方面。热力学主要是从能量转化的观点来研究物热力学是热学理论的一个方面。热力学主要是从能量转化的观点来研究物质的热性质，它揭示了能量从一种形式转换为另一种形式时遵从的宏观规质的热性质，它揭示了能量从一种形式转换为另一种形式时遵从的宏观规律。律。 热力学是总结物质的宏观现象而得到的热学理论

47、，不涉及物质的微观结热力学是总结物质的宏观现象而得到的热学理论，不涉及物质的微观结构和微观粒子的相互作用。因此它是一种唯象的宏观理论，具有高度的可靠构和微观粒子的相互作用。因此它是一种唯象的宏观理论，具有高度的可靠性和普遍性。性和普遍性。 热力学三定律是热力学的基本理论。热力学第一定律反映了能量守恒和热力学三定律是热力学的基本理论。热力学第一定律反映了能量守恒和转换时应该遵从的关系，它引进了系统的态函数转换时应该遵从的关系，它引进了系统的态函数内能。热力学第一定律也内能。热力学第一定律也可以表述为：第一类永动机是不可能造成的。可以表述为：第一类永动机是不可能造成的。 热学中一个重要的基本现象是

48、趋向平衡态，这是一个不可逆过程。例如热学中一个重要的基本现象是趋向平衡态，这是一个不可逆过程。例如使温度不同的两个物体接触，最后到达平衡态，两物体便有相同的温度。但使温度不同的两个物体接触，最后到达平衡态，两物体便有相同的温度。但其逆过程，即具有相同温度的两个物体，不会自行回到温度不同的状态。其逆过程，即具有相同温度的两个物体，不会自行回到温度不同的状态。 这说明，不可逆过程的初态和终态间，存在着某种物理性质上的差异，这说明，不可逆过程的初态和终态间，存在着某种物理性质上的差异，终态比初态具有某种优势。终态比初态具有某种优势。1854年克劳修斯引进一个函数来描述这两个状态年克劳修斯引进一个函数

49、来描述这两个状态的差别，的差别，1865年他给此函数定名为熵。年他给此函数定名为熵。 1850年，克劳修斯在总结了这类现象后指出：不可能把热从低温物体传年，克劳修斯在总结了这类现象后指出：不可能把热从低温物体传到高温物体而不引起其他变化，这就是热力学第二定律的克氏表述。几乎同到高温物体而不引起其他变化，这就是热力学第二定律的克氏表述。几乎同时，开尔文以不同的方式表述了热力学第二定律的内容。时，开尔文以不同的方式表述了热力学第二定律的内容。 用熵的概念来表述热力学第二定律就是：在封闭系统中，热现象宏观过用熵的概念来表述热力学第二定律就是：在封闭系统中，热现象宏观过程总是向着熵增加的方向进行，当熵

50、到达最大值时，系统到达平衡态。第二程总是向着熵增加的方向进行，当熵到达最大值时，系统到达平衡态。第二定律的数学表述是对过程方向性的简明表述。定律的数学表述是对过程方向性的简明表述。 1912年能斯脱提出一个关于低温现象的定律：用任何方法都不能使系统年能斯脱提出一个关于低温现象的定律：用任何方法都不能使系统到达绝对零度。此定律称为热力学第三定律。到达绝对零度。此定律称为热力学第三定律。 热力学的这些基本定律是以大量实验事实为根据建立起来的，在此基础热力学的这些基本定律是以大量实验事实为根据建立起来的，在此基础上，又引进了三个基本状态函数：温度、内能、熵，共同构成了一个完整的上，又引进了三个基本状

51、态函数：温度、内能、熵，共同构成了一个完整的热力学理论体系。此后，为了在各种不同条件下讨论系统状态的热力学特性，热力学理论体系。此后，为了在各种不同条件下讨论系统状态的热力学特性，又引进了一些辅助的状态函数，如焓、亥姆霍兹函数又引进了一些辅助的状态函数，如焓、亥姆霍兹函数(自由能自由能)、吉布斯函数、吉布斯函数等。这会带来运算上的方便，并增加对热力学状态某些特性的了解。等。这会带来运算上的方便，并增加对热力学状态某些特性的了解。 从热力学的基本定律出发，应用这些状态函数，利用数学推演得到系统从热力学的基本定律出发，应用这些状态函数，利用数学推演得到系统平衡态各种特性的相互联系，是热力学方法的基

52、本内容。平衡态各种特性的相互联系，是热力学方法的基本内容。 化学动力学：化学动力学：是研究化学反应的速率和机理的科学是研究化学反应的速率和机理的科学,是物是物理化学的一个重要组成部分。在化学动力学中，要研究化理化学的一个重要组成部分。在化学动力学中，要研究化学反应的速率学反应的速率(reaction rate)以及反应条件以及反应条件(例如浓度例如浓度,压压力力,温度温度,辐射辐射,介质介质,催化剂等催化剂等)对反应速率的影响，揭露反对反应速率的影响，揭露反应的具体过程，即反应机理应的具体过程，即反应机理(reaction mechanism)。 7.3燃烧反应过程的动力学规律燃烧反应过程的动

53、力学规律 7.3.1固体废物燃烧的异相反应特性固体废物燃烧的异相反应特性 固体废物与氧化剂（固体废物与氧化剂（o2）的反应为气固相反应，为非均）的反应为气固相反应，为非均相反应或异相反应。相反应或异相反应。 例如固体废物与例如固体废物与o2反应通常包括以下几个步骤：反应通常包括以下几个步骤： (1)o2自气相主体向反应表面的传递（扩散）；自气相主体向反应表面的传递（扩散）； (2)o2被反应表面吸附；被反应表面吸附； (3)发生表面化学反应；发生表面化学反应； (4)反应产物的脱附；反应产物的脱附； (5)气相产物向表面气相主体的扩散。气相产物向表面气相主体的扩散。 ctfradtdn,上面各

54、步骤串联进行，稳态时，各步速率相等，即：上面各步骤串联进行，稳态时，各步速率相等，即：dzdcdadtdnn（1）异相燃烧反应的动力区和扩散区）异相燃烧反应的动力区和扩散区 若若o2的气相主体浓度为的气相主体浓度为cb，表面浓度为，表面浓度为ci，则根据膜扩散理论，扩，则根据膜扩散理论，扩散通量为：散通量为：ibdibdcckccdn反应的物质量：反应的物质量： niiickr 稳态时：稳态时： gidrrn ri为表面反应速率；为表面反应速率； ki为表面反应速度常数为表面反应速度常数 rg为总的表面为总的表面反应速率（包括反应和扩散）反应速率（包括反应和扩散） 将两式变换将两式变换 ,得到

55、得到:ibdgcckrinigckr1 消去未知的消去未知的ci,得到得到 bnigdgckrkr1 若为一级反应，若为一级反应，n=1，则：，则： bigdgckrkridbgkkcr11 或：或： 该式即为同时考虑扩散和反应规律的表面反应速率表达式，该式即为同时考虑扩散和反应规律的表面反应速率表达式，且化学反应为一级且化学反应为一级 将上式写成：将上式写成：bggckr ididgkkkkkkg称为称为“综合速率常数综合速率常数” 1)当当 时，如当温度很低时，则：时，如当温度很低时，则： dikk bigididigckrkkkkkk此时，总体反应速率取决于化学动力学因素，称为异相反应此

56、时，总体反应速率取决于化学动力学因素，称为异相反应处于处于“动力区动力区”。2)当当 时，时，例如高温区，则：例如高温区，则： dikk bdgddidigckrkkkkkk这种情况下，异相反应速率取决于气相反应介质（这种情况下，异相反应速率取决于气相反应介质（o2）向）向反应表面的扩散传质速度，称反应处于反应表面的扩散传质速度，称反应处于“扩散区扩散区”。由此可见：由此可见：若反应处于动力区，则强化燃烧过程的主要手段是提高系若反应处于动力区，则强化燃烧过程的主要手段是提高系统的反应温度；统的反应温度；若反应处于扩散区，则为了强化燃烧过程则应设法增大传若反应处于扩散区，则为了强化燃烧过程则应设

57、法增大传质系数，这可通过增加流体（气体）的流速，减少颗粒直径质系数，这可通过增加流体（气体）的流速，减少颗粒直径而达到。而达到。 7.3.3固体废物焚烧过程的宏观动力学规律固体废物焚烧过程的宏观动力学规律在固体废物的焚烧过程中，气体反应物（在固体废物的焚烧过程中，气体反应物（o2）向颗粒表面扩散并进）向颗粒表面扩散并进入内部，然后进行反应，随着反应就进行，颗粒不断变小。反应物的入内部，然后进行反应，随着反应就进行，颗粒不断变小。反应物的产物有两种情况：一种无固体产物生成，一种有固体产物生成。而对产物有两种情况：一种无固体产物生成，一种有固体产物生成。而对固体反应物（固体废物）而言，有无孔颗粒和

58、多孔颗粒之分。因此，固体反应物（固体废物）而言，有无孔颗粒和多孔颗粒之分。因此，针对固体废物本身的特点和焚烧过程有无固体产物生成，可将垃圾与针对固体废物本身的特点和焚烧过程有无固体产物生成，可将垃圾与o2的反应分成：的反应分成：（1）无固体产物层的无孔颗粒与气体）无固体产物层的无孔颗粒与气体o2间的反应；间的反应；（2）有固体产物层的无孔颗粒与气体）有固体产物层的无孔颗粒与气体o2间的反应；间的反应；（3）无固体产物层的有孔颗粒与气体）无固体产物层的有孔颗粒与气体o2间的反应；间的反应；（4）有固体产物层的有孔颗粒与气体）有固体产物层的有孔颗粒与气体o2间的反应；间的反应；若有固体产物层生成，

59、则若有固体产物层生成，则o2与固体废物进行反应，必须通过产物层。与固体废物进行反应，必须通过产物层。但无论有无固体产物层生成，反应区总是向内推移，未反应的内核逐但无论有无固体产物层生成，反应区总是向内推移，未反应的内核逐渐缩小，直至反应终了。下面介绍不同情况下，固体废物与渐缩小，直至反应终了。下面介绍不同情况下，固体废物与o2反应的反应的宏观动力学规律。宏观动力学规律。 7.3.3.1无固体产物层的无孔固体与气体（无固体产物层的无孔固体与气体（o2）的反应）的反应 反应机理如图反应机理如图4-2所示。所示。 反应通式可写成：反应通式可写成： a(g) + bb(s) = pp(g) （4-31

60、） 则：则： 反应物反应物a向固体表面的传质速率向固体表面的传质速率na(mols-1)为：为： na=kgaac(cab-cai) （4-32） 式中，式中，kga为为a的传质系数，的传质系数，ms-1。 气固间的反应速率气固间的反应速率rar(mols-1)为：为：aicraraicrarcakrcfakr一级)(当反应达到平衡时，当反应达到平衡时，na= rar=ra= rg,a，因此：，因此： rgaabcrgaabcagakkcrkkcarr114112, 式子中：式子中： ra为总体反应速率；为总体反应速率； rg,a为气相表面反应速率。为气相表面反应速率。 设设 为固体为固体b的