第六章 固体废物的热处理

1、【概念【概念】焚烧焚烧 干燥干燥 热裂解热裂解 焙烧焙烧 热值热值 燃烧温度燃烧温度 DRE 热灼减量比热灼减量比 焚烧效率焚烧效率 【方法原理【方法原理】 焚烧原理；热平衡和烟气分析；焚烧工艺系统焚烧原理；热平衡和烟气分析；焚烧工艺系统组成；焚烧炉系统选择；热解原理；典型固体废物组成；焚烧炉系统选择；热解原理；典型固体废物的热解；焙烧方法。的热解；焙烧方法。 本章重点本章重点处理方法处理方法焚烧处理焚烧处理热裂解热裂解焙烧处焙烧处理理其它热其它热 处理方法处理方法在高温在高温（800-1100800-1100）条件下，固体废物中）条件下，固体废物中的有机成分与一定的过量空气量进行的有机成分与

2、一定的过量空气量进行氧化燃烧反应，放出热量，废物中的氧化燃烧反应，放出热量，废物中的有害有毒物质在高温下氧化、热解而有害有毒物质在高温下氧化、热解而被破坏，是一种可同时实现废物无害被破坏，是一种可同时实现废物无害化、减量化（化、减量化（减量减量8080，减容，减容9090）、资源化的处理技术。、资源化的处理技术。机械化连续垃圾焚烧炉。处理能力、焚烧效果、治污机械化连续垃圾焚烧炉。处理能力、焚烧效果、治污 焚毁带病毒、病菌的垃圾。焚毁带病毒、病菌的垃圾。英、美、法等试验研究，建立焚烧炉英、美、法等试验研究，建立焚烧炉19世纪中后期世纪中后期20世纪初世纪初1960 大型机械化炉排；较高效率的烟气

3、净化大型机械化炉排；较高效率的烟气净化系统系统 19701990自控、移动式机械炉排自控、移动式机械炉排焚烧炉、多样化、焚烧炉、多样化、T 除尘除尘 资源化资源化 智能化智能化 多功能多功能 综合性综合性1234 .我国始于我国始于198019881988年在深年在深圳建立第一圳建立第一座生活垃圾座生活垃圾焚烧厂焚烧厂焚烧焚烧 原理原理燃烧、燃烧机理、主要影响因素燃烧、燃烧机理、主要影响因素热平衡及热平衡及烟气分析烟气分析固体废物热值、燃烧温度、空气和烟气量计算固体废物热值、燃烧温度、空气和烟气量计算焚烧焚烧 工艺工艺焚烧工艺系统组成、焚烧技术焚烧工艺系统组成、焚烧技术焚烧炉焚烧炉系统系统焚烧

4、效果、余热利用系统、焚烧炉选评焚烧效果、余热利用系统、焚烧炉选评焚焚 烧烧 机机 理理蒸发蒸发挥发挥发分解分解烧结、熔融烧结、熔融氧化还原氧化还原CxHyOzNuSvClw + (x + v + y/4 w/4 z/2) O2 xCO2 + wHCl + 0.5uN2 + vSO2 + (y-w) /2 H2O焚烧影焚烧影 响因素响因素废物料层厚度、运废物料层厚度、运动方式、预热温度动方式、预热温度进气方式、燃烧器性进气方式、燃烧器性能、烟净化系统阻力能、烟净化系统阻力TurbulenceExcessive Air固固体体废废物物热热值值4500760)81(450001400032. 2sm

5、clmommcmLHVH1001002)()(OHHHVHHV干湿2242095.735.519ClFLHVHHVH OH ()焚烧获得焚烧获得的总热量的总热量（A）焚烧后实际可利焚烧后实际可利用的热量（用的热量（B）各种热损失（各种热损失（C C）A=B+C城市垃圾典型组成及热值城市垃圾典型组成及热值固固体体废废物物热热值值维维持持燃燃烧烧固体废物固体废物燃烧释放燃烧释放的热量的热量加热固体废加热固体废物达到燃烧物达到燃烧所需的热量所需的热量发生燃烧发生燃烧反应所需反应所需的活化能的活化能+固体废物固体废物燃烧释放燃烧释放的热量的热量加热固体废加热固体废物达到燃烧物达到燃烧所需所需 的热量的

6、热量发生燃烧发生燃烧反应所需反应所需的活化能的活化能+850 ），）， “三三T”技术技术 TimeTime延长停留时间（延长停留时间（2s），）， TurbulenceTurbulence采用优化炉型和二次喷入空气的方法增强湍流度采用优化炉型和二次喷入空气的方法增强湍流度3）燃烧后控制）燃烧后控制：减少颗粒物在温度（减少颗粒物在温度（250- 400 ）的停留时间；）的停留时间； 抑制飞灰表面催化性；抑制飞灰表面催化性； 在烟气中喷氨。在烟气中喷氨。4）终端控制）终端控制：控制颗粒物排放；控制颗粒物排放； 用活性碳或其他物质吸附二用活性碳或其他物质吸附二噁英噁英 分解或催化还原分解或催化还原

7、二二噁英。噁英。二二噁英类污染物（噁英类污染物（PCDDs/PCDFsPCDDs/PCDFs）的控制）的控制 a 氨与氯的结合能力比氨与氯的结合能力比前驱物强。前驱物强。b 氨使铜等金属催化剂氨使铜等金属催化剂失去催化作用。失去催化作用。焚焚 烧烧 工工 艺艺其其 它它 系系 统统灰渣系统灰渣系统废水处理系统废水处理系统余热系统余热系统发电系统发电系统自动控制系统自动控制系统焚烧灰渣：焚烧灰渣： （1 1）底灰（）底灰（slagslag）：）：一般固体废物一般固体废物 （2 2）飞灰（）飞灰（fly ashfly ash）：）：危险废物（危险废物（HW18HW18）重金属重金属有机毒物有机毒物

8、底灰的处理方法：底灰的处理方法：可直接或回收铁、玻璃等物质后用作建材可直接或回收铁、玻璃等物质后用作建材飞灰的处理方法：飞灰的处理方法：李坑垃圾焚烧厂飞灰处理方法李坑垃圾焚烧厂飞灰处理方法飞灰的水泥固化体飞灰的水泥固化体焚焚烧烧炉炉的的选选评评焚焚 烧烧 效效 果果黑度，烟气量黑度，烟气量 1 2 3 4 焚焚 烧烧 工工 艺艺典典型型 工工艺艺系系 统统焚焚 烧烧 工工 艺艺典典型型 工工艺艺系系 统统工工程程应应用用HClHCl排放量应符合从排放量应符合从焚烧炉烟囱排出的焚烧炉烟囱排出的HClHCl量在进入洗涤设量在进入洗涤设备之前备之前 1.8kg/h1.8kg/h，若若不，则洗涤设备除

9、去不，则洗涤设备除去HClHCl的最小洗涤率应的最小洗涤率应为为99.099.0。深圳深圳垃圾垃圾焚烧厂的主要工艺流程焚烧厂的主要工艺流程飞灰飞灰（底灰底灰）流化床焚烧炉焚烧流化床焚烧炉焚烧污泥污泥的工艺流程的工艺流程 热解热解 原理原理热解定义及特点、热解过程及产物、有机固体废热解定义及特点、热解过程及产物、有机固体废物热解机理物热解机理热解热解 工艺工艺热解工艺分类热解工艺分类典型固典型固体废物体废物的热解的热解热解热解 原理原理热解热解 工艺工艺典型固典型固体废物体废物的热解的热解城市生活垃圾的热解、废塑料的热解、污泥的热城市生活垃圾的热解、废塑料的热解、污泥的热解、废橡胶的高温热解、农

10、林废弃物的热解解、废橡胶的高温热解、农林废弃物的热解热热 解解 与与 焚焚烧烧 比比较较热热 解解 的的 特特 点点热热解解过过程程及及产产物物有机固体废物 气体（H2 、CH4 、CO、CO2 ） + 有机液体（有机酸、芳烃、焦油）+ 固体(炭黑、灰)3(C6H10O5) 8H2O+C6H8O（可燃油）+2CO+2CO2+CH4+H2+7C 热热 解解 动动 力力 学学N=1，直线，直线热热 解解 工工 艺艺 分分类类是否生是否生成炉渣成炉渣渣造型和非造渣型渣造型和非造渣型热解燃热解燃烧位置烧位置单塔式和双塔式单塔式和双塔式产物物产物物理形态理形态气化方式、液化方式、炭化方式气化方式、液化方

11、式、炭化方式热解炉热解炉结构结构固定床、移动床、流化床和旋转炉固定床、移动床、流化床和旋转炉热解温热解温度度高温热解、中温热解、低温热解高温热解、中温热解、低温热解供热方供热方式式直接加热直接加热 、间接加热、间接加热废废塑塑料料的的热热解解设设备备比较简单地把废比较简单地把废PS制成液状单体，制成液状单体，而且用于回收单体而且用于回收单体的分解设备、的分解设备、停留停留时间长、反应温度时间长、反应温度和停留时间均可随和停留时间均可随意控制。意控制。由于抽料泵会造成减由于抽料泵会造成减压，物料在分解管内停压，物料在分解管内停留时间不稳定；留时间不稳定； 高温高温分解时分解时气化率高气化率高；

12、分分解速度慢的聚合物不能解速度慢的聚合物不能完全实现轻质化完全实现轻质化； 由由于是外部加热，所以耗于是外部加热，所以耗能比较大。能比较大。热解原料的分热解原料的分散不够均匀时，散不够均匀时，颗粒与气体的颗粒与气体的热交换效率低。热交换效率低。内部加热、内部加热、热热效率高、分解效率高、分解速率快速率快。废废塑塑料料的的热热解解不同塑料的热解图不同塑料的热解图城城市市生生活活垃垃圾圾的的热热解解主要热主要热 解技术解技术Occidental系统系统新日铁系统新日铁系统Purox系统系统Landgard系统系统流化床系统流化床系统Garret系统系统u新日铁系统新日铁系统 该系统将热解和熔融一体

13、化的设备，通过控制炉温和供该系统将热解和熔融一体化的设备，通过控制炉温和供氧条件，使垃圾在同一炉体内完成氧条件，使垃圾在同一炉体内完成干燥、热解、燃烧和熔融干燥、热解、燃烧和熔融。干燥段温度为干燥段温度为300300，热解段温度为，热解段温度为3003001000 1000 ，熔融段，熔融段温度为温度为170017001800 1800 。u Purox系统系统1650oC90oC竖式热解炉（从上至下：竖式热解炉（从上至下：干燥段热解段熔融段干燥段热解段熔融段)纯纯污污泥泥的的热热解解污泥脱水 干燥 热解 炭灰分离 油气冷凝 热量回收 二次污染防治污泥热解工艺污泥热解工艺废废橡橡胶胶的的热热解

14、解轮胎破碎 分（磁）选 干燥预热 橡胶热解 油气冷凝 热量回收 废气净化天然橡胶热解产品组成与温度关系天然橡胶热解产品组成与温度关系人工合成橡胶不宜热解人工合成橡胶不宜热解热解产生热解产生HCl和和HCN。农农林林废废物物的的热热解解气化分四个过程气化分四个过程 （4）干燥）干燥（3）干馏（热解）干馏（热解）（2）还原）还原（1）氧化）氧化燃料准备层燃料准备层气化层气化层（1）农林废物生产草煤气）农林废物生产草煤气气化原理气化原理（3）干馏层（热解层）干馏层（热解层） 部分热解产物（部分热解产物（CO、H2、油）、油）（1）氧化层（燃烧层）氧化层（燃烧层）C + O2 = CO2 + 408.8kJ/mol2C + O2 = 2CO + 246.4kJ/mol（2）还原层）还原层 C + CO2 = 2CO 162.4kJ/molC + H2O(g) = CO + H2 118.8kJ/molC + 2H2O(g) = CO2 + 2H2 75.2kJ/molCO + H2O(g) = CO2 + H2 +43.6kJ/mol C + 2H2 = CH4 +87.38kJ