可燃固体废物的焚烧4

7可燃固体废物的焚烧概述焚烧原理固体废物的焚烧焚烧过程污染物的产生与防治焚烧残渣的处理和利用焚烧设备

焚烧处理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。→英、美、法等试验研究，建立焚烧炉19世纪中后期20世纪初1960’大型机械化炉排；较高效率的烟气净化系统1970~1990自控、移动式机械炉排焚烧炉、多样化、T↗除尘资源化智能化多功能综合性1234垃圾焚烧演示

…..垃圾焚烧的发展史

1874和1885年，英国诺丁汉和美国纽约先后建成生活垃圾焚烧炉。1896和1898年，德国汉堡和法国巴黎先后建成最早的生活垃圾焚烧厂。

20世纪初到60年代，焚烧技术的发展阶段。固定炉排到机械炉排，自然通风到机械通风。

20世纪70年代到90年代中期，焚烧技术成熟阶段。

1896年汉堡垃圾焚烧厂东京垃圾焚烧厂大阪垃圾焚烧厂及总控室发展阶段1.焚烧废气直接排放阶段2.单纯烟尘处理阶段3.硫氧化物和氯化氢等有害物质去除阶段4.二恶英类有毒物质去除阶段焚烧技术在我国的应用起步较晚，我国始于1980′。国外焚烧炉在应用中存在设备不适合我国垃圾成分复杂、含水率高、热值低的特性，且投资和运行费用高；国产焚烧炉的烟气污染控制系统简单，达不到排放标准。城市固体废物的焚烧处理将是我国大部分城市的主要方式。（1）焚烧法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。即：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。（2）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。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、灰渣等，除可回收利用部分外，大多可直接安全填埋。（3）特点优点：减量（80～90％以上）；消毒（彻底）；资源化（能源和副产品）。占地面积小。

缺点二次污染（大气）；投资及运行管理费高；过程控制严格。温度着火条件可燃物质助燃物质引燃火源蒸发挥发分解烧结、熔融氧化还原CxHyOzNuSvClw+(x+v+y/4–w/4–z/2)O2→xCO2+wHCl+0.5uN2+vSO2+(y-w)/2H2O

焚烧（4）机理7.1热值的计算热值——指单位重量的固体废物燃烧释放出来的热量，kJ/kg。有害废物的焚烧，理论上其热值要大于18600KJ/kg，低于此值，就需要补加辅助燃料;实际上大于3000KJ/kg即可用焚烧法处理。热值有两种表示法：粗热值净热值热值的计算粗热值（HighHotValue

又叫高位发热量） 化合物在一定温度下反应到达最终产物的焓的变化。该值可用氧弹量热计测量。焓：又叫热函，是温度的函数净热值(NetHotValue

又叫低位发热量) 作为产物的H2O为气态时的热值；即粗热值中水为液态，而净热值中水为气态。热值（heatingvalue）的计算采用氧弹量热计测定粗热值，并由下式计算净热值：H2O，H，Cl，F－分别为废物中水、氢、氯、氟含量的重量百分率（％）粗热值与净热值之差就是水的汽化潜热，即水的汽化热（＝2420），从粗热值中扣除水的汽化热即为净热值，但H、Cl、F的存在也有影响。由上式可见，固体废物中的水份，烃基中H原子的分解将消耗热量，Cl，F可以增加热值，如NaCl。Dulong热值方程式

(dulongformulaforheatingvalue)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：NHV－净热值，KJ/kgmC、

mO、

mH、

mCl、

mS－分别代表……的质量分数（H2O的分子量为18，H的比率为2/18=1/9。其意义为：H的一部分将与空气中的O2生成水而耗热。剩余部分产生热，称为有效氢。）例1：某废物的粗热值为16000KJ/kg，每公斤废物燃烧时产生0.2kg水，计算此废物的净热值。解：∵生成物为水，消耗热值（假设条件：H完全变成水，不含Cl、F）∴可以直接用（1）式计算例2：我国某城市垃圾的组分见下表，假设各组分的热值与美国城市垃圾的典型组分的热值（见教材表4.60）相同，据此计算该城市生活垃圾的热值。可燃组分

不可燃组分

组

分

质量百分率/%组

分

质量百分率/%厨房废渣、果皮

30.12煤灰

57.25木屑杂草

2.00陶瓷、砖、石

7.97纸张

1.52皮革、塑料、橡胶、纤维

1.14总

计

34.78总

计

65.22解：

⑴以1kg垃圾为例，分别计算各可燃组分的质量废渣及果皮质量：0.3012kg；木屑杂草质量：0.2kg；纸张质量：0.152kg；皮革塑料质量：0.114kg。

⑵分别计算各可燃组分的热能厨房残渣产生的热能：4650×0.3012=140.058kJ；木屑杂草产生的热能：6510×0.2=13kJ；纸张产生的热能：16750×0.152=25.46kJ；皮革塑料产生的热能：32560×0.114=37.118kJ。

⑶计算垃圾的热值将各可燃组分的热值相加，得该城市垃圾得热值为215.56kJ/kg。该例说明我国的城市垃圾由于以无机物为主（主要是燃料结构造成的，煤灰占63.08%），所以不符合焚烧所需的热值：18600KJ/kg

热损失实际上，在焚烧装置中，存在各种热损失：（1）不完全燃烧（2）过量空气从烟气中带走的热量（3）残渣带走的热量∴在计算净热值时，还应减去上述三项热损失。例3已知固废的热值为11630KJ/kg。固废中的元素组成：元素CHONSH2O灰分

含量（%）28423412020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计算焚烧后可利用的热值（以上kg为基准）1、残渣中未燃碳的热损失 残渣量=0.2/（1-0.05）=0.2105

（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

未燃烧碳的热损失32564×0.0105=340KJ2、水的汽化潜热 原含水量：1×20％＝0.2㎏ H与O2生成的水量：1×4％×9／1＝0.36kg

总水量：0.2＋0.36＝0.56kg

汽化潜热：2420×0.56=1360KJ3、幅射热损失11630×0.5%＝58KJ4、残渣带出的热量（残渣总量×比热×温差）

0.2105×0.323×(650-65)=39.8KJ∴

可利用的热值＝总热值－各种热损失之和＝11630－（340＋1360＋58＋39.8）＝9832.2KJ对于例2，我们也可以Dulong公式近似计算。从这两种计算结果来看，Dulong近似公式的计算结果偏高，但也说明该公式是可以进行近似计算的。在实际应用中，废物的热值主要是用来供热和发电，热的利用率都很低。

①焚烧炉→废热锅炉热效率63％

②焚烧炉→锅炉→透平机→发电机：20％∴废热主要用于热交换器及锅炉生产热水或蒸汽利用。瑞士某垃圾焚烧厂焚烧产物质量比分布

焚烧效果评价焚烧效果的方法一般有目测法、热灼减量法和一氧化碳法。

⑴目测法目测法是通过肉眼观察垃圾焚烧产生的烟气的“黑度”来判断焚烧效果，烟气越黑，焚烧效果越差。

⑵热灼减量法热灼减量法是根据焚烧炉渣中有机可燃物的量（即未燃烬的固定碳）来评价焚烧效果的方法，它是指生活垃圾焚烧炉渣中的可燃物在高温、空气过量的条件下被充分氧化后，单位质量焚烧炉渣的减少量。

式中：QR—焚烧效率，%；ma—干燥后生活垃圾焚烧炉渣的质量，kg；md—焚烧炉渣在600±20℃灼烧后的质量，kg。一氧化碳是生活垃圾焚烧烟气中所含不完全燃烧产物之一，常用烟气中一氧化碳的含量来表示焚烧效果的优劣。烟气中的一氧化碳含量越高，垃圾的焚烧效果越差；反之，焚烧反应进行得越彻底，焚烧效果越好。利用烟气中一氧化碳含量表示的焚烧效率的计算公式如下：

式中：Eg—焚烧效率，％；CCO—烟气中的CO含量，％。

⑶一氧化碳法

7.2固体废物的焚烧固体废物的焚烧特性焚烧过程有害固体废物焚烧后要求达到的标准焚烧的主要气态污染物影响固体废物焚烧的因素有关停留时间的计算

7.2.1

固体废物的焚烧特性固废最主要的燃烧特性包括固废的组成和热值。固废的三组分：水分、可燃分和灰分①水分：指干燥固废样品时所失去的质量。固废含水率太高就无法点燃。②可燃分：包括挥发分和固定碳③灰分：多为惰性物质，如玻璃和金属等。7.2.2焚烧过程焚烧过程分三个阶段：⑴干燥阶段：⑵燃烧阶段:⑶燃尽阶段:⑴干燥阶段：干燥是利用热能使固废中水分气化并排出生成水蒸气的过程。干燥有传导干燥、对流干燥和辐射干燥三种方式。固废含水率的高低，决定了干燥所需时间的长短，也影响固废的焚烧过程。⑵燃烧阶段:CxHyOzNuSvClw+(x+v+y/4–w/4–z/2)O2→xCO2+wHCl+0.5uN2+vSO2+(y-w)/2H2O焚烧炉烟气和残渣是固废焚烧处理最主要的污染物。⑶燃尽阶段可燃物减少，惰性物增加，氧化剂量相对较大，反应区温度降低。7.2.3

有害固体废物焚烧后要求达到的标准主要有机有害组成（POHC）的破坏去除率要达到99.99%以上。HCl的排放量应符合从烟囱进入洗涤设备前＜1.8kg/h，否则，洗涤设备的HCl最小洗涤率应达99％。烟囱排放的颗粒物＜183mg/m3，空气过量率为50％，若大于或小于50％，应折算成50％的排放量。7.2.4

焚烧炉烟气烟气中的主要成分：CO2、H2O、O2、N2，占烟气容积的99%，属无害成分。烟气中的有害成分主要是：CO、NOx、H2S、HCl以及一些具有特殊气味的有机有害气体，如饱和烃和不饱和烃、烃类氧化物、卤代烃类、芳香族类物质等，包括二恶英。固体颗粒物：主要是碳黑、一些金属和盐类经蒸发凝聚而成的粉尘。①粒状污染物

A废物中的不可燃物在焚烧过程中成为底灰排出，而部分粒状物则随废气排出炉外成为飞灰。飞灰所占的比例随焚烧炉操作条件、粒状物粒径分布、形状与其密度而定。所产生的粒状物粒径一般大于10μm。

B部分无机盐类在高温下氧化而排出，在炉外遇冷而凝结成粒状物，或二氧化硫在低温下遇水滴而形成硫酸盐雾状微粒等。

焚烧烟气污染物的形成机制C未燃烧完全而产生的碳颗粒与煤烟，粒径约在0.1～1.10μm之间。由于颗粒微细，难以去除，最好的控制方法是在高温下使其氧化分解。粉尘的产生量与垃圾性质和燃烧方法有关。机械炉排焚烧炉膛出口粉尘含量一般为1—6g/m3，除尘器入口1一4g/m3，换算成垃圾燃烧量一般为5.5—22kg/t(湿垃圾)。②一氧化碳一氧化碳是燃烧不完全过程中的主要代表性产物。③酸性气体焚烧产生的酸性气体，主要包括SO2、HCl与HF等，这些污染物都是直接由废物中的S、Cl、F等元素经过焚烧反应而生成的。如含Cl的PVC塑料会形成HCl，含F的塑料会形成HF，而含S的煤焦油会产生SO2。据国外研究，一般城市垃圾中硫含量为0.12%，其中约30～60%转会为SO2，其余则残留于底灰或被飞灰所吸收。④氮氧化物氮氧化物主要来源于高温下N2与O2反应形成热氮氧化物和废物中的氮组分转化成氮氧化物。⑤重金属

废物中所含重金属物质，高温焚烧后除部分残留于灰渣中之外，部分在高温下气化挥发进入烟气。金属物在炉内参与反应生成的氧化物或氯化物，比原金属元素更易气化挥发，这些氧化物及氯化物因挥发、热解、还原及氧化等作用，可能进一步发生复杂的化学反应，最终产物包括元素态重金属、重金属氧化物及重金属氯化物等。

焚烧烟气中收集下来的飞灰通常被视为危险废物。

7.2.5

影响固体废物燃烧的因素

焚烧温度、搅拌混合程度、气体停留时间及过剩空气率合称为焚烧四大控制参数。一般称为3T＋E。（1）固废本身性质的影响

热值和粒度大小。t燃∝d1～2

式中：t燃—燃烧时间

d—废物粒度

粒度越小，传热和传质速度越快，燃烧速度加快，反之，燃烧时间越长。废物的焚烧温度是指废物中有害组分在高温下氧化、分解直至破坏所须达到的温度。①生活垃圾焚烧温度：850一950℃②医疗垃圾和危险固废焚烧温度：1150℃

③含氯化物的废物焚烧，温度在800一850℃以上时，氯气转化为氯化氢或以水洗涤除去；低于800℃会形成氯气，难以除去。④含有碱土金属的废物焚烧，一般控制在750一800℃以下。因为碱土金属及其盐类一般为低熔点化合物，当废物中灰分较少不能形成高熔点炉渣时，这些熔融物容易与焚烧炉的耐火材料和金属零件发生烧结而损坏炉衬和设备。（2）温度（Temperature）的影响⑤焚烧含氰化物的废物时，若温度达850—900℃，氰化物几乎全部分解。⑥焚烧可能产生氧化氮的废物时，温度控制在1500℃以下，过高的温度会使NOx急骤产生。⑦高温焚烧是防治PCDD与PCDF的最好方法，估计在925℃以上这些毒性有机物即开始被破坏，足够的空气与废气在高温区的停留时间可以再降低破坏温度。⑧废气的脱臭处理，采用800一950℃的焚烧温度可取得良好的效果；⑨当废物粒子在0.01—0.51μm之间，并且供氧浓度与停留时间适当时，焚烧温度在900—1100℃即可避免产生黑烟。高温时，燃烧速度主要受扩散速度控制，影响较小，一般，温度上升40℃，燃烧时间仅减少1％。低温时，燃烧速度受化学反应速度的控制，影响较大，一般，温度上升40℃，燃烧时间将减少50％。废物中有害组分在焚烧炉内于焚烧条件下发生氧化、燃烧．使有害物质变成无害物质所需的时间称之为焚烧停留时间。①对于生活垃圾焚烧，停留时间约为1-2s。②对于一般有机废液，停留时间大约为0.6-1s；含氰化合物的废液较难燃烧，一般需较长时间，约3s左右。②对于废气，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ls以下。（3）停留时间（Time）要使废物燃烧完全，减少污染物形成，必须要使废物与助燃空气充分接触、燃烧气体与助燃空气充分混合。增大固体与助燃空气的接触和混合程度，扰动方式是关键所在。二次燃烧室内氧气与可燃性有机蒸气的混合程度取决于二次助燃空气与燃烧气体的相互流动方式和气体的湍流程度。一般来说，二次燃烧室气体速度在3-7m/s即可满足要求（4）混合强度（Turbulance）

※在实际的燃烧系统中，为使燃烧完全，需要加上比理论空气量更多的助燃空气量，以使废物与空气能完全混合燃烧。

※废物焚烧所需空气量是由废物燃烧所需的理论空气量和为了供氧充分而加入的过剩空气量两部分所组成的。

※空气量供应是否足够，将直接影响焚烧的完善程度。

※过剩空气率过低会使燃烧不完全，甚至冒黑烟，有害物质焚烧不彻底；但过高时则会使燃烧温度降低，影响燃烧效率，造成燃烧系统的排气量和热损失增加。

※过剩空气量应控制在理论空气量的1.7-2.5倍。（5）过剩空气（ExcessAir）四个控制参数的相互关系参数变化

垃圾搅拌混合程度

气体停留时间

燃烧室温度

燃烧室负荷

燃烧温度上升

可减少

可减少

—

会增加

过剩空气率增加

会增加

会减少

会降低

会增加

气体停留时间增加

可减少

—

会降低

会降低

7.2.6

有关停留时间的计算燃烧速度不属于一级反应，为了简化，假设其为一级反应，则有

dc/dt=-kc

（一级反应速度式）时间从0→t,浓度从CA0→CA积分，得

ln(CA/CA0)=-kt

则停留时间为式中：CA0，CA－A组分的初始浓度和经过燃烧时间t后的浓度，g.mol k－反应速度常数k=Ae-E/RT A－Ar-rhenius（阿伦尼斯常数，P178表7-3或由试验确定）

E－活化能，kcal/g.mol，（查表，或由试验确定）

R－通用气体常数R＝1.987T－绝对温度

通过试验或查表求得k值后，就可以在DRE（分解率），停留时间和破坏温度之间进行计算（即互相求值）例4：求停留时间试计算在800℃的焚烧炉中焚烧氯苯，当DRE分别为99%，99.9%，99.99%时的停留时间（查P178表7-3，氯苯的A=1.34×1017，E=76600，R=1.987）停留时间是计算焚烧炉容积的重要数据，由停留时间，固废的通过率（处理量）还可以计算所需的焚烧炉容积。思考：1焚烧炉的操作度为980℃，试计算苯达到DRE=99.99%时在炉内停留的时间。已知苯的A和E为A=7.43×1021，

E=95900。7.3焚烧过程污染物的产生与防治焚烧过程（特别是有害废物的焚烧）会产生大量的酸性气体和未完全燃烧的有机组分及炉渣，如不适当处理，又将造成二次污染。焚烧最主要的二次污染是大气污染，即某些有机组分和煤烟的污染。

（1）特殊有机组分的产生与防治 （2）煤烟的产生与防治7.3.1特殊有机组分的产生与防治二恶英的产生及防治恶臭的产生与防治

（1）二恶英的产生及防治

a.二恶英二恶英是二个氧键连结二个苯环的有机氯化合物，即在两个苯环上，有8个H原子易被氯取代，生成多氯二苯二恶英（PCDD），其中毒性最大的是2，3，7，8－四氯二苯二恶英（TCDD）。其毒性比氰化物大一千倍。PCDDTCDD二恶英在常温下呈固态,熔点为303～305℃；容易生成的温度是180～400℃；一般在705℃以下非常稳定，705℃以上开始分解，不易燃烧；酸碱环境中稳定;难溶于水,常温下水中溶解度仅为7.2×10-6ｍｇ/ｌ;易溶于二氯苯，常温下在二氯苯中溶解度高达1400ｍｇ/ｌ,故二恶英易溶于脂肪，会在身体内积累，并难以排除。附着于土壤的能力非常强，不易渗出；在土壤中的半衰期至少在1年以上。意大利的塞维招（Seveso）＿二恶英污染事件发生10年后，在被污染过的土壤中仍然残存有二恶英；在人体中的半衰期至少为7年，人体吸收的二恶英很难排除体外。二恶英的化学特性b.二恶英的产生含有PCDD的垃圾的焚烧（分解不彻底）；二种以上有机氯化物在适宜条件（温度，O2）的反应产物；多氯化二酚，多氯联苯类化合物的不完全燃烧；在氯化物的存在下，碳氢化合物与木质素的反应产物。

(主要是有氯及氯化物的存在)直接释放机理：燃烧含有微量二恶英的固体废物,在未充分完全燃烧的条件下,其排出的烟气中必然含有残留的二恶英。重新合成：反应载体为大分子的碳结构,包括:活性炭、碳、煤灰、焦炭、残留碳、飞灰等,这些反应载体在催化剂(主要是铜族化合物)作用下反应,生成二恶英。

(1)大分子的碳结构的边缘,以并列方式进行氯化反应,产生邻位氯代基的碳结构;(2)氧化破坏碳结构,进行重组生成二恶英;(3)在活性碳表面进行氧化降解(氧化铜为主要催化剂),产生芳香族氯化物(二恶英的中间产物);c、二恶英生成机理前驱物的异相催化反应机理：发生在飞灰表面的异相催化反应,反应物质为有机小分子,其中包括:脂肪族(如丙烯)、单环无官能团芳香族(如苯)、单环官能团芳香族(如苯甲酸、甲苯、苯酚等)、氯芳香族(如氯酚、氯苯等)。

1)主要碳结构的降解作用,形成小分子物质,然后反应产生二恶英;2)凝结两个前驱物,形成中间产物,再进行分子间的环化作用,形成二恶英。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。重新合成反应中主要是大分子的碳结构,如活性炭、碳、煤灰、焦炭、残留碳、飞灰等。前驱物异相催化反应中主要为有机小分子物质,包括:脂肪族(如丙烯)、单环无官能团芳香族(如苯)、单环官能团芳香族(如苯甲酸、甲苯、苯酚等)、氯芳香族(如氯酚、氯苯等)。碳源的存在与否以及数量的多少,直接影响二恶英的生成数量。d、影响二恶英生成的因素

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。常见的氯源可分为有机氯源和无机氯源。有机氯源是指——聚氯乙烯塑料(PVC)、氯苯、氯酚等,主要分布在废塑料、废纸、废木料以及草木中,特别是PVC。PVC是一种普通的塑料,它广泛用于通讯电缆、管道、包装袋、地板材料和医用产品,最终成为城市固体废物。无机氯源——包括HCl、Cl2、KCl、NaCl、MgCl2、CuCl2、CuCl、FeCl3等,主要分布在厨余、灰土等无机组分中,其中CuCl2

、CuCl、FeCl3既能作为催化剂,又能充当氯源。二恶英的生成数量与氯源浓度密切相关。

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。城市固体废物焚烧处理时,可通过控制炉膛及二次燃烧室的温度不低于850℃,烟气在炉膛及二次燃烧室内停留时间不小于2ｓ,保证二恶英能够完全燃烧或分解。二恶英的氯化和脱氯都是在低温下进行,一般温度范围在200～500℃之间。实验证明,在固体废物焚烧过程中,二恶英主要是在温度较低的再合成区内形成。因此,合理地控制反应温度就能控制二恶英的生成。

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。催化剂不同,其催化活性不同,对二恶英生成的影响也不同。常见的催化剂主要有CuCl2、CuCl、CuO、CuSO4、FeCl3等。固体废物焚烧产生的飞灰中含有各种各样的催化剂,直接导致了固体废物焚烧过程中产生二恶英。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。但是,目前学术界对二恶英最大生成时的氧浓度的研究还存在一定的分歧。

反应时间——大量实验表明,在适宜的温度下,经过5～30分钟后,二恶英的生成速率急剧增大,并在2～4小时内完成。另外,实验证明,在固体废物焚烧过程中,二恶英主要是在温度较低的再合成区内形成。因此,在城市固体废物焚烧过程中,延长含灰烟气在高温炉膛区的停留时间,则能有效地遏制二恶英的生成。

1）.二恶英对人体作用的途径:

一是通过呼吸系统;

二是通过食物链富集进入人体（最主要）,约占人体摄入量的90%。e.二恶英的危害微量的二恶英污染可造成人体许多复杂的疾病——各种癌症、免疫力低下、先天缺损等。二恶英具有类似人体激素的作用，但它不被代谢和降低,极小剂量的二恶英也可能造成激素分泌的紊乱，非常微量的“错误信号”就能对激素调控产生极大的影响作用，包括细胞分裂、组织再生、生长发育、代谢和免疫功能,造成人体内分泌紊乱、免疫力低下、神经系统混乱等。由于二恶英是亲脂物质,进入植物或动物体后,会富集在脂肪层或脏器内,污染鱼、肉、蛋及奶制品,从而造成对人体的严重污染。2）.对人体的危害f.二恶英的防治采用专用焚烧设备熔盐焚烧炉（见图7-1）熔盐一般由90%的碳酸钠和10%的硫酸钠组成；其中，硫酸钠起催化作用；焚烧在熔盐下部进行，有机卤化物的焚烧产物被熔盐截留；有害废物的去除率可达99.99%以上。两级焚烧（图7-2）采用两级以上的焚烧炉，对固废进行一级焚烧，对焚烧产生的烟气再以辅助燃料进行二次燃烧（1200℃）；二恶英的破坏率可达99.99%。图7-1熔盐焚烧炉1-进料口；2-液体废物加料口；3-燃烧空气；4-熔盐室；5-熔盐液面控制；6-废物进口；7-熔盐；8-预热喷嘴；9-二次反应区；10-引火源和熔盐去湿器；11-烟囱12-盐回收图7-2多室焚烧炉1-炉栅；2-灰坑；3-第一燃烧室；4-火焰口；5-二次空气进口；6-混合室燃烧口；7-混合室；8-帘墙口；9-烟囱（2）恶臭的产生与防治恶臭的产生主要是燃烧不完全造成的，恶臭物质主要是不完全燃烧的有机物，多为有机硫化物或氮化物；防治主要是增强燃烧效果加以解决，包括添加辅助燃料提高燃烧温度（>1000℃）利用催化剂燃烧；利用吸附剂吸附处理利用微生物分解处理燃烧法的效果更好（无需二次处理）煤烟的防治

煤烟的防治第一是防防燃烧是高温分解和深度氧化过程，彻底的燃烧是不应该产生煤烟的，但必须具备高温和氧气充足两个条件。在实际的操作中，这两个条件事实上是很难满足的，所谓防，就是要尽量满足这两个条件：提高燃烧温度（但受到炉体耐温度，固废热值等的限制）二次通风，补充氧气（会适当降低炉温，但可加辅助燃料升温）物料和空气充分接触（增大Re，提高相对速度）增大燃烧室（延长停留时间）采用上述措施，可使煤烟降至最低。治：则属于大气治理的范畴了。

7.4焚烧残渣的处理和利用

焚烧过程降产生有害气体，带来二次污染之外，还产生主要成份为无机物的炉渣。炉渣的主要成份炉渣的种类焚烧残渣的利用烧结残渣的利用(1)炉渣的主要成份

金属的氧化物，氢氧化物，碳酸盐，硫酸盐，磷酸盐及硅酸盐，其中，重金属化合物（淋滤溶解出重金属离子）的危害较大，须加以处理。(2)炉渣的种类焚烧残渣：＜1000℃焚烧后的炉渣烧结残渣：1000～1500℃高温焚烧残渣(3)焚烧残渣的利用采用磁选的方法回收铁，对非磁性产品进行选择性破碎以分离有色金属与玻璃，再对易碎产品采用强磁选分离有色玻璃（弱磁性）和无色玻璃。该方法用水量大，达15.5t/t干渣，但水能循环使用。(4)烧结残渣的利用混凝土骨料：粉碎到1mm→烧结至5～25mm制砖：（与粘土混合）混凝土砌块和板：与水泥混合，加压成型，蒸气养护。7.5固体废物的焚烧设备

焚烧的各种理论都是通过焚烧炉来实现的，焚烧炉的种类很多，有通用型，也有专用型，无论什么炉型，又都是由一些基本的单元构成。焚烧系统的组成焚烧设备焚烧工艺系统7.5.1焚烧系统的组成原料贮存系统

加料系统燃烧室（炉膛）

炉排燃烧空气

耐火材料（炉衬）烟囱

残渣（已在第4部分中讲述）尾气处理设施（大气控制工程）仪表及控制系统（1）原料贮存系统固体废料的堆场或料仓；贮存能力＝2～3天的处理量，以保证焚烧炉的连续运转。（2）加料系统两种形式：起重机＋抓斗＋料斗起重机带动抓斗从料仓中抓运到连接燃烧室的料斗中。螺旋挤压机，将固废推到炉体内基本要求：连续给入，充满料斗，使固废起到密封作用，防止炉膛内的火焰窜出。

（3）燃烧室（conmbustion,炉膛）构造焚烧炉的种类主要是根据燃烧室的构造划分的，因此有：室式炉、多段炉、回转炉、流化床炉等。炉膛的衬里主要用耐火砖，有时加间接冷却水管。容积主要根据处理量，停留时间等因素确定；过大造成浪费；太小则燃烧不充分，造成煤烟和灰渣的二次污染。（4）炉排作用能在炉膛内支撑和输送固废；能起一定的搅动作用；能透过空气。种类摇动式（图7-3）扇形式（图7-4）往复式（图7-5）移动式（图7-6）回转式（图7-7）炉排的主要技术参数图7-3摇动式炉栅

由固定炉栅和摇动炉栅组成，摇动炉栅的前后运动推动物料前进图7-4扇形式炉栅

由一系列块形炉排有规律地横排在炉体内，操作时炉排有次序地上下摇动，使固废运动。图7-5往复式炉栅

炉排象屋面瓦一样层层排列，每隔一层即有一可前后运动的动层，其前后运动使固废沿炉排表面移动。移动层的运动是靠液压驱动的。图7-6移动式炉栅

链条履带式，通过链条的转动在炉膛内、搅动固废。炉排之间有落差，搅动作用更强。图7-7回转式炉栅

由多个圆筒形炉栅按一定倾角排列，按炉栅的转动方向移动物料主要技术参数炉排面积负载能力一般取经验值，城市垃圾一般为240～340kg/(m2.h)，易焚烧的取高值，难焚烧的取低值。开孔率开孔率大，通风好，对焚烧有利，但物料下漏量大。开孔率小，吹入空气量少，对焚烧不利，但转入气相中的固态粒子也少。一般：2～30％（5）燃烧空气

空气由鼓风机给入，有三种:上燃空气：引入到燃烧层的上部，强化固体挥发份的燃烧。下燃空气：由炉排下面引入，是燃烧的主要空气来源。二次空气：用于控制燃烧温度（即过量空气）。理论上，供给空气量＝理论空气量时可获得最高的火焰温度，实际操作时，都需要一定的过剩空气。一般：耐火材料衬里炉EA≈200％

水壁式冷却炉EA＝50～100％（6）耐火材料（炉衬:burnerliner）种类有耐火泥和耐火砖两种耐火泥：85矾土磷酸盐粘合耐火泥耐火砖：85％磷酸盐高铝砖要求高温条件下具有物理稳定性和化学稳定性；硬度大，强度高，导热系数小，热膨胀性小。（7）烟囱(stack)＜40m低型烟囱＞40m高型烟囱烟囱越高，自然抽风能力和扩散能力都强，但造价越高。（10）仪表及控制系统空气量的控制系统炉温控制系统冷却系统压力与温度指示流量指示烟气浓度报警系统7.5.2焚烧设备类型室式焚烧炉多段焚烧炉回转窑焚烧炉流化床焚烧炉特殊焚烧炉主要焚烧设备多段焚烧炉回转窑(rotarykiln)焚烧炉流化床焚烧炉（1）多段焚烧炉(Multi-compartmentincinerator)结构及焚烧过程特点结构及焚烧过程结构及焚烧过程见（图7-8）主体为一直立圆筒形炉体，内有6-12层炉膛，每个炉膛组成一个焚烧室；每个炉膛都有一个下料口，并且相邻两层内外开口，反方向转动，增加废物的停留时间；由中空轴带动装有齿耙的搅拌臂，齿耙成螺旋线排列，推动废物向内或向外（图7-9）；空气由中空轴给入，并流经搅拌臂，对搅拌装置起冷却作用同时进行预热（图7-10）；冷却空气部分回流，以提高热效率，控制过量空气率；温度：上部小于500，起干燥作用，中部最高，充分焚烧，下部降低，最后进入冷却区与冷空气相遇，可冷却至小于150；炉渣从底部排出。图7-8多段焚烧炉

1-主燃烧嘴；2-热风发生炉；3-热风管；4-轴驱动马达；5-轴冷却风机；6-中心轴；7-搅拌臂；8-搅拌齿；9-排气出口；10-加料口；11-热风分配室；12-隔板；13-轴盖热效率高，适用范围广；结构复杂，成本较高。图7-9物料在炉膛内的运动图7-10空气在搅拌臂中流动（2）回转窑焚烧炉结构及焚烧过程（图7-11）（另见书图7-8）窑身为卧式可旋转的圆柱体，略倾斜安装，窑身较长（L/D=2-19）；废物由高端给入，随窑的转动向低端移动；窑体内壁装有螺旋形排列的扬板，同时起输送和搅拌作用；热空气和废物的流动方向可以相同或相反；可以设二次焚烧室。特点结构简单，适应范围广；占地面积大，热效率低。图7-11回转窑焚烧炉（3）流化床焚烧炉结构及燃烧过程（图7-12）炉替为垂直的圆柱体，下部有气流分布板，板上装有惰性载热颗粒；废物从上部给入，气体从下部给入，气体的上升作用使废物产生流态化，并进行热交换；焚烧产生的热量可贮存在载体中，而载体可加热空气；焚烧温度以不使载体烧结为宜；特点颗粒与气体间的传热速度快，炉床单位面积处理能力高；结构简单，无机械运动，成本低；不能处理大块物料，容易产生粉尘的二次污染。图7-12流化床焚烧炉

1-污泥；2-空气；3-高压空气；4-污泥供给管；5-流化床层高度；6-静止床层高度；7-泡罩；8-热电偶；9-分配板；10-燃烧兼流化用空气；11-预热空气；12-燃烧用空气；13；辅助燃料喷嘴；14-辅助燃料；15-自由空间；16-耐火材料焚烧炉系统层状燃烧技术过程稳定、技术成熟、应用广固定炉排焚烧炉、水平机械焚烧炉、倾斜机械焚烧炉等辐射、烟气对流，翻转及搅动炉型设计和配风设计流化燃烧技术较成熟，可处理低热值、高水分废物，但对入料要求均匀化、细小化流化床焚烧炉空气流和烟气流快速移动，物料流态化状态旋转燃烧技术较成熟、效率高回转窑焚烧炉滚筒、抄板（4）焚烧技术比较7.5.3焚烧工艺系统固体废物焚烧的内容与进行方式（图7-13）焚烧过程包括了干燥，熔化，热解和燃烧等多种过程；焚烧的产物有完全燃烧的气态产物，灰渣，不完全燃烧的PIC，和有机有害物POHC；固体废物焚烧工艺配置图（图7-14）固体废物焚烧厂的示意图（图7-15）图7-13固体废物焚烧过程示意图图7-14固体废物焚烧工艺配置图

1-垃圾车；2-废物储坑；3-吊车；4-料斗；5-焚烧炉；6-炉排；7-燃烧室；

8-锅炉；9-蒸汽透平机（气轮机）；10-氨注入；11-干式除尘；12-袋式除尘

13-强制风机；14-烟囱；15-淬冷池；16-灰渣（送填埋）；（Generator发电机）图7-15固体废物焚烧厂的示意图四、固体废物焚烧的相关法规

1城市生活垃圾处理及污染防治技术政策

焚烧适用于进炉垃圾平均热值高于5000kJ/kg、卫生填埋场地缺乏和经济发达的地区。垃圾焚烧宜以炉排炉为基础的成熟技术，审慎采用其他炉型的焚烧炉。禁止使用不能达到控制标准的焚烧炉。垃圾应在焚烧炉内充分燃烧，烟气在后燃室应在不低于850℃的条件下停留不少于2s。垃圾焚烧产生的热能应尽量回收利用，以减少热污染。应采用先进和可靠的技术及设备，严格控制垃圾焚烧的烟气排放。烟气处理宜采用半干法加布袋除尘工艺。垃圾焚烧产生的炉渣经鉴别不属于危险废物的，可回收利用或直接填埋。属于危险废物的炉渣和飞灰必须作为危险废物处置。2生活垃圾焚烧污染控制标准(GB18485—2001)⑴焚烧炉技术性能指标项目

烟气出口

温度/℃

烟气停留

时间/s焚烧炉渣热灼减率/%焚烧炉出口烟气中氧含量/%指标

≥850≥2≤56～12≥1000≥1焚烧炉烟囱高度应按环境影响评价要求确定，但不能低于下表要求。处理量/(t/d)烟囱最低允许高度/m<10025100～30040>30060焚烧炉烟囱周围半径200m距离内有建筑物时，烟囱应高出最高建筑物3m以上，否则，其大气污染物排放限值应严格50%执行。由多台焚烧炉组成的生活垃圾焚烧厂，烟气应集中到一个烟囱排放或采用多筒集中式排放。生活垃圾焚烧炉除尘装置必须采用袋式除尘器。⑵烟囱要求序号

项目

单位

数值含义

限值

1烟尘

mg/m3

测定均值

802烟气黑度

林格曼黑度，级

测定值

13一氧化碳

mg/m3

小时均值

1504氮氧化物

mg/m3

小时均值

4005二氧化硫

mg/m3

小时均值

2606氯化氢

mg/m3

小时均值

757汞

mg/m3

测定均值

0.28镉

mg/m3

测定均值

0.19铅

mg/m3

测定均值

1.610二恶英类

ngTEQ/m3

测定均值

1.0⑶焚烧炉大气污染物排放限值

3危险废物污染防治技术政策

⑴危险废物焚烧处置适用于不宜回收利用其有用组分、具有一定热值的危险废物。易爆废物不宜进行焚烧处置。

⑵焚烧炉温度应达到1100℃以上，烟气停留时间应在2s以上，燃烧效率大于99.9%，焚毁去除率大于99.99%，焚烧残渣的热灼减率小于5%（医院临床废物和含多氯联苯废物除外）。

⑶危险废物焚烧产生的残渣、烟气处理过程中产