固体废物处理与资源化利用 课后作业答案 第六章

固体废物焚烧炉有哪些主要炉型？它们各有何特点？炉排炉：处理量大，不需要特出的预处理，运行稳定；流化床：处理效率高，占地面积小，粉尘量大，操作运行难度大；回转窑：适于高温处理，结构简单，故障较小，占地面积大；多段炉：占地面积小，适于处理高含水废物，可分段控制温度和通风，结构复杂，维护及运行难度大。在进行生活垃圾焚烧处理过程中，对空气进行预热有何实际意义？预热空气的温度对焚烧处理过程的技术—经济性有什么影响？由于废物含水量较大，我国城市生活垃圾的含水率通常在40%~60%，采用经预热的助燃空气，不仅可以为废物干燥提供部分热量，而且有利于炉膛温度的提高。焚烧需要大量助燃空气，这部分空气为室温，燃烧后气体温度为几百度，这部分空气如果不预热的话这之间上百度的温度差会消耗很大的热量供给，也就消耗了很多燃料；而燃烧后的废气还有很高的温度，含有很大热量，用这部分废气给助燃空气预热，会节约很多燃料。限制生活垃圾焚烧厂发电热效率提高的主要因素是什么？焚烧锅炉的效率、蒸汽参数、汽轮机类型及热力系统。试分析生活垃圾中的废塑料在垃圾焚烧处理过程中可能发生的物理化学变化，它们对垃圾焚烧效果及烟气治理有何影响？聚乙烯塑料焚烧会生成CO2，H2O；聚氯乙烯塑料焚烧会生成CO2，H2O和HCl塑料中的添加剂焚烧后生成二恶英，为剧毒致癌物。因此使焚烧烟气的处理更加困难。在生活垃圾焚烧处理过程中，如何控制二噁英类物质（PCDD/Fs）对大气环境的影响？（1）通过分类收集或预分拣，控制垃圾中氯和重金属含量高的物质进入垃圾焚烧炉；（2）选用合适的炉膛和炉排结构，使垃圾在焚烧中得以充分燃烧，烟气中比较理想的CO浓度指标应低于60mg/m³；（3）在进入余热锅炉前，烟道内的烟气温度不低于850℃，烟气在炉膛及二次燃烧室内的停留时间不小于2s；（4）缩短烟气在处理和排放过程中处于300~500℃温度域的时间，控制余热锅炉的排烟温度不超过250℃；（5）选用新型袋式除尘器，控制除尘器入口处的烟气温度低于200℃；（6）对焚烧飞灰进行符合标准要求的处理和处置、试列举焚烧烟气NOx控制方法，并从处理效果和经济性等方面对这些方法分别进行评价。为控制NOx的产生及排放浓度，通常可以采用以下技术措施：控制过剩空气量；控制炉膛温度；对烟气进行处理。常用的NOx处理方法有两种：（1）选择性催化还原法：向烟气中通入氨气，并通过催化反应床，使NOx还原成N2。反应温度在700~1200℃。（2）选择性非催化还原法：在没有催化剂存在的情况下，直接将氨气通入炉膛内。温度在700~1000℃。试分析焚烧烟气中的主要重金属组分？针对这些重金属分别可采取何种措施进行控制？主要组分有：Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Mn、Sb、Cd、Se等重金属控制措施有：高温处理技术，主要包括熔融、玻璃化与高温烧结；稳定化/固化技术，主要包括水泥固化或稳定化、药剂稳定化等；湿式化学处理，主要包括加酸萃取、中和碳酸化和碱提取、生物浸提和其他药剂浸提等。比较流化床焚烧炉与其它固体废物焚烧炉型，其过剩空气系数低的主要原因是什么？可燃物质燃烧时，实际使用的空气量与理论空气量之比称为过剩空气系数。固体物料燃烧时，物料的粒径越小、粒度分布越均匀，需要的过剩空气系数就越小。流化床焚烧炉中，废物一般破碎成可流动大小的废物从塔顶或塔侧投入，在炉内与高温热载体充分混合，在完成干燥、粉碎、气化过程后迅速燃烧。因此它的过剩系数较其他焚烧炉要低。试比较固体废物热解和气化方法的原理与工艺差异。热解的基本原理：将有机物在无氧或缺氧状态下加热，使之成为气态、液态或固态可燃物值得化学分解过成。热解处理一般工艺流程包括破碎、预热和热分解。固体废物的气化的原理：在气化剂的参与下发生化学反应，使生物固体燃料转化为生物质燃气。气化过程的主要化学反应包括氧化、热解和气化。试归纳水泥窑共处置各类固体废物的预处理要求（按固态危险废物、污水厂污泥、生活垃圾、煤矸石等分类，分别给出）。固态危险废物需要进行消毒杀菌、封装打包；污水厂污泥需要干燥并加入一定量的煤粉以提高热值；生活垃圾需要进行混合、搅拌、成型；煤矸石需要进行混合与颗粒分选。某生活垃圾焚烧厂，在贮坑采用堆酵方法对垃圾进行预处理。经处理后，垃圾可燃分由30%升至35%，水分由60%降至50%；试估算生活垃圾的低位热值上升的百分比。（提示：忽略恒湿水分和氢燃烧产生的水分对热值影响，生活垃圾高位热值可以按239页例题中的数值）该生活垃圾可燃成分的高位热值为：H0=5175kcal/kg初使垃圾的低位热值可估算为：H1=5175×处理后垃圾的低位热值可估算为：H2=5175×则低位热值上升的百分比为：1511有100kg混合生活垃圾，其物理组成为：食品垃圾25kg、废纸40kg、废塑料13kg、破布5kg、废木材2kg，其余为土、灰、砖，等，试估算其低位热值。已知食品垃圾低位热值：3650kJ/kg；废纸低位热值：13750kJ/kg；废塑料低位热值：32570kJ/kg；破布低位热值：15450kJ/kg；废木材低位热值：16610kJ/kg；土、灰、砖热值不计。 混合垃圾的低位热值为：25某生活垃圾的元素组成为：水分65%，C为11.7%，H为1.81%，O为8.76%，N为0.39%，Cl为0.31%，S为0.03%，灰分为12%。试求助燃空气为常温（20℃）条件下焚烧时的燃烧温度。（提示：生活垃圾与理论空气量混合后完全燃烧，没有热损失情况下，燃烧烟气所能达到的最高温度。烟气比热容取0.343kcal/(Nm3·℃)）可燃分(干基)：23%可燃分的组成CHONCIS合计50．97．938．11．71．30．1100(1)热值计算由Steuer公式，可得该生活垃圾可燃分的高位热值为：H0=8100则湿基低位热值为：H1={5685.5×23%-600(9×（2）燃烧空气量完全燃烧的需氧量：11.7对应的理论空气量为：0.258/0.21=1.229Nm(3)烟气组成CO2:H2O:N2:0.79×1.229+SO2:HCI:0.31故烟气总体积为：2.205N(4)温度计算：T=820.22.205×0.343某污水处理厂污泥的含水率为80%，其干固体的概化分子式为C12H20O11，高位热值为15000kJ/kg。用重油作为辅助燃料，求排烟温度为800℃时的辅助燃料用量。已知重油的元素组成为C：85.63%，H：12.57%，O:0.20%，N：0.13%，S：1.47%，低位热值为36000kJ/kg。污泥空气过剩系数取2，重油取1.3。（提示：空气比热容取0.311kcal/(Nm3·℃)，烟气比热容取0.343kcal/(Nm3·℃)）某固体废物含组成为C28%、H4%、O23%、N4%、S1%、水分20%、灰分20%。假设（1）固体废物的热值为11630kJ/kg；（2）离开炉排残渣含碳量5%；（3）空气进入炉膛的温度为65℃，离开炉排残渣的温度为650℃；（4）残渣的比热容为1.352kJ/(kg·℃)；（5）水的汽化潜热为2420kJ/kg；（6）辐射损失为总炉膛输入热量的0.6%；（7）C的热值为32564kJ/kg。试计算这种废物燃烧后可利用的余热量（以烟气显热计）。（提示：空气过剩系数取2，空气比热容取1.30kJ/(Nm3·℃)，烟气的比热容取1.44kJ/(Nm3·℃)，进炉废物温度为20℃，比热容取1.094kJ/(kg·℃)）某焚烧厂处理废物的组成如下表。试计算焚烧时所需的理论空气量；若空气过剩系数为1.8，则实际空气量为多少？燃烧生成气体排放率为多少？若进料温度为20℃，焚烧温度与烟气排放温度相等，灰渣排放温度为650℃，燃烬率为95%，炉内无热交换，烟气比热容为1.4kJ/(Nm3·℃)，灰渣比热容为2.5kJ/(kg·℃)，水的气化潜热为2500kJ/kg，试计算所能达到的焚烧温度。若空气过剩系数改为1.5，