固体废弃物固体废物热处理

概述焚烧的发展史、技术特征、相关法规、技术性能指标1、焚烧的发展史目前垃圾焚烧炉已发展成为集高新技术于一体的现代化工业装置,最大的垃圾焚烧厂的处理能力为4320t/d,单炉为720t/d日本、瑞士、丹麦等国的垃圾处理以焚烧为主。其他工业发达的欧美国家，大部分有机危险废物也都采用焚烧法进行处理。特别是西欧一些国家对于填埋制定了严格的法律规定，如德国近年规定，垃圾中TOC超过3%-5%，不得进入填埋厂进行填埋。2、我国固体废物焚烧的发展历程我国垃圾焚烧技术的应用开始于20世纪80年代末，90年代后期得到了迅速发展。1988——深圳，日本三菱重工的马丁焚烧炉，150t2003——天津，双港垃圾焚烧发电厂，尾气采用“半干法—袋式除尘——活性炭”处理系统，达欧盟排放标准，1200t2009——北京朝阳区高安屯垃圾焚烧厂，炉排炉焚烧技术，废气排放达到国际上最严格的水平，1600t我国自主研制清华大学与太原烽亚机电设备有限公司合作研究开发——城市垃圾立式热解焚烧炉系统，旋转炉上部有一高温燃烧段。杭州锦江集团与浙江大学合作，采用异重循环流化床锅炉垃圾焚烧技术将炉排式燃煤锅炉改造为垃圾、煤混烧的流化床焚烧炉——燃烧技术具有适应垃圾不分类、多组成、高水分和低热值的特点，完全适应我国城市生活垃圾的特性。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。3、固体废物焚烧的技术特征特点优点：–减量（80～90％以上）；消毒（彻底）；资源化（能源和副产品）。缺点二次污染（大气）；投资及运行管理费高；过程控制严格。特

点1998——制定了垃圾焚烧厂的环保标准，1999年实施2002——颁布实施新的《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2001）标准规定了：生活垃圾焚烧厂的选址原则、生活垃圾的入厂要求、焚烧炉基本技术性能指标、污染物排放限值等要求。

医疗垃圾焚烧卫生标准、医疗垃圾焚烧技术要求和危险废物焚烧污染控制等制定了相应的标准。4、固体废物焚烧的相关法规特

点烟气出口温度烟气停留时间焚烧炉渣热灼减率（%）出口烟气中氧含量（%）焚烧炉基本技术性能指标特

点烟尘：以颗粒物、黑度、总碳量作为控制指标有害气体：SO2、HCl、HF、CO、NOx重金属单质及其化合物：Hg、Cd、Pb、Ni、Cr、As等。有机污染：如二恶英（包括PCDDs、PCDFs）焚烧设施排放的大气污染控制项目特

点中国垃圾焚烧厂烟气排放的环保标准焚烧烟气不完全燃烧产物(PIC)，碳氢化合物燃烧不良产生的副产品，包括CO、炭黑、烃、有机酸及聚合物等；粉尘，废物中的惰性金属盐类、金属氧化物或不完全燃烧物质等；酸性气体，包括氯化氢及其他卤化氢、SOx、NOx、H3PO4等；重金属污染物，包括铅、汞、铬等的元素态、氧化态和氯化物等；有机污染物，主要为二恶英（PCDDs和PCDFs等）焚烧灰渣主要成分是金属或非金属的氧化物，俗称矿物质比例：SiO2

35-40%Al2O310-20%Fe2O35-10%CaO10-20%MgO、Na2O、K2O各1-5%少量的Zn、Cu、Pb、Cr等金属及盐类。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。大多数有机物的焚烧温度范围在800

～1000℃，通常在800～900℃左右为宜。我国生活垃圾焚烧污染控制标准(GB18485-2001)中规定烟气出口温度≥850℃。（2）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。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。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，可参阅经验数据。对于垃圾焚烧，如温度维持在850～1000℃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1～2s。（3）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、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行搅动，其主要方式①炉床下送风②炉床上送风①炉床下送风助燃空气自炉床下送风，由废物层孔隙中窜出，

这种搅动方式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，焚烧残渣热灼减量较小。②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。一般来说，二次燃烧室气体速度在3～7m/s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停留时间会降低，反而不利于燃烧的完全进行。（4）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量的比值，定义为：m＝A/A0式中；A0为理论空气量；A为实际供应空气量根据经验，过剩空气系数一般需大于1.5，常在

1.5～1.9之间；但在某些特殊情况下，过剩空气系数可能在2以上，才能达到较完全的焚烧效果。广义：焚烧系统应包括整个垃圾焚烧厂，即从垃圾的前处理到烟气处理整个过程。狭义：焚烧系统又指垃圾进入焚烧炉内燃烧，生成产物（气和渣）排出的过程，即焚烧系统只涉及垃圾的接收、燃烧、出渣、燃烧气体的完全燃烧以及为保证完全燃烧助燃空气的供应助燃、冷却炉排搅动炉料助燃和控制气量的湍流程度焚烧炉分类按焚烧室的多少：单室焚烧炉和多室焚烧炉；按炉型：固定炉排炉、机械炉排炉、流化床炉、回转窑炉和气体熔融炉等。单室焚烧炉单室焚烧炉要求在一个燃烧室中完成：①供氧（空气）；②热分解、表面燃烧；③垃圾挥发组分、固定碳素、臭气成分、有害气体的完全燃烧等过程。此焚烧炉处理挥发性成分含量高，热解速率快且在干燥过程中易产生有害气体时，会产生不完全燃烧现象。因此，除少数工业垃圾外，单室炉在生活垃圾处理中几乎不用。单室固定排炉多室焚烧该炉指在一定燃烧过程中，不供给全部所需空气，只供应将固定碳素燃烧的空气，依靠燃烧气体的辐射、对流传热等将垃圾热解气化，而在二次甚至三次燃烧过程中将热解气体（包括臭气、有害气体等）完全燃烧的设备。该炉适于处理燃烧气体量较多的物质，如生活垃圾的处理一般都为多室焚烧炉型。多室固定炉排炉固定炉排炉造价低廉，但因对垃圾无搅拌作用等，故燃烧效果较差，易溶融结块，所以焚烧炉渣的热灼减率较高。在早期有使用固定炉排炉来焚烧生活垃圾的实例，但近期很少应用。活动炉排（机械炉排）焚烧炉特点：炉排是活动的，是活动炉排焚烧炉的核心部分，其性能直接影响垃圾的焚烧处理效果。机械炉排焚烧炉是最典型的活动炉排焚烧炉，这种焚烧炉可实现焚烧操作的连续化、自动化，是目前城市垃圾处理中使用最为广泛的焚烧炉型式按炉排构造不同，机械炉排常分为链条式、阶梯往复式、多段滚动式等。我国目前制造的中小型焚烧炉大都为链条式或阶梯往复式的。链条式机械炉排焚烧炉机械炉排炉燃烧的概念图流化床焚烧炉流化床以前用来焚烧轻质木屑等，但近年来开始用于焚烧污泥、煤和城市生活垃圾。其特点是适用于焚烧高水分的物质等。流化床焚烧炉的流态化原理对选择流化床的结构和形式至关重要，根据风速和垃圾颗粒的运动而处不同流区的流态化可分为：固定床、沸腾流化床（鼓泡流化床）、湍动流化床和循环流化床（快床）流化床的原理流化床焚烧炉的结构一般将垃圾粉碎到20mm以下再投入到炉内，垃圾和炉内的高温流动砂（650~800℃）接触混合，瞬时间汽化到燃烧。未燃烬成分和轻质垃圾一起飞到上部燃烧室继续燃烧。一般认为上部燃烧室的燃烧占40%左右，但容积却为流化床层的4-5倍，同时上部的温度也比下部流化床层高100-200℃，通常也称其为二燃室。流化床优点：炉体较小，焚烧炉渣的热灼减率低（约1%），炉内可动部分设备少。但与机械炉排炉相比，有以下缺点：①比机械炉排炉多设置流化砂循环系统，且流动砂造成的磨损较大；②燃烧速度快，燃烧空气的平衡较难，较易产生CO，为使燃各种不同垃圾时都保持较合适的温度，必须调节空气量和空气温度；③炉内温度控制较难。回转窑炉回转窑可处理的垃圾范围广，特别是在焚烧工业垃圾的领域内应用广泛。在城市生活垃圾焚烧的应用主要是为了达到提高炉渣的燃烬率，将垃圾完全燃烬以达到炉渣再利用时的质量要求。这种情况时，回转窑炉一般安装在机械炉排炉后。作为干燥和燃烧炉使用的回转窑在此流程中，机械炉排作为燃烬段安装于其后，作用是将炉渣中未燃烬物完全燃烧。除了这种设计外，也有不带燃烬段的回转窑炉焚烧炉的比较在固体废物焚烧技术发展早期，固定炉排炉在生活垃圾焚领域得到一定的应用，但由于其焚烧效果的局限性，很快被机械炉排炉取代了。流化床炉技术在70年前已被开发，之后在20世纪60年代应用于焚烧工业污泥，在70年代初用来焚烧生活垃圾，

80年代在日本得到相当的普及，市场占有率达10%以上，但在90年代后期，由于烟气排放标准的提高，流化床炉在生活垃圾的焚烧炉市场几乎消失。现在日本各厂家转而将流化床炉用于垃圾气化熔融技术的开发。回转窑炉主要用来处理工业垃圾。有害废物焚毁率/v_show/id_XMTYzMjU2NzY0.html工作流程/programs/view/f26fZE7U3XA/热解定义热解(pyrolysis):是指将有机物在无氧或缺氧状态下进行加热蒸馏，使有机物产生裂解，经冷凝后形成各种新的气体、液体和固体，从中提取燃料油、油脂和燃料气的过程。从热解的概念可以看出，热解是一个复杂的化学反应过程，是有机物的分解与缩合共同作用的化学转化过程，不仅包括大分子的化学键断裂、异构化，也包括小分子的聚合反应。有机物热解的最终产物理论上应当是单体，但实际上,其热解产物除单体外，还有：聚合度较低的齐聚物，分子量不等的烃类及其衍生物。是一个化学过程脱水→脱甲基→裂解→脱氢→缩合→氢化产物受裂解温度的影响热解产物可燃气主要包括C1-5的烃类、氢和CO气体；液态油主要包括甲醇、丙酮、乙酸、C25的烃类等液态燃料。固体燃料主要含纯碳和聚合高分子的含碳物。废物类型不同，热解反应条件不同，热解产物有差异。但产生可燃气量大，特别是温度较高情况下，废物有机成分的50%以上都转化成气态产物。热解后，减容量大，残余碳渣较少。热解过程控制热解过程的几个关键参数是：温度(temperature)加热速率(heat-up

speed)保温时间(heat

preservation

time)废物的性质(waste

quality)反应器类型(reactor

stamp)供气(air

feed)a.温度(temperature)温度是热解过程最重要的控制参数。在较低温度下，有机大分子裂解成较多的中小分子，油类含量较多；温度升高，中间产物发生二次裂解，C5以下分子及H2成分较多，气体产量成正比增长，各种酸、焦油、炭渣减少。热解产物比例与温度的关系b.

加热速率(heat-up

speed)一般：加热速率较低时热解产品气体含量高；提高加热速率，则产品中的水分及有机物液体的含量逐渐增多。c.保温时间(heat

preservation

time)保温时间是决定物料分解转化率的重要参数。保温时间太长，转化率高，但处理能力降低，故应综合考虑。d.废物性质(waste

quality)废物中有机物含量高，水分低，粒度小，均有利于热解。热解有机质的总转化率是指挥发性产品与原料中的有机质的重量比，一般以产品中灰分的重量为示踪剂，按下式计算总转化率：A渣（100

-A料）式中，A料为原料中的灰分干基百分比，A渣为残渣中灰分干基百分比。Y为转化率。A料（100

-A渣）Y

=1-e.反应器类型(reactor

stamp)固定床处理量大，流态床温度可控性好；气体与物料逆流可延长反应时间，顺流则可促进热传导，加快热解过程。f.供气(air

feed)空气或氧气可以促进燃烧，提供热能，但–空气中N2气含量高，降低气态产品的热值；–氧气需专门的供氧系统，增加热解成本。热解工艺(Pyrolysis

technology)根据热解产物的状态，热解工艺可以分为三种：油化(液化)工艺气化工艺炭化(固化)工艺。（1）油化工艺废旧塑料的油化工艺根据热解设备又可分为四种：槽式法、管式炉法、硫化床法和催化法。可以处理PVC(聚氯乙烯)、PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、

PS(聚苯乙烯)、PMMA(有机玻璃，即聚甲基丙烯酸甲酯)等多种塑料和其他废