城市垃圾焚烧炉内灰渣的性质及结渣机理初探

城市垃圾焚烧炉内灰渣的性质及结渣机理初探

摘要：介绍了城市垃圾焚烧灰渣基本的物理化学性质，初步探讨了垃圾焚烧处理中的积灰、结渣形成的机理，为焚烧炉的正常运行提供科学的保证，为灰渣的深度开发利用及污染防治提供科学依据。

关键字：垃圾焚烧残渣结渣机理再利用1垃圾焚烧残渣的基本性质为了正确地处理、管理城市垃圾焚烧后的灰渣，应全面了解这些灰渣的物理和化学性质，如灰渣的粒径大小分布、表面积、形态、密度、组成及化学性质等。1.1垃圾焚烧残渣的化学组成垃圾焚烧后灰烬的基本化学组成见表1。表1垃圾焚烧后灰烬的化学基本组成[1]

（％）化学成分SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OBaOCr2O3PbOSO3CH2O其他含量43.68.767.2913.117.741.633.920.080.0620.291.891.662.257.11.2城市垃圾焚烧残渣马登服城陈市分垃钉圾般焚笑烧耗后箭的豆残倦渣补主搭要捞包泡括傻飞名灰拒和充底疗渣是。断根扰据滨O拢n粒t民i悟v岗e筑r貌o修s旗值J猴

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中心位置、空气动力特性、炉膛温度特性及燃料的物理化学性质有关。在炉膛的不同位置，灰渣的厚度和结构将有很大的差别。垃圾焚烧与一般燃料(重油、煤、天然气)燃烧相比，垃圾发热值低而含水量高，质地相当低劣；焚烧过程极为复杂，气、液、固体多项反应混合发展，多孔介质中的传递、同相和异相间传递交互发生，并受晶界过程、电化学过程和应力演变过程等多重因素的影响；另外，由于垃圾形状不均，质量随季节、年代和地区而变化，相应的热值变化幅度较大，结果焚烧过程中烟气温度和成分波动也很大。所以，垃圾焚烧环境中发生的结渣比一般燃料燃烧过程中更复杂，有待于进一步探讨。2.3结渣现象的危害性结渣会降低炉内受热面的传热能力。一般垃圾焚烧处理系统受到结渣沾污后，水冷壁、水冷管等换热设备的传热能力降低；并影响炉内火焰的状态，除炉膛出口烟温相应提高；还可产生堵塞现象，除传热效率降低，并提高排烟温度，降低锅炉运行经济性。在传热作用减弱的情况下，为了维持同样的蒸发量，就需要消耗更多的燃料，使送引风机负荷增设。由于通风设备容量有限，加之结渣情况下容易发生烟气通道的局部堵塞，可能因引风量不足，燃烧室内产生正压，限制锅炉出力。另外，由于飞灰易粘结在换热器及其它设备上，引起过热器沾污和腐蚀。由于总的传热阻力增大，使锅炉可能无法维持满负荷运行，只好增加回投料量，引起炉膛出口温进一步提高，使灰渣更容易粘在受热面上，形成恶性循环，导致一系列锅炉恶性事故发生。在高温烟气作用粘结在水冷壁或高温过热器上的灰渣会与管壁发生复杂的化学反应，形成高温腐蚀。结渣以后，为了维持锅炉出力，增加入炉燃料量而通风不足，燃烧不完全，一些可燃物可能被带到对流受热面，在烟道角落积起来继续，发生烟道再燃烧现象，产生严重的破坏性后果。3灰渣的危害及综合利用3.1灰渣对环境的危害在垃圾焚烧过程中，垃圾中有害元素除有一部分以气相形式逸出外，大部分转入飞灰和底渣中。在垃圾灰渣处置和利用过程中，可能构成一种长期潜在的环境污染源。未能被除尘器捕获的超细飞灰，是大气气溶胶的组成部分，吸入这些颗粒将会在肺中沉积，当灰沉积呼吸系统中的鼻，咽和支气管通过纤毛运动到达胃而被溶解。飞灰的吸入比食入的危险性更大因为其直接进入血液而不通过肝和肠。大约25%被吸入灰粒沉积肺组织中，这与其在含灰环境中所暴露的时间是成正比的。粒径小于微米的颗粒一般沉积在肺的肺泡区，50%~80%的微量元素都吸附在那里。因其表面往往富集有害元素，呼吸到肺部后不易驱除，可能是诱发癌症的主要原因。此外，这部分飞灰在垃圾厂附近通过干沉降或湿沉降落到地表后，会污染地表水体及植被。被除尘器捕获的飞灰，若采用湿排，飞灰中有害元素会溶于冲灰水中，造成污染。堆放在储灰池中的垃圾灰灰渣，因雨水淋滤，会污染地表及地下水。在渣灰利用过程中，如生产建材制品，仍会对周围环境产生影响。3.2灰渣的应用前景垃圾焚烧后，分散于垃圾有机质中的无机组分在高温后急冷的热动力条件下，形成主要成分以及主要物相内储存了大量化学内能，有大量游离状态的Al2O3、SiO2及金属氧化物(K2O、Na2O、Fe2O3、CaO、MgO)存在；灰颗粒微细，比表面积大，易于与其它成分反应形成新的物相。因此，这些灰渣可作为重要的无机非金属资源用于建材、建工、陶瓷、化工等领域，广泛用于建筑材料的生产与建设工程，今后仍将是灰渣最主要的利用途径。把焚烧垃圾灰再无害化利用越来越受到人们的高度重视。4结语城市垃圾焚烧后的残渣有较大的利用潜力。研究不同地域、不同炉型条件下的垃圾焚烧后的灰渣特性，建立灰渣的科学体系，从无序中找出有序的规律，为焚烧炉的正常运行提供科学的保证，为灰渣的深度开发利用及污染防治提供科学依据。5参考文献1杨雄,孙剑峰.生活垃圾处理及其焚烧产物玻璃化[J].陶瓷研究,2000，15（1）.2OntiverosL,ClappTL,KossonDS.Physicalpropertiesandchemicalspeciesdistributionswithinmunicipalwastecombusterashes.EnvironmentalProgress,1989,8(3):222～206.3TaylorDR,TompkinsMA,KirtonSE,etal.

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