1、第五章第五章 固体废物焚烧技术固体废物焚烧技术5.1 生活垃圾焚烧技术生活垃圾焚烧技术n焚烧技术是一种高温热处理技术，即以一定的过焚烧技术是一种高温热处理技术，即以一定的过剩空气量与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧剩空气量与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧化燃烧反应，废物中的有害有毒物质在化燃烧反应，废物中的有害有毒物质在8001200的高温下氧化、热解而被破坏，是一种的高温下氧化、热解而被破坏，是一种可同时实现废物无害化、减量化、资源化的处理可同时实现废物无害化、减量化、资源化的处理技术。技术。5.2 焚烧的目的焚烧的目的n是尽可能焚毁废物，使被焚烧的物质变为无害和是尽可能焚毁废物，使被焚烧
2、的物质变为无害和最大限度地减容，最大限度地减容，n并尽可能减少新的污染物质产生，避免造成二次并尽可能减少新的污染物质产生，避免造成二次污染。污染。n对于大、中型的废物焚烧厂，能同时实现使废物对于大、中型的废物焚烧厂，能同时实现使废物减量、彻底焚毁废物中的毒性物质，以及回收利减量、彻底焚毁废物中的毒性物质，以及回收利用焚烧产生的废热这三个目的。用焚烧产生的废热这三个目的。5.3 热值热值 n生活垃圾的热值是指单位质量的生活垃圾燃烧释生活垃圾的热值是指单位质量的生活垃圾燃烧释放出来的热量，以放出来的热量，以kJ/kg（或或kcal/kg）计。计。热值的分类热值的分类n干基发热量干基发热量 是废物不
3、包括含水分部分的实际发热量，称是废物不包括含水分部分的实际发热量，称干基发热量干基发热量(Hd)。n高位发热量高位发热量 高位发热量又称总发热量，是燃料在定压状高位发热量又称总发热量，是燃料在定压状态下完全燃烧，其中的水分燃烧生成的水凝缩成液体状态下完全燃烧，其中的水分燃烧生成的水凝缩成液体状态。热量计测得值即为高位发热量态。热量计测得值即为高位发热量(Hh)。n低位发热量低位发热量 实际燃烧时，燃烧气体中的水分为蒸气状态，实际燃烧时，燃烧气体中的水分为蒸气状态，蒸气具有的凝缩潜热及凝缩水的显热之和无法利用，将蒸气具有的凝缩潜热及凝缩水的显热之和无法利用，将之减去后即为低位发热量或净发热量，也
4、称真发热量之减去后即为低位发热量或净发热量，也称真发热量(H1)。热值的计算热值的计算n干基发热量、高位发热量与低位发热量的关系，三者关系式如下：（KJ/kg)n )1(WHHhd195.35924202hlFClHOHHHn如果已经知道元素组成如果已经知道元素组成,可利用可利用Dulong方程式近似方程式近似计算出低位热值计算出低位热值(kcal/kg)Hl=81C+342.5(H-O/8)+22.5S-5.85(9H+W)C、H、O、S分别代表 碳、氧、氢、氯和硫的元素组成，W为废物的含水量，kg/kg5.4 焚烧的产物焚烧的产物n在废物焚烧时既发生了物料分子转化的化学过程，也发在废物焚烧
5、时既发生了物料分子转化的化学过程，也发生了以各种传递为主的物理过程。大部分废物及辅助燃生了以各种传递为主的物理过程。大部分废物及辅助燃料的成分非常复杂，分析所有的化合物成分不仅困难而料的成分非常复杂，分析所有的化合物成分不仅困难而且没有必要，一般仅要求提供主要元素分析的结果，也且没有必要，一般仅要求提供主要元素分析的结果，也就是碳、氢、氧、氮、硫、氯等元素和水分及灰分的含就是碳、氢、氧、氮、硫、氯等元素和水分及灰分的含量。它们的化学方程式虽然复杂，但是从燃烧的观点而量。它们的化学方程式虽然复杂，但是从燃烧的观点而论，它们可用论，它们可用CxHyOzNuSvClw表示，一个完全燃烧的氧表示，一个
6、完全燃烧的氧化反应可表示为：化反应可表示为：OHwyvSONuwHClxCOOzwyvxClSNOHCwvuzyx2222222245.5 燃烧过程污染物的产生燃烧过程污染物的产生 n粉尘的产生和特性n无机有害气体的产生和特性 n重金属的产生和特性n有机污染物的产生和特性 5.5.1 粉尘的产生和特性粉尘的产生和特性n焚烧烟气中的粉尘可以分为无机烟尘和有机烟尘焚烧烟气中的粉尘可以分为无机烟尘和有机烟尘两部分，主要是废物焚烧过程中由于物理原因和两部分，主要是废物焚烧过程中由于物理原因和热化学反应产生的微小颗粒物质。物理原因产生热化学反应产生的微小颗粒物质。物理原因产生的粉尘是指燃烧空气卷起的微小
7、不燃物、可燃物的粉尘是指燃烧空气卷起的微小不燃物、可燃物的灰分等，热化学反应产生的粉尘是指高温燃烧的灰分等，热化学反应产生的粉尘是指高温燃烧室内氧化的盐类，在烟气冷却后凝结成盐颗粒室内氧化的盐类，在烟气冷却后凝结成盐颗粒 粉尘的产生量粉尘的产生量n机械炉排焚烧炉机械炉排焚烧炉n膛出口粉尘含量一般为膛出口粉尘含量一般为16g/Nm3，n除尘器入口除尘器入口14g/Nm3，n换算成垃圾燃烧量一般为换算成垃圾燃烧量一般为5.522kg/t（湿垃湿垃圾）。圾）。粉尘的物理性质粉尘的物理性质n30m以下的粉尘占以下的粉尘占5060n粉尘的真密度为粉尘的真密度为2.22.3g/cm3n表观密度为表观密度为
8、0.30.5g/cm3炉室燃烧室锅 炉 室、烟道除尘器烟囱无机烟尘由燃烧空气卷起的不燃物、可燃灰分；高温燃烧区域中低沸点物质气化；有害气体(HCl、SOx)去除时，投入的CaCO3粉末引起的反应生成物和未反应物气-固、气-气反应 引 起的粉尘 烟 气 冷却 引 起 的盐分；为 去 除有 害 气 体(H C l、SOx)而投入的Ca（OH）2，反 应 生 成物 和 未 反应物/微小粉尘(1m)，碱性盐占多数有机烟尘纸屑等的卷起不完全燃烧引起的未燃碳分不 完 全燃 烧 引起 的 纸灰/再度飞散的粉灰/粉尘浓度/(g/Nm3)/1614/0.010.04（使用除尘器的场合）粉尘产生机理粉尘产生机理5
9、.5.2 5.5.2 无机有害气体的产生和特性无机有害气体的产生和特性n无机有害气体包括无机有害气体包括CO和酸性气体（和酸性气体（HCl、HF、SOx、NOx）n NOx的生成有两个重要的因素：燃烧区域的氧含量和火的生成有两个重要的因素：燃烧区域的氧含量和火焰的温度。研究显示，在一定温度下，焰的温度。研究显示，在一定温度下，NOx的生成率和的生成率和氧的含量成正比关系氧的含量成正比关系。另外，在氧存在的情况下，。另外，在氧存在的情况下，NOx的产生量随着温度提升而大量增加（通常在的产生量随着温度提升而大量增加（通常在1150以以上），上），NOx的产生亦与滞留时间成线性比例关系。的产生亦与滞
10、留时间成线性比例关系。5.5.3 5.5.3 重金属的产生和特性重金属的产生和特性n焚烧过程产生的灰渣（包括焚烧过程产生的灰渣（包括炉渣和飞灰炉渣和飞灰），一般），一般为无机物质，它们主要是金属的氧化物、氢氧化为无机物质，它们主要是金属的氧化物、氢氧化物和碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐以及硅酸盐。大量物和碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐以及硅酸盐。大量的灰渣特别是其中含有重金属化合物的灰渣，对的灰渣特别是其中含有重金属化合物的灰渣，对环境会造成很大危害。环境会造成很大危害。5.5.4 灰渣、飞灰的产量灰渣、飞灰的产量n与垃圾种类、焚烧炉型式、焚烧条件关。与垃圾种类、焚烧炉型式、焚烧条件关。n一般焚烧一般焚烧1t
11、垃圾会产生垃圾会产生100150kg炉渣，炉渣，n除尘器飞灰为除尘器飞灰为10kg左右，左右，n余热锅炉室飞灰的量与除尘器飞灰差不多。余热锅炉室飞灰的量与除尘器飞灰差不多。项目产生机理与性状产生量（干重）重金属浓度溶出特性炉渣Cd、Hg等低沸点金属都成为粉尘，其他金属、碱性成分也有一部分气化，冷却凝结成为炉渣。炉渣由不燃物、可燃物灰分和未燃分组成混合收集时湿垃 圾 量 的 1 015；不可燃物分类收集时湿垃圾量的510除尘器飞灰浓度的1/21/100分类收集或燃烧不充分时，Pb、Cr6+可能会溶出，成为COD、BOD除尘器飞灰除尘器飞灰以Na盐、K盐、磷酸盐、重金属为多湿垃圾质量的0.51Pb
12、、Zn：0.33；Cd：2040mg/kg；Cr：200500mg/kg；Hg：110mg/kgPb、Zn、Cd挥发性重金属含量高。pH高时，Pb溶出；中性时，Cd溶出锅炉飞灰锅炉飞灰的粒径比较大（主要是砂土），锅炉室内用重力或惯性力可以去除与除尘器飞灰量相当浓度介于炉渣与除尘器飞灰之间炉渣、飞灰的产生和特性炉渣、飞灰的产生和特性5.5.5 5.5.5 有机污染物的产生和特性有机污染物的产生和特性 n在生活垃圾焚烧炉排放废气中，已证实有很多种因燃烧不完全而产在生活垃圾焚烧炉排放废气中，已证实有很多种因燃烧不完全而产生的有机物质。这些产物包括二噁英生的有机物质。这些产物包括二噁英（PCDDs）、
13、呋喃（）、呋喃（PCDFs）、及多环芳香烃化合物及多环芳香烃化合物（PAHs）：它们可能以气态、冷凝状态或附着：它们可能以气态、冷凝状态或附着在粒状污染物上的方式存在。在粒状污染物上的方式存在。n二噁英二噁英（Polychlorinated Dibenzop-dioxin）是目前发现的无意识合是目前发现的无意识合成的副产品中毒性最强的化合物，它的毒性成的副产品中毒性最强的化合物，它的毒性LD50（半致死剂量）是（半致死剂量）是氰化钾毒性的氰化钾毒性的1000倍以上。人们通常所说的二噁英指的是倍以上。人们通常所说的二噁英指的是多氯代二苯并-对-二噁英（PCDDs）、多氯代二苯并呋喃（PCDFs）
14、的统称，共有210种同族体。污染物污染物来源来源产生原因产生原因存在形态存在形态无机无机有害有害气体气体酸性酸性气体气体HClHFSO2HBrNOxPVC、其它氯代碳氢化合物、其它氯代碳氢化合物气态气态氟代碳氢化合物氟代碳氢化合物气态气态橡胶及其它含硫组分橡胶及其它含硫组分气态气态火焰延缓剂火焰延缓剂气态气态丙烯腈、胺丙烯腈、胺热热NOx气态气态CO不完全燃烧不完全燃烧气态气态有机有机污染物污染物各种碳氢化合物各种碳氢化合物溶剂溶剂不完全燃烧不完全燃烧气、固态气、固态二噁英、呋喃二噁英、呋喃多种来源多种来源化合物的离解及重新合成化合物的离解及重新合成气、固态气、固态颗粒物颗粒物粉末、沙粉末、沙
15、挥发性物质的凝结挥发性物质的凝结固态固态重金属重金属Hg温度计、电子元件、电池温度计、电子元件、电池气态气态Cd涂料、电池、稳定剂涂料、电池、稳定剂/软化剂软化剂气、固态气、固态Pb多种来源多种来源气、固态气、固态Zn镀锌原料镀锌原料固态固态Cr不锈钢不锈钢固态固态Ni不锈钢不锈钢Ni-Cd电池电池固态固态其它其它气、固态气、固态焚烧过程污染物来源、产生原因及存在形态焚烧过程污染物来源、产生原因及存在形态n减量比减量比 MRC 减量比，减量比，%；焚烧残渣的质量，焚烧残渣的质量，kg；投加的废物质量，投加的废物质量，kg；残渣中不可燃物质量，残渣中不可燃物质量，kg。%100cbabmmmmM
16、RCambmcm5.6 5.6 焚烧技术的指标和标准焚烧技术的指标和标准5.6.1 热灼减量热灼减量 n 热灼减量，热灼减量，n 焚烧残渣在室温时的质量，焚烧残渣在室温时的质量，kg n 焚烧残渣在（焚烧残渣在（60025）经经3h灼热后灼热后冷却至室温的质量，冷却至室温的质量，kg RQamdm%100adaRmmmQ5.6.2 燃烧效率燃烧效率%10022COCOCOCE5.6.3 破坏去除效率破坏去除效率%100inoutinWWWDREinWoutW进入焚烧炉的POHCS的质量流率；从焚烧炉流出的该种物质的质量流率 5.7 燃烧方式燃烧方式n蒸发燃烧。垃圾受热熔化成液体，继而化成蒸气，
17、与空蒸发燃烧。垃圾受热熔化成液体，继而化成蒸气，与空气扩散混合而燃烧，蜡的燃烧属这一类；气扩散混合而燃烧，蜡的燃烧属这一类；n分解燃烧，垃圾受热后首先分解，轻的碳氢化合物挥发，分解燃烧，垃圾受热后首先分解，轻的碳氢化合物挥发，留下固定碳及惰性物，挥发分与空气扩散混合而燃烧，留下固定碳及惰性物，挥发分与空气扩散混合而燃烧，固定碳的表面与空气接触进行表面燃烧，木材和纸的燃固定碳的表面与空气接触进行表面燃烧，木材和纸的燃烧属这一类；烧属这一类；n表面燃烧，如木炭、焦炭等固体受热后不发生融化、蒸表面燃烧，如木炭、焦炭等固体受热后不发生融化、蒸发和分解等过程，而是在固体表面与空气反应进行燃烧。发和分解等
18、过程，而是在固体表面与空气反应进行燃烧。生活垃圾燃烧方式：生活垃圾燃烧方式：n生活垃圾中含有多种有机成分，其燃烧过程是蒸生活垃圾中含有多种有机成分，其燃烧过程是蒸发燃烧、分解燃烧和表面燃烧的综合过程。发燃烧、分解燃烧和表面燃烧的综合过程。n同时，生活垃圾的含水率高于其他固体燃料，为同时，生活垃圾的含水率高于其他固体燃料，为了更好地认识生活垃圾的焚烧过程，我们在这里了更好地认识生活垃圾的焚烧过程，我们在这里将其依次分为干燥、热分解和燃烧三个过程。将其依次分为干燥、热分解和燃烧三个过程。完全燃烧和不完全燃烧完全燃烧和不完全燃烧n生活垃圾的燃烧还可以分为完全燃烧和不完全燃生活垃圾的燃烧还可以分为完全
19、燃烧和不完全燃烧。烧。n最终产物为最终产物为CO2和和H2O的燃烧过程为完全燃烧；的燃烧过程为完全燃烧；n当反应产物为当反应产物为CO或其他可燃有机物（由于氧气或其他可燃有机物（由于氧气不足、温度较低等引起）时，则称之为不完全燃不足、温度较低等引起）时，则称之为不完全燃烧。烧。n烟气中烟气中HCl来源于含氯的塑料，来源于含氯的塑料，nSOx来源于纸张和厨房垃圾，来源于纸张和厨房垃圾，nNOx来源于厨房垃圾。来源于厨房垃圾。n烟气中的烟气中的HCl与粉尘中的碱性成分易发生反应，与粉尘中的碱性成分易发生反应，nSOx易与粉尘中的碱性成分和氯化物发生反应。易与粉尘中的碱性成分和氯化物发生反应。n烟气
20、中汞（烟气中汞（Hg）的化学形态在炉内基本上是汞蒸气，经的化学形态在炉内基本上是汞蒸气，经燃烧室、静电除尘器后基本转变为氯化汞（燃烧室、静电除尘器后基本转变为氯化汞（HgCl2）。）。n重金属、盐分在高温炉内部分气化，重金属、盐分在高温炉内部分气化，但在烟气冷却过程但在烟气冷却过程中凝聚，成为粉尘。中凝聚，成为粉尘。5.8 5.8 烟气中污染物来源、产生原因及存在形态烟气中污染物来源、产生原因及存在形态垃圾分析垃圾分析n垃圾组成是决定焚烧炉状况的重要因素。因此，垃圾组成是决定焚烧炉状况的重要因素。因此，对垃圾组成进行分析，可以预测焚烧炉的发热量、对垃圾组成进行分析，可以预测焚烧炉的发热量、烟气
21、中二氧化硫浓度，也可以计算焚烧垃圾量与烟气中二氧化硫浓度，也可以计算焚烧垃圾量与空气需求量。空气需求量。5.9 5.9 焚烧过程中的垃圾、烟气和焚烧灰渣分析焚烧过程中的垃圾、烟气和焚烧灰渣分析烟气分析烟气分析n焚烧炉的烟气温度、焚烧炉的烟气温度、n一氧化碳浓度、一氧化碳浓度、n二氧化碳浓度、二氧化碳浓度、n氧浓度氧浓度焚烧灰渣分析焚烧灰渣分析n焚烧灰渣是判定焚烧炉运行正常与否的最有力的焚烧灰渣是判定焚烧炉运行正常与否的最有力的数据。数据。n通过测定焚烧灰渣热灼减量，可以推算焚烧的完通过测定焚烧灰渣热灼减量，可以推算焚烧的完成状况。炉内热损失计算在热量管理上十分重要。成状况。炉内热损失计算在热量
22、管理上十分重要。n定期测定热灼减量可以检知焚烧炉的异常和老化定期测定热灼减量可以检知焚烧炉的异常和老化程度。程度。5.10 废物焚烧炉的燃烧方式废物焚烧炉的燃烧方式按照助燃空气加入阶段数分类，可分为按照助燃空气加入阶段数分类，可分为n单段燃烧单段燃烧n多段燃烧；多段燃烧；按照助燃空气供应量，可分为按照助燃空气供应量，可分为n过氧燃烧、过氧燃烧、n缺氧燃烧（控气式）缺氧燃烧（控气式）n热解燃烧等方式。热解燃烧等方式。废物焚烧炉的燃烧方式废物焚烧炉的燃烧方式按燃烧气体流动方式分类按燃烧气体流动方式分类n反向流反向流 焚烧炉的燃烧气体与废物流动方向相反，适合难焚烧炉的燃烧气体与废物流动方向相反，适合
23、难燃性、闪火点高的废物燃烧。燃性、闪火点高的废物燃烧。n同向流同向流 焚烧炉的燃烧气体与废物流动方向相同，适用于焚烧炉的燃烧气体与废物流动方向相同，适用于易燃性、闪火点低的废物燃烧。易燃性、闪火点低的废物燃烧。n旋涡流旋涡流 燃烧气体由炉周围方向切线加入，造成炉内燃烧燃烧气体由炉周围方向切线加入，造成炉内燃烧气流的旋涡性，可使炉内气流扰动性增大，不易发生短气流的旋涡性，可使炉内气流扰动性增大，不易发生短流，废气流经路径和停留时间长，而且气流中间温度非流，废气流经路径和停留时间长，而且气流中间温度非常高，周围温度并不高，燃烧较为完全。常高，周围温度并不高，燃烧较为完全。5.11 影响焚烧的主要因
24、素影响焚烧的主要因素n焚烧温度、焚烧温度、n湍流程度（混合程度）湍流程度（混合程度）n气体停留时间（一般称为气体停留时间（一般称为3T）n过剩空气率过剩空气率 合称为合称为3T1E焚烧四大控制参数。焚烧四大控制参数。5.11.1 焚烧温度焚烧温度n废物的焚烧温度是指废物中有害组分在高温下氧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。化、分解直至破坏所须达到的温度。n它比废物的着火温度高得多。它比废物的着火温度高得多。焚烧温度焚烧温度n一般说提高焚烧温度有利于废物中有机毒物的分解和破一般说提高焚烧温度有利于废物中有机毒物的分解和破坏，并可抑制黑烟的产生。坏，并可抑制
25、黑烟的产生。n但过高的焚烧温度不仅增加了燃料消耗量，而且会增加但过高的焚烧温度不仅增加了燃料消耗量，而且会增加废物中金属的挥发量及氧化氮数量，引起二次污染。因废物中金属的挥发量及氧化氮数量，引起二次污染。因此不宜随意确定较高的焚烧温度。此不宜随意确定较高的焚烧温度。n合适的焚烧温度是在一定的停留时间下由实验确定的。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大多数有机物的焚烧温度范围在8001100之间，通之间，通常在常在800900左右。左右。焚烧温度参考经验数焚烧温度参考经验数n对于废气的脱臭处理，采用对于废气的脱臭处理，采用800950的焚烧的焚烧温度可取
26、得良好的效果。温度可取得良好的效果。n当废物粒子在当废物粒子在0.010.51m之间，并且供氧浓之间，并且供氧浓度与停留时间适当时，焚烧温度在度与停留时间适当时，焚烧温度在9001100即可避免产生黑烟。即可避免产生黑烟。焚烧温度参考经验数焚烧温度参考经验数n含氯化物的废物焚烧，温度在含氯化物的废物焚烧，温度在800850以上以上时，氯气可以转化为氯化氢，回收利用或以水洗时，氯气可以转化为氯化氢，回收利用或以水洗涤除去；低于涤除去；低于800会形成氯气，难以除去。会形成氯气，难以除去。焚烧温度参考经验数焚烧温度参考经验数n含有碱土金属的废物焚烧，一般控制在含有碱土金属的废物焚烧，一般控制在75
27、0800以下。因为碱土金属及其盐类一般为低熔以下。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腐蚀而损坏炉衬和设备。属零件发生腐蚀而损坏炉衬和设备。焚烧温度参考经验数焚烧温度参考经验数n焚烧含氰化物的废物时，若温度达焚烧含氰化物的废物时，若温度达850900，氰化物几乎全部分解。氰化物几乎全部分解。焚烧温度参考经验数焚烧温度参考经验数n焚烧可能产生氧化氮（焚烧可能产生氧化氮（NOx）的废物时，温度控的废物时，温度控制在制在1500以
28、下，过高的温度会使以下，过高的温度会使NOx急骤产急骤产生。生。焚烧温度参考经验数焚烧温度参考经验数n高温焚烧是防治高温焚烧是防治PCDD与与PCDF的最好方法，估的最好方法，估计在计在925以上这些毒性有机物即开始被破坏，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。低破坏温度。5.11.2 停留时间停留时间n废物中有害组分在焚烧炉内处于焚烧条件下，该废物中有害组分在焚烧炉内处于焚烧条件下，该组分发生氧化、燃烧，使有害物质变成无害物质组分发生氧化、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。所需的
29、时间称之为焚烧停留时间。n停留时间的长短直接影响焚烧的完善程度，停留停留时间的长短直接影响焚烧的完善程度，停留时间也是决定炉体容积尺寸的重要依据。时间也是决定炉体容积尺寸的重要依据。废物在炉内焚烧所需停留时间废物在炉内焚烧所需停留时间n废物进入炉内的形态（固体废物颗粒大小，液体废物进入炉内的形态（固体废物颗粒大小，液体雾化后液滴的大小以及粘度等）对焚烧所需停留雾化后液滴的大小以及粘度等）对焚烧所需停留时间影响甚大。当废物的颗粒粒径较小时，时间影响甚大。当废物的颗粒粒径较小时，n与空气接触表面积大，则氧化、燃烧条件就好，与空气接触表面积大，则氧化、燃烧条件就好，停留时间就可短些。停留时间就可短些
30、。停留时间参考经验数据停留时间参考经验数据n对于垃圾焚烧，如温度维持在对于垃圾焚烧，如温度维持在8501000之之间，有良好搅拌与混合，使垃圾的水气易于蒸发，间，有良好搅拌与混合，使垃圾的水气易于蒸发，燃烧气体在燃烧室的停留时间约为燃烧气体在燃烧室的停留时间约为12s。停留时间参考经验数据停留时间参考经验数据n对于一般有机废液，在较好的雾化条件及正常的对于一般有机废液，在较好的雾化条件及正常的焚烧温度条件下，焚烧所需的停留时间在焚烧温度条件下，焚烧所需的停留时间在0.32s左右，左右，n而较多的实际操作表明停留时间大约为而较多的实际操作表明停留时间大约为0.61s；n含氰化合物的废液较难焚烧，
31、一般需较长时间，含氰化合物的废液较难焚烧，一般需较长时间，约约3s左右。左右。停留时间参考经验数据停留时间参考经验数据n对于废气，为了除去恶臭的焚烧温度并不高，其对于废气，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，一般在所需的停留时间不需太长，一般在1s以下。以下。5.11.3 湍流度（混合强度）湍流度（混合强度）n要使废物燃烧完全，减少污染物形成，必须要要使废物燃烧完全，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。空气充分混合。扰动方式扰动方式n为增大固体与助燃空气的接触和混合程度，扰动为增大固体与助燃空气
32、的接触和混合程度，扰动方式是关键所在。方式是关键所在。n焚烧炉所采用的扰动方式有空气流扰动、机械炉焚烧炉所采用的扰动方式有空气流扰动、机械炉排扰动、流态化扰动及旋转扰动等，其中以流态排扰动、流态化扰动及旋转扰动等，其中以流态化扰动方式效果最好。化扰动方式效果最好。空气流动扰动方式空气流动扰动方式n炉床下送风炉床下送风 助燃空气自炉床下送风，由废物层空隙中窜出，助燃空气自炉床下送风，由废物层空隙中窜出，这种扰动方式易将不可燃的底灰或未燃碳颗粒随这种扰动方式易将不可燃的底灰或未燃碳颗粒随气流带出，形成颗粒物污染，废物与空气接触机气流带出，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
33、渣热灼减量较小；会大，废物燃烧较完全，焚烧残渣热灼减量较小；空气流动扰动方式空气流动扰动方式n炉床上送风炉床上送风 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；焚烧残渣热灼减量较高；过剩空气过剩空气 在实际的燃烧系统中，氧气与可燃物质无法完全达到理想在实际的燃烧系统中，氧气与可燃物质无法完全达到理想程度的混合及反应。为使燃烧完全，仅供给理论空气量程度的混合及反应。为使燃烧完全，仅供给理论空气量很难使其完全燃烧，需要加上比理论空气量更多的助燃很难使其完
34、全燃烧，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。空气量，以使废物与空气能完全混合燃烧。根据经验选取过剩空气系数时，应视所焚烧废物种类选取根据经验选取过剩空气系数时，应视所焚烧废物种类选取不同数据。焚烧废液、废气时一般取不同数据。焚烧废液、废气时一般取1.21.3；焚烧固；焚烧固体废物时则要取较高的数值，通常为体废物时则要取较高的数值，通常为1.51.9，有时甚，有时甚至要在至要在2以上，才能达到较完全的焚烧以上，才能达到较完全的焚烧.空气量供应对焚烧的影响空气量供应对焚烧的影响n过剩空气率过低会使燃烧不完全，甚至冒黑烟，过剩空气率过低会使燃烧不完全，甚至冒黑烟，有害
35、物质焚烧不彻底；有害物质焚烧不彻底；n但过高时则会使燃烧温度降低，影响燃烧效率，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。造成燃烧系统的排气量和热损失增加。过剩空气量经验指标过剩空气量经验指标n焚烧废液、废气时过剩空气量一般取焚烧废液、废气时过剩空气量一般取2030的理论空气量；的理论空气量；n但焚烧固体废物时则要取较高的数值，通常占理但焚烧固体废物时则要取较高的数值，通常占理论需氧量的论需氧量的5090，过剩空气系数为过剩空气系数为1.51.9，有时甚至要在，有时甚至要在2以上，才能达到较完全的焚以上，才能达到较完全的焚烧。烧。5.11.4 燃烧四个控制参数
36、的互动关系燃烧四个控制参数的互动关系n在焚烧系统中，焚烧温度、搅拌混合程度、气体停留时在焚烧系统中，焚烧温度、搅拌混合程度、气体停留时间和过剩空气率是四个重要的设计及操作参数。间和过剩空气率是四个重要的设计及操作参数。n过剩空气率由进料速率及助燃空气供应速率即可决定。过剩空气率由进料速率及助燃空气供应速率即可决定。n气体停留时间由燃烧室几何形状、供应助燃空气速率及气体停留时间由燃烧室几何形状、供应助燃空气速率及废气产率决定。废气产率决定。n而助燃空气供应量亦将直接影响到燃烧室中的温度和流而助燃空气供应量亦将直接影响到燃烧室中的温度和流场混合（紊流）程度，燃烧温度则影响垃圾焚烧的效率。场混合（紊
37、流）程度，燃烧温度则影响垃圾焚烧的效率。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/会降低会降低焚烧四个控制参数的互动关系焚烧四个控制参数的互动关系5.12 物质平衡分析物质平衡分析M1入+M2入+M3入+M4入M1出+M2出+M3出+M4出+M5出5.13 热平衡分析热平衡分析 Qr，w+Qr，a+Qr，kQ1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6输入热量输入热量n生活垃圾的热量Qr，wn辅助燃料的热量Qr，an助燃空气热量Qr，k 输出热量输出热量n有效利用热有效利用热Q1 n排烟热损失排烟热
38、损失Q2 n化学不完全燃烧热损失化学不完全燃烧热损失Q3 n机械不完全燃烧热损失机械不完全燃烧热损失Q4 n散热损失散热损失Q5 n灰渣物理热损失灰渣物理热损失Q6 n当垃圾的低位热值为当垃圾的低位热值为1500kcal/kg，垃圾焚烧产生的热，垃圾焚烧产生的热量高效吸收以后转换成蒸汽，如果蒸汽全部用于发电，量高效吸收以后转换成蒸汽，如果蒸汽全部用于发电，在焚烧厂垃圾焚烧产生的热量中，在焚烧厂垃圾焚烧产生的热量中，23的热量被尾气带的热量被尾气带走，走，46的热量用于汽轮机发电，的热量用于汽轮机发电，5的的热量用于取暖、热量用于取暖、供热水，供热水，26的热量被焚烧厂内的各种设备消耗。汽轮的热
39、量被焚烧厂内的各种设备消耗。汽轮机的发电量为焚烧厂自身电力消耗的机的发电量为焚烧厂自身电力消耗的34倍倍，与汽轮机，与汽轮机发电量相当的热量仅为垃圾焚烧产生热量的发电量相当的热量仅为垃圾焚烧产生热量的4。5.14 固体废物热值的利用固体废物热值的利用5.15 燃烧所需空气量燃烧所需空气量 SOHCkgmA7.086.5867.121.01)/(30SOHCkgmA867.2231.01)/(300mAA 5.16 焚烧烟气量及组成焚烧烟气量及组成 n如果废物组成已知，以如果废物组成已知，以C、H、O、S、N、Cl、W表示单表示单位废物中碳、氢、氧、硫、氮、氯和水分的质量比位废物中碳、氢、氧、硫
40、、氮、氯和水分的质量比 WHNClSCAkgmG244.12.118.0631.07.0867.179.0/030NClSCAkgmG8.0631.07.0867.179.0/0305.18 废气停留时间废气停留时间 nCA0，CA分别表示分别表示A组分的初始浓度和经时间组分的初始浓度和经时间t后的浓度，后的浓度，g mol；nt反应时间，反应时间，s；nk反应速度常数，是温度的函数，反应速度常数，是温度的函数，s-1 01AACCInkt5.19 燃烧室容积热负荷燃烧室容积热负荷 nFf辅助燃料消耗量，辅助燃料消耗量，kg/h；nLHVf辅助燃料的低位热值，辅助燃料的低位热值，kJ/kg；n
41、Fw单位时间的废物焚烧量，单位时间的废物焚烧量，kg/h；nLHVw废物的低位热值，废物的低位热值，kJ/kg；nA实际供给每单位辅助燃料与废物的平均助燃空气量，实际供给每单位辅助燃料与废物的平均助燃空气量，kg/kg；nCpa空气的平均定压热容，空气的平均定压热容，kJ/（kg）；）；nta空气的预热温度，空气的预热温度，；nt0大气温度，大气温度，；nV燃烧室容积，燃烧室容积，m3 VttACLHVFLHVFQapawwffV05.20 焚烧温度焚烧温度 nLHV废物及辅助燃料的低位热值，废物及辅助燃料的低位热值，kJ/kg；nEA过剩空气率；过剩空气率；n V废物燃烧产生烟气量，废物燃烧
42、产生烟气量，Nm-3n Cp烟气在烟气在161100范围内的近似热容，范围内的近似热容，1.254kJ/(kg）25pVCLHVT5.21 固体废物焚烧系统固体废物焚烧系统n一个固体废物焚烧厂主要包括一个固体废物焚烧厂主要包括:n废物贮存及进料系统废物贮存及进料系统n焚烧系统焚烧系统n废热回收系统废热回收系统n灰渣收集与处理系统灰渣收集与处理系统n烟气处理系统等组成烟气处理系统等组成垃圾焚烧处理的典型流程垃圾焚烧处理的典型流程5.21.1 垃圾接受系统垃圾接受系统 n垃圾称重垃圾称重n垃圾卸料垃圾卸料 n垃圾储存及进料垃圾储存及进料n城市垃圾焚烧炉城市垃圾焚烧炉n一般工业废物焚烧炉一般工业废物
43、焚烧炉n危险废物焚烧炉三种类型危险废物焚烧炉三种类型5.21.2 焚烧炉及其工艺焚烧炉及其工艺焚烧炉类型焚烧炉类型按照处理废物的形态按照处理废物的形态n液体废物焚烧炉液体废物焚烧炉n气体废物焚烧炉气体废物焚烧炉n固体废物焚烧炉固体废物焚烧炉固体废物焚烧炉固体废物焚烧炉n炉排型焚烧炉排型焚烧n旋转窑式焚烧炉旋转窑式焚烧炉n流化床焚烧炉流化床焚烧炉n机械炉排焚烧炉采用活动式炉排，可使焚烧操作机械炉排焚烧炉采用活动式炉排，可使焚烧操作连续化、自动化，是目前在处理城市垃圾中最为连续化、自动化，是目前在处理城市垃圾中最为广泛的焚烧炉广泛的焚烧炉机械炉排焚烧炉机械炉排焚烧炉流化床焚烧炉流化床焚烧炉n流化床
44、焚烧炉可以对垃圾进行焚烧处理，流化床焚烧炉可以对垃圾进行焚烧处理，但需要预处理技术。它的最大优点是可以使垃圾完全燃烧，并对有害它的最大优点是可以使垃圾完全燃烧，并对有害物质进行最彻底的破坏，一般排出炉外的未燃物均在物质进行最彻底的破坏，一般排出炉外的未燃物均在1左右，燃烧残渣最低，有利于环境保护，同时也适用于左右，燃烧残渣最低，有利于环境保护，同时也适用于焚烧高水分的污泥类等物质。流化床主要用来焚烧轻质焚烧高水分的污泥类等物质。流化床主要用来焚烧轻质木屑等，但近年开始逐步应用于焚烧污泥、煤和城市生木屑等，但近年开始逐步应用于焚烧污泥、煤和城市生活垃圾。流化床焚烧炉根据风速和垃圾颗粒的运动状况活
45、垃圾。流化床焚烧炉根据风速和垃圾颗粒的运动状况可分为：固定层，沸腾流动层和循环流动层。可分为：固定层，沸腾流动层和循环流动层。流化床焚烧炉流化床焚烧炉n流化床焚烧炉的运行和操作技术要求高，若垃圾流化床焚烧炉的运行和操作技术要求高，若垃圾在炉内的沸腾高度过高，则大量的细小物质会被在炉内的沸腾高度过高，则大量的细小物质会被吹出炉体；相反，鼓风量和压力不够，沸腾不完吹出炉体；相反，鼓风量和压力不够，沸腾不完全，则会降低流化床的处理效率。因此需要非常全，则会降低流化床的处理效率。因此需要非常灵敏的调节手段和相当有经验的技术人员操作。灵敏的调节手段和相当有经验的技术人员操作。流化床焚烧炉流化床焚烧炉旋转
46、窑式焚烧炉旋转窑式焚烧炉n回转窑焚烧炉是一种成熟的技术，如果待处理的回转窑焚烧炉是一种成熟的技术，如果待处理的垃圾中含有多种难燃烧的物质，垃圾的水分变化范围较大或者进料的体积较大，回转窑是一理想的选择。回转窑因为，回转窑是一理想的选择。回转窑因为转速的改变，可以影响垃圾在窑中的停留时间，并且对转速的改变，可以影响垃圾在窑中的停留时间，并且对垃圾在高温空气及过量氧气中施加较强的机械碰撞，能垃圾在高温空气及过量氧气中施加较强的机械碰撞，能得到可燃物质及腐败物含量很低的炉渣。得到可燃物质及腐败物含量很低的炉渣。n回转窑可处理的垃圾范围广，特别是在工业垃圾的焚烧回转窑可处理的垃圾范围广，特别是在工业垃
47、圾的焚烧领域应用广泛。城市生活垃圾焚烧中的应用主要是为了领域应用广泛。城市生活垃圾焚烧中的应用主要是为了提高炉渣的燃烬率，将垃圾完全燃烬以达到炉渣再利用提高炉渣的燃烬率，将垃圾完全燃烬以达到炉渣再利用时的质量要求。时的质量要求。旋转窑式焚烧炉旋转窑式焚烧炉1回转窑；2燃烬炉排；3二次燃烧室；4助燃器；5锅炉项项目目机械炉排焚烧炉机械炉排焚烧炉流化床焚烧炉流化床焚烧炉回转焚烧炉回转焚烧炉炉排样式炉排样式机械炉排机械炉排无炉排无炉排无炉排无炉排燃烧空气压力燃烧空气压力低低高高低低垃圾与空气接触垃圾与空气接触较好较好好好较好较好点火升温点火升温较快较快快快慢慢二次燃烧室二次燃烧室不要不要不要不要需要
48、需要烟气中含尘量烟气中含尘量低低高高较高较高占地面积占地面积大大小小中中垃圾破碎情况垃圾破碎情况不需要不需要需要需要不需要不需要燃烧介质燃烧介质不用载体不用载体需用石英砂作热载体需用石英砂作热载体不用载体不用载体燃烧炉体积燃烧炉体积较大较大小小大大加料斗高度加料斗高度高高较高较高低低焚烧炉状态焚烧炉状态静止静止静止静止旋转旋转残渣中未燃份残渣中未燃份少（少（3%）最少（最少（1%较少（较少（5%）操作运行操作运行方便方便方便方便方便方便适应垃圾热值适应垃圾热值低低低低高高是否适于煤混烧是否适于煤混烧否否是是否否操作方式操作方式连续连续可间断可间断连续连续耐火材料磨损性耐火材料磨损性小小小小大大
49、垃圾处理量垃圾处理量大大中中中中垃圾焚烧历史垃圾焚烧历史长长短短较长较长垃圾焚烧市场比例垃圾焚烧市场比例高高较高较高低低主要传动机构主要传动机构炉排炉排砂循环砂循环炉体炉体运行费用运行费用低低较高较高低低检修工作量检修工作量较少较少少少少少焚烧炉设计焚烧炉设计 n焚烧炉的设计主要与被烧垃圾的性质、处理规模、焚烧炉的设计主要与被烧垃圾的性质、处理规模、处理能力、炉排的机械负荷和热负荷、燃烧室热处理能力、炉排的机械负荷和热负荷、燃烧室热负荷、燃烧室出口温度和烟气滞留时间、热灼减负荷、燃烧室出口温度和烟气滞留时间、热灼减率等因素有关率等因素有关 焚烧炉的设计焚烧炉的设计n垃圾性质 n处理规模 n处理
50、能力 n炉排机械负荷和热负荷 n 燃烧室热负荷 n燃烧室出口温度和烟气滞留时间 n热灼减率机械炉排焚烧炉的设计机械炉排焚烧炉的设计n 炉膛几何形状及气流模式 n 燃烧室的构造n燃烧室热负荷:焚烧炉燃烧室热负荷设计值约为焚烧炉燃烧室热负荷设计值约为（3463）104kJ/（m3h）n助燃空气:一次空气占助燃空气总量的一次空气占助燃空气总量的6070，预热至预热至150左右左右由鼓风机送入；其余助燃空气当成二次空气。一次空气在炉床干燥段、燃烧由鼓风机送入；其余助燃空气当成二次空气。一次空气在炉床干燥段、燃烧段及后燃烧段的分配比例，一般为段及后燃烧段的分配比例，一般为15、75及及10。n 燃烧室所
