1、固体废物处理与处置固体废物处理与处置 主讲教师：主讲教师：xxxx 1感谢你的欣赏2019-9-30内容回顾内容回顾第五章重点内容：第五章重点内容：厌氧消化原理厌氧消化原理 厌氧消化的两段理论厌氧消化的两段理论 厌氧消化的三段理论厌氧消化的三段理论 微生物浸出机理微生物浸出机理2感谢你的欣赏2019-9-30第六章第六章 固体废物热处理固体废物热处理3感谢你的欣赏2019-9-30【概念【概念】焚烧焚烧 干燥干燥 热裂解热裂解 焙烧焙烧 热值热值 燃烧温度燃烧温度 DRE 热灼减量比热灼减量比 焚烧效率焚烧效率 【方法原理【方法原理】焚烧原理；热平衡和烟气分析；焚烧工艺系统焚烧原理；热平衡和烟
2、气分析；焚烧工艺系统组成；焚烧炉系统选择；热解原理；典型固体废物组成；焚烧炉系统选择；热解原理；典型固体废物的热解；焙烧方法。的热解；焙烧方法。本章重点本章重点4感谢你的欣赏2019-9-30处理方法处理方法焚烧处理焚烧处理热裂解热裂解焙烧处焙烧处理理其它热其它热处理方法处理方法5感谢你的欣赏2019-9-30焚烧焚烧原理原理燃烧、燃烧机理、燃烧技术、主要影响因素燃烧、燃烧机理、燃烧技术、主要影响因素热平衡及热平衡及烟气分析烟气分析固体废物热值、燃烧温度、空气和烟气量计算固体废物热值、燃烧温度、空气和烟气量计算焚烧焚烧工艺工艺焚烧工艺系统组成焚烧工艺系统组成焚烧炉焚烧炉系统系统焚烧炉、余热利用
3、系统、焚烧炉选评焚烧炉、余热利用系统、焚烧炉选评第一节第一节 焚烧处理焚烧处理6感谢你的欣赏2019-9-30 一种高温分解和深度氧化的综合过程。焚烧法可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，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。消毒，回收能量及副产品的多重目的。作用：作用：能同时实现减量化，无害化和资源化的目能同时实现减量化，无害化和资源化的目的。的。焚烧法是固废的一条重要的处理、处置途径。焚烧法是固废的一条重要的处理、处置途径。(一一)概述概述7感谢你的欣赏2019-9-30（二）焚烧法的处理对象（二）焚烧
4、法的处理对象 无机有机物无机有机物混合性固体废物混合性固体废物(如城市垃圾如城市垃圾)；某些特定的某些特定的有机固体废物有机固体废物（如医院的带菌废（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物，石油化工厂和塑料厂的具有毒性的中间产物等）；产物等）；多氯联苯类多氯联苯类高稳定性的有机物。高稳定性的有机物。8感谢你的欣赏2019-9-30（三）焚烧法的特点（三）焚烧法的特点 优点：优点：减量（减量（8090以上）；以上）；消毒（彻底）；消毒（彻底）；资源化（能源和副产品）。资源化（能源和副产品）。缺点缺点 二次污染（大气）；二次污染（大气）；投资及运行管理费高；投资及运行管理费高；过程
5、控制严格。过程控制严格。9感谢你的欣赏2019-9-30（四）（四）焚烧热量利用焚烧热量利用 供热：供热：蒸汽、热水、热空气蒸汽、热水、热空气 适合小规模适合小规模 供电：供电：过热蒸汽过热蒸汽汽轮发电机组汽轮发电机组 最有效转换途径之一最有效转换途径之一 热电联供：热电联供：发电区域性供热发电区域性供热/供冷；发供冷；发电工农业供热；发电区域性供热电工农业供热；发电区域性供热工业供热工业供热/冷冷 有效综合利用能量有效综合利用能量10感谢你的欣赏2019-9-302 2、焚烧技术发展过程、焚烧技术发展过程较高效率的烟气净化系统较高效率的烟气净化系统19世纪中后期世纪中后期焚烧带病毒、病菌的垃
6、圾焚烧带病毒、病菌的垃圾英、美、法等试验研究，英、美、法等试验研究，建立焚烧炉建立焚烧炉20世纪初世纪初机械化连续垃圾焚烧炉机械化连续垃圾焚烧炉处理能力、焚烧效果、治处理能力、焚烧效果、治污污1960大型机械化炉排大型机械化炉排多样化、多样化、T19701990自控、移动式机械炉排焚烧炉自控、移动式机械炉排焚烧炉除尘除尘资源化资源化智能化智能化多功能多功能综合化综合化我国始于我国始于198011感谢你的欣赏2019-9-30（一）（一）燃烧与焚烧燃烧与焚烧 燃烧燃烧：具有强烈放热效应、有基态和电子：具有强烈放热效应、有基态和电子激发态的自由基出现，并伴有光辐射的化激发态的自由基出现，并伴有光辐
7、射的化学反应现象；通常说的燃烧指的是有焰燃学反应现象；通常说的燃烧指的是有焰燃烧；烧；焚烧焚烧：指生活垃圾和危险废物的燃烧；包：指生活垃圾和危险废物的燃烧；包括蒸发、挥发、分解、烧结、熔融和氧化括蒸发、挥发、分解、烧结、熔融和氧化还原等一系列复杂的物理和化学变化，及还原等一系列复杂的物理和化学变化，及相应的传质和传热的综合过程；相应的传质和传热的综合过程；二、焚烧原理二、焚烧原理12感谢你的欣赏2019-9-30 燃烧的三个基本条件：燃烧的三个基本条件：可燃物质可燃物质、助燃物助燃物质质、引燃火源引燃火源，在着火条件下着火燃烧；，在着火条件下着火燃烧；燃烧的着火方式：常见的有燃烧的着火方式：常
8、见的有化学自然化学自然燃烧、燃烧、热燃热燃烧、烧、强迫点燃强迫点燃燃烧；、燃烧；、焚烧属于强迫点燃燃烧；焚烧属于强迫点燃燃烧；热值：指单位重量的固体废物燃烧释放出热值：指单位重量的固体废物燃烧释放出来的热量，以来的热量，以kJ/kg表示。表示。粗热值粗热值(HHV高位热值高位热值)：是指化合物在一定：是指化合物在一定温度下反应到达最终产物的焓的变化。水为液态温度下反应到达最终产物的焓的变化。水为液态净热值净热值(NHV、LHV低位热值低位热值)：水为气态。：水为气态。13感谢你的欣赏2019-9-30（二）焚烧原理（二）焚烧原理1 1、干燥、干燥利用焚烧系统热能，使入炉固体废物中的水分汽化、蒸
9、发利用焚烧系统热能，使入炉固体废物中的水分汽化、蒸发的过程的过程干燥形式：热传导干燥，对流干燥，辐射干燥干燥形式：热传导干燥，对流干燥，辐射干燥影响因素：固体废物影响因素：固体废物含水率含水率高低，决定干燥时间的长短，高低，决定干燥时间的长短，对于高水分固体废物，需加辅助燃料来维持正常运行对于高水分固体废物，需加辅助燃料来维持正常运行14感谢你的欣赏2019-9-302 2、热分解、热分解固体废物中的有机可燃物，在高温作用下进行化学固体废物中的有机可燃物，在高温作用下进行化学分解和分解和聚合聚合反应的过程反应的过程温度越高，有机可燃物热分解越彻底，热分解速率越快温度越高，有机可燃物热分解越彻底
10、，热分解速率越快15感谢你的欣赏2019-9-303 3、燃烧、燃烧是可燃物质的是可燃物质的快速分解快速分解和和高温氧化高温氧化过程过程根据可燃物种类和性质，燃烧机理可划分为根据可燃物种类和性质，燃烧机理可划分为蒸发燃烧蒸发燃烧、分分解燃烧和表面燃烧解燃烧和表面燃烧蒸发燃烧蒸发燃烧：可燃物质受热融化、形成蒸汽后进行的燃烧反：可燃物质受热融化、形成蒸汽后进行的燃烧反应（蜡质类）应（蜡质类）分解燃烧分解燃烧：可燃物质中的碳氢化合物等，受热分解、挥发：可燃物质中的碳氢化合物等，受热分解、挥发为较小分子可燃气体后再进行燃烧（纸、木材）为较小分子可燃气体后再进行燃烧（纸、木材）表面燃烧表面燃烧：可燃物质
11、在未发生明显的蒸发、分解反应时，：可燃物质在未发生明显的蒸发、分解反应时，与空气接触直接进行燃烧反应（木炭、焦炭）与空气接触直接进行燃烧反应（木炭、焦炭）16感谢你的欣赏2019-9-30焚烧处理后的污染物焚烧处理后的污染物烟气：烟气：组成：颗粒污染物（颗粒物、灰分颗粒）和气态组成：颗粒污染物（颗粒物、灰分颗粒）和气态污染物；污染物；气态污染物种类：气态污染物种类：SOx、COx、NOx、HCl、HF、二噁英类物质；二噁英类物质；SOx来源于废纸和厨余垃圾；来源于废纸和厨余垃圾；NOx一部分来源于空气中的氮，一部分来源于厨一部分来源于空气中的氮，一部分来源于厨余垃圾；余垃圾；HCl来源于废塑料
12、；来源于废塑料；二噁英类物质二噁英类物质来源于废塑料、废药品，或其前驱来源于废塑料、废药品，或其前驱体物质，或特定条件下在炉外生成。体物质，或特定条件下在炉外生成。17感谢你的欣赏2019-9-30残渣残渣 焚烧处理的产渣量及残渣性质与固废种类、焚烧处理的产渣量及残渣性质与固废种类、焚烧技术、管理水平有关；焚烧技术、管理水平有关；残渣的化学组成：主要是残渣的化学组成：主要是Ga、Si、Fe、Al、Mg的氧化物及重金属氧化物；物理、化学的氧化物及重金属氧化物；物理、化学性质较稳定。性质较稳定。18感谢你的欣赏2019-9-30三、焚烧特性三、焚烧特性1 1、固体废物的三组分、固体废物的三组分水分
13、：水分：物料含水率太高，无法点燃，比如国内垃圾厨余物料含水率太高，无法点燃，比如国内垃圾厨余含量高，不宜点燃，欧美国家垃圾含水率低，较容易点燃含量高，不宜点燃，欧美国家垃圾含水率低，较容易点燃可燃分：可燃分：含量越高，越易燃烧含量越高，越易燃烧灰分：灰分：灰分含量高时，相应的可燃分含量低，不易燃烧灰分含量高时，相应的可燃分含量低，不易燃烧2 2、热值、热值固体废物低位热值固体废物低位热值3350kJ/kg3350kJ/kg时，需添加辅助燃料燃烧时，需添加辅助燃料燃烧19感谢你的欣赏2019-9-30四、焚烧效果评价四、焚烧效果评价1 1、目测法、目测法肉眼观测肉眼观测观测焚烧烟气，判断焚烧效果
14、，烟气越黑、气量越大，观测焚烧烟气，判断焚烧效果，烟气越黑、气量越大，焚烧效果越差焚烧效果越差2 2、热灼减量率法、热灼减量率法指焚烧残渣经灼烧减少的质量占原焚烧残渣质量的百分数指焚烧残渣经灼烧减少的质量占原焚烧残渣质量的百分数可燃物氧化、焚烧越彻底，焚烧灰渣中残留可燃成分就越可燃物氧化、焚烧越彻底，焚烧灰渣中残留可燃成分就越少，热灼减量率就越小少，热灼减量率就越小100%cmmRm渣灰渣20感谢你的欣赏2019-9-303 3、二氧化碳法、二氧化碳法烟道排放气中烟道排放气中CO2CO2浓度占浓度占CO2CO2和和COCO浓度之和的百分比浓度之和的百分比二氧化碳相对浓度越高，固废焚烧越完全，二
15、氧化碳相对浓度越高，固废焚烧越完全，焚烧效率焚烧效率越高越高4 4、有害有机物破坏去除率、有害有机物破坏去除率指焚烧过程中有害有机物减少的质量占固体废物所含指焚烧过程中有害有机物减少的质量占固体废物所含有害有害有机物有机物质量的百分数质量的百分数焚烧越彻底，烟气、灰渣中有害有机物含量越少焚烧越彻底，烟气、灰渣中有害有机物含量越少22100%COCOCOcEcc100%mmDREminoutin21感谢你的欣赏2019-9-30五、焚烧技术五、焚烧技术1 1、层状燃烧技术、层状燃烧技术过程稳定、技术成熟、应用广过程稳定、技术成熟、应用广固定炉排焚烧炉、水平机械焚烧炉、倾斜机械焚烧炉等固定炉排焚烧
16、炉、水平机械焚烧炉、倾斜机械焚烧炉等热量来自上方的辐射、烟气的对流，垃圾层内部热量来自上方的辐射、烟气的对流，垃圾层内部着火的垃圾着火的垃圾 炉排和气流翻转及搅动下炉排和气流翻转及搅动下 垃圾层松动垃圾层松动 不断推动下落不断推动下落 垃圾底部着火垃圾底部着火炉型设计和配风设计炉型设计和配风设计22感谢你的欣赏2019-9-302 2、流化燃烧技术、流化燃烧技术较成熟，可处理低热值、高水分废物，但对入料要求较成熟，可处理低热值、高水分废物，但对入料要求均匀均匀化、细小化化、细小化流化床焚烧炉流化床焚烧炉空气流和烟气流快速移动，物料空气流和烟气流快速移动，物料流态化流态化状态状态3 3、旋转燃烧
17、技术、旋转燃烧技术较成熟，效率高较成熟，效率高回转窑焚烧炉回转窑焚烧炉工作原理：工作原理：筒体转动对物筒体转动对物料进行翻动料进行翻动23感谢你的欣赏2019-9-30六、焚烧的主要影响因素（六、焚烧的主要影响因素（3T+1E3T+1E）1 1、固体废物性质、固体废物性质可燃分和有毒有害物质的种类及含量、水分含量等可燃分和有毒有害物质的种类及含量、水分含量等热值：热值：低位热值低位热值3350kJ/kg时，需添加辅助燃料时，需添加辅助燃料固体废物尺寸：固体废物尺寸：尺寸越小，所需加热和燃烧时间越短，尺寸越小，所需加热和燃烧时间越短，固体物质燃烧时间与物料粒度固体物质燃烧时间与物料粒度1 12
18、2次方次方成正比。此外，尺成正比。此外，尺寸越小，比表面积越大，与空气接触越充分，利于提高焚寸越小，比表面积越大，与空气接触越充分，利于提高焚烧效率烧效率生活垃圾含水量生活垃圾含水量=50%=50%，低位热值在，低位热值在3350-8374kj/kg3350-8374kj/kg24感谢你的欣赏2019-9-302 2、焚烧温度、焚烧温度(temperature)(temperature)焚烧温度越高，所需停留时间越短，焚烧速率越快，焚焚烧温度越高，所需停留时间越短，焚烧速率越快，焚烧效率越高烧效率越高温度过高（高于温度过高（高于13001300），），会影响内衬耐火材料、会发会影响内衬耐火材料
19、、会发生炉排结焦生炉排结焦温度太低（低于温度太低（低于700700），），会发生不完全燃烧，产生有毒会发生不完全燃烧，产生有毒副产物副产物(当焚烧温度为当焚烧温度为700时会产生二恶英和六价铬时会产生二恶英和六价铬)最低温度要高于最低温度要高于物料燃点温度物料燃点温度一般要求生活垃圾的焚烧温度在一般要求生活垃圾的焚烧温度在850-950850-950度，医院垃圾和度，医院垃圾和危险废物达到危险废物达到11501150度度25感谢你的欣赏2019-9-303 3、停留时间、停留时间(time)(time)固体废物在焚烧炉内停留时间和烟气在固体废物在焚烧炉内停留时间和烟气在焚烧炉内停留时间焚烧炉内
20、停留时间停留时间越长，焚烧越彻底，焚烧效果越好停留时间越长，焚烧越彻底，焚烧效果越好停留时间过长，停留时间过长，会使焚烧炉处理量减少，经济上不合理会使焚烧炉处理量减少，经济上不合理停留时间过短，停留时间过短，会造成不完全燃烧会造成不完全燃烧要求垃圾停留时间达到要求垃圾停留时间达到1.51.52h2h以上，烟气停留时间达到以上，烟气停留时间达到2s2s26感谢你的欣赏2019-9-304 4、湍流度、湍流度(turbulence)(turbulence)促进空气与废物充分混合，以达到完全燃烧促进空气与废物充分混合，以达到完全燃烧有机械搅拌（炉床搅拌）、气流动力搅动（流化床）有机械搅拌（炉床搅拌）
21、、气流动力搅动（流化床）5 5、过剩空气、过剩空气(excess air)(excess air)焚烧所需氧气由空气提供，通过提供足够空气保证完全焚烧所需氧气由空气提供，通过提供足够空气保证完全反应反应供给过多过剩空气会导致焚烧温度降低、烟气量增大供给过多过剩空气会导致焚烧温度降低、烟气量增大过剩空气是理论空气量的过剩空气是理论空气量的1.71.72.52.5倍倍27感谢你的欣赏2019-9-303T+1E 3T：停留时间：停留时间（Time），温度，温度（Temperature），湍流度，湍流度（Turbulance）1E：空气过剩系数：空气过剩系数（Excess Air）28感谢你的欣赏2
22、019-9-30七、焚烧主要参数及热平衡计算七、焚烧主要参数及热平衡计算 29感谢你的欣赏2019-9-30（一）固体废物热值（一）固体废物热值指单位质量固体废物在完全燃烧时释放出来的热量。指单位质量固体废物在完全燃烧时释放出来的热量。若热值包含烟气中水的潜热，称为高位热值；若热值不包若热值包含烟气中水的潜热，称为高位热值；若热值不包含烟气中水的潜热，称为低位热值，二者之间关系式如下：含烟气中水的潜热，称为低位热值，二者之间关系式如下：24209()35.519sClFHLHVHHVQwwHHVww水 Qs为烟气中水的潜热；为烟气中水的潜热；w水、水、wcl、wF分别为分别为可燃物中水、氯元素
23、、氟的质量分数；可燃物中水、氯元素、氟的质量分数；30感谢你的欣赏2019-9-301、热量输入组成、热量输入组成（1）固体废物的热量，）固体废物的热量，Qw，kJ；（2）辅助燃料的热量，）辅助燃料的热量，Qf，kJ；（3）助燃空气的热量，）助燃空气的热量，Qa，kJ；热平衡计算热平衡计算 输入热量总和输入热量总和=输出热量总和输出热量总和 31感谢你的欣赏2019-9-302、热量输出组成、热量输出组成（1）有用热量，）有用热量，Q1，kJ；（2）不完全燃烧热损失，）不完全燃烧热损失，Q2，kJ；（3）机械热损失，）机械热损失，Q3，kJ；（4）水的汽化热，）水的汽化热，Q4，kJ；（5）灰
24、渣显热，）灰渣显热，Q5，kJ；Qw+Qf+Qa=Q1+Q2+Q3+Q4+Q532感谢你的欣赏2019-9-30例例 某固体废物含可燃物某固体废物含可燃物60%、水分、水分20%、惰性物（即灰分）、惰性物（即灰分）20%，固体废物的可燃元素组成为碳，固体废物的可燃元素组成为碳28%、氢、氢4%、氧、氧23%、氮、氮4%、硫、硫1%。假设：固体废物的热值为。假设：固体废物的热值为11630kJ/kg；炉栅残渣含碳量；炉栅残渣含碳量5%；空气进入炉膛的温度；空气进入炉膛的温度为为65，炉栅残渣离开时的温度为，炉栅残渣离开时的温度为650；残渣的比热为；残渣的比热为0.323 kJ/(kg)；水的汽
25、化潜热；水的汽化潜热2420 kJ/kg；辐射损失；辐射损失为总炉膛输入热量的为总炉膛输入热量的0.5%；碳的热值为；碳的热值为32564 kJ/kg。试。试计算这种废物燃烧后可利用的热值。计算这种废物燃烧后可利用的热值。解：以固体废物解：以固体废物1kg为基准为基准（1）固体废物的热量）固体废物的热量Qw=11630 x1=11630kJ33感谢你的欣赏2019-9-30（2）不完全燃烧热损失）不完全燃烧热损失惰性物的质量：惰性物的质量：1kgx0.20=0.2kg总残渣量：总残渣量：0.2/(1-0.05)=0.2105kg残渣中未燃烧碳的质量：残渣中未燃烧碳的质量：0.2105-0.2=
26、0.0105kg未燃烧碳的热损失：未燃烧碳的热损失：Q2=32564x0.0105=341.9kJ（3）机械热损失（辐射热损失）机械热损失（辐射热损失）为进入焚烧炉总能量的为进入焚烧炉总能量的0.5%，即，即Q3=11630 x0.005=58.2kJ34感谢你的欣赏2019-9-30（4）水的汽化热）水的汽化热生成水的总质量生成水的总质量=固体废物原含水量固体废物原含水量+组分中氢和氧生成水组分中氢和氧生成水量量固体废物原含水量固体废物原含水量=1x0.2=0.2kg组分中氢和氧生成水量组分中氢和氧生成水量=1x0.04x18/2=0.36kg生成水的总质量：生成水的总质量：0.2+0.36
27、=0.56kg水的汽化热：水的汽化热：Q4=2420 x0.56=1355.2kJ（5）残渣带出的显热）残渣带出的显热Q5=0.2105x0.323x(650-65)=39.8kJ（6）可利用的热值）可利用的热值可利用的热值：可利用的热值：Q1=Qw-(Q2+Q3+Q4+Q5)=11630-(341.9+58.2+1355.2+39.8)=9834.9kJ35感谢你的欣赏2019-9-30（二）燃烧温度（二）燃烧温度燃料与空气混合燃烧，所有热量全用于提高系统温度和物料含燃料与空气混合燃烧，所有热量全用于提高系统温度和物料含热，没有热量损失，这时烟气达到的最高温度热，没有热量损失，这时烟气达到的
28、最高温度近似计算公式：近似计算公式：LHVLHV燃料低热值；燃料低热值；m m烟烟烟气质量，烟气质量，kgkg；w wi i烟气中第烟气中第I I种成分的质量分数；种成分的质量分数；C Cpipi烟气各成分质量定压热容，烟气各成分质量定压热容，kJ/(kgkJ/(kgK K)；T T2 2焚烧炉火焰温度，焚烧炉火焰温度，K K；T T1 1室温，室温，K K212111()nnTipiipiTiiLHVm wc dTm wcTT烟烟36感谢你的欣赏2019-9-30理论空气质量与低位热值的关系理论空气质量与低位热值的关系以烃类化合物替代固体废物，设以烃类化合物替代固体废物，设25烃类化合物燃烧
29、时每烃类化合物燃烧时每产生产生4.18kJ低位热值需低位热值需1.5x10-3 kg理论空气，则有理论空气，则有341.5 103.59 104.18LHVmLHV理空如果烃类化合物和辅助燃料完全燃烧，总量如果烃类化合物和辅助燃料完全燃烧，总量1kg,烟气各成分烟气各成分在燃烧温度范围内质量定压热容均为在燃烧温度范围内质量定压热容均为1.254kJ/(kgK),则有则有212111212121212121()()()()()(1)()()()(1)nnipipiiippppppLHVm wcTTm c TTwm c TTmc TTmc TTmc TTEAmc TTc TTmEAm烟烟烟理烟过空
30、理空理空理空理空EA=m过空/m理空37感谢你的欣赏2019-9-30将将m理空理空表达式代入，得表达式代入，得2142121424()(1)()3.59 10(1)13.59 10(1)12981.254 3.59 10(1)1pppLHVc TTmEAmc TTLHVEALHVTTcLHVEALHVTLHVEA理空理空m m过空过空过剩空气质量，过剩空气质量，kgkg；EAEA空气过剩率，空气过剩率，m m过空过空/m/m理空理空；C Cp p烟气各成分质量定压热容，烟气各成分质量定压热容，1.2541.254kJ/(kgkJ/(kgK K)；T T1 1室温，室温，298K298K38感
31、谢你的欣赏2019-9-30例例 某含萘、甲苯和氯苯的混合物，在空气过量系数为某含萘、甲苯和氯苯的混合物，在空气过量系数为0.50的条件下，于的条件下，于1120焚烧。最终主要有害有机物的去除率焚烧。最终主要有害有机物的去除率合格。试利用近似计算法计算当空气过量系数为合格。试利用近似计算法计算当空气过量系数为0 0、0.500.50、1 1时的绝热火焰温度。（已知该混合物低位热值为时的绝热火焰温度。（已知该混合物低位热值为9835kJ9835kJ）解：以解：以1kg1kg废物为基准废物为基准24098352981.254 3.59 109835(1 0)120291756EATKC时39感谢你
32、的欣赏2019-9-3024240.5098352981.254 3.59 109835(1 0.5)115441270198352981.254 3.59 109835(1 1)11271998EATKCEATKC时时40感谢你的欣赏2019-9-30（三）空气和烟气量计算（三）空气和烟气量计算41感谢你的欣赏2019-9-30设设1kg燃料中含碳、氢、氧、硫、氮、水分分别为燃料中含碳、氢、氧、硫、氮、水分分别为C、H、O、S、N、W kg，列出燃烧反应式：，列出燃烧反应式：需氧量(kmol)碳燃烧：C+O2CO2 C/12氢燃烧：H2+1/2O2H2O H/4硫燃烧：S+O2SO2 S/3
33、2燃料中的氧：O1/2O2 -O/32 1、理论需氧量、理论需氧量V理氧=22.4*（C/12+H/4+S/32-O/32）（m3/kg）（以体积表示）V理氧=32*（C/12+H/4+S/32-O/32）（kg/kg）（以质量表示）42感谢你的欣赏2019-9-302、理论需空气量、理论需空气量 空气氧含量以体积计空气氧含量以体积计21%空气氧含量以质量计空气氧含量以质量计23%V理空=22.4*（C/12+H/4+S/32-O/32）/0.21=106.7*（C/12+H/4+S/32-O/32）（以体积表示）V理空=32*（C/12+H/4+S/32-O/32）/0.23=139.1*（
34、C/12+H/4+S/32-O/32）（以质量表示）3 3、实际空气量、实际空气量 实际需空气量通常是理论需空气量的实际需空气量通常是理论需空气量的倍，倍，称为过剩空称为过剩空气系数气系数V空=V理空（=1.72.5）43感谢你的欣赏2019-9-304 4、烟气量、烟气量 根据前述反应公式计算根据前述反应公式计算V VCO2CO2=22.4=22.4*(C/12)(C/12)V VH2OH2O=22.4=22.4*(H/2+W/18)(H/2+W/18)V VSO2SO2=22.4=22.4*(S/32)(S/32)V VO2O2=(=(-1)-1)*V V理空理空 *0.210.21V V
35、N2N2=V V理空理空 *0.79+22.40.79+22.4*(N/28)(N/28)(假设废物中的假设废物中的N N以以N N2 2形式排放形式排放)所以，所以，总烟气量是：总烟气量是：V=VV=VCO2CO2+V+VH2OH2O+V+VSO2SO2+V+VO2O2+V+VN2N2=(=(-0.21)-0.21)*V V理空理空+22.4+22.4*(C/12+H/2+W/18+S/32+N/28)(C/12+H/2+W/18+S/32+N/28)44感谢你的欣赏2019-9-30例：已知某垃圾样品三成分分析及元素分析例：已知某垃圾样品三成分分析及元素分析指 标 高 中 低 可 燃 分B
36、/%4 2.3 3 7.5 3 3.7 灰 分A/%1 6.0 1 5.9 1 2.4 水 分W/%4 1.0 4 9.1 5 0.4 元 素 全 样 品/%可 燃 分/%C 2 0.3 3 5 3.9 H 2.8 7.4 N 0.4 5 1.2 S 0.0 2 0.1 C L 0.3 4 0.9 O 1 3.7 6 3 6.5 总 计 3 7.5 1 0 0 45感谢你的欣赏2019-9-30解：解：1、仅考虑可燃分、仅考虑可燃分B，根据上述公式得理论空气量：，根据上述公式得理论空气量：V理空=106.7*（C/12+H/4+S/32-O/32）=106.7*（0.539/12+0.074/
37、4+0.001/32-0.365/32）=5.55(m3/kg)2、转化为单位垃圾样品的理论空气量：、转化为单位垃圾样品的理论空气量：5.55*B，若B=37.5%，则理论空气量为2.08 m3/kg。3、根据上述公式得烟气量：、根据上述公式得烟气量：=1，V理空理空=2.08,C=0.2033,H=0.028,W=0.491,S=0.0002,N=0.0045V=(V=(-0.21)-0.21)*V V理空理空+22.4+22.4*(C/12+H/2+W/18+S/32+N/28)(C/12+H/2+W/18+S/32+N/28)=(1-0.21)=(1-0.21)*2.08+22.42.0
38、8+22.4*(0.2033/12+0.028/2+0.491/18+(0.2033/12+0.028/2+0.491/18+0.0002/32+0.0045/28)0.0002/32+0.0045/28)=2.95(m3/kg)46感谢你的欣赏2019-9-30 燃烧过程的平均停留时间 假设燃烧为一级反应，则：AAAkcdtdcrtccAAkdtcdcAAO0ktccAOAlnkcctAOA/ln根据根据（Arrhenius)阿伦尼乌斯阿伦尼乌斯 定律定律式中：CA0，CAA组分的初始浓度和经过燃烧时间t后的浓度 k反应速度常数 AAr-rhenius（阿伦尼斯常数，查表或由试验确定）E活化
39、能，cal/g，（查表，或由试验确定）R通用气体常数 R1.987 T绝对温度47感谢你的欣赏2019-9-30【例】试计算在800的焚烧炉中焚烧氯苯，当DRE（破坏去除率）分别为99%、99.9%、99.99%时的停留时间。已知：A=1.341017s-1；E=76600calg-1；R=1.987kcal/(g.mol.k)。注：T(K)=t(c)+273.15 48感谢你的欣赏2019-9-30 解：（解：（1）求）求800时的速率常数时的速率常数 代入已知数据，得到代入已知数据，得到（2）求不同转化率的停留时间）求不同转化率的停留时间 117407.331073987.176600ex
40、p1034.1skkcctAOAln49感谢你的欣赏2019-9-30 st1378.0407.33101.0ln%99 st2068.0407.331001.0ln%9.99 st2757.0407.3310001.0ln%99.9950感谢你的欣赏2019-9-30四、焚烧工艺四、焚烧工艺由前处理系统、进料系统、焚烧炉系统、由前处理系统、进料系统、焚烧炉系统、空气系统、烟气系统、灰渣系统、余热空气系统、烟气系统、灰渣系统、余热利用系统、自动化控制系统组成利用系统、自动化控制系统组成51感谢你的欣赏2019-9-301 1、前处理系统、前处理系统主要操作：固体废物的接收、贮存、分选或破碎主要
41、操作：固体废物的接收、贮存、分选或破碎具体包括固体废物运输、计量、登记、进场、卸料、混料、具体包括固体废物运输、计量、登记、进场、卸料、混料、破碎、手选、磁选、筛分等破碎、手选、磁选、筛分等主要设施：车辆、地衡、控制间、垃圾池、吊车、抓斗、主要设施：车辆、地衡、控制间、垃圾池、吊车、抓斗、破碎和筛分设备、磁选机，臭气和渗滤液收集、处理设施破碎和筛分设备、磁选机，臭气和渗滤液收集、处理设施等等2 2、进料系统、进料系统主要作用：向焚烧炉定量给料主要作用：向焚烧炉定量给料主要进料方法：炉排进料、螺旋给料、推料器给料主要进料方法：炉排进料、螺旋给料、推料器给料52感谢你的欣赏2019-9-303 3
42、、焚烧炉系统、焚烧炉系统主要作用：完成固体废物蒸发、干燥、热分解主要作用：完成固体废物蒸发、干燥、热分解和燃烧和燃烧焚烧炉类型：固定炉排焚烧炉、水平链条炉排焚烧炉类型：固定炉排焚烧炉、水平链条炉排焚烧炉、倾斜机械炉排焚烧炉、回转式焚烧炉、焚烧炉、倾斜机械炉排焚烧炉、回转式焚烧炉、流化床焚烧炉、立式焚烧炉、气化热解炉、气化流化床焚烧炉、立式焚烧炉、气化热解炉、气化熔融炉、电子束焚烧炉、离子焚烧炉、催化焚烧熔融炉、电子束焚烧炉、离子焚烧炉、催化焚烧炉等炉等53感谢你的欣赏2019-9-303 3、焚烧炉系统、焚烧炉系统炉排有效面积炉排有效面积max,QWAQQ热质燃烧室有效容积燃烧室有效容积Q Q
43、质质炉排机械负荷，炉排机械负荷，kg/(mkg/(m2 2h)h)；Q Q为单位时间固体废物和为单位时间固体废物和燃料低位发热量热值燃料低位发热量热值kJ/hkJ/h；Q Q热热炉排热力负荷，炉排热力负荷，kJ/(mkJ/(m2 2h)h)；W W为单位时间垃圾和燃料质量；为单位时间垃圾和燃料质量；max,VQVqQ烟体热Q Q体热体热燃烧室容积热力负荷，燃烧室容积热力负荷，kJ/(mkJ/(m3 3h)h)；q qV V烟气体积流量，烟气体积流量，qV=W/(3600)，m3/s；烟烟烟气停留时间，烟气停留时间，s。54感谢你的欣赏2019-9-303 3、焚烧炉系统、焚烧炉系统停留时间停留
44、时间0,(),VVVQmdqQV烟固空气量体热QQ单位质量固体废物和燃料热值，单位质量固体废物和燃料热值，kJ/kgkJ/kg；q qv v,空空空气流量，空气流量，m m2 2/s s；mm垃圾质量和燃料质量，垃圾质量和燃料质量，kgkg；固固固体停留时间，固体停留时间，1.52h；烟烟烟气停留时间，烟气停留时间，2s；55感谢你的欣赏2019-9-304 4、空气系统、空气系统作用：作用：为固体废物正常焚烧提供必需的为固体废物正常焚烧提供必需的助燃氧气助燃氧气；冷却炉；冷却炉排、混合炉料、排、混合炉料、控制烟气气流控制烟气气流一次助燃空气：一次助燃空气：指由炉排下送入焚烧炉的助燃空气。指由
45、炉排下送入焚烧炉的助燃空气。606080%80%，干燥段，干燥段15%15%，燃烧段，燃烧段75%75%，燃烬段，燃烬段10%10%二次助燃空气：二次助燃空气：指火焰上空气和二次燃烧室的空气。指火焰上空气和二次燃烧室的空气。202040%40%换热器预热助燃空气：换热器预热助燃空气：能改善焚烧效果，提高焚烧系统的能改善焚烧效果，提高焚烧系统的有用热，有利于余热回收。设在余热锅炉后，有用热，有利于余热回收。设在余热锅炉后，200200280280主要设施：主要设施：通风管道、进气系统、风机和空气预热器通风管道、进气系统、风机和空气预热器56感谢你的欣赏2019-9-305 5、烟气系统、烟气系统
46、作用：作用：去除烟气中的颗粒状污染物和气态污染物，实现达去除烟气中的颗粒状污染物和气态污染物，实现达标排放标排放颗粒状污染物：颗粒状污染物：通过重力沉降、离心分离、静电除尘、袋通过重力沉降、离心分离、静电除尘、袋式过滤等手段去除式过滤等手段去除气态污染物：气态污染物：SOx、NOx、HCl及有机气体，利用吸收、及有机气体，利用吸收、吸附、氧化还原等技术净化，有吸附、氧化还原等技术净化，有干法、半干法、湿法工艺干法、半干法、湿法工艺57感谢你的欣赏2019-9-305 5、烟气系统、烟气系统二恶英类物质二恶英类物质(PCDDs(PCDDs)：指含有二个氧键连结二个苯环的有机氯化合物，有两指含有二
47、个氧键连结二个苯环的有机氯化合物，有两类：氯苯并二恶英类：氯苯并二恶英(TCDDs)和二苯呋喃类物质和二苯呋喃类物质(PCDFs)生成途径：生成途径：垃圾中含有垃圾中含有二恶英类物质或其前驱体；二恶英类物质或其前驱体；焚烧过程中二恶英类前驱体物质反应生成二恶英类物质；焚烧过程中二恶英类前驱体物质反应生成二恶英类物质；炉外生成二恶英类物质炉外生成二恶英类物质（300-500度和催化剂）度和催化剂）采取措施：控制燃烧温度和停留时间；减少烟气在采取措施：控制燃烧温度和停留时间；减少烟气在200500停留时间；对烟气进行有效净化停留时间；对烟气进行有效净化主要设施：主要设施：沉降室、旋风除尘器、静电除
48、尘器、洗涤塔、沉降室、旋风除尘器、静电除尘器、洗涤塔、布袋过滤器、吸附塔等布袋过滤器、吸附塔等58感谢你的欣赏2019-9-306 6、其它工艺系统、其它工艺系统灰渣系统：灰渣系统：焚烧灰渣由底灰及飞灰共同组成，多采用分开焚烧灰渣由底灰及飞灰共同组成，多采用分开收集方式。国外一些焚烧厂将飞灰固化或熔融后，再合并底收集方式。国外一些焚烧厂将飞灰固化或熔融后，再合并底灰送到灰渣填埋场处置，以防止飞灰中的重金属或有机性毒灰送到灰渣填埋场处置，以防止飞灰中的重金属或有机性毒物产生二次污染物产生二次污染废水处理系统：废水处理系统：将锅炉排放废水、生活污水、实验室废水将锅炉排放废水、生活污水、实验室废水等
49、合并在一起处理，达标后排放或回收再利用等合并在一起处理，达标后排放或回收再利用余热系统：余热系统：主要通过主要通过燃烧室四周的锅炉炉管燃烧室四周的锅炉炉管(即蒸发器即蒸发器)、过热器、节热器、炉管吹灰设备、蒸汽导管、安全阀等装置过热器、节热器、炉管吹灰设备、蒸汽导管、安全阀等装置回收余热。回收余热。发电系统：发电系统：由锅炉产生的高温高压蒸汽被导入发电机，在由锅炉产生的高温高压蒸汽被导入发电机，在急速冷凝过程中推动发电机的涡轮叶片，产生电力急速冷凝过程中推动发电机的涡轮叶片，产生电力燃烧控制系统：燃烧控制系统：根据垃圾热值以及进料量，决定垃圾在炉根据垃圾热值以及进料量，决定垃圾在炉床上的停留时
50、间，使其燃烧温度维持在高温状态。一般以调床上的停留时间，使其燃烧温度维持在高温状态。一般以调整炉床速度及控制助燃空气量，必要时加入辅助燃油，维持整炉床速度及控制助燃空气量，必要时加入辅助燃油，维持稳定的炉温稳定的炉温59感谢你的欣赏2019-9-3060感谢你的欣赏2019-9-30五、焚烧设备五、焚烧设备机械炉排焚烧炉机械炉排焚烧炉回转窑焚烧炉回转窑焚烧炉流化床焚烧炉流化床焚烧炉61感谢你的欣赏2019-9-301、机械炉排焚烧炉、机械炉排焚烧炉分为干燥段、主燃段、分为干燥段、主燃段、后燃段三段后燃段三段废物从进料端向出料端废物从进料端向出料端移动过程中，主要在炉移动过程中，主要在炉排上完成
