第四章固体废物的焚烧与热分解课件.ppt
Chapter 4 Incineration & Pyrogenation of Solid Waste,第四章,固体废物的焚烧与热分解,第四章,固体废物的焚烧与热分解,第一节,固体废物的焚烧处理技术,焚烧是一种高温热处理技术，以一定量的过剩空气与被处理的,有机废物在焚烧炉内进行氧化燃烧反应，减少废物中的有毒有害物,质及可燃废物的含量，使垃圾变成惰性残余物的处理方法，是一种,可同时实现废物无害化、减量化和资源化的处理技术。,一,.,可焚烧处理废物的类型,焚烧法既可处理固体废物，也可处理液体废物和气体废物；既,可处理城市垃圾和一般工业废物，也可处理危险废物。总的来说，,适宜焚烧处理的废物可燃有机成分含量多、热值高，如果废物中可,燃有机物组分的含量较少，需补加大量的燃料，这样会使运行费用,增高。,第四章,固体废物的焚烧与热分解,二,.,焚烧处理技术的特点,（一）焚烧技术的优点,?,?,?,?,?,焚烧处理无害化程度高,焚烧处理减量效果好,焚烧处理实现了废物的资源化,焚烧处理节约土地资源和运输、管理成本；,焚烧处理可全天候运行，不易受天气影响。,（二）焚烧技术的局限性,?,?,?,?,焚烧法一次性投资大，占用资金周期长；,应用范围小；,焚烧过程造成大气污染；,影响废物的回收利用。,第四章,固体废物的焚烧与热分解,三,.,固体废物的焚烧过程,（一）,焚烧的分类,根据可燃物的种类，将燃烧方式分为：,蒸发燃烧：废物受热首先熔化成液体，然后化成蒸汽，与空气混,合后燃烧，如蜡烛的燃烧；,表面燃烧：受热后不发生熔化、蒸发和分解等过程，在固体表面,与空气进行燃烧，如木炭、焦炭等的燃烧；,分解燃烧：垃圾受热后首先分解，较轻的碳氢化合物挥发，与空,气混合后燃烧，固定碳和惰性物质留下，固定碳的表面与空气接触进,行表面燃烧，如木材和纸的燃烧。,（二）焚烧过程,1.,干燥过程：利用热能使垃圾中的水分汽化并排出水蒸汽的过程。,2.,热分解过程,:,垃圾中多种有机可燃物质在高温作用下分解或聚合的,化学反应过程，产物包括各种烃类、固定碳和一些不完全燃烧物质。,3.,燃烧,:,垃圾中的有机可燃物质在有氧条件下进行的快速、剧烈的氧,化反应，同时释放一定热量的过程。,第四章,固体废物的焚烧与热分解,四,.,影响固体废物燃烧的因素,1.,固体废物性质,固体废物的热值、组分、含水率、粒度等是影响固体废物燃烧的,主要因素之一。,2.,焚烧温度,废物的焚烧温度指废物中有害组分在高温下氧化、分解直至破坏,需要达到的温度，它比废物的着火点高得多。,3.,停留时间,固体废物中的有害组分在焚烧过程中发生氧化、燃烧反应，使有,害物质变成无害物质所需的时间称为焚烧停留时间。,4.,混合强度,混合强度指固体废物与助燃空气的混合程度。,5.,过剩空气,在实际焚烧系统中，氧气与可燃物无法完全达到理想的混合及反,应程度，为了使燃烧完全，需要提供比理论空气量更多的空气，保证,氧化过程占主导地位，同时使热解过程最小化。,通常把温度（,Temperature,）、停留时间,(Time),、混合强度,(Turb,ulence),（一般称为,3T,）,和过剩空气率称为焚烧四大控制参数,。,第四章,固体废物的焚烧与热分解,五,.,焚烧处理技术指标,1.,减量比（,MRC,）,是可燃废物经焚烧处理后的质量减少量占废物投加总质量的百分,数，是衡量焚烧处理废物减量化效果的重要指标。,ma,：焚烧残渣质量，,kg,；,mb,：投加废物质量，,kg,；,m,b,?,m,a,MRC,?,?,100,%,m,b,?,m,c,mc,：残渣中不可燃废物质量，,kg,。,2.,热灼减量（,QR,）,是指焚烧残渣在（,600,25,）经,3,小时灼烧后减少的质量占原焚烧,残渣质量的百分数。,m,?,m,Q,R,?,a,d,m,a,?,100,%,ma,：残渣在室温时质量，,kg,；,md,：残渣在,(600,25),0,C,经,3h,灼热后冷却至室温质量，,kg,。,第四章,固体废物的焚烧与热分解,3.,燃烧效率及破坏去除效率,（,1,）燃烧效率（,CE,），是评价焚烧处理城市垃圾及一般工业废物是,否达到预期处理效果的指标。,CO,2,CE,?,?,100,%,CO,2,?,CO,CO,2,、,CO,：烟道气中,CO,2,、,CO,气体的浓度值。,（,2,）破坏去除效率（,DRE,），是评价焚烧处理危险性废物是否达到,处理效果的指标。,W,in,?,W,out,DRE,?,?,100,%,W,in,W,in,：进入焚烧炉的有机有害成分的质量流率；,W,out,：从焚烧炉流出的有机有害成分的质量流率,。,DRE,主要是评价难以焚烧处理的有害废物的破坏去除状况。,第四章,固体废物的焚烧与热分解,4.,烟气排放浓度限制指标,（,1,）烟尘，常将颗粒物、黑度、总碳量作为控制指标；,（,2,）有害气体，主要包括,SO,2,、,HCl,、,HF,、,CO,和,NO,x,等；,（,3,）重金属元素单质或其它化合物，如,Hg,、,Cd,、,Pb,、,Ni,、,Cr,、,As,等；,（,4,）有机污染物，如,二,噁英类物质，主要包括多氯代二苯并对,二,噁英（,PCDDs,）和多氯代二苯并呋喃（,PCDFs,）,第四章,固体废物的焚烧与热分解,六,.,城市固体废物焚烧废气及污染控制,（一）焚烧废气中的有害成分,1.,烟尘,是固体废物焚烧过程中产生的飞散颗粒状物质。,2.,氯化氢,焚烧废气中的,HCl,主要来源于氯乙烯系列塑料，另外,食盐等无机氯化物和水、,SO2,反应生成,HCl,。,3.,硫氧化物,垃圾中的纸类、蛋白质系列的厨房垃圾及含硫橡胶,等都含有硫元素。,4.,氮氧化物,NOx,的来源主要有燃料中的有机氮氧化生成的燃料,性,NOx,和空气中氮氧化生成的热性,NOx,。,5.,汞（,Hg,）,主要来源于废干电池、体温计和荧光灯等。,6.,二噁英类物质,二,噁英类物质是由两个氧键连结两个苯环的,有机氯化合物,第四章,固体废物的焚烧与热分解,（二）焚烧废气的污染控制,固体废物焚烧采用的空气污染控制技术主要有湿式、干式及,半干式三种。,?,二氧化硫和盐酸等酸性气体可以用水喷射的方法把它们从烟,道气流中除去,。,?,烟尘的防治方法一般是在煤烟尚未凝集变大之前，增加氧气,浓度，提高温度，加速煤烟的燃烧速度。,?,二噁英的处置采用流动焚烧系统，整个系统由焚烧炉、燃烧,气连续测定仪和气体净化器组成,?,恶臭的防治，通常是利用辅助燃料将焚烧温度提高到,1000oC,，,使恶臭物质完全燃烧；或利用催化剂在,150,400oC,下进行催化燃,烧；利用水或酸、碱溶液也可以对恶臭物质进行吸收；活性炭、,分子筛、土粒、干鸡粪等作为吸附剂吸附废气中的恶臭；或采用,冷却的方法，将废气进行冷却，使恶臭物质冷却成液体从而与气,体分离。,第四章,固体废物的焚烧与热分解,七,.,热能的再利用,1.,热能直接利用。将垃圾焚烧产生的烟气余热转换为蒸汽、热,水和热空气是热能直接利用的主要形式。,2.,余热发电。垃圾焚烧产生的热能被中间介质（水）吸收后转,变成为具有一定压力和温度的过热蒸汽，过热蒸汽驱动汽轮发电,机组，将热能转变为电能。,3.,热电联供。如果采用热电联供，将发电区域性供热和发电,工业供热等结合起来，则焚烧厂的热能利用率会大大提高，一,般为,50%,，甚至可以达到,70%,。,八,.,焚烧设备,1.,2.,3.,4.,固定炉排焚烧炉,机械炉排式焚烧炉,回转窑焚烧炉,流化床焚烧炉,第四章,固体废物的焚烧与热分解,七,.,热能的再利用,1.,热能直接利用。将垃圾焚烧产生的烟气余热转换为蒸汽、热,水和热空气是热能直接利用的主要形式。,2.,余热发电。垃圾焚烧产生的热能被中间介质（水）吸收后转,变成为具有一定压力和温度的过热蒸汽，过热蒸汽驱动汽轮发电,机组，将热能转变为电能。,3.,热电联供。如果采用热电联供，将发电区域性供热和发电,工业供热等结合起来，则焚烧厂的热能利用率会大大提高，一,般为,50%,，甚至可以达到,70%,。,八,.,焚烧设备,1.,2.,3.,4.,固定炉排焚烧炉,机械炉排式焚烧炉,回转窑焚烧炉,(,见图）,流化床焚烧炉,(,见图）,5.,二,噁,英零排放化固体废物焚烧炉,第四章,固体废物的焚烧与热分解,垃圾进料口,烟道,辅助燃料喷嘴,余热锅炉,回转窑,二次燃烧室,垃圾进料,口若悬河,烟气,烧嘴,炉膛,后燃尽段,炉渣出口,灰砂,热砂流化床,回转窑焚烧炉,流化床焚烧炉,第四章,固体废物的焚烧与热分解,第二节,固体废物的热分解处理技术,一,.,热分解的概念,是在不向反应器内通入氧、水蒸气或加热的一氧化碳的条件下，通过间接,加热使含碳有机物发生热化学分解生成气体、液体和碳黑等燃料的过程。,二,.,热分解的原理,1.,原理,热分解技术是利用固体废物中有机物的热不稳定性，在无氧或缺氧,的条件下受热产生裂解，冷凝后形成新气体、液体和固体的过程。,热分解是一个极为复杂的化学反应过程，包括大分子键的断裂、异,构化和小分子的聚合反应等，最后生成各种小分子物质。,有机固体废物,气体（,H2,、,CH4,、,CO,、,CO2,及其它气体）,有机液体（有机酸、丙酮、酒精、芳烃、焦油或油的化合物）,固体（炭黑、炉渣及其它惰性物质）,第四章,固体废物的焚烧与热分解,2.,热分解与焚烧的区别,?,焚烧是在有氧条件下进行的，热分解是在无氧或缺氧条件下进行的；,?,焚烧是放热过程，热分解是吸热过程；,?,焚烧的产物主要是,CO,2,、,H,2,O,和灰渣等，热分解的产物主要是可燃的低,分子化合物，包括气态的氢、甲烷、,CO,，液态的甲醇、丙酮、醋酸、乙,醛等有机物及焦油、溶剂油等，固态的焦炭或碳黑；,?,焚烧产生的热能量较大，可用于发电、供热或产生蒸汽，热解的产物,是燃料油及燃料气，便于贮藏及远距离输送。,3.,热分解的优点,（,1,）固体废物中的有机成分在热解过程中可以转化成可利用的能量形,式，产生燃气、焦油和半焦油，燃气可直接燃烧或与其它高热值燃料混,合燃烧，焦油视其性质可制成燃料或提取化工原料。,第四章,固体废物的焚烧与热分解,（,2,）垃圾在无氧或缺氧条件下热分解，,NOX,、,SOX,、,HCl,等污染物排,放量少，可简化污染控制问题，有利于环境保护；由于热解系统中,的过量空气系数较小且在末端烧掉的是气体而非固体，所以热解法,产生的烟气量比直接焚烧法少得多，特别是烟气中重金属、二噁英,类等污染物的含量较少，有利于烟气的净化，降低了二次污染物的,排放水平。,4.,热分解的缺点,(1),设备投资费用大，原料要求严格，需预处理；,(2),保持处理系统的正常运转较难，易发生管道堵塞等问题；,(3),由于处理的产物包括可燃气体和液体，而且系统在高温状态下,运行，所以安全也是一个重要的问题。,三、热分解的应用,废塑料的热分解,第四章,固体废物的焚烧与热分解,思考题：,1,、基本概念,减量比,热灼减量,燃烧效率,破坏去除率,热分解,焚烧,固体废物焚烧温度,焚烧停留时间,2,、简答题,（,1,）简述可焚烧处理废物的类型,（,2,）简述影响固体废物焚烧的因素（简述焚烧的四大控制参数）,（,3,）简述热分解的原理,3,、论述题,（,1,）试述焚烧废气中的有害成分及其污染控制方法,（,2,）试述热分解和焚烧处理有机固体废物的区别及其优缺点,
