固体废物的焚烧和热解）课件.ppt

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1、第四节,固体废物的热转化技术,?,固体废物热转化：在高温条件下使固体废,物中可回收利用的物质转化为能源的过程，特,别适合有机固体废物的资源化。,热解,热转化,焚烧,一、固体废物的焚烧,焚烧法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化焚烧反应，,可同时实现废物无害化、减量化、资源化的处理技术。,大多数有机物的焚烧温度范围在,800,1100,之间，通,常在,800,900,左右。,可燃的固体废物基本是有机物,，由大量的碳、氢、氧元,素组成。有些还含有氮、硫、磷和卤素等元素。这些元,素在焚烧过程中与空气中的氧起反应，生成各种氧化物,或部分元素的氢化物。,（,1

2、,）固体废物焚烧的原理,有机物,或,可燃无机物,+O,2,=CO,2,+H,2,O+,其它简单无机物,+,热量,某种废物的,热量,=,某种废物的,热值,?,该种废物的,重量,?,固体废物的热值,?,热值,：单位质量的固体废物,完全,燃烧所释放出来的热量，,kJ/kg,表,6.1,城市垃圾与几种典型燃料的热值与起燃温度，,kJ/kg,废,物,热,值,煤矸石,800,8000,芜湖垃圾,1997,2863,常州垃圾,1997,3007,杭州垃圾,1997,4452,广州垃圾,1996,4412,上海污水厂,污泥,14600,根据经验，城市垃圾的热值大于,3350kJ/kg,时，燃烧过程无需加辅助,

3、燃料，易于实现自燃烧。,?,实际上，焚烧过程是在,焚烧装置,中进行的。由于,空气的对流辐射、可燃部分的未完全燃烧、残渣中,的余热以及烟气的余热等原因都会造成热能的损失。,因此，焚烧后可以利用的热量应从焚烧反应产生的,总热量中减去,各种热损失,，计算公式为：,焚烧后实际可利用的热,量,?,焚烧获得的总热量,?,?,各种热损失,?,焚烧产物,有机物,?,O,2,?,?,?,?,?,简单氧化物,?,部分氢化物,?,金属盐,有机物,?,O,2,?,?,?,?,?,完全燃烧产物,?,中间降解物,?,恶臭,二恶英等,有机硫化物,或氮化物,未完全燃烧,完全燃烧,?,有害有机废物，经焚烧处理后要求：主要有害有

4、机,组,成,物,的,破,坏,去,除,率,（,destruction,and,removal,efficiency,，简写为,DRE,）应达到,99.9%,以上。,DRE,?,进入焚烧炉的主要有机,有害组成物重量或浓度,?,排出焚烧炉的主要有机,有害组成物的重量或浓,度,?,100,%,进入焚烧炉的主要有机,有害组成物的重量或浓,度,W,进,或,C,进,?,W,出,或,C,出,W,出,或,C,出,DRE,?,?,1,?,W,进,或,C,进,W,进,或,C,进,固体废物焚烧设施主要采用焚烧炉，焚烧炉的结,构型式与废物的种类、性质和燃烧形态等因素有关。,不同的焚烧方式有相应的焚烧炉与之相配合。目前世

5、,界上焚烧炉的型号已达,200,多种，其中较广泛应用炉,型主要有：,（,1,）流化床焚烧炉,（,2,）多膛式焚烧炉,（,3,）转窑式焚烧炉,（,4,）敞开式焚烧炉,流化床焚烧炉,是近年发展起来的一种高效,焚烧炉，在工业上具有广泛应用。,优点是,:,1,）,焚烧时，流化床内粒子处于激烈运动,状态，粒子与气体之间的传热与传质速度,很快，因而单位面积的处理能力很大；,2,）,因流化床内处于完全混合状态，所以,加到流化床的固体废物，除特别粗大的块,体之外，都可以瞬间分散均匀；,3,）,流化床结构简单，适用于气态、液态、,固体废物的焚烧。,其缺点是：固体废物需要破碎为一定的粒,度才能入炉；流化床排出粉尘

6、量较大，需,要较复杂的除尘设施。,9,优点：,2,、多膛式焚烧炉,多膛焚烧炉又称多段焚烧炉或机械,1,）,废料在炉内停留时间长，,能挥发较多水分，且能够,完全燃烧，适合处理含水,率高、热值低的污泥；,2,）,燃烧效率高，可以利用,任何一层的燃料燃烧器以,提高炉内温度。,焚烧炉，如,“典型的多炉膛焚化,炉”。,缺点：,1,）,结构繁杂，移动零件多，易出,故障，维修费用高；,2,）,排气温度较低，产生恶臭，排,气需要脱臭或增加燃烧器燃烧；,3,）,焚烧能力只有同尺寸流化床焚,烧炉的,1/3,，因此，只有在特别需,要用这种设备时，才在工业上有所,应用。,此设备不适于处理含可熔性,灰分的废物以及需要极

7、高温度才能,破坏的物质。,11,并列摇动式,台阶往复式,逆动式,台阶式,履带式,滚筒式,3,、转窑式焚烧炉,转窑式焚烧炉原来是用于水泥和石灰烧制工艺过程的，目,前广泛应用于工业上液体及固体废物的焚烧，焚烧炉的窑身,为一可旋转的圆柱体，倾斜度小，转速低。大多数废物物料,是由燃烧过程中产生的气体以及窑壁传输的热量加热的。废,物可从前端送入窑中进行焚烧，以定速旋转来达到搅拌废物,的目的。,转窑式焚烧炉的适应范围广，可焚烧不同性能的废,物；机械结构简单，很少发生事故，可长期连续运转。,13,冷却用空气,燃烧用空气,焚烧,喷嘴,干燥,废物,传送带,去集尘器,残渣,喷嘴,尾气再燃烧,抽风机,再利用,冷却空

8、气,逆流式旋转窑焚烧炉,4,、敞开式焚烧炉,敞开式焚烧炉是最简单的一种焚烧炉。这种装置利用敞,开地坑作为燃烧室，空气由紧密排列的多个喷嘴喷入坑内，,空气在坑中翻滚，使燃烧速度提高。,焚烧炉内温度一般在,425,535,。,敞开式焚烧炉投资少，操作简单，用于建筑工地废物的焚烧,16,焚烧过程（特别是危险废物的焚烧）会产生大量的排,放物，主要是酸性气体和未完全燃烧的有机组分及炉渣。,如将其直接排入环境，必然会导致二次污染，因此需对,其进行处理，将污染物的含量降至安全标准以下才能排,放。,1,、除臭,在焚烧废物的过程中，常会产生恶臭。恶臭物质是,垃圾的厌氧发酵和有机物未完全燃烧产生的，多为有机,硫化

9、物或氮化物，它们刺激人的嗅觉器官，引起人们厌,恶或不愉快，有些物质亦可损害人体健康。,解决或减轻气味最有效的方法是,改进燃烧工艺,，,调,整燃烧参数,。为防止恶臭的产生，常在二次燃烧室中利,用辅助燃料将温度提高到,1000,，使恶臭物直接燃烧；,可利用催化剂在,150,400,下进行催化燃烧。也可,用,水或酸、碱溶液吸收,恶臭物质；用,活性炭、硅酸、氧化,铝和硅酸镁等,吸附剂对臭气进行,吸附,；用含有微生物的,土粒、干鸡粪,等多孔物作,吸附剂,，让微生物分解恶臭物,质；将气体冷却，使恶臭物质冷凝成液体而与气体分离。,除臭的方法还有,稀释法,，稀释法就是利用高烟囱使,烟气流能达到距地面相当大的高

10、度，经过大气扩散，回,落到地表时浓度已稀释到嗅不出或人们可以接受的程度。,2,、除酸,焚烧垃圾的烟气中含有,HCl,、,SOx,等酸性气体,，主要,是因为垃圾中含有许多含氯的塑料和废旧轮胎、橡胶类，,国外除酸的方法，,主要是洗涤法,。除尘时，这些酸性气,体亦可有效地溶于水而除去，而无须单独处理。我国的,城市生活垃圾含植物性物质占很大比例，焚烧时还可能,出现大量的氨气，氨气易与水结合，致使排烟常呈碱性,（,pH=8,9,），对酸性气体有中和作用。,3,、除尘,用焚烧法处理固体废物时产生的固态颗粒物主要是,煤烟，会造成大气污染。,为了防止煤烟的生成，应在其,尚未凝聚成大块之前，增加氧气浓度，提高温

11、度，加速,煤烟的燃烧速度。,二、固体废物的焙烧,（补充）,固体废物,?,添加物,?,?,?,?,焙砂,?,焙烧温度,被焙烧固体废物的熔点,焙烧,?,目的,：,改变废物的化学性质和物理性质，,以便于后续的资源化利用。焙烧后的产品称为,焙砂。,还原焙烧,固体废物中的高价金属,氧化物,?,还原剂,?,?,?,?,?,低价金属氧化物或金属,?,生产中常用的还原剂,：固体碳、气体,CO,和,H,2,凡是对氧的化学亲和力比对被还原的金属对氧,还原焙烧,的化学亲和力大的物质都可以作为该金属氧化物,的还原剂使用。,?,对象：目前主要用于含铁、锰、镍、,铜、锡、锑等无机废物的资源化处理或预处,理中,。如含铁尾矿

12、的还原焙烧、粉煤灰的磁,化焙烧、含铜尾矿的还原焙烧等等。前者使,废物中的,Fe,2,O,3,还原成,Fe,3,O,4,，后者使废物中,的铜还原为游离铜或金属铜。,固体废物的焙烧设备,回转窑、竖窑、隧道窑和倒焰窑四种。,图,39,2,30m,回转窑系统,回转窑常用于煅烧耐火材料原料及水泥熟料等,。,预热带,火孔,烧嘴,加热带,燃烧室,煅烧带,冷却带,排料滚,竖窑结构示意图,进车室,烟道,燃烧设备,出车室,托车轨道,回车线,托车轨道,隧道窑示意图,?,隧道窑始于,1765,年，当时只能烧陶瓷的釉上彩，到了,1810,年，有可以用来烧砖或陶器的，从,1906,年起，才用,来烧瓷胎。最初著名的隧道窑，

13、是福基伦式，到了,1910,年以后，就渐渐有了许多改进的方式。,?,隧道窑一般是一条长的直线形隧道，其两侧及顶部,有固定的墙壁及拱顶，底部铺设的轨道上运行着窑车。,燃烧设备设在隧道窑的中部两侧，构成了固定的高温带,-,-,烧成带，燃烧产生的高温烟气在隧道窑前端烟囱或引风,机的作用下，沿着隧道向窑头方向流动，同时逐步地预,热进入窑内的制品，这一段构成了隧道窑的预热带。在,隧道窑的窑尾鼓入冷风，冷却隧道窑内后一段的制品，,鼓入的冷风流经制品而被加热后，再抽出送入干燥器作,为干燥生坯的热源，这一段便构成了隧道窑的冷却带。,?,在台车上放置装入陶瓷制品的匣钵，连续地由预热,带的入口慢慢地推入（常用机械

14、推入），而载有烧成品,的台车，就由冷却带的出口渐次被推出来（约,1,小时左右，,推出一车）。,窑顶,燃烧室,挡火墙,窑墙,倒焰窑结构示意图,?,所谓倒焰窑，是一种间歇式的窑炉！其名称是,由火焰流动情况而获得。燃烧所产生的火焰都,从燃烧室的喷火口上行至窑顶，由于窑顶是密,封的，火焰不能继续上行，在走投无路的情况,下，就被烟囱的抽力拉向下行，经过匣钵柱的,间隙，自窑底吸火孔进支烟道，主烟道，最后,由烟囱排出。因为热气体重度轻，总是浮在上,面，所以人们习惯把火焰从下到上称为,顺,。,而把由上向下流动的火焰称为,倒,这就是,倒焰,窑,称呼的由来！,四、固体废物的热解,（,1,）热解原理与热解产物,有机

15、固体废物,?,热量,?,?,?,?,?,可燃气,?,液态油,?,固体燃料,?,炉渣,无,O,2,或缺,O,2,?,可燃气：,主要包括,C,1,5,的烃类、氢和,CO,气体。,?,液态油,：,主要包括,C,25,的烃类、乙酸、丙酮、,甲醇等液态燃料。,?,固体燃料：,主要包括含纯碳和聚合高分子的,含碳物。,?,不同的废物类型，不同的热解反应条件，热解,产物都有差异。,（,2,）热解工艺：按两种方法分,按供热方式,直接（内部）供热,：供给适量空气使,有机物部分燃烧，提供热解所需热量,间接（外部）供热,：从外界供给热,解所需热量,按热解温度,高温热解：T1000,，供热方式几乎,都是直接加热,中温热

16、解：,T=600,700,，主要用在,比较单一的废物的热解，如废轮胎、,废塑料热解油化,低温热解：,T,600,。农业、林业和农,业产品加工后的废物用来生产低硫低灰,的炭，生产出的炭视其原料和加工的深,度不同，可作不同等级的活性炭和水煤,气原料。,（,3,）热解反应器,包括：固定床、流化床、旋转炉、分段炉等,气体,固体废物,干燥和预热,93,315,气流,980,1650,底物流,高温分解,预热的空,气或,O,2,融渣或灰渣,水蒸汽,典型的固定燃烧床热解反应器,排出气体,980,1650,破碎的,固体废物,1400,1800,灰渣,预热的,空气或,O,2,蒸汽,热燃料,流化床热解反应器,燃料气体再循环,锅炉,废物,燃烧室,蒸馏容器,烧嘴,燃,烧,气,体,残渣卸出,回转炉热解反应器,分离器,燃烧器出口,燃,烧,炉,产品气体,气体冷却,洗涤器,热,分,解,炉,去除焦油,旋风分离器,排气口,产品气体,固体废物,固体废物,燃料气体,炭,燃,烧,炉,燃烧气体,洗涤装置,空气,流化气体,加料器,热分解槽,辅助燃料,辅助燃料炉,残渣,空气,流化用的蒸汽,流化用蒸汽,残渣,残渣,残渣,（,a,）固体废物热分解塔,(b),固形炭燃烧塔,双塔循环式流化床热解装置,热解法的应用,?,废塑料的热解,?,污泥的热解,