PPT《固体废物处理与处置 主讲教师：刘伟 电话：63304972》

固体废物处理与处置 主讲教师:刘伟

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第五章重点内容:厌氧消化原理厌氧消化的两段理论厌氧消化的三段理论微生物浸出机理

第六章 固体废物热处理 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 【概念】焚烧 干燥 热裂解 焙烧 热值 燃烧温度 DRE 热灼减量比 焚烧效率 【方法原理】焚烧原理;

热平衡和烟气分析;

焚烧工艺系统组成;

焚烧炉系统选择;

热解原理;

典型固体废物的热解;

焙烧方法.

本章重点 处理方法 焚烧处理 热裂解 焙烧处理 其它热处理方法 焚烧(incineration): 生活垃圾和危险废物的燃烧(具有强烈放热效应、有基态和电子激发态的自由基出现、并伴有光辐射的化学反应现象 ) 热解:是将有机物在无氧或缺氧状态下加热,使之成为气态、液态或固态可燃物质的化学分解过程. 焙烧: 在低于熔点的温度下热处理废物改变废物的物理化学性质以利于后续资源化利用的处理过程 干燥脱水热分解烧成

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2 3 焚烧原理 燃烧、燃烧机理、燃烧技术、主要影响因素 热平衡及烟气分析 固体废物热值、燃烧温度、空气和烟气量计算 焚烧工艺 焚烧工艺系统组成 焚烧炉系统 焚烧炉、余热利用系统、焚烧炉选评

第一节 焚烧处理 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,消毒,回收能量及副产品的多重目的.作用:能同时实现减量化,无害化和资源化的目的.焚烧法是固废的一条重要的处理、处置途径.

(一)概述

(二)焚烧法的处理对象 无机-有机物混合性固体废物(如城市垃圾);

某些特定的有机固体废物(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产物等);

多氯联苯类高稳定性的有机物.

(三)焚烧法的特点 优点: 减量(80~90%以上);

消毒(彻底);

资源化(能源和副产品).缺点二次污染(大气);

投资及运行管理费高;

过程控制严格.

(四) 焚烧--热量利用 供热:蒸汽、热水、热空气 ――适合小规模供电:过热蒸汽――汽轮发电机组 ――最有效转换途径之一热电联供:发电+区域性供热/供冷;

发电+工农业供热;

发电+区域性供热+工业供热/冷――有效综合利用能量

2、焚烧技术发展过程 较高效率的烟气净化系统 19世纪中后期 焚烧带病毒、病菌的垃圾 英、美、法等试验研究,建立焚烧炉 20世纪初 机械化连续垃圾焚烧炉 处理能力、焚烧效果、治污

1960 大型机械化炉排 多样化、T 1970~1990 自控、移动式机械炉排焚烧炉 除尘资源化智能化多功能综合化 …… 我国始于1980

(一)燃烧与焚烧燃烧:具有强烈放热效应、有基态和电子激发态的自由基出现,并伴有光辐射的化学反应现象;

通常说的燃烧指的是有焰燃烧;

焚烧: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;

二、焚烧原理 燃烧的三个基本条件:可燃物质、助燃物质、引燃火源,在着火条件下着火燃烧;

燃烧的着火方式:常见的有化学自然燃烧、热燃烧、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来的热量,以kJ/kg表示. 粗热值(HHV――高位热值):是指化合物在一定温度下反应到达最终产物的焓的变化.水为液态净热值(NHV、LHV――低位热值):水为气态.

(二)焚烧原理

1、干燥利用焚烧系统热能,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:固体废物含水率高低,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

2、热分解固体废物中的有机可燃物,在高温作用下进行化学分解和聚合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

3、燃烧是可燃物质的快速分解和高温氧化过程根据可燃物种类和性质,燃烧机理可划分为蒸发燃烧、分解燃烧和表面燃烧蒸发燃烧:可燃物质受热融化、形成蒸汽后进行的燃烧反应(蜡质类)分解燃烧: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)表面燃烧: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) 焚烧处理后的污染物 ①烟气:组成:颗粒污染物(颗粒物、灰分颗粒)和气态污染物;

气态污染物种类:SOx、COx、NOx、HCl、HF、二f英类物质;

SOx来源于废纸和厨余垃圾;

NOx一部分来源于空气中的氮,一部分来源于厨余垃圾;

HCl来源于废塑料;

二f英类物质来源于废塑料、废药品,或其前驱体物质,或特定条件下在炉外生成. ②残渣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;

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、化学性质较稳定.

三、焚烧特性

1、固体废物的三组分水分: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,较容易点燃可燃分:含量越高,越易燃烧灰分:灰分含量高时,相应的可燃分含量低,不易燃烧

2、热值固体废物低位热值≤3350kJ/kg时,需添加辅助燃料燃烧

四、焚烧效果评价

1、目测法肉眼观测观测焚烧烟气,判断焚烧效果,烟气越黑、气量越大,焚烧效果越差

2、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

3、二氧化碳法烟道排放气中CO2浓度占CO2和CO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,焚烧效率越高

4、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有害有机物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

五、焚烧技术

1、层状燃烧技术过程稳定、技术成熟、应用广固定炉排焚烧炉、水平机械焚烧炉、倾斜机械焚烧炉等热量来自上方的辐射、烟气的对流,垃圾层内部着火的垃圾 炉排和气流翻转及搅动下 垃圾层松动 不断推动下落 垃圾底部着火炉型设计和配风设计

2、流化燃烧技术较成熟,可处理低热值、高水分废物,但对入料要求均匀化、细小化流化床焚烧炉空气流和烟气流快速移动,物料流态化状态

3、旋转燃烧技术较成熟,效率高回转窑焚烧炉工作原理:筒体转动对物料进行翻动

六、焚烧的主要影响因素(3T+1E)

1、固体废物性质可燃分和有毒有害物质的种类及含量、水分含量等热值:低位热值≤3350kJ/kg时,需添加辅助燃料固体废物尺寸: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1~2次方成正比.此外,尺寸越小,比表面积越大,与空气接触越充分,利于提高焚烧效率生活垃圾含水量《=50%,低位热值在3350-8374kj/kg

2、焚烧温度(temperature)焚烧温度越高,所需停留时间越短,焚烧速率越快,焚烧效率越高温度过高(高于1300℃),会影响内衬耐火材料、会发生炉排结焦温度太低(低于700℃),会发生不完全燃烧,产生有毒副产物(当焚烧温度为700℃时会产生二恶英和六价铬)最低温度要高于物料燃点温度一般要求生活垃圾的焚烧温度在850-950度,医院垃圾和危险废物达到1150度

3、停留时间(time)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停留时间越长,焚烧越彻底,焚烧效果越好停留时间过长,会使焚烧炉处理量减少,经济上不合理停留时间过短,会造成不完全燃烧要求垃圾停留时间达到1.5~2h以上,烟气停留时间达到2s

4、湍流度(turbulence)促进空........