固体废物焚烧工艺.ppt

一、垃圾热值热值是单位质量的固体废物燃烧释放出来的热量,以kJ/kg表示。表示方法有两种,粗热值(高位发热量)和净热值(低位发热量)。粗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。净热值是与粗热值意义相同的,不同的是产物水的状态不同,前者是液态水,后者是气态水。两者相差的正是水的汽化潜热。判断城市生活垃圾能否采用焚烧处理的依据之一就是它的发热量能否支付对它自身干燥,并维持一定高的焚烧温度。简便的判断方法是用一种垃圾焚烧三元图。对于焚烧工艺和焚烧炉的设计,必需做详细的物质平衡和热量平衡计算。二、固体废物的燃烧过程从工程技术观点看,需焚烧的物料从送入焚烧炉起,到形成烟气和固态残渣的整个过程,可总称为焚烧过程。它包括了三个阶段:(1)干燥阶段对机械送料的运动式炉排,从物料送入焚烧炉起到物料开始析出挥发分着火,都属于干燥阶段。在此阶段,水分以蒸汽形态析出,需吸收大量的热量。因此物料水分不易过高,否则炉温降低,不易着火,需投入辅料来改善。有时也可采用干燥段和焚烧段分开的设计。(2)焚烧阶段焚烧阶段包括三个同时发生的化学反应模式:强氧化反应即废物中的可燃组分发生完全燃烧的反应。热解即在无氧或近乎无氧的条件下,利用热能破坏含碳高分子化合物元素间的化学键,使含碳化合物破坏或者进行化学重组。在焚烧阶段,大分子含碳化合物总是先进行热解,析出气态可燃成份,如CO、CH4等等。挥发分析出的温度区间为200~800℃,物料在不同的热解温度下析出的成分和数量都不相同。原子基团碰撞焚烧过程出现的火焰,实质上是高温下富有含原子基团的气流,它们的电子能量跃迁,以及分子的旋转和振动产生量子辐射,它包括红外的热辐射、可见光以及波长更短的紫外线。温度在1000℃以上就能形成火焰。废物组分上的原子基团碰撞,还易使废物分解。(3)燃尽阶段在燃尽阶段,灰层的形成和惰性气体增加,氧气要穿透灰层与可燃成份反应也愈困难。要使物料完全燃烧,必须保证足够的燃尽时间,这与焚烧炉的几何尺寸直接相关。一般措施有:翻动、拨火等措施来减少物料表面的灰层,增加物料停留时间等。影响燃烧过程的因素主要有:(1)时间:一般来说,燃烧时间与固体粒度的平房成正比。(2)废物与空气的混合量比例:燃烧室内处于少量过剩空气条件下,燃烧效率最高。(3)温度:燃烧温度决定于燃料特性,例如燃料的起燃温度、含水量以及炉子结构和燃烧空气量等等。燃烧过程中常采用预热空气来提高燃烧温度。三、焚烧的产物1、完全燃烧的产物:可燃固体废物基本是有机物,由大量的C、H、O元素组成,有些还含有N、S、P和卤等元素。这些元素完全燃烧后,生成各种氧化物或部分元素的氢化物。2、燃烧过程污染物的产生(1)粉尘的产生和特性项目炉室燃烧室锅炉室、烟道除尘器烟囱无机烟尘1)燃烧空气卷起的不燃物、可燃灰分;2)高温燃烧区域中低沸点物质气化;3)有害气体(HCl、SOx去除时,投入的CaCO3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1)烟气冷却引起的盐分;2)为去除有害气体(HCl、SOx)而投入的Ca(OH)2引起的反应生成物和未反应物——微小粉尘(<1μm),碱性盐占多数有机烟尘1)纸屑等的卷起;2)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/m(标准)]——1~61~4——~(使用除尘器的场合)(2)无机有害气体的产生和特性包括CO和酸性气体(HCl、HF、SOx、NOx)。其中NOx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。(3)重金属的产生和特性焚烧过程中产生的灰渣(包括炉渣和飞灰)一般为无机物质,其中含有重金属化合物。(4)有机污染物的产生和特性包括二噁英(PCDDs)、呋喃(PCDFs)及多环芳香烃化合物(PAHs)。