固废第七章 焚烧技术

五、固体废物典型焚烧系统：国际上常用的四大焚烧系统：机械炉床式焚烧炉旋转窑式焚烧炉流化床式焚烧炉模组式焚烧炉贮存及进料子系统：焚烧子系统：废热回收子系统：发电子系统：给水处理子系统：烟气处理子系统：废水处理子系统：1、焚烧系统的组成：灰渣收集及处理子系统：贮存及进料子系统：称重—卸料—贮存—进料焚烧子系统：焚烧炉本体（炉床、燃烧室）炉排是构成焚烧炉燃烧室的最关键部件：炉排类型：往复式炉排：转动滚筒式炉排：摇动式炉排：逆动式炉排：焚烧子系统：炉排的种类：炉排类型：转动滚筒式炉排：炉膛温度：炉膛内的温度一般为700~1000℃，最好控制在750~950℃炉膛内的温度下限设定：恶臭物质的氧化分解一般认为在700℃以上时进行得比较完全，低温时容易产生剧毒物质二恶英，当温度高于700℃时，二恶英及其前驱物由生成转向分解炉膛内的温度上限设定：设备腐蚀和灰渣的结焦（焚烧灰熔融温度1100~1200℃）减少烟气中氮氧化物的生成焚烧子系统：炉膛燃烧室：第一燃烧室：第二燃烧室：焚烧子系统：主要完成固体物料的燃烧和挥发组分的火焰燃烧主要对烟气中未燃尽组分和悬浮颗粒进行燃烧助燃空气：一次空气：由炉排下方吹入，其作用是提供废物燃烧所需氧气，同时还可以防止炉排过热二次空气：由炉排上方吹入，其主要作用使炉膛内气体产生搅动，造成良好的混合效果，同时为烟气中未燃尽可燃组分氧化分解提供所需的氧气焚烧子系统：燃烧室的四种气流模式：焚烧子系统：对流式并流式错流式二次回流式可以使垃圾受到充分的干燥适于焚烧低热值（低位发热量2000~4000kJ/kg）及高含水量的垃圾较适用；对流式：燃烧室的四种气流模式：并流式：燃烧气体对垃圾干燥效果较低常用于焚烧高热值(低位发热量5000kJ/kg以上)及低含水量的垃圾适用于焚烧中等发热量的垃圾，即低位发热量为1000~6300kJ/kg的垃圾。错流式：燃烧室的四种气流模式：二次回流式：适于垃圾热值随四季变化较大2、焚烧炉类型：机械炉床焚烧炉优点：容量大效率高，焚烧彻底，燃烧稳定，余热利用高缺点：造价高，技术复杂，维修费高，运行管理要求高不适合于含水率特别高的污泥并流式回转窑焚烧炉逆流式回转窑焚烧炉回转窑焚烧炉二次燃烧室投料传送带旋风分离器排风机除尘器旋（回）转窑式焚烧炉：并流式旋转窑焚烧炉：逆流式旋转窑焚烧炉：旋（回）转窑式焚烧炉：优点：操作弹性大，能适应不同性状的废物垃圾搅拌及干燥好，适合于中小容量，可高温安全燃烧，残灰颗粒小机械零部件少，发生故障的可能性小缺点：连续传动装置复杂，炉内的耐火材料易损坏燃烧效率低，处理低热值废物时必须加辅助燃料炉体排出的尾气常带恶臭，需脱臭装置或导入高温后燃烧室在工业垃圾焚烧领域应用广泛适用范围：适用于处理PCBs等危险废物和一般工业废物特别是含多种难燃烧物质或水分变化较大的垃圾，对处理多种混合固体废物有利处理城市生活垃圾时会因动力消耗大而增加垃圾的处理成本处理高粘度污泥时，易在炉内干燥区粘附结块而影响传热效率流化床式焚烧炉（Fluidizedbedincineration,FBI）如何分离热载体与灰渣？优点：容量适中，热导性好，燃烧效率高炉床单位面积处理能力大床层温度易于控制本体结构简单，无机械传动部件，不易产生故障，造价便宜流化床式焚烧炉：缺点：动力消耗较多废气中粉尘较多空气分布必须均匀，否则发生偏流影响流化状态和尾气夹带量，燃烧温度和焚烧完全性一种综合性能优越的城市垃圾焚烧方式，尤其适合我国垃圾热值低的国情流化床式焚烧炉：可用于处理生活垃圾、污泥、油渣以及多种有机废液和小颗粒废物等。模组式固定床焚烧炉（控气式焚烧炉）：一次燃烧室助燃空气量为理论空气量的70~80%优点：适用于中小容量，构造简单，装置可移动，机动性强模组式固定床焚烧炉（控气式焚烧炉）：缺点：燃烧不完全，燃烧效率低，使用年限短（5~10年），平均建造成本高适用范围：已成为主要的小型废物焚烧炉，普遍为一般学校、机关、医院、工厂及小型乡镇使用。适用于废纸、城市垃圾和医疗垃圾的处理也可用于焚烧其他一般固体、液体及污泥废物但不十分适合危险废物焚烧使用。模组式固定床焚烧炉（控气式焚烧炉）：1）焚烧产生的废气组成粒状污染物，CO，SO2，SO3，NOX，HCl，HF，重金属，二恶英/呋喃，N2，H2O2）排放标准《GB18485-2001生活垃圾焚烧污染控制标准》《危险废物焚烧污染控制标准》GB18484-2001六、焚烧产生的大气污染物及其控制：3）烟气中主要污染物控制技术粒状污染物控制技术氮氧化物控制技术酸性气体控制技术重金属控制技术二恶英/呋喃控制技术六、焚烧产生的大气污染物及其控制：粒状污染物控制技术静电除尘器布袋除尘器旋风除尘器湿法除尘设备氮氧化物控制技术氮氧化物的产生：燃料型氮氧化物：热力型氮氧化物（火焰温度在1000℃以上时会大量产生）氮氧化物的控制技术：燃烧控制法：湿法（较少用于垃圾焚烧）干法（选择性非催化还原和选择性催化还原）空气中的氮燃料中的氮酸性气体控制技术干式洗烟法半干式洗烟法湿式洗烟法酸性气体控制技术干式洗烟法锅炉旋风除尘器冷却塔反应槽布袋除尘器回流槽垃圾飞灰石灰粉反应物+飞灰引风扇烟囱水去除效率：HCl60%，SO230%左右。酸性气体控制技术半干式洗烟法锅炉旋风除尘器吸收准备槽半干式吸收塔布袋除尘器垃圾飞灰吸收剂反应物+飞灰引风扇烟囱水去除效率：90%以上。酸性气体控制技术湿式洗烟法锅炉布袋除尘器冷却塔洗涤塔第一段中和槽垃圾反应物+飞灰引风扇烟囱水冷却塔洗涤塔第二段混合槽特殊助剂吸收剂去除效率：90%以上。NaOH或Ca(OH)2。SO2HCl重金属控制技术降温凝结截获凝结颗粒挥发性高的铅、镉及汞等少数重金属不易被凝结去除各种洗烟塔除尘设备+3）烟气中主要污染物控制技术二噁英/呋喃控制技术二噁英（PCDDs）：指含有二个氧键连接二个苯环的一类有机氯化合物。OOO呋喃（PCDFs）：指含有一个氧键连接二个苯环的一类有机氯化合物。TCDD：2,3,7,8－四氯二苯二恶英二恶英/呋喃控制技术是现有化合物中最毒物质，毒性比氰化物大1000倍PCDDs/PCDFs的浓度表示方式：总量浓度（ng/m3,ng/kg,ng/L）毒性当量浓度（TEQ）：以2,3,7,8－TCDD为基准（系数1.0）序号项目单位数值含义限值1烟尘mg/m3测定均值802烟气黑度林格曼黑度，级测定值13一氧化碳mg/m3小时均值1504氮氧化物mg/m3小时均值4005二氧化硫mg/m3小时均值2606硫化氢mg/m3小时均值757汞mg/m3测定均值0.28镉mg/m3测定均值0.19铅mg/m3测定均值1.610二噁英类ng/m3测定均值1.0注：表中规定各项标准限值，均以标准状态下含11％O2的干烟气为参考值换算生活垃圾焚烧炉大气污染物排放限值（GB18485-2001）PCDDs/PCDFs的产生：废物本身所含有：炉内形成：焚烧含微量PCDDs/PCDFs的垃圾炉内形成的不完全燃烧碳氢化合物与氯化物结合形成排出燃烧室外的烟气中氯苯、苯酚等前驱物在特定条件下被金属氧化物催化合成PCDDs/PCDFs炉外低温合成：生成PCDDs/PCDFs的前驱物质氯苯、苯酚控制来源：减少炉内形成：避免炉外低温再合成：重点：保证足够的燃烧温度和停留时间焚烧温度≥850℃,停留时间≥2s焚烧温度≥1000℃,停留时间≥1s避免含PCDDs/PCDFs物质和含氯成分高的物质（如PVC）进入垃圾共“a-g”七条措施PCDDs/PCDFs的防治：a.在燃烧室设计时采取适当的炉体热负荷，以保持足够的燃烧温度、气体停留时间、燃烧段和后燃烧段的不同空气量及预热温度等b.炉床上的二次空气量要充足c.燃烧室的气流模式宜采用顺流式d.高温阶段炉室体积应足以确保废气有足够的停留时间e.操作上，确保废气中有适当的过氧浓度（6~12%）f.在启炉、停炉或炉温不足时，应确保启动助燃器达到既定炉温g.通过监测系统和各种控制调节系统，确保燃烧完全对于烟气中已生成的PCDDs/PCDFs：干法或半干法：喷入吸附剂（如活性炭或焦炭粉）或设置吸附剂的固定床吸附与除尘设备联合湿法：对PCDDs/PCDFs总浓度影响不大，但可使毒性当量浓度（TEQ）有所降低避免炉外低温再合成：PCDDs/PCDFs生成的典型温度：350±50℃主要发生在锅炉内（尤其在节热器部位）或粒状污染物控制设备前。PCDDs/PCDFs的测定：属于超痕量级测试：GC-MS联机测定七、焚烧产生的残渣及其控制：灰渣种类：细渣底灰锅炉灰飞灰属于危险废物，必须进行固化/稳定化处理焚烧灰渣的处理处置及再利用：图7-26（P220）：典型的灰渣处理处置技术图7-27（P221）：典型的焚烧灰渣再利用技术七、焚烧产生的残渣及其控制：