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固废第七章 焚烧技术

主要完成固体物料的燃烧和挥发组分的火焰燃烧
第二燃烧室:
主要对烟气中未燃尽组分和悬浮颗粒进行燃烧
焚烧子系统:
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
垃 圾 锅炉 冷却塔 引风扇
烟囱
HCl
洗涤塔 第二段
布袋 除尘器
冷却塔3;飞灰
混合槽
去除效率:90%以上。
吸收剂 水
特 殊 助 剂
重金属控制技术
各种洗烟塔 + 除尘设备
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
3)烟气中主要污染物控制技术 二噁英/呋喃控制技术
六、焚烧产生的大气污染物及其控制:
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,H2O 2)排放标准 《GB 18485-2001 生活垃圾焚烧污染控制标准》 《危险废物焚烧污染控制标准》GB 18484-2001
六、焚烧产生的大气污染物及其控制:
燃烧室的四种气流模式:
错流式:
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。
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
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
模组式固定床焚烧炉(控气式焚烧炉): 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。
150
400 260 75 0.2
8
9 10

铅 二噁英类
mg/m3
mg/m3 ng/m3
测定均值
测定均值 测定均值
0.1
1.6 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
PCDDs/PCDFs的产生:
废物本身所含有:
焚烧含微量PCDDs/PCDFs的垃圾
炉内形成: 炉内形成的不完全燃烧碳氢化合物与氯化物结合形成
g.通过监测系统和各种控制调节系统,确保燃烧完全
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。
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
O O
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。
呋喃(PCDFs):
O
指含有一个氧键连接二个苯 环的一类有机氯化合物。
二恶英/呋喃控制技术
TCDD:2,3,7,8-四氯二苯二恶英
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)
生成PCDDs/PCDFs的前驱物质氯苯、苯酚
炉外低温合成:
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
PCDDs/PCDFs的防治:
控制来源:
避免含PCDDs/PCDFs物质和含氯成分高的物质 (如PVC)进入垃圾
减少炉内形成:
共“a-g”七条措施 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
流化床式焚烧炉 (Fluidized bed incineration, FBI)
如何分离热载体与灰渣?
流化床式焚烧炉: 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
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
焚烧子系统: 燃烧室的四种气流模式:
对流式
错流式
并流式
二次回流式
燃烧室的四种气流模式:
对流式:
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;
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
生活垃圾焚烧炉大气污染物排放限值(GB18485-2001)
序号 1 2 项目 烟尘 烟气黑度 单位 数值含义 测定均值 测定值 限值 80 1
mg/m3
林格曼黑度,级
3
4 5 6 7
一氧化碳
氮氧化物 二氧化硫 硫化氢 汞
mg/m3 mg/m3
mg/m3 mg/m3 mg/m3
小时均值
小时均值 小时均值 小时均值 测定均值
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:
细渣
底灰
灰渣种类:
锅炉灰 飞灰
属于危险废物,必须进行固化/稳定化处理
七、焚烧产生的残渣及其控制:
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
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
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:燃料中的氮 热力型氮氧化物
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: 燃烧室: 第一燃烧室:
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
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
空气中的氮
(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)
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
水 垃 圾 锅炉 旋风 除尘器 冷却塔 石灰粉
烟囱
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
1、焚烧系统的组成:
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:
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)
焚烧子系统: 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:
摇动式炉排: 转动滚筒式炉排:
逆动式炉排:
炉排的种类:
炉排类型: 转动滚筒式炉排:
焚烧子系统:
炉膛
炉膛温度:
炉膛内的温度一般为700~1000℃,最好控制在 750~950 ℃
避免炉外低温再合成:
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
引风扇 布袋 除尘器
反应槽
飞灰
回流槽
去除效率:HCl 60%,SO2 30%左右。
反应物 +飞灰
酸性气体控制技术
半干式洗烟法
水 吸收剂
吸收 准备槽
垃 圾
锅炉 旋风 除尘器 半干式 吸收塔 布袋 除尘器
引风扇
烟囱
飞灰
反应物 +飞灰
去除效率:90%以上。
酸性气体控制技术
湿式洗烟法
NaOH或Ca(OH)2。
旋(回)转窑式焚烧炉:
投料传送带
回转窑焚烧炉
除尘器
二次燃烧室
旋风分离器
排风机
并流式回转窑焚烧炉
逆流式回转窑焚烧炉
并流式旋转窑焚烧炉:
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