工业热工设备及测量 第四章-固体废物焚烧处理技术.ppt

1、废物焚烧处理技术与焚烧炉废物焚烧处理技术与焚烧炉 重点内容：重点内容： （1）焚烧过程）焚烧过程 干燥加热阶段，燃烧阶段，燃尽阶段；干燥加热阶段，燃烧阶段，燃尽阶段； （2）影响焚烧过程的因素）影响焚烧过程的因素 焚烧温度（焚烧温度（Temperature）、停留（燃烧）时间）、停留（燃烧）时间（Time）、搅混强度（）、搅混强度（Turbulence）（常称）（常称3T）和过剩空气率合称为焚烧四大要素；和过剩空气率合称为焚烧四大要素； （3）固体废物焚烧主要炉型。）固体废物焚烧主要炉型。 （4）焚烧废气处理）焚烧废气处理问题提出问题提出1 1、垃圾焚烧厂进居住区引争议、垃圾焚烧厂进居住区引争

2、议 经多年调研，广州番禺区经多年调研，广州番禺区生活垃圾焚烧厂生活垃圾焚烧厂的选址地点定在的选址地点定在番禺区大石街附近，如此选址结果引起强烈争议。番禺区大石街附近，如此选址结果引起强烈争议。 番禺逾番禺逾30万居民担心可能将产生一级致癌物二恶英。大多万居民担心可能将产生一级致癌物二恶英。大多数业主明确表示，数业主明确表示，“将对这一项目抵制到底将对这一项目抵制到底”。 调查显调查显示，示，高达高达97.1%97.1%的的受访居民不赞成在番禺区大石街附近建受访居民不赞成在番禺区大石街附近建设垃圾焚烧发电厂；设垃圾焚烧发电厂； 要尊重公众的选择，但同时也要考虑现实情况，垃圾围城要尊重公众的选择，

3、但同时也要考虑现实情况，垃圾围城的现实就在眼前，每天产生如此巨量的垃圾如何处理？的现实就在眼前，每天产生如此巨量的垃圾如何处理？你的看法你的看法 （1） （2） （3）垃垃圾圾处处理理工工艺艺选选择择 城市人口规模城市人口规模 城市经济实力城市经济实力 土地资源条件土地资源条件 7.1 概述概述 （1）定义）定义 垃圾焚烧定义：垃圾焚烧是对垃圾进行高温处理的一种方垃圾焚烧定义：垃圾焚烧是对垃圾进行高温处理的一种方法，它是指在高温焚烧炉内（法，它是指在高温焚烧炉内（800-1000），垃圾中的），垃圾中的可燃成分与空气中的氧气发生剧烈的化学反应，转化为高可燃成分与空气中的氧气发生剧烈的化学反应，

4、转化为高温的燃烧气体和性质稳定的固体残渣，并放出热量的过程。温的燃烧气体和性质稳定的固体残渣，并放出热量的过程。 7.2 圾焚烧特性与焚烧过程圾焚烧特性与焚烧过程 7.2.1 垃圾的焚烧特性垃圾的焚烧特性 （1）垃圾的发热量）垃圾的发热量 根据经验，当垃圾的低位热值大于根据经验，当垃圾的低位热值大于3350kJ/kg时，垃圾即时，垃圾即可实现自燃而无需添加助燃剂。可实现自燃而无需添加助燃剂。 垃圾的发热量主要受垃圾的三成分，即水分（垃圾的发热量主要受垃圾的三成分，即水分（W），灰分），灰分（A）和可燃分（）和可燃分（R）的影响）的影响 ,因此可通过因此可通过“三成分三成分”对垃对垃圾的可燃性质

5、进行定性的判断圾的可燃性质进行定性的判断 . 标准煤亦称煤当量，具有统一的热值标准。我国规定每千标准煤亦称煤当量，具有统一的热值标准。我国规定每千克标准煤的热值为克标准煤的热值为7000千卡。将不同品种、不同含量的千卡。将不同品种、不同含量的能源按各自不同的热值换算成每千克热值为能源按各自不同的热值换算成每千克热值为7000千卡的千卡的标准煤。标准煤。 现在改用焦耳现在改用焦耳7000kcal/kg = 70004.1868kJ = 29307.6kJ 29308 kJ/kg的煤叫标煤热值的煤叫标煤热值垃圾焚烧组分三元图垃圾焚烧组分三元图图中斜线覆盖的部分为图中斜线覆盖的部分为可燃区，边界上或

6、边界可燃区，边界上或边界外为不可燃区。外为不可燃区。从图上可以看出其可燃从图上可以看出其可燃区的界限值：区的界限值：W50%；A60%；R25%。 几种典型废物的热值（几种典型废物的热值（kJ/kg）废废物物煤矸石煤矸石广州垃广州垃圾圾19961996杭州垃杭州垃圾圾19971997常州垃常州垃圾圾19971997芜湖垃芜湖垃圾圾19971997上海污水厂上海污水厂 污泥污泥热值8 0 08 0 0 80008000441244124452445273007300286328631460014600 （2）焚烧产物）焚烧产物 固体废物中的可燃成分主要是有机物，有机物由大量的碳，固体废物中的可燃

7、成分主要是有机物，有机物由大量的碳，氢，氧元素组成，有时还含有氮，硫，磷和卤素等少量元氢，氧元素组成，有时还含有氮，硫，磷和卤素等少量元素。这些元素在焚烧过程中与空气中的氧发生反应，生成素。这些元素在焚烧过程中与空气中的氧发生反应，生成各种氧化物或部分元素的氢化物。各种氧化物或部分元素的氢化物。 一个一个完全燃烧的氧化反应完全燃烧的氧化反应可表示为：可表示为： CxHyOz NuSvClw + (x+v+0.25(y-w) -0.5z) O2xCO2+ wHCl+0.5uN2+v SO2+0.5(y-w) H2O + Q7.2.2 焚烧过程焚烧过程 物料从送入焚烧炉起，到形成烟气和固态残渣的整

8、个过程物料从送入焚烧炉起，到形成烟气和固态残渣的整个过程总称为焚烧过程。焚烧过程包括三个阶段：干燥加热阶段，总称为焚烧过程。焚烧过程包括三个阶段：干燥加热阶段，燃烧阶段，燃尽阶段。燃烧阶段，燃尽阶段。 （1）干燥阶段）干燥阶段 对机械送料的运动式炉排炉，从物料送入焚烧炉起，到物对机械送料的运动式炉排炉，从物料送入焚烧炉起，到物料开始析出挥发分和着火这一段时间，都认为是干燥阶段。料开始析出挥发分和着火这一段时间，都认为是干燥阶段。 （2）燃烧阶段）燃烧阶段 在干燥阶段基本完成后，如果炉内温度足够高，且又有足在干燥阶段基本完成后，如果炉内温度足够高，且又有足够的氧化剂，物料就会很顺利地进入真正的焚

9、烧阶段够的氧化剂，物料就会很顺利地进入真正的焚烧阶段燃烧阶段。燃烧阶段。 燃烧阶段包括了三个同时发生的化学反应模式。燃烧阶段包括了三个同时发生的化学反应模式。 强氧化反应强氧化反应 物料的燃烧包括物料与氧发生的强氧化反应过程。物料的燃烧包括物料与氧发生的强氧化反应过程。 热解热解 热解是在缺氧或无氧条件下，利用热能破坏含碳高分子化热解是在缺氧或无氧条件下，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的过程。组的过程。 原子基团碰撞原子基团碰撞 在物料燃烧过程中，还伴有火焰的出现。燃烧火焰实质上在物料燃烧过程中，还

10、伴有火焰的出现。燃烧火焰实质上是高温下富含原子基团的气流造成的。由于原子基团电子是高温下富含原子基团的气流造成的。由于原子基团电子能量的跃迁、分子的旋转和振动等产生量子辐射，产生红能量的跃迁、分子的旋转和振动等产生量子辐射，产生红外热辐射、可见光和紫外线等，从而导致火焰的出现。外热辐射、可见光和紫外线等，从而导致火焰的出现。 （3）燃尽阶段）燃尽阶段 物料在主燃烧阶段发生强烈的发热发光氧化反应之后，开物料在主燃烧阶段发生强烈的发热发光氧化反应之后，开始进入燃尽阶段。此时参与反应的物质的量大大减少了，始进入燃尽阶段。此时参与反应的物质的量大大减少了，而反应生成的惰性物质、气态的而反应生成的惰性物

11、质、气态的CO2、H2O和固态的灰渣和固态的灰渣则增加了。则增加了。7.2.3 影响焚烧过程的因素影响焚烧过程的因素（1）焚烧温度）焚烧温度 废物的焚烧温度是指废物中有害组分在高温下氧化、废物的焚烧温度是指废物中有害组分在高温下氧化、分解直至破坏所需达到的温度。它比废物的着火温度要高分解直至破坏所需达到的温度。它比废物的着火温度要高得多。得多。 合适的焚烧温度是在一定的停留时间下由实验确定的。大合适的焚烧温度是在一定的停留时间下由实验确定的。大多数有机物的焚烧温度范围在多数有机物的焚烧温度范围在8001000，通常在，通常在800900左右为宜。左右为宜。 我国生活垃圾焚烧污染控制标准我国生活

12、垃圾焚烧污染控制标准(GB18485-2001)中规定中规定烟气出口温度烟气出口温度850。 （2）停留时间）停留时间 烟气停留时间：燃烧气体从最后空气喷射口或燃烧器到换烟气停留时间：燃烧气体从最后空气喷射口或燃烧器到换热面（如余热锅炉换热器等）或烟道冷风引射口之间的停热面（如余热锅炉换热器等）或烟道冷风引射口之间的停留时间。留时间。 停留时间的长短直接影响废物的焚烧效果、尾气组成等，停留时间的长短直接影响废物的焚烧效果、尾气组成等，停留时间也是决定炉体容积尺寸和燃烧能力的重要依据。停留时间也是决定炉体容积尺寸和燃烧能力的重要依据。 一般情况下，应尽可能通过生产模拟试验来获得设计数据。一般情况

13、下，应尽可能通过生产模拟试验来获得设计数据。对缺少试验手段或难以确定废物焚烧所需时间的情况，可对缺少试验手段或难以确定废物焚烧所需时间的情况，可参阅经验数据。对于垃圾焚烧，如温度维持在参阅经验数据。对于垃圾焚烧，如温度维持在8501000之间，并有良好的搅拌和混合时，燃烧气体的燃之间，并有良好的搅拌和混合时，燃烧气体的燃烧室的停留时间约烧室的停留时间约为为12s。 （3）搅混强度）搅混强度 要使废物燃烧完全，减少污染物形成，必须使废物与助燃要使废物燃烧完全，减少污染物形成，必须使废物与助燃空气充分接触、燃烧气体与助燃空气充分混合。空气充分接触、燃烧气体与助燃空气充分混合。 焚烧炉所采用的搅动方

14、式有空气流搅动、机械炉排搅动、焚烧炉所采用的搅动方式有空气流搅动、机械炉排搅动、流态化搅动及旋转搅动等，其中以流态化搅动效果最好。流态化搅动及旋转搅动等，其中以流态化搅动效果最好。中小型焚烧炉多属于固定炉床式，常通过空气的流动来进中小型焚烧炉多属于固定炉床式，常通过空气的流动来进行搅动，其主要方式有：行搅动，其主要方式有： 炉床下送风炉床下送风 助燃空气自炉床下送风，由废物层孔隙中窜出，这种搅动助燃空气自炉床下送风，由废物层孔隙中窜出，这种搅动方式易将不可燃的底灰或未燃炭颗粒随气流带出，形成颗方式易将不可燃的底灰或未燃炭颗粒随气流带出，形成颗粒物污染，废物与空气接触机会大，废物燃烧较完全，焚粒

15、物污染，废物与空气接触机会大，废物燃烧较完全，焚烧残渣热灼减量较小。烧残渣热灼减量较小。 炉床上送风炉床上送风 助燃空气由炉床上方送风，废物进入炉内时从表面开始燃助燃空气由炉床上方送风，废物进入炉内时从表面开始燃烧，优点是形成的粒状物较少，缺点是焚烧残渣热灼减量烧，优点是形成的粒状物较少，缺点是焚烧残渣热灼减量较高。较高。 一般来说，二次燃烧室气体速度在一般来说，二次燃烧室气体速度在37m/s即可满足要求。即可满足要求。气体流速过大时，混合强度加大，但气体在二次燃烧室的气体流速过大时，混合强度加大，但气体在二次燃烧室的停留时间会降低，反而不利于燃烧的完全进行。停留时间会降低，反而不利于燃烧的完

16、全进行。 （4）过剩空气率）过剩空气率 过剩空气系数过剩空气系数 过剩空气系数（过剩空气系数（m）用于表示实际供应空气量与理论空气）用于表示实际供应空气量与理论空气量的比值，定义为：量的比值，定义为：mA/A0 式中；式中；A0为理论空气量；为理论空气量；A为实际供应空气量。为实际供应空气量。 过剩空气率过剩空气率 过剩空气率由下式求出：过剩空气率由下式求出： 过剩空气率（过剩空气率（m-1）100% 根据经验，过剩空气系数一般需大于根据经验，过剩空气系数一般需大于1.5，常在，常在1.51.9之之间；但在某些特殊情况下，过剩空气系数可能在间；但在某些特殊情况下，过剩空气系数可能在2以上，以上

17、，才能达到较完全的焚烧效果。才能达到较完全的焚烧效果。 7.4燃烧反应计算燃烧反应计算 7.4.1理论空气需要量（完全燃烧空气量）的计算理论空气需要量（完全燃烧空气量）的计算 已知燃料成分为（质量分数）已知燃料成分为（质量分数） C%+H%+O%+N%+S%+A%+W%=100% 每千克燃料完全燃烧时所需要的每千克燃料完全燃烧时所需要的氧气量氧气量为：为： 标准状态下，氧气的密度为标准状态下，氧气的密度为32/22.4=1.429（kgm-3）,则则换算成氧气的体积需要量为：换算成氧气的体积需要量为： )(1001838,120kgkgOSHCoG 至此，氧气的需要量完全按化学式计算而来，并未

18、估计任至此，氧气的需要量完全按化学式计算而来，并未估计任何其他因素的影响，称为何其他因素的影响，称为“理论氧气需要量理论氧气需要量”。 一般一般干空气干空气的成分，以质量分数表示，的成分，以质量分数表示，O2为为23.2%；N2为为76.8%；按体积，；按体积，O2为为21%； N2为为79%。故可得：。故可得： 13201001838429. 11,kgmOSHCoV)(1001838232. 0110kgkgOSHCG)(10)31. 431. 448.3448.11(12kgkgOSC1301001838100/2142911kgmOSHC。V)(10)33. 333. 367.2689

19、. 8(12kgkgOSHC 7.4.1.2实际空气需要量实际空气需要量 在实际操作中，要保证炉内燃料完全燃烧，通常供给比理在实际操作中，要保证炉内燃料完全燃烧，通常供给比理论值多一些的空气（过理空气量），而需要炉内处于还原论值多一些的空气（过理空气量），而需要炉内处于还原性气氛中，便供给少一些空气。性气氛中，便供给少一些空气。 实际空气需要量实际空气需要量Vn可表示为：可表示为： Vn =n V0 式中，式中，n为空气消耗系数；当为空气消耗系数；当n1时，被称为时，被称为“空气过剩空气过剩系数系数”。 由以上计算可知：由以上计算可知： V0只决定于燃料的成分，燃料中可燃物含量越高，则只决定于

20、燃料的成分，燃料中可燃物含量越高，则V0就越大；就越大； 实际空气需要量实际空气需要量V0与空气消耗系数与空气消耗系数n有关，而有关，而n与燃料与燃料条件有关。条件有关。 7.4.2空气温度的计算空气温度的计算 7.4.2.1热平衡法热平衡法 燃料燃烧时产物达到的温度，即是燃烧温度。燃料燃烧时产物达到的温度，即是燃烧温度。 （1）热量收入）热量收入 燃料的化学热，即燃料发热量：燃料的化学热，即燃料发热量：QL 空气带入的物理热：空气带入的物理热：Qair=VnCairtair 燃料带入的物理热：燃料带入的物理热：Qfuel=Cfueltfuel （2）热量支出）热量支出 燃烧产物含有的物理热燃

21、烧产物含有的物理热Qp=Vn,pCptp 由燃烧产物传给周围物质的热量：由燃烧产物传给周围物质的热量：Qtransfer或或Qt 因燃烧条件变化而造成的不完全燃烧的热损失：因燃烧条件变化而造成的不完全燃烧的热损失：Qun。 燃烧产物中某些气体高温热分解所消耗的热量：燃烧产物中某些气体高温热分解所消耗的热量：Qd 根据热平衡原理，当根据热平衡原理，当Q收收= Q支支时，燃烧产物达到一个相对时，燃烧产物达到一个相对稳定的燃烧温度，则：稳定的燃烧温度，则： QL+ Qair+ Qf= Vn,pCptp +Qt+ Qun + Qd 那么：那么： tp=( QL+ Qair+ Qf -Qt- Qun -

22、 Qd)/ (Vn,pCp) tp为实际条件下的燃烧产物温度，称为实际燃烧温度为实际条件下的燃烧产物温度，称为实际燃烧温度. 理论燃烧温度理论燃烧温度 若在绝热系统中完全燃烧，则若在绝热系统中完全燃烧，则Qt=0， Qun =0，按上式计，按上式计算出的温度称算出的温度称“理论燃烧温度理论燃烧温度”。 t0,p=(QL + Qair + Qf - Qd)/ (Vn,pCp) （4-73） 理论燃烧温度是某种成分在某一燃烧条件下所能达到的最理论燃烧温度是某种成分在某一燃烧条件下所能达到的最高温度。高温度。 7.4.6停留时间的计算停留时间的计算 7.4.6.1分批（间歇）全混流反应器分批（间歇）

23、全混流反应器 特点：特点： 反应器内的物料具有完全相同的温度和浓度，且等于反反应器内的物料具有完全相同的温度和浓度，且等于反应器出口物料的温度和浓度；应器出口物料的温度和浓度； 理想混合反应器内的返混为无限大。具有良好的搅拌的理想混合反应器内的返混为无限大。具有良好的搅拌的釜式反应器可近似地按理想混合反应器处理。釜式反应器可近似地按理想混合反应器处理。就整个反应器在单位时间内对组成就整个反应器在单位时间内对组成A作物料衡算：作物料衡算： 中的积累量在反应器的量应掉的单位时间反的量出的单位时间流的量的物料单位时间流入AAAAdtVcdVrAA 00VrdtVcdAAAOAAOAcccx恒容时恒容

24、时 AAAAOxAxAOCCAArdcrdct0恒容时恒容时,积分积分: 7.4.6.2连续操作全混流反应器连续操作全混流反应器 在这种操作中，反应物料连续不断地以恒定流速流入全混在这种操作中，反应物料连续不断地以恒定流速流入全混流反应器，而产物也以恒定的速率不断地从反应器内排出。流反应器，而产物也以恒定的速率不断地从反应器内排出。 当反应流体的密度恒定时，则流出和流入反应器的容积流当反应流体的密度恒定时，则流出和流入反应器的容积流速是一致的。则对组分速是一致的。则对组分A就整个反应器作物料衡算，有：就整个反应器作物料衡算，有：反应流出流入AAOAOOrVccAAAOAAAOOrxcrccV(

25、1)空时空时 ：反应器的有效容积：反应器的有效容积V与进料容积流速与进料容积流速 之比，之比，称为空时。称为空时。(2)反应时间反应时间t：反应物料进入反应器后从实际发生反应的：反应物料进入反应器后从实际发生反应的时刻起到反应达到某一程度（如某个转化率或出口浓度）时刻起到反应达到某一程度（如某个转化率或出口浓度）时所需的时间。时所需的时间。(3)停留时间停留时间 ：反应物自进入反应器的时刻算起到它们：反应物自进入反应器的时刻算起到它们离开反应器时刻止，在反应器共停留了多少时间。离开反应器时刻止，在反应器共停留了多少时间。tO 7.5 垃圾焚烧工艺系统垃圾焚烧工艺系统 实际上，垃圾焚烧系统应包括

26、整个垃圾焚烧厂，即从垃圾实际上，垃圾焚烧系统应包括整个垃圾焚烧厂，即从垃圾的前处理到烟气处理整个过程。的前处理到烟气处理整个过程。 这里所指的焚烧系统又指垃圾进入焚烧炉内燃烧生成产物这里所指的焚烧系统又指垃圾进入焚烧炉内燃烧生成产物（气和渣）排出的过程，即焚烧系统只涉及垃圾的接收、（气和渣）排出的过程，即焚烧系统只涉及垃圾的接收、燃烧、出渣、燃烧气体的完全燃烧以及为保证完全燃烧助燃烧、出渣、燃烧气体的完全燃烧以及为保证完全燃烧助燃空气的供应（一次和二次）等燃空气的供应（一次和二次）等 。 焚烧系统与前处理系统、余热利用系统、助燃空气系统、烟焚烧系统与前处理系统、余热利用系统、助燃空气系统、烟气

27、处理系统、灰渣处理系统、废水处理系统、自控系统等气处理系统、灰渣处理系统、废水处理系统、自控系统等密切相关。密切相关。其中焚烧系统或焚烧炉是焚烧过程的关键和核其中焚烧系统或焚烧炉是焚烧过程的关键和核心，心，它为垃圾燃烧提供了场所和空间，其结构和形式将直它为垃圾燃烧提供了场所和空间，其结构和形式将直接影响固体废物的燃烧状况和效果。接影响固体废物的燃烧状况和效果。 通常固体废物在焚烧炉中燃烧过程包括：通常固体废物在焚烧炉中燃烧过程包括：固体表面的水分蒸发；固体表面的水分蒸发；固体内部的水分蒸发；固体内部的水分蒸发；固体中挥发性成分的着火燃烧；固体中挥发性成分的着火燃烧；固体碳的表面燃烧；固体碳的表

28、面燃烧；完成燃烧（燃烬）。完成燃烧（燃烬）。和为干燥过程；和为干燥过程；为燃烧过程。为燃烧过程。 燃烧又可分为一次燃烧和二次燃烧。燃烧又可分为一次燃烧和二次燃烧。 一次燃烧是燃烧的开始，二次燃烧则是完成整个燃烧过程一次燃烧是燃烧的开始，二次燃烧则是完成整个燃烧过程的重要阶段。以分解燃烧为主的固体废物的焚烧，仅靠一的重要阶段。以分解燃烧为主的固体废物的焚烧，仅靠一次助燃空气难以完成燃烧反应。一次燃烧仅使容易挥发成次助燃空气难以完成燃烧反应。一次燃烧仅使容易挥发成分中的易燃部分燃烧并使高分子成分分解，而且，一次燃分中的易燃部分燃烧并使高分子成分分解，而且，一次燃烧产生的烧产生的CO2也可能会还原。

29、也可能会还原。 二次燃烧是将一次燃烧中产生的可燃气体和颗粒炭进一步二次燃烧是将一次燃烧中产生的可燃气体和颗粒炭进一步燃烧，多为气态燃烧燃烧，多为气态燃烧，因此合适的燃烧室容积大小，燃烧，因此合适的燃烧室容积大小，燃烧气体和二次助燃空气的良好混合等至关重要。一次燃烧和气体和二次助燃空气的良好混合等至关重要。一次燃烧和二次燃烧所起作用如图二次燃烧所起作用如图4-5所示。所示。 图图7-5一次燃烧和二次燃烧一次燃烧和二次燃烧 7.5.2焚烧炉焚烧炉 7.4.2焚烧炉焚烧炉 从不同角度可对焚烧炉进行分类。从不同角度可对焚烧炉进行分类。按焚烧室的多少按焚烧室的多少可分为：可分为：单室焚烧炉和多室焚烧炉；

30、单室焚烧炉和多室焚烧炉；按炉型可分为按炉型可分为固定炉排炉、机固定炉排炉、机械炉排炉、流化床炉、回转窑炉和气体熔融炉等。械炉排炉、流化床炉、回转窑炉和气体熔融炉等。 7.4.2.1单室焚烧炉单室焚烧炉 单室焚烧炉要求在一个燃烧室中完成：供氧（空气）；单室焚烧炉要求在一个燃烧室中完成：供氧（空气）；热分解、表面燃烧；垃圾挥发组分、固定碳素、臭气热分解、表面燃烧；垃圾挥发组分、固定碳素、臭气成分、有害气体的完全燃烧等过程成分、有害气体的完全燃烧等过程 。 此焚烧炉处理挥发性成分含量高，热解速率快且在干燥过此焚烧炉处理挥发性成分含量高，热解速率快且在干燥过程中易产生有害气体时，会产生不完全燃烧现象。

31、因此，程中易产生有害气体时，会产生不完全燃烧现象。因此，除少数工业垃圾外，单室炉在生活垃圾处理中几乎不用。除少数工业垃圾外，单室炉在生活垃圾处理中几乎不用。 图图7-6 单室固定排炉单室固定排炉 7.5.2.2多室焚烧多室焚烧 该炉指在一定燃烧过程中，不供给全部所需空气，只供应该炉指在一定燃烧过程中，不供给全部所需空气，只供应将固定碳素燃烧的空气，依靠燃烧气体的辐射、对流传热将固定碳素燃烧的空气，依靠燃烧气体的辐射、对流传热等将垃圾热解气化，而在二次甚至三次燃烧过程中将热解等将垃圾热解气化，而在二次甚至三次燃烧过程中将热解气体（包括臭气、有害气体等）完全燃烧的设备。气体（包括臭气、有害气体等）

32、完全燃烧的设备。 该炉适于处理燃烧气体量较多的物质，如生活垃圾的处理该炉适于处理燃烧气体量较多的物质，如生活垃圾的处理一般都为多室焚烧炉型。一般都为多室焚烧炉型。 固定炉排炉造价低廉，但因对垃圾无搅拌作用等，故燃烧固定炉排炉造价低廉，但因对垃圾无搅拌作用等，故燃烧效果较差，易溶融结块，所以焚烧炉渣的热灼减率较高。效果较差，易溶融结块，所以焚烧炉渣的热灼减率较高。在早期有使用固定炉排炉来焚烧生活垃圾的实例，但近期在早期有使用固定炉排炉来焚烧生活垃圾的实例，但近期很少应用。很少应用。 图图7-7 多室固定炉排炉多室固定炉排炉 7.5.2.4活动炉排（机械炉排）焚烧炉活动炉排（机械炉排）焚烧炉 活动

33、炉排焚烧炉的特点是其炉排是活动的。炉排是活动炉活动炉排焚烧炉的特点是其炉排是活动的。炉排是活动炉排焚烧炉的核心部分，其性能直接影响垃圾的焚烧处理效排焚烧炉的核心部分，其性能直接影响垃圾的焚烧处理效果。果。机械炉排焚烧炉机械炉排焚烧炉是最典型的活动炉排焚烧炉，这种焚是最典型的活动炉排焚烧炉，这种焚烧炉可实现焚烧操作的连续化、自动化，是目前城市垃圾烧炉可实现焚烧操作的连续化、自动化，是目前城市垃圾处理中使用最为广泛的焚烧炉型式。按炉排构造不同，机处理中使用最为广泛的焚烧炉型式。按炉排构造不同，机械炉排常分为链条式、阶梯往复式、多段滚动式等。我国械炉排常分为链条式、阶梯往复式、多段滚动式等。我国目前

34、制造的中小型焚烧炉大都为链条式或阶梯往复式的。目前制造的中小型焚烧炉大都为链条式或阶梯往复式的。 图图7-8链条式机械炉排焚烧炉链条式机械炉排焚烧炉 图图7-9 机械炉排炉燃烧的概念图机械炉排炉燃烧的概念图 机械炉排炉可大致分为三段：干燥段、燃烧段、燃烬段。机械炉排炉可大致分为三段：干燥段、燃烧段、燃烬段。各段的供应空气量和运行速度可以调节。各段的供应空气量和运行速度可以调节。 （1）干燥段）干燥段 利用炉壁和火焰的辐射热，垃圾从表面开始干燥，部分产利用炉壁和火焰的辐射热，垃圾从表面开始干燥，部分产生表面燃烧。干燥垃圾的着火温度一般为生表面燃烧。干燥垃圾的着火温度一般为200左右。如左右。如果

35、提供果提供200以上的燃烧空气，干燥的垃圾便会着火，燃以上的燃烧空气，干燥的垃圾便会着火，燃烧便从这部分开始。垃圾在干燥段上的停留时间约为烧便从这部分开始。垃圾在干燥段上的停留时间约为30min。 （2）燃烧段）燃烧段 这是燃烧的中心部分。在干燥段垃圾干燥、热分解产生还这是燃烧的中心部分。在干燥段垃圾干燥、热分解产生还原性气体，在此段产生旺盛的燃烧火焰，在后燃烧段进行原性气体，在此段产生旺盛的燃烧火焰，在后燃烧段进行静态燃烧（表面燃烧）。燃烧段和后燃烧段界线称为静态燃烧（表面燃烧）。燃烧段和后燃烧段界线称为“燃燃烧完了点烧完了点”。即使垃圾特性变化，但也应通过调节炉排速。即使垃圾特性变化，但也

36、应通过调节炉排速度而使燃烧完了点位置尽量不变。度而使燃烧完了点位置尽量不变。 垃圾在燃烧段的停留时间为垃圾在燃烧段的停留时间为30min。总体燃烧空气的。总体燃烧空气的60%80%在此段供应。在此段供应。 （3）燃烬段）燃烬段 将燃烧段送过来的固定碳素及燃烧炉渣中未燃烬部分完全将燃烧段送过来的固定碳素及燃烧炉渣中未燃烬部分完全燃烧。垃圾在燃烬段上停留约燃烧。垃圾在燃烬段上停留约1h。保证燃烬段上充分的停。保证燃烬段上充分的停留时间，可将炉渣的热灼减率降至留时间，可将炉渣的热灼减率降至1%2%。 7.5.2.5流化床焚烧炉流化床焚烧炉 流化床以前用来焚烧轻质木屑等，但近年来开始用于流化床以前用来

37、焚烧轻质木屑等，但近年来开始用于焚烧污泥、煤和城市生活垃圾。焚烧污泥、煤和城市生活垃圾。 其特点是适用于焚烧高水分的物质等。流化床焚烧炉的流其特点是适用于焚烧高水分的物质等。流化床焚烧炉的流态化原理对选择流化床的结构和形式至关重要，根据风速态化原理对选择流化床的结构和形式至关重要，根据风速和垃圾颗粒的运动而处不同流区的流态化可分为：固定床、和垃圾颗粒的运动而处不同流区的流态化可分为：固定床、沸腾流化床（鼓泡流化床）、湍动流化床和循环流化床沸腾流化床（鼓泡流化床）、湍动流化床和循环流化床（快床）（见图（快床）（见图4-10）。）。 图图7-10 流化床的原理流化床的原理 固定床：固定床：气体流速

38、气体流速u较低，则垃圾颗粒保持静态，而气较低，则垃圾颗粒保持静态，而气体从垃圾颗粒间通过（如炉排炉）。体从垃圾颗粒间通过（如炉排炉）。 沸腾流化床：沸腾流化床：气体流速气体流速u超过临界流化速度超过临界流化速度umf，颗粒中，颗粒中产生气泡，颗粒被气泡搅拌形成鼓气泡或沸腾状态。产生气泡，颗粒被气泡搅拌形成鼓气泡或沸腾状态。 循环流化床：循环流化床：气体流速气体流速u超过极限速度（颗粒终端速度）超过极限速度（颗粒终端速度）ut，气体和颗粒激烈碰撞混合，颗粒被气体带着飞散（如，气体和颗粒激烈碰撞混合，颗粒被气体带着飞散（如燃煤发电锅炉）。燃煤发电锅炉）。 流化床垃圾焚烧炉主要处于沸腾（鼓泡）流化状

39、态。图流化床垃圾焚烧炉主要处于沸腾（鼓泡）流化状态。图7-11所示为流化床的结构，一般将垃圾粉碎到所示为流化床的结构，一般将垃圾粉碎到20mm以下再以下再投入到炉内，垃圾和炉内的高温流动砂（投入到炉内，垃圾和炉内的高温流动砂（650800）接）接触混合，瞬时间汽化到燃烧。未燃烬成分和轻质垃圾一起触混合，瞬时间汽化到燃烧。未燃烬成分和轻质垃圾一起飞到上部燃烧室继续燃烧。一般认为上部燃烧室的燃烧占飞到上部燃烧室继续燃烧。一般认为上部燃烧室的燃烧占40%左右，但容积却为流化床层的左右，但容积却为流化床层的45倍，同时上部的温倍，同时上部的温度也比下部流化床层高度也比下部流化床层高100200，通常也

40、称其为二燃室。，通常也称其为二燃室。 图图7-11 流化床焚烧炉的结构流化床焚烧炉的结构 流化床优点：流化床优点： 炉体较小，焚烧炉渣的热灼减率低（约炉体较小，焚烧炉渣的热灼减率低（约1%），炉内可动），炉内可动部分设备少。部分设备少。 但与机械炉排炉相比，有以下缺点：但与机械炉排炉相比，有以下缺点： 比机械炉排炉多设置流化砂循环系统，且流动砂造成的比机械炉排炉多设置流化砂循环系统，且流动砂造成的磨损较大；磨损较大； 燃烧速度快，燃烧空气的平衡较难，较易产生燃烧速度快，燃烧空气的平衡较难，较易产生CO，为，为使燃各种不同垃圾时都保持较合适的温度，必须调节空气使燃各种不同垃圾时都保持较合适的温度

41、，必须调节空气量和空气温度；量和空气温度； 炉内温度控制较难。炉内温度控制较难。 7.5.2.6回转窑炉回转窑炉 回转窑可处理的垃圾范围广，特别是在焚烧工业垃圾的领回转窑可处理的垃圾范围广，特别是在焚烧工业垃圾的领域内应用广泛。在城市生活垃圾焚烧的应用主要是为了达域内应用广泛。在城市生活垃圾焚烧的应用主要是为了达到提高炉渣的燃烬率，将垃圾完全燃烬以达到炉渣再利用到提高炉渣的燃烬率，将垃圾完全燃烬以达到炉渣再利用时的质量要求。这种情况时，回转窑炉一般安装在机械炉时的质量要求。这种情况时，回转窑炉一般安装在机械炉排炉后。排炉后。 图图7-12所示为将回转窑作为干燥和燃烧炉使用时的示意图。所示为将回

42、转窑作为干燥和燃烧炉使用时的示意图。在此流程中，机械炉排作为燃烬段安装于其后，作用是将在此流程中，机械炉排作为燃烬段安装于其后，作用是将炉渣中未燃烬物完全燃烧。除了这种设计外，也有不带燃炉渣中未燃烬物完全燃烧。除了这种设计外，也有不带燃烬段的回转窑炉。烬段的回转窑炉。 图图7-12 作为干燥和燃烧炉使用的回转窑作为干燥和燃烧炉使用的回转窑 7.5.3焚烧炉的比较焚烧炉的比较 在固体废物焚烧技术发展早期，固定炉排炉在生活垃圾焚在固体废物焚烧技术发展早期，固定炉排炉在生活垃圾焚领域得到一定的应用，但由于其焚烧效果的局限性，很快领域得到一定的应用，但由于其焚烧效果的局限性，很快被机械炉排炉取代了。被

43、机械炉排炉取代了。 流化床炉技术在流化床炉技术在70年前已被开发，之后在年前已被开发，之后在20世纪世纪60年代年代应用于焚烧工业污泥，在应用于焚烧工业污泥，在70年代初用来焚烧生活垃圾，年代初用来焚烧生活垃圾，80年代在日本得到相当的普及，市场占有率达年代在日本得到相当的普及，市场占有率达10%以上，以上，但在但在90年代后期，由于烟气排放标准的提高，流化床炉在年代后期，由于烟气排放标准的提高，流化床炉在生活垃圾的焚烧炉市场几乎消失。现在日本各厂家转而将生活垃圾的焚烧炉市场几乎消失。现在日本各厂家转而将流化床炉用于垃圾气化熔融技术的开发。流化床炉用于垃圾气化熔融技术的开发。 回转窑炉主要用来

44、处理工业垃圾。回转窑炉主要用来处理工业垃圾。 各种技术比较各种技术比较 见下表见下表 4.6 焚烧尾气控制技术焚烧尾气控制技术 4.6.1 焚烧尾气中污染物的组成焚烧尾气中污染物的组成 焚烧是一个非常复杂的过程，焚烧产生的尾气中含大量的焚烧是一个非常复杂的过程，焚烧产生的尾气中含大量的污染物质，尾气需经净化处理后方可排放。尾气中主污染污染物质，尾气需经净化处理后方可排放。尾气中主污染物质可分成如下几种：物质可分成如下几种： （1）不完全燃烧产物）不完全燃烧产物:不完全燃烧产物（简称不完全燃烧产物（简称PIC）是指）是指燃烧不良时产生的副产物，包括一氧化碳、炭黑、烃、烯、燃烧不良时产生的副产物，

45、包括一氧化碳、炭黑、烃、烯、醛、酮、醇、有机酸和聚合物等。醛、酮、醇、有机酸和聚合物等。 （2）粉尘）粉尘 指废物中的惰性金属盐类、金属氧化物或不指废物中的惰性金属盐类、金属氧化物或不完全燃烧物质等。完全燃烧物质等。 （3）酸性气体）酸性气体:包括包括HCl、卤化氢（氯化外的卤素，氟、卤化氢（氯化外的卤素，氟、溴、碘等）、溴、碘等）、SO2或或SO3、NOx，P2O5）和（）和（H3PO4）等。）等。 （4）重金属污染物）重金属污染物: 包括铅、汞、铬、镉、砷等的元素态、包括铅、汞、铬、镉、砷等的元素态、氧化物及氯化物等。氧化物及氯化物等。 （5）二噁英）二噁英PCDDs/PCDFs。 垃圾焚

46、烧尾气中，各污染物含量的典型值为（标准状态垃圾焚烧尾气中，各污染物含量的典型值为（标准状态下）：下）： 粉尘粉尘20005000mg/m3; HCl 200800mg/m3; NOx 90150mg/m3; SOx 2080 mg/m3; 尾气温度尾气温度150300; 含水率含水率15%30%。 其特点是粉尘浓度较高，酸性气体中其特点是粉尘浓度较高，酸性气体中HCl浓度很高。浓度很高。 一个设计良好而且操作正常的焚烧炉内，不完全燃烧物质一个设计良好而且操作正常的焚烧炉内，不完全燃烧物质的产生量极低，通常并不至于造成空气污染。设计尾气处的产生量极低，通常并不至于造成空气污染。设计尾气处理系统时

47、，一般并不考虑不完全燃烧产物的控制问题。因理系统时，一般并不考虑不完全燃烧产物的控制问题。因此，此，焚烧尾气的控制对象主要是粉尘、酸性气体以及危害焚烧尾气的控制对象主要是粉尘、酸性气体以及危害性大的重金属和二噁英。性大的重金属和二噁英。 4.6.2 粉尘控制技术粉尘控制技术 焚烧尾气中粉尘的主要成分为惰性无机物质，如灰分、无焚烧尾气中粉尘的主要成分为惰性无机物质，如灰分、无机盐类、可凝结的气体污染物和重金属氧化物等。视运转机盐类、可凝结的气体污染物和重金属氧化物等。视运转条件、废物种类和焚烧炉类型等的不同，其含量的变化范条件、废物种类和焚烧炉类型等的不同，其含量的变化范围很大（围很大（4502

48、2500mg/m3）。在垃圾焚烧厂中常用的）。在垃圾焚烧厂中常用的有多管离心除尘器、布袋除尘器。有多管离心除尘器、布袋除尘器。 注意：不能够采用静电除尘器。注意：不能够采用静电除尘器。 （1）多管离心式除尘器）多管离心式除尘器 多管离心式除尘器由若干单体离心除尘器组合而成（图多管离心式除尘器由若干单体离心除尘器组合而成（图4-13），它的工作原理与单体离心除尘器的相同，都是利用），它的工作原理与单体离心除尘器的相同，都是利用离心原理去除粉尘的（图离心原理去除粉尘的（图4-14）。多管离心式除尘器对粒）。多管离心式除尘器对粒径在径在510m以上的粉尘处理效果较好，除尘效率一般在以上的粉尘处理效果

49、较好，除尘效率一般在70%98%，压损，压损5001500Pa。 图图7-13 离心除尘原理离心除尘原理 多管离心除尘器多管离心除尘器 （2）布袋除尘器）布袋除尘器 当带有粉尘的尾气通过布袋除尘器的滤布时，空气通过滤当带有粉尘的尾气通过布袋除尘器的滤布时，空气通过滤布而粉尘则被截留下来，这就是布袋除尘器的工作原理。布而粉尘则被截留下来，这就是布袋除尘器的工作原理。 布袋除尘器的关键部件是滤布，滤布对除尘器的性能能有布袋除尘器的关键部件是滤布，滤布对除尘器的性能能有直接的影响。直接的影响。 滤布有聚酯（滤布有聚酯（Polyester）、聚酰胺（）、聚酰胺（Polypropyre）等）等积布和掺入

50、毛毡（积布和掺入毛毡（felt）的耐热尼龙、玻璃纤维和聚四氟）的耐热尼龙、玻璃纤维和聚四氟乙烯纤维（乙烯纤维（Teflon）等。）等。 滤布的耐热温度在滤布的耐热温度在250左右，所以，高温尾气在进入布左右，所以，高温尾气在进入布袋除尘器前都需要进行冷却降温。袋除尘器前都需要进行冷却降温。 布袋除尘器结构简单，除尘效果也很好。除尘效率可高达布袋除尘器结构简单，除尘效果也很好。除尘效率可高达99%以上，烟尘浓度可降至低于以上，烟尘浓度可降至低于10mg/m3。气流速度一般。气流速度一般为为1m/min左右，压力损失左右，压力损失10002000Pa。 图图7-14 脉冲清洗式布袋除尘器具脉冲清洗