环境工程固废12.ppt

7 固体废物热处理技术固体废物热处理技术7.2 焚烧技术焚烧技术7.2.6 焚烧能源的回收利用焚烧能源的回收利用7.2.6 焚烧能源的回收利用焚烧能源的回收利用生活垃圾被焚烧，在减容的同时释放出大量废热生活垃圾被焚烧，在减容的同时释放出大量废热 焚烧余热，焚烧炉燃室产焚烧余热，焚烧炉燃室产生的烟气温度可高达生的烟气温度可高达850-1100850-1100，若不对此余热加以回收利用是不合理的。对垃，若不对此余热加以回收利用是不合理的。对垃圾焚烧余热通过能量再转换等形式加以回收利用，不仅能满足垃圾焚烧厂自身设圾焚烧余热通过能量再转换等形式加以回收利用，不仅能满足垃圾焚烧厂自身设备运转的需要、降低运行成本，而且还能向外界提供热能和动力，以获得比较可备运转的需要、降低运行成本，而且还能向外界提供热能和动力，以获得比较可观的经济效益。观的经济效益。向外界提供热能和电力是大型垃圾焚烧发电厂回收投资的主要手段之一。向外界提供热能和电力是大型垃圾焚烧发电厂回收投资的主要手段之一。焚烧能源的回收利用焚烧能源的回收利用现代化的焚烧系统通常设有焚烧尾气冷却现代化的焚烧系统通常设有焚烧尾气冷却/废热回收系统，其功能如下。废热回收系统，其功能如下。调节焚烧尾气温度，使之冷却至调节焚烧尾气温度，使之冷却至220-300220-300之间，以便进入尾气净化系统，一之间，以便进入尾气净化系统，一般尾气净化处理设备仅适于在般尾气净化处理设备仅适于在300300内的温度操作，故如焚烧炉所排入的高温气内的温度操作，故如焚烧炉所排入的高温气体尾气调节或操作不当，会降低尾气处理设备的效率及寿命，造成焚烧炉处理量体尾气调节或操作不当，会降低尾气处理设备的效率及寿命，造成焚烧炉处理量的减少，甚至还会导致焚烧炉被迫停炉；的减少，甚至还会导致焚烧炉被迫停炉；回收废热，通过各种方式利用废热，降低焚烧处理费用，目前国外所有大中型回收废热，通过各种方式利用废热，降低焚烧处理费用，目前国外所有大中型垃圾焚烧厂几乎均设置了汽电共生系统。垃圾焚烧厂几乎均设置了汽电共生系统。锅炉炉水循环方式一般采用自然循环式。原理为管内炉水受热后变为汽水混合物，锅炉炉水循环方式一般采用自然循环式。原理为管内炉水受热后变为汽水混合物，使得流体密度减小，形成上升管，而饱和水因密度较大，在管内由上往下流动，使得流体密度减小，形成上升管，而饱和水因密度较大，在管内由上往下流动，形成降流管，在降流管与上升管两者之间因密度差而自然产生循环流动。锅炉的形成降流管，在降流管与上升管两者之间因密度差而自然产生循环流动。锅炉的压力愈低，其饱和水与饱和蒸汽间的密度差愈大，炉水循环效果愈佳，因此自然压力愈低，其饱和水与饱和蒸汽间的密度差愈大，炉水循环效果愈佳，因此自然循环式广泛被应用于中低压的锅炉系统中。强制循环式锅炉的炉水循环系统靠锅循环式广泛被应用于中低压的锅炉系统中。强制循环式锅炉的炉水循环系统靠锅炉循环带动，主要应用于高压锅炉系统中。炉循环带动，主要应用于高压锅炉系统中。废热回收锅炉也称为余热锅炉。在余热锅炉中，转换能量的中间介质为水。垃圾废热回收锅炉也称为余热锅炉。在余热锅炉中，转换能量的中间介质为水。垃圾焚烧产生的热量被介质吸收，未饱和水吸收烟气热量成为具一定压力和温度的过焚烧产生的热量被介质吸收，未饱和水吸收烟气热量成为具一定压力和温度的过热蒸汽。同时也降低及调节废气离开辐射区的温度。热蒸汽。同时也降低及调节废气离开辐射区的温度。发电系统发电系统:由锅炉产生的中温中压蒸汽被导入发电机后，蒸汽轮机将饱含能源的中温中压蒸由锅炉产生的中温中压蒸汽被导入发电机后，蒸汽轮机将饱含能源的中温中压蒸汽转换成机械扭力动能汽转换成机械扭力动能,推动发电机的涡轮叶片。而发电机的主要功能是将蒸汽推动发电机的涡轮叶片。而发电机的主要功能是将蒸汽轮机端所产生的机械回转扭力轮机端所产生的机械回转扭力,透过电磁线圈透过电磁线圈,旋转磁场旋转磁场,相位相位,电压电压,频率等的交频率等的交互转化为指定规格的电能互转化为指定规格的电能,产生电力。产生电力。未凝结的蒸汽导入冷却水塔，冷却后贮存在凝结水贮槽，经由饲水泵再打入锅炉未凝结的蒸汽导入冷却水塔，冷却后贮存在凝结水贮槽，经由饲水泵再打入锅炉炉管中，进行下一循环的发电工作。在发电机中的蒸汽亦可中途抽出一小部分作炉管中，进行下一循环的发电工作。在发电机中的蒸汽亦可中途抽出一小部分作为次级用途，例如助燃空气预热等工作。饲水处理厂送来的补充水可注入饲水泵为次级用途，例如助燃空气预热等工作。饲水处理厂送来的补充水可注入饲水泵前的除氧器中，除氧器以特殊的机械构造将溶于水中的氧去除，防止路管腐蚀。前的除氧器中，除氧器以特殊的机械构造将溶于水中的氧去除，防止路管腐蚀。废物废物焚烧产生的燃烧气体中焚烧产生的燃烧气体中含有许多污染物质含有许多污染物质,这些污染物质对环境都有不同成这些污染物质对环境都有不同成度的危害度的危害,必需加以适当的处理必需加以适当的处理,将污染物的含量降至安全标准以下将污染物的含量降至安全标准以下,始可排放始可排放,以以免造成二次污染。免造成二次污染。2020世纪世纪9090年代以来年代以来,国外发达国家越来越重视国外发达国家越来越重视焚烧烟气的焚烧烟气的污染污染控制控制,排放标准也越来越严格排放标准也越来越严格,用于用于烟气净化的一次性工程投资和运行费用也烟气净化的一次性工程投资和运行费用也越来越来越高。高效的越高。高效的焚烧烟气净化系统以及它的运行管理是防止垃圾焚烧厂二次焚烧烟气净化系统以及它的运行管理是防止垃圾焚烧厂二次污染的污染的关键。关键。7 固体废物热处理技术固体废物热处理技术7.2 焚烧技术焚烧技术7.2.7 焚烧产生的大气污染物及其控制焚烧产生的大气污染物及其控制7.2.7.17.2.7.1废气组成及其控制标准废气组成及其控制标准焚烧烟气中污染的种类焚烧烟气中污染的种类 焚烧尾气所含污染物质的产生和含量与废物的成分、燃烧速率、焚烧炉型式、燃焚烧尾气所含污染物质的产生和含量与废物的成分、燃烧速率、焚烧炉型式、燃烧条件，废物进料方式有密切的关系，主要的污染物质有下列几种。烧条件，废物进料方式有密切的关系，主要的污染物质有下列几种。（1 1）不完全燃烧产物）不完全燃烧产物碳氢化合物燃烧后主要产物为无害的水蒸气及二氧化碳，可以直接排入大气之中。碳氢化合物燃烧后主要产物为无害的水蒸气及二氧化碳，可以直接排入大气之中。不完全燃烧物（简称不完全燃烧物（简称PICPIC）是燃烧不良而产生的副产品，包括一氧化碳、炭黑、）是燃烧不良而产生的副产品，包括一氧化碳、炭黑、烃、烯、酮、醇、有机酸及聚合物等。烃、烯、酮、醇、有机酸及聚合物等。（2 2）粉尘）粉尘 废物中的惰性金属盐类、金属氧化物或不完全燃烧物质等。废物中的惰性金属盐类、金属氧化物或不完全燃烧物质等。（3 3）酸性气体包括氯化氢、卤化氢（氟以外的卤素、氟、溴、碘等）、硫氧化）酸性气体包括氯化氢、卤化氢（氟以外的卤素、氟、溴、碘等）、硫氧化物（二氧化硫及三氧化硫）、氮氧化物（物（二氧化硫及三氧化硫）、氮氧化物（NONOx x）以有磷酸（）以有磷酸（H H3 3POPO4 4）。）。（4 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、氧化态及氯化物等。包括铅、汞、铬、镉、砷等的元素态、氧化态及氯化物等。（5 5）有机污染物）有机污染物 PCDDs/PCDFsPCDDs/PCDFs。7.2.7 焚烧产生的大气污染物及其控制焚烧产生的大气污染物及其控制焚烧废气污染物形成机制焚烧废气污染物形成机制 1 1、粒状污染物、粒状污染物在焚烧过程中所产生的粒状污染物大致可分为以下三类在焚烧过程中所产生的粒状污染物大致可分为以下三类:废物中的不可燃物在焚烧过程中（较大残留物）成为底灰排出，废物中的不可燃物在焚烧过程中（较大残留物）成为底灰排出，而部分粒状物则随废气排出炉外成为飞灰。飞灰所占的比例随焚烧而部分粒状物则随废气排出炉外成为飞灰。飞灰所占的比例随焚烧炉操作条件（送风量、炉温等）、粒状物粒径分布、形状与其密度炉操作条件（送风量、炉温等）、粒状物粒径分布、形状与其密度而定。所产生的粒状物粒径一般大于而定。所产生的粒状物粒径一般大于1010 m m。部分无机盐类在高温下氧化而排出，在炉外遇冷而凝结成粒状物，部分无机盐类在高温下氧化而排出，在炉外遇冷而凝结成粒状物，或二氧化硫在低温下水滴而形成硫酸盐雾状微粒等。或二氧化硫在低温下水滴而形成硫酸盐雾状微粒等。未燃烧完全而产生的碳颗粒与煤烟，粒径约在未燃烧完全而产生的碳颗粒与煤烟，粒径约在0.1-100.1-10之间。由于之间。由于颗粒微细，难以去除，最好的控制方法是在高温下使其氧化分解。颗粒微细，难以去除，最好的控制方法是在高温下使其氧化分解。7.2.7 焚烧产生的大气污染物及其控制焚烧产生的大气污染物及其控制2 2、一氧化碳、一氧化碳由于一氧化碳燃烧所需的活化能很高，它是燃烧不完全过程中的主要代由于一氧化碳燃烧所需的活化能很高，它是燃烧不完全过程中的主要代表性产物表性产物。氧气含量愈高时，愈有利于。氧气含量愈高时，愈有利于COCO氧化成氧化成COCO2 2。事实上焚烧过程中。事实上焚烧过程中,只要燃烧反应仍能继续进行，只要燃烧反应仍能继续进行，COCO就可能产生，故焚烧炉二燃室较为理想就可能产生，故焚烧炉二燃室较为理想的设计是炉温在的设计是炉温在10001000，废气停留时间为，废气停留时间为1s1s。此外，若焚烧有机性氯化。此外，若焚烧有机性氯化物时，由于有机性氯化物的化学性质大多数很稳定，在燃烧反应进行时，物时，由于有机性氯化物的化学性质大多数很稳定，在燃烧反应进行时，常夹杂常夹杂COCO与中间性燃烧产物，而中间性燃烧产物（包括二噁英等）的废与中间性燃烧产物，而中间性燃烧产物（包括二噁英等）的废气分析较为困难，气分析较为困难，因此常以因此常以COCO的含量来判断燃烧反应完全与否的含量来判断燃烧反应完全与否。3 3、酸性气体、酸性气体焚烧产生的酸性气体，主要包括焚烧产生的酸性气体，主要包括SOSO2 2、HCIHCI与与HFHF等，这些污染物都是直接由等，这些污染物都是直接由废物中的废物中的S S、CICI、F F等元素经过焚烧反应而形成的。如含等元素经过焚烧反应而形成的。如含CICI的的PVCPVC塑料会形塑料会形成成HCIHCI，含，含F F的塑料会形成的塑料会形成HFHF，而含，而含S S的煤焦油会产生的煤焦油会产生SOSO2 2。据研究，一般城。据研究，一般城市垃圾中硫含量为市垃圾中硫含量为0.12%0.12%，其中约，其中约30%-60%30%-60%转化为转化为SOSO2 2，其余则残留于底，其余则残留于底灰或被飞灰所吸收。灰或被飞灰所吸收。7.2.7 焚烧产生的大气污染物及其控制焚烧产生的大气污染物及其控制4 4、氮氧化物焚烧产生的氮氧化物主要来源有二：、氮氧化物焚烧产生的氮氧化物主要来源有二：一是高温下一是高温下N N2 2与与O O2 2反应形成热氮氧化物反应形成热氮氧化物;另一个来源为废物中的氮组分转另一个来源为废物中的氮组分转化成的化成的NoNox x，称为燃料氮转化氮氧化物。，称为燃料氮转化氮氧化物。5 5、重金属、重金属废物中所含重金属物质，高温焚烧后除部分残留于灰渣中之外，部分在废物中所含重金属物质，高温焚烧后除部分残留于灰渣中之外，部分在高温下气化挥发进入烟气。高温下气化挥发进入烟气。金属物在炉中参与反应生成的氧化物或氯化金属物在炉中参与反应生成的氧化物或氯化物，比原金属元素更易气化挥发，这些氧化物及氯化物因挥发、热解、物，比原金属元素更易气化挥发，这些氧化物及氯化物因挥发、热解、还原及氧化等作用，可能进一步发生复杂的化学反应，最终产物包括元还原及氧化等作用，可能进一步发生复杂的化学反应，最终产物包括元素态重金属、重金属氧化物及重金属氯化物等。元素态重金属、重金属素态重金属、重金属氧化物及重金属氯化物等。元素态重金属、重金属氧化物及重金属氯