固体废弃物的热处理.pptx

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1、一、热处理定义一、热处理定义 以以高温分解高温分解和和深度氧深度氧化为主要手段，通过改化为主要手段，通过改变废物的变废物的化学、物理化学、物理或或生物特性和组成生物特性和组成来处理固来处理固体废物的过程。体废物的过程。第1页/共114页二、热处理主要技术二、热处理主要技术1 1、焚烧、焚烧利用加热氧化作用使有机物转换成无机废物，同时减少废利用加热氧化作用使有机物转换成无机废物，同时减少废物体积物体积作用作用缩减了废物体积缩减了废物体积灭绝了有害细菌和病毒灭绝了有害细菌和病毒破坏了有毒的有机化合物破坏了有毒的有机化合物提供了热能提供了热能第2页/共114页二、热处理主要技术二、热处理主要技术2

2、2、热解热解在缺氧气氛中进行的热处理过程，经过热解的有机物，发在缺氧气氛中进行的热处理过程，经过热解的有机物，发生降解，产生多种次级产物形成可燃物，包括可燃气体、有生降解，产生多种次级产物形成可燃物，包括可燃气体、有机液体和固体残渣。是个吸热过程机液体和固体残渣。是个吸热过程操作过程操作过程生活垃圾生活垃圾分解分解在缺氧气氛在缺氧气氛中高温加热中高温加热热解装置热解装置筛选、破碎筛选、破碎可燃气体可燃气体有机液体有机液体固体残渣固体残渣第3页/共114页二、热处理主要技术二、热处理主要技术3 3、湿式氧化湿式氧化根据有机物的氧化速率在高压下会大大增加的原理，用于根据有机物的氧化速率在高压下会大

3、大增加的原理，用于处理高浓度、难降解有机废液处理高浓度、难降解有机废液操作过程操作过程有机废液有机废液通入氧气通入氧气发生氧化反应发生氧化反应升到一定温度升到一定温度加压加压有机物遭到破坏有机物遭到破坏第4页/共114页4-1 固体废弃物的焚烧处理 Combustion of Solid Wastes第5页/共114页一、概述一、概述1 1、焚烧定义、焚烧定义焚烧法一般是指将垃圾作为固体燃料送入焚烧炉中，在高温焚烧法一般是指将垃圾作为固体燃料送入焚烧炉中，在高温条件下（一般为条件下（一般为900900左右，炉心最高温度可达左右，炉心最高温度可达11001100），），垃圾中的可燃成分与空气中的

4、氧进行剧烈化学反应，放出热垃圾中的可燃成分与空气中的氧进行剧烈化学反应，放出热量，转化成量，转化成高温烟气高温烟气和和性质稳定的固体残渣性质稳定的固体残渣。是将可燃性固体废物与空气中的氧在高温下发生燃烧反应，是将可燃性固体废物与空气中的氧在高温下发生燃烧反应，使其氧化分解，达到减容、去除毒性并回收能源的目的使其氧化分解，达到减容、去除毒性并回收能源的目的采用焚烧处理城市生活垃圾时，常将垃圾储坑里的渗滤液采用焚烧处理城市生活垃圾时，常将垃圾储坑里的渗滤液和臭气通过水泵或风机引入焚烧炉进行焚烧处理和臭气通过水泵或风机引入焚烧炉进行焚烧处理第6页/共114页2 2、焚烧技术发展过程、焚烧技术发展过程

5、较高效率的烟气净化系统较高效率的烟气净化系统19世纪中后期世纪中后期焚烧带病毒、病菌的垃圾焚烧带病毒、病菌的垃圾英、美、法等试验研究，英、美、法等试验研究，建立焚烧炉建立焚烧炉20世纪初世纪初机械化连续垃圾焚烧炉机械化连续垃圾焚烧炉处理能力、焚烧效果、治处理能力、焚烧效果、治污污1960大型机械化炉排大型机械化炉排多样化、多样化、T19701990自控、移动式机械炉排焚烧炉自控、移动式机械炉排焚烧炉除尘除尘资源化资源化智能化智能化多功能多功能综合化综合化我国始于我国始于1980第7页/共114页3 3、技术主要特点、技术主要特点优点优点垃圾焚烧后，体积可减少85 95%，质量减少2080%。高

6、温焚烧消除了垃圾中的病原体和有害物质无害化。焚烧排出的气体和残渣中的一些有害副产物的处理远比有害废弃物直接处置容易得多。焚烧法具有处理周期短、占地面积小、选址灵活等特点。热能可以利用因此，焚烧法能以最快的速度实现垃圾处理的无害化、减量化和资源化。目前，在发达国家已被广泛采用。第8页/共114页缺点缺点v焚烧法对垃圾的热值有一定要求;v建设成本和运行成本相对高;v管理水平和设备维修要求高；v焚烧产生的废气若处理不当，很容易对环境造成二次污染。v不同季节、年份垃圾热值的变化不同。第9页/共114页二、焚烧原理二、焚烧原理1 1、干燥、干燥利用焚烧系统热能，使入炉固体废物中的水分汽化、蒸发利用焚烧系

7、统热能，使入炉固体废物中的水分汽化、蒸发的过程的过程进入焚烧炉的固体废物，通过高温烟气、火焰、高温炉料进入焚烧炉的固体废物，通过高温烟气、火焰、高温炉料的热辐射和热传导，进行加温蒸发、干燥脱水，改善固体废的热辐射和热传导，进行加温蒸发、干燥脱水，改善固体废物的着火条件和燃烧效果，消耗较多热能物的着火条件和燃烧效果，消耗较多热能固体废物含水率高低，决定干燥时间的长短，对于高水分固体废物含水率高低，决定干燥时间的长短，对于高水分固体废物，需加辅助燃料来维持正常运行固体废物，需加辅助燃料来维持正常运行Organic matter+excess air N2+CO2+H2O+SO2+ash+heat第

8、10页/共114页2 2、热分解、热分解固体废物中的有机可燃物，在高温作用下进行化固体废物中的有机可燃物，在高温作用下进行化学分解和聚合反应的过程学分解和聚合反应的过程温度越高，有机可燃物热分解越彻底，热分解速温度越高，有机可燃物热分解越彻底，热分解速率越快率越快第11页/共114页3 3、燃烧、燃烧是可燃物质的是可燃物质的快速分解快速分解和和高温氧化高温氧化过程过程根据可燃物种类和性质，燃烧机理可划分为根据可燃物种类和性质，燃烧机理可划分为蒸发燃烧、分解蒸发燃烧、分解燃烧和表面燃烧燃烧和表面燃烧蒸发燃烧：可燃物质受热融化、形成蒸汽后进行的燃烧反应蒸发燃烧：可燃物质受热融化、形成蒸汽后进行的燃

9、烧反应分解燃烧：可燃物质中的碳氢化合物等，受热分解、挥发为分解燃烧：可燃物质中的碳氢化合物等，受热分解、挥发为较小分子可燃气体后再进行燃烧较小分子可燃气体后再进行燃烧表面燃烧：可燃物质在未发生明显的蒸发、分解反应时，与表面燃烧：可燃物质在未发生明显的蒸发、分解反应时，与空气接触直接进行燃烧反应空气接触直接进行燃烧反应第12页/共114页燃烧段燃烧段原生垃圾焚烧过程原生垃圾焚烧过程原生垃圾原生垃圾干干 燥燥气化燃烧气化燃烧火焰燃烧火焰燃烧静态燃烧静态燃烧炉渣炉渣水蒸气水蒸气还原性气体还原性气体火焰火焰剩余氧气剩余氧气料斗料斗原原生生垃垃圾圾干燥段干燥段H2O燃烧用空气燃烧用空气燃烧用空气燃烧用空

10、气燃烧用空气燃烧用空气15%75%10%灰灰炉渣炉渣燃烬段燃烬段O2、N2燃烧完了点燃烧完了点完完全全燃燃烧烧O2辐辐射射热热CmHnCO、NH3二次助燃空气二次助燃空气辐射热辐射热二次助燃空气二次助燃空气HClCO2NOxSOxO2火火 焰焰定量供料器定量供料器第13页/共114页三、焚烧特性三、焚烧特性1 1、固体废物的三组分、固体废物的三组分水分：物料含水率太高，无法点燃，比如国内垃圾厨余含水分：物料含水率太高，无法点燃，比如国内垃圾厨余含量高，不宜点燃，欧美国家垃圾含水率低，较容易点燃量高，不宜点燃，欧美国家垃圾含水率低，较容易点燃可燃分：含量越高，越易燃烧可燃分：含量越高，越易燃烧灰

11、分：灰分含量高时，相应的可燃分含量低，不易燃烧灰分：灰分含量高时，相应的可燃分含量低，不易燃烧2 2、热值、热值固体废物低位热值固体废物低位热值3350kJ/kg3350kJ/kg时，需添加辅助燃料燃烧时，需添加辅助燃料燃烧第14页/共114页固体废物的热值固体废物的热值热值热值：单位质量的固体废物：单位质量的固体废物完全完全燃烧所释放出来的热量，燃烧所释放出来的热量，kJ/kgkJ/kg 粗热值(HHV高位热值)：是指化合物在一定温度下反应到达最终产物的焓的变化。水为液态 净热值(NHV低位热值)：水为气态。城市垃圾与几种典型燃料的热值，城市垃圾与几种典型燃料的热值，kJ/kgkJ/kg废废

12、物物煤矸石煤矸石芜湖垃圾芜湖垃圾19971997常州垃圾常州垃圾19971997杭州垃圾杭州垃圾19971997广州垃圾广州垃圾19961996上海污水厂上海污水厂污泥污泥热热值值80080080008000286328633007300744524452441244121460014600第15页/共114页粗热值与净热值的转换1.NHV=HHV-2420H2O+9(H-Cl/35.5-F/19)NHV：净热值，kJ/kgHHV：粗热值，kJ/kgH2O：焚烧产物中水的重量百分率，%H、Cl、F：分别为废物中氢氯氟含量的重量百分率，%2.NHV=2.321400mC+45000（mH-0.1

13、25mo）-760mCl+4500mSmC、mH、mo、mCl、mS：分别代表碳、氢、氧、氯和硫的质量分数第16页/共114页关于热值的计算例1 表72是我国武汉市城市垃圾的组分，假设该组分的热值与美国城市垃圾的典型组分的热值相同，可据此计算出武汉市垃圾的热值：第17页/共114页解：(1)以100为基准，分别汁算各组分的重量厨房废渣及果皮重量100X29.53%=29.53kg同样方法计算出木屑、杂草的重量为2kg，纸张重量为1.35kg，塑料皮革等重量1.39kg。(2)计算各组分产生的能量第18页/共114页四、焚烧效果评价四、焚烧效果评价1 1、目测法、目测法肉眼观测肉眼观测 观测焚烧

14、烟气，判断焚烧效果，烟气越黑、气量越大，焚烧观测焚烧烟气，判断焚烧效果，烟气越黑、气量越大，焚烧效果越差效果越差2 2、热灼减量率法、热灼减量率法指焚烧残渣经灼烧减少的质量占原焚烧残渣质量的百分数指焚烧残渣经灼烧减少的质量占原焚烧残渣质量的百分数可燃物氧化、焚烧越彻底，焚烧灰渣中残留可燃成分就越少，可燃物氧化、焚烧越彻底，焚烧灰渣中残留可燃成分就越少，热灼减量率就越小热灼减量率就越小第19页/共114页3 3、二氧化碳法、二氧化碳法烟道排放气中烟道排放气中CO2CO2浓度占浓度占CO2CO2和和COCO浓度之和的百分比浓度之和的百分比二氧化碳相对浓度越高，固废焚烧越完全，二氧化碳相对浓度越高，

15、固废焚烧越完全，焚烧效率焚烧效率越高越高4 4、有害有机物破坏去除率有害有机物破坏去除率指焚烧过程中有害有机物减少的质量占固体废物所含有害有指焚烧过程中有害有机物减少的质量占固体废物所含有害有机物质量的百分数机物质量的百分数焚烧越彻底，烟气、灰渣中有害有机物含量越少焚烧越彻底，烟气、灰渣中有害有机物含量越少第20页/共114页五、焚烧技术五、焚烧技术1 1、层状燃烧技术、层状燃烧技术过程稳定、技术成熟、应用广过程稳定、技术成熟、应用广固定炉排焚烧炉、水平机械焚烧炉、倾斜机械焚烧炉等固定炉排焚烧炉、水平机械焚烧炉、倾斜机械焚烧炉等辐射、烟气对流，翻转及搅动辐射、烟气对流，翻转及搅动炉型设计和配风

16、设计炉型设计和配风设计第21页/共114页2 2、流化燃烧技术、流化燃烧技术较成熟，可处理低热值、高水分废物，但对入料要求均匀化、较成熟，可处理低热值、高水分废物，但对入料要求均匀化、细小化细小化流化床焚烧炉流化床焚烧炉空气流和烟气流快速移动，物料流态化状态空气流和烟气流快速移动，物料流态化状态3 3、旋转燃烧技术、旋转燃烧技术较成熟，效率高较成熟，效率高回转窑焚烧炉回转窑焚烧炉滚筒、抄板滚筒、抄板第22页/共114页六、焚烧的主要影响因素六、焚烧的主要影响因素1 1、固体废物性质、固体废物性质可燃分和有毒有害物质的种类及含量、水分含量等可燃分和有毒有害物质的种类及含量、水分含量等热值：热值：

17、低位热值低位热值3350kJ/kg3350kJ/kg时，需添加辅助燃料时，需添加辅助燃料固体废物尺寸：固体废物尺寸：尺尺寸越小，所需加热和燃烧时间越短，固体寸越小，所需加热和燃烧时间越短，固体物质燃烧时间与物料粒度物质燃烧时间与物料粒度1212次方次方成正比。此外，尺寸越小，成正比。此外，尺寸越小，比表面积越大，与空气接触越充分，利于提高焚烧效率比表面积越大，与空气接触越充分，利于提高焚烧效率第23页/共114页2 2、焚烧温度、焚烧温度(temperature)(temperature)焚烧温度越高，所需停留时间越短，焚烧速率越快，焚焚烧温度越高，所需停留时间越短，焚烧速率越快，焚烧效率越高

18、烧效率越高温度过高（高于温度过高（高于13001300），），会影响内衬耐火材料、会发会影响内衬耐火材料、会发生炉排结焦生炉排结焦温度太低（低于温度太低（低于700700），），会发生不完全燃烧，产生有毒会发生不完全燃烧，产生有毒副产物副产物最低温度要高于最低温度要高于物料燃点温度物料燃点温度第24页/共114页3 3、停留时间、停留时间(time)(time)固体废物在焚烧炉内停留时间和烟气在焚烧炉内停留时间固体废物在焚烧炉内停留时间和烟气在焚烧炉内停留时间停留时间越长，焚烧越彻底，焚烧效果越好停留时间越长，焚烧越彻底，焚烧效果越好停留时间过长，停留时间过长，会使焚烧炉处理量减少，经济上不合

19、理会使焚烧炉处理量减少，经济上不合理停留时间过短，停留时间过短，会造成不完全燃烧会造成不完全燃烧要求垃圾停留时间达到要求垃圾停留时间达到1.52h1.52h以上，烟气停留时间达到以上，烟气停留时间达到2s2s第25页/共114页4 4、搅动、搅动(turbulence)(turbulence)促进空气与废物充分混合，以达到完全燃烧促进空气与废物充分混合，以达到完全燃烧有机械搅拌（炉床搅拌）、气流动力搅动（流化床）有机械搅拌（炉床搅拌）、气流动力搅动（流化床）5 5、过剩空气、过剩空气(excess air)(excess air)焚烧所需氧气由空气提供，通过提供足够空气保证完全反应焚烧所需氧气

20、由空气提供，通过提供足够空气保证完全反应供给过多过剩空气会导致焚烧温度降低、烟气量增大供给过多过剩空气会导致焚烧温度降低、烟气量增大过剩空气是理论空气量的过剩空气是理论空气量的1.72.51.72.5倍倍第26页/共114页七、固体废物焚烧的产物七、固体废物焚烧的产物可燃的固体废物基本是有机物，由大量的碳、氢、氧及少量氮、硫、磷和卤素等元素，焚烧过程中与空气中氧反应，生成各种氧化物或部分元素的氢化物。主要有：有机碳有机碳CO2 H HH2O，有F或Cl存在时可能有HF、HCl 有机硫和有机磷有机硫和有机磷SO2、SO3、P2O5 有机氮有机氮N2为主，少量氮氧化物 有机氟化物有机氟化物HF，氢

21、不足会出现CF4、COF2（需添加助燃料）有机氯有机氯氯化氢（氢气不足有游离氯气产生）有机溴化物、碘化物有机溴化物、碘化物HBr、Br2、I2 金属金属卤化物、硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐、氢氧化物和氧化物第27页/共114页 有害有机废物焚烧后要求达到的三个标准有害有机废物焚烧后要求达到的三个标准 a)主要有害有机组成（POHC）的破坏去除率（DRE）要达到99.99%以上。b)HCl的排放量应符合从焚烧炉烟囱排出的HCl量在进入洗涤设备之前小于1.8kg/h，若达不到该要求，则经过洗涤设备除去HCl的最小洗涤率应为99.0%。c)烟囱的排放颗粒物应控制在183mg/m3，空气过量率为50%。如果

22、空气过量率大于或小于50%，应折算成50%的排放量。第28页/共114页上节课回顾3-3 有机固体废物的蚯蚓处理蚯蚓处理固体废物的原理蚯蚓在垃圾处理中的作用蚯蚓处理生活垃圾工艺流程利用蚯蚓处理固体废物的优势及局限性第四章：固体废弃物的热处理一、热处理定义一、热处理定义二、热处理主要技术二、热处理主要技术第29页/共114页上节课回顾4-1 固体废弃物的焚烧处理一、概述一、概述焚烧定义、焚烧定义、焚烧技术发展过程焚烧技术发展过程、技术主要特点、技术主要特点二、焚烧原理二、焚烧原理1 1、干燥；、干燥；2 2、热分解；、热分解；3 3、燃烧、燃烧三、焚烧特性三、焚烧特性1 1、固体废物的三组分；、

23、固体废物的三组分；2 2、热值、热值四、焚烧效果评价四、焚烧效果评价1 1、目测法；、目测法；2 2、热灼减量率法；、热灼减量率法；3 3、二氧化碳法、二氧化碳法4 4、有害有机物破坏去除率有害有机物破坏去除率 第30页/共114页上节课回顾4-1 固体废弃物的焚烧处理五、焚烧技术五、焚烧技术1 1、层状燃烧技术；、层状燃烧技术；2 2、流化燃烧技术；、流化燃烧技术；3 3、旋转燃烧技术、旋转燃烧技术六、焚烧的主要影响因素六、焚烧的主要影响因素1 1、固体废物性质；、固体废物性质；2 2、焚烧温度、焚烧温度(temperature)(temperature)3 3、停留时间、停留时间(time

24、)(time)；4 4、搅动、搅动(turbulence)(turbulence)5 5、过剩空气、过剩空气(excess air)(excess air)七、固体废物焚烧的产物七、固体废物焚烧的产物八、焚烧工艺八、焚烧工艺 第31页/共114页八、焚烧工艺八、焚烧工艺由前处理系统、进料系统、焚烧炉系统、空气系统、烟气系统、由前处理系统、进料系统、焚烧炉系统、空气系统、烟气系统、灰渣系统、余热利用系统、自动化控制系统组成灰渣系统、余热利用系统、自动化控制系统组成第32页/共114页第33页/共114页地中衡地中衡吊机吊机焚焚烧烧炉炉脱除脱除HCl装置装置除尘器除尘器引风机引风机烟囱烟囱灰渣吊机

25、灰渣吊机灰渣池灰渣池吸铁器吸铁器出渣机出渣机空气预热器空气预热器蒸汽空气加热器蒸汽空气加热器二次风二次风一一次次风风二次风二次风鼓风机鼓风机垃圾贮槽垃圾贮槽第34页/共114页图4-4第35页/共114页1 1、前处理系统、前处理系统主要操作：固体废物的接收、贮存、分选或破碎主要操作：固体废物的接收、贮存、分选或破碎具体包括固体废物运输、计量、登记、进场、卸料、混料、破具体包括固体废物运输、计量、登记、进场、卸料、混料、破碎、手选、磁选、筛分等碎、手选、磁选、筛分等主要设施：车辆、地衡、控制间、垃圾池、吊车、抓斗、破主要设施：车辆、地衡、控制间、垃圾池、吊车、抓斗、破碎和筛分设备、磁选机，臭气

26、和渗滤液收集、处理设施等碎和筛分设备、磁选机，臭气和渗滤液收集、处理设施等2 2、进料系统、进料系统主要作用：向焚烧炉定量给料主要作用：向焚烧炉定量给料主要进料方法：炉排进料、螺旋给料、推料器给料主要进料方法：炉排进料、螺旋给料、推料器给料第36页/共114页第37页/共114页3 3、焚烧炉系统、焚烧炉系统主要作用：完成固体废物蒸发、干燥、热分解和燃烧主要作用：完成固体废物蒸发、干燥、热分解和燃烧焚烧炉类型：固定炉排焚烧炉、焚烧炉类型：固定炉排焚烧炉、水平链条炉排焚烧炉、倾斜水平链条炉排焚烧炉、倾斜机械炉排焚烧炉机械炉排焚烧炉、回转式焚烧炉、流化床焚烧炉、立式焚烧炉、回转式焚烧炉、流化床焚烧

27、炉、立式焚烧炉、气化热解炉、气化熔融炉、电子束焚烧炉、离子焚烧炉、催化气化热解炉、气化熔融炉、电子束焚烧炉、离子焚烧炉、催化焚烧炉等焚烧炉等第38页/共114页4 4、空气系统、空气系统作用：作用：为固体废物正常焚烧提供必需的为固体废物正常焚烧提供必需的助燃氧气助燃氧气；冷却炉；冷却炉排、混合炉料、排、混合炉料、控制烟气气流控制烟气气流一次助燃空气：一次助燃空气：指由炉排下送入焚烧炉的助燃空气。指由炉排下送入焚烧炉的助燃空气。6080%6080%，干燥段，干燥段15%15%，燃烧段，燃烧段75%75%，燃烬段，燃烬段10%10%二次助燃空气：二次助燃空气：指火焰上空气和二次燃烧室的空气。指火焰

28、上空气和二次燃烧室的空气。2040%2040%换热器预热助燃空气：换热器预热助燃空气：能改善焚烧效果，提高焚烧系统的能改善焚烧效果，提高焚烧系统的有用热，有利于余热回收。设在余热锅炉后，有用热，有利于余热回收。设在余热锅炉后，200280200280主要设施：主要设施：通风管道、进气系统、风机和空气预热器通风管道、进气系统、风机和空气预热器第39页/共114页5 5、烟气系统、烟气系统作用：作用：去除烟气中的颗粒状污染物和气态污染物，实现达去除烟气中的颗粒状污染物和气态污染物，实现达标排放标排放颗粒状污染物：颗粒状污染物：通过重力沉降、离心分离、静电除尘、袋通过重力沉降、离心分离、静电除尘、袋

29、式过滤等手段去除式过滤等手段去除气态污染物：气态污染物：SOSOx x、NONOx x、HClHCl及有机气体，利用吸收、吸附、及有机气体，利用吸收、吸附、氧化还原等技术净化，有干法、半干法、湿法工艺氧化还原等技术净化，有干法、半干法、湿法工艺第40页/共114页（1 1）、烟气组成）、烟气组成v烟气中的主要成分：CO2、H2O、O2、N2，占烟气容积的99%，属无害成分。v烟气中的有害成分主要是：CO、NOx、H2S、HCl以及一些具有特殊气味的有机有害气体，如饱和烃和不饱和烃、烃类氧化物、卤代烃类、芳香族类物质等，包括多氯二苯二恶英.v固体颗粒物：主要是碳黑、一些金属和盐类经蒸发凝聚而成的

30、粉尘。第41页/共114页（2 2）、烟气中污染物来源、产生及存在原因）、烟气中污染物来源、产生及存在原因第42页/共114页（3 3）.垃圾焚烧烟气的特性垃圾焚烧烟气的特性 垃圾焚烧产生的烟气与其他燃料燃烧所产垃圾焚烧产生的烟气与其他燃料燃烧所产生的烟气在组成上相差较大，同其他烟气相比，垃圾生的烟气在组成上相差较大，同其他烟气相比，垃圾焚烧烟气的特点是焚烧烟气的特点是HClHCl和和O O2 2浓度特别高，粉尘中的盐浓度特别高，粉尘中的盐分（氯化物和硫酸盐）特别高。分（氯化物和硫酸盐）特别高。第43页/共114页I、二恶英二二恶英恶英的定义恶英(dioxins,简称DXN)是指一类具有某种类

31、似的化学结构且生物作用方式基本相同的化合物。是一类多氯代三环芳烃类化合物的统称。v氯代二苯并二恶英(CDDs),有75种同类物;v氯代二苯并呋喃(CDFs),有135种同类物;v多氯联苯(PCBs),有209种同类物。在这419种化合物中研究最多、毒性最强的化合物是2,3,7,8-TCDD。第44页/共114页二恶英的分子结构二恶英的分子结构第45页/共114页二恶英的化学特性v二恶英在常温下呈固态,熔点为303305。v容易生成的温度是180400v一般在705以下非常稳定，705以上开始分解，不易燃烧；v酸碱环境中稳定;v难溶于水,常温下水中溶解度仅为7.210-6/;v易溶于二氯苯，常温

32、下在二氯苯中溶解度高达1400/,故二恶英易溶于脂肪，会在身体内积累，并难以排除。v附着于土壤的能力非常强，不易渗出，污染地下水的可能性很小；在土壤中的半衰期至少在1年以上。意大利的塞维招（Seveso）二恶英污染事件发生10年后，在被污染过的土壤中仍然残存有二恶英；v 在人体中的半衰期至少为7年，人体吸收的二恶英很难排除体外第46页/共114页v二恶英的毒性二恶英的毒性 在8个取代位置上，毒性最大的是2、3、7、8四氯二苯二恶英（Teracholoro-Dibenzo-Dioxins，简写为：TCDD），其毒性是：氰化钾的氰化钾的10001000倍倍 马钱子碱的马钱子碱的500500倍倍 一

33、盎司（一盎司（28.3528.35克）可以杀死克）可以杀死100100万人。万人。TCDD在700以下，相对稳定,高温时开始分解（所以对炉子的要求很高)。第47页/共114页第48页/共114页 一般来说，垃圾焚烧中二恶英的形成有下列途径：(1)垃圾中自身含有的二恶英类物质，大部分在高温燃烧时得以分解，但由于二恶英具有热稳定性，仍会有一部分在燃烧以后排放出来；(2)垃圾在燃烧过程中形成的含氯前驱体，如氯苯、氯酚、聚氯酚类物质（PCBs）通过重排、脱氯或其它分子反应等过程会生成二恶英,这部分二恶英在高温燃烧条件下大部分也会被分解。(3)小分子碳氢化合物通过聚合和环化形成多环烃化合物（PAH），这

34、些化合物和氯反应形成二恶英；(4)在较低温度下（），二恶英前驱体在飞灰催化作用遇适量的触媒物质（主要为重金属,特别是铜等）,则在高温燃烧中已经分解的二恶英将会重新生成。(5)焚烧炉尾部净化温度在200300 下，HCl和单质氯在飞灰催化作用下与碳氢化合物反应生成二恶英。垃圾焚烧厂中二恶英的生成途径垃圾焚烧厂中二恶英的生成途径垃圾焚烧厂中二恶英的生成途径垃圾焚烧厂中二恶英的生成途径第49页/共114页二恶英的生成机理二恶英的生成机理（1 1）目前被学术界基本接受的几种二恶英生成机理如下:v直直接接释释放放机机理理：燃烧含有微量二恶英的固体废物,在未充分完全燃烧的条件下,其排出的烟气中必然含有残留

35、的二恶英。v重重新新合合成成：反应载体为大分子的碳结构,包括:活性炭、碳、煤灰、焦炭、残留碳、飞灰等,这些反应载体在催化剂(主要是铜族化合物)作用下反应,生成二恶英。(1)大分子的碳结构的边缘,以并列方式进行氯化反应,产生邻位氯代基的碳结构;(2)氧化破坏碳结构,进行重组生成二恶英;(3)在活性碳表面进行氧化降解(氧化铜为主要催化剂),产生芳香族氯化物(二恶英的中间产物);第50页/共114页二恶英的生成机理二恶英的生成机理（2 2）v前前驱驱物物的的异异相相催催化化反反应应机机理理：发生在飞灰表面的异相催化反应,反应物质为有机小分子,其中包括:脂肪族(如丙烯)、单环无官能团芳香族(如苯)、单

36、环官能团芳香族(如苯甲酸、甲苯、苯酚等)、氯芳香族(如氯酚、氯苯等)。1)主要碳结构的降解作用,形成小分子物质,然后反应产生二恶英;2)凝结两个前驱物,形成中间产物,再进行分子间的环化作用,形成二恶英。第51页/共114页影响二恶英生成的因素影响二恶英生成的因素v碳源碳源v氯源氯源v温度温度v催化剂催化剂v氧氧v水水v反应时间反应时间第52页/共114页焚烧厂二恶英防治措施焚烧厂二恶英防治措施(1)(1)l）控控制制燃燃烧烧温温度度：二恶英的最佳生成温度为300，但是在400以上时，仍然有二恶英生成的可能。当温度达到9001000时，二恶英将无法生成。因此，维持燃烧温度高于 1000 是防止二

37、恶英生成的首要条件；2 2）提提高高燃燃烧烧效效率率：因为二恶英的生成与燃烧效率有直接的关系，CO中的碳可能参与二恶英的生成反应。因此，供氧充足，减少CO的生成，可以间接地减少二恶英的生成；烟气中比较理想的CO浓度指标是低于60mg/m3,O2浓度不少于6%,在炉膛及二次燃烧室内的停留时间不小于2s;3 3）加加强强烟烟道道气气温温度度控控制制：一般新建的大型垃圾焚烧厂都有废热回收系统，烟道气自燃烧室进入该系统后，温度将逐渐降低至250350左右，而此温度范围又恰巧是：二恶英生成反应（DeNovo合成反应）的最佳区域，因此，必须将焚烧炉出来的烟气在短时间内骤降至150以下，以确保有效遏止二恶英

38、的再生成；第53页/共114页焚烧厂二恶英防治措施焚烧厂二恶英防治措施(2)(2)4)4)化化学学加加药药：向烟道中喷入NH3或喷入CaO等吸收HCI，以抑制前驱物质的生成。5)选用新型袋式除尘器,控制除尘器入口处的烟气温度低于200,并在进入袋式除尘器的烟道上设置活性碳等反应剂的喷射装置,进一步吸附二恶英;6)在生活垃圾焚烧厂中设置先进、完善和可靠的全套自动控制系统,使焚烧和净化工艺得以良好执行;7)通过分类收集或预分拣控制生活垃圾中氯和重金属含量高的物质进入垃圾焚烧厂;8)由于二恶英可以在飞灰上被吸附或生成,所以对飞灰应用专门容器收集后作为有毒有害物质送安全填埋场进行无害化处理,有条件时可

39、以对飞灰进行低温（300400）加热脱氯处理,或熔融固化处理后再送安全填埋场处置,以有效地减少飞灰中二恶英的排放。第54页/共114页、恶臭、恶臭恶臭（恶臭（stenchstench）的定义）的定义 垃圾厌氧发酵和有机物不完全燃烧产生的。多为有机硫化物或氮化物。恶臭污染物是指一切刺激嗅觉器官引起人们不愉快及损害生活环境的气体物质。从广义上说,我们把散发在大气中的一切有味物质统称为恶臭气体。恶臭的危害恶臭的危害 恶臭属于感觉公害,直接作用于嗅觉,给人们造成危害。轻者给人以不愉快的感觉;重者使人呼吸困难,恶心呕吐,流泪,甚至会引起中毒。其中有些是三致物质，有些会影响神经系统和造血系统，有些则会引起

40、机体的变态反应。第55页/共114页恶臭的产生和组成恶臭的产生和组成恶臭的产生和组成恶臭的产生和组成 产生产生：未完全燃烧 一是含硫化合物,如硫化氢、硫醇类、硫醚类等;二是含氮的化合物,如氨、胺类、酰胺、吲哚类等;三是卤素及其衍生物,如氯气、卤代烃等;四是烃类,如烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等;五是含氧的有机物,如酚、醇、醛、酮、有机酸等。恶臭的防治恶臭的防治第56页/共114页脱臭方法原理适用恶臭物质水洗法将恶臭气体溶于水中易溶于水的臭气,如脂肪酸、胺类冷却法将含有水蒸汽的恶臭气体冷却溶解于凝结水中含有大量水蒸气的高温排气,如易溶于水的脂肪酸等吸附法恶臭气体用活性炭、硅胶、白土等吸附脂肪酸、胺类

41、及其他易溶于水的臭气空气稀释法恶臭气体用大量的空气稀释,降低臭气强度适用于所有的臭气酸碱吸收法酸性气体用NaOH或Ca(OH)2水溶液吸收;碱性气体用稀硫酸吸收脂肪酸、胺类及其他易溶于水的臭气臭氧氧化法利用臭氧的强氧化作用氧化分解 不饱和有机化合物,硫化氢、硫醇类、醛类等燃烧法将可燃性恶臭气体燃烧分解适用于所有恶臭气体生物膜法恶臭气体通过滤层由细菌分解大部分恶臭气体常见的脱臭方法概况 第57页/共114页.粉尘粉尘粉尘焚烧烟气中的粉尘（颗粒物）是垃圾焚烧过程中产生的微小无机颗粒物质。v物理原因产生的粉尘燃烧空气卷起的微小不燃物，可燃物的灰分等。发生不完全燃烧时，未燃碳分、纸灰等也会成为粉尘的一

42、部分。v热化学反应产生的粉尘高温燃烧室内氮化的盐类，在烟气冷却后凝结成盐颗粒。第58页/共114页6 6、其它工艺系统、其它工艺系统灰渣系统：灰渣系统：焚烧灰渣由底灰及飞灰共同组成，多采用分开焚烧灰渣由底灰及飞灰共同组成，多采用分开收集方式。国外一些焚烧厂将飞灰固化或熔融后，再合并底收集方式。国外一些焚烧厂将飞灰固化或熔融后，再合并底灰送到灰渣填埋场处置，以防止飞灰中的重金属或有机性毒灰送到灰渣填埋场处置，以防止飞灰中的重金属或有机性毒物产生二次污染物产生二次污染废水处理系统：废水处理系统：将锅炉排放废水、生活污水、实验室废水将锅炉排放废水、生活污水、实验室废水等合并在一起处理，达标后排放或回

43、收再利用等合并在一起处理，达标后排放或回收再利用余热系统：余热系统：主要通过燃烧室四周的锅炉炉管主要通过燃烧室四周的锅炉炉管(即蒸发器即蒸发器)、过热器、节热器、炉管吹灰设备、蒸汽导管、安全阀等装置过热器、节热器、炉管吹灰设备、蒸汽导管、安全阀等装置回收余热。回收余热。发电系统：发电系统：由锅炉产生的高温高压蒸汽被导入发电机，在由锅炉产生的高温高压蒸汽被导入发电机，在急速冷凝过程中推动发电机的涡轮叶片，产生电力急速冷凝过程中推动发电机的涡轮叶片，产生电力燃烧控制系统：燃烧控制系统：根据垃圾热值以及进料量，决定垃圾在炉根据垃圾热值以及进料量，决定垃圾在炉床上的停留时间，使其燃烧温度维持在高温状态

44、。一般以调床上的停留时间，使其燃烧温度维持在高温状态。一般以调整炉床速度及控制助燃空气量，必要时加入辅助燃油，维持整炉床速度及控制助燃空气量，必要时加入辅助燃油，维持稳定的炉温稳定的炉温第59页/共114页炉渣和飞灰炉渣和飞灰 焚烧过程产生的灰渣（炉渣和飞灰）一般为无机物质，他们主要是金属的氧化物、氢氧化物和碳酸盐、硫酸盐以及硅酸盐。第60页/共114页v焚烧灰渣是判定焚烧炉运行正常与否的最有力的数据，通过测定焚烧灰渣热灼减量，可以推算焚烧的完成状况。v炉渣分类按焚烧温度1)焚烧残渣：1000以下焚烧炉、热分解炉产生的残渣。2)烧结残渣：1500高温焚烧炉排出的熔融状态的残渣。v炉渣的利用1）

45、焚烧残渣回收金属、玻璃等（美国、苏联）2）烧结残渣作为混凝土骨料 或与粘土结合制红砖（日）第61页/共114页九、焚烧设备九、焚烧设备机械炉排焚烧炉机械炉排焚烧炉回转窑焚烧炉回转窑焚烧炉流化床焚烧炉流化床焚烧炉第62页/共114页1 1、机械炉排焚烧炉、机械炉排焚烧炉分为干燥段、主燃段、后燃段三段分为干燥段、主燃段、后燃段三段废物从进料端向出料端移动过程中，主要在炉排废物从进料端向出料端移动过程中，主要在炉排上完成废物蒸发、干燥、热分解及燃烧反应上完成废物蒸发、干燥、热分解及燃烧反应炉排可移动，起到输送废物和灰渣、混合物料、炉排可移动，起到输送废物和灰渣、混合物料、传送空气的作用传送空气的作用

46、造价昂贵，一次性投资大，不适合不发达地区造价昂贵，一次性投资大，不适合不发达地区第63页/共114页吊车吊车机械炉排机械炉排抓斗抓斗炉体炉体装料装料通道通道废热锅炉废热锅炉出灰机出灰机第64页/共114页并列摇动式并列摇动式台阶往复式台阶往复式逆动式逆动式台阶式台阶式履带式履带式滚筒式滚筒式第65页/共114页2 2、流化床焚烧炉、流化床焚烧炉流化床焚烧炉是一垂直的钢制容器，在焚烧炉的下部安有布风板，板上装流化床焚烧炉是一垂直的钢制容器，在焚烧炉的下部安有布风板，板上装有载热体，多用砂子。有载热体，多用砂子。空气从焚烧炉下部进入，经过布风板使床层流态化空气从焚烧炉下部进入，经过布风板使床层流态

47、化固体废物由炉顶或炉侧进入炉内，与高温载热体及气流交换热量而被干燥、固体废物由炉顶或炉侧进入炉内，与高温载热体及气流交换热量而被干燥、热分解并燃烧，产生的热量贮存于载热体中，并将气流的温度提高热分解并燃烧，产生的热量贮存于载热体中，并将气流的温度提高焚烧温度不可太高，否则载热体会出现粘结焚烧温度不可太高，否则载热体会出现粘结需要破碎预处理，需分离回收石英砂，不断补充石英砂需要破碎预处理，需分离回收石英砂，不断补充石英砂适合焚烧低热值垃圾，适合在中小城镇采用适合焚烧低热值垃圾，适合在中小城镇采用第66页/共114页第67页/共114页燃烧气体（烟气）燃烧气体（烟气）助燃器助燃器流动媒体流动媒体散

48、气板散气板二燃室二燃室供料器供料器二次助燃空气喷射口二次助燃空气喷射口流动媒体流动媒体(砂砂)循环装置循环装置不燃物排出装置不燃物排出装置振动分选振动分选不燃物排出管不燃物排出管流动空气流动空气废物废物第68页/共114页第69页/共114页3 3、回转窑焚烧炉、回转窑焚烧炉回转窑焚烧炉是一可旋转的倾斜钢制圆筒，炉体向下回转窑焚烧炉是一可旋转的倾斜钢制圆筒，炉体向下倾斜，分成干燥、燃烧、燃烬三段，固体废物旋转移动倾斜，分成干燥、燃烧、燃烬三段，固体废物旋转移动过程中，完成干燥、燃烧、燃烬过程。过程中，完成干燥、燃烧、燃烬过程。通过炉体缓慢转动，达到搅拌和输送废物的目的通过炉体缓慢转动，达到搅拌

49、和输送废物的目的用于处理生活垃圾时，由于动耗较大，会增加处理成用于处理生活垃圾时，由于动耗较大，会增加处理成本本旋转窑转速及长径比控制垃圾停留时间，长径比高，旋转窑转速及长径比控制垃圾停留时间，长径比高，停留时间长，成本高；长径比低，垃圾不能达到完全停留时间长，成本高；长径比低，垃圾不能达到完全燃烧；转速大，垃圾易下滑，停留时间短燃烧；转速大，垃圾易下滑，停留时间短第70页/共114页冷却用空气冷却用空气焚烧焚烧干燥干燥废物废物传送带传送带去集尘器去集尘器抽风机抽风机冷却空气冷却空气尾气再燃烧尾气再燃烧喷嘴喷嘴残渣残渣再利用再利用燃烧用空气燃烧用空气喷嘴喷嘴逆流式旋转窑焚烧炉逆流式旋转窑焚烧炉

50、 第71页/共114页第72页/共114页4 4、各种特殊焚烧炉、各种特殊焚烧炉v催化焚烧炉320540，铂催化，处理有害气体及气化的处理有害气体及气化的液体。液体。v纯氧焚烧炉2700，炉体小，处理有害废物，炉体材料处理有害废物，炉体材料选择难。选择难。v湿式氧化设备污染物全留在水相，空气污染小，适用于适用于污泥的焚烧，可以不用脱水直接焚烧。污泥的焚烧，可以不用脱水直接焚烧。v熔盐焚烧炉800980，熔盐多为Na2SO4，Na2CO3。产物产物留在熔盐中，盐可再生，有害废物的留在熔盐中，盐可再生，有害废物的DREDRE达达99.99%99.99%以上。以上。v熔融玻璃反应器熔融玻璃池，温度在