1、.6.26.2固體廢物的燃燒固體廢物的燃燒.焚燒產物焚燒產物可燃的固體廢物基本是有機物，由大量的碳、氫、氧及可燃的固體廢物基本是有機物，由大量的碳、氫、氧及少量氮、硫、磷和鹵素等元素，焚燒過程中與空氣中氧反少量氮、硫、磷和鹵素等元素，焚燒過程中與空氣中氧反應，生成各種氧化物或部分元素的氫化物。主要有：應，生成各種氧化物或部分元素的氫化物。主要有：有機碳有機碳CO2HH2O，有，有F或或Cl存在時可能有存在時可能有HF、HCl有機硫和有機磷有機硫和有機磷SO2、SO3、P2O5有機氮有機氮N2為主，少量氮氧化物為主，少量氮氧化物有機氟化物有機氟化物HF，氫不足會出現，氫不足會出現CF4、COF2

2、（需添加（需添加助燃料）助燃料）有機氯有機氯氯化氫（氫氣不足有游離氯氣產生）氯化氫（氫氣不足有游離氯氣產生）有機溴化物、碘化物有機溴化物、碘化物HBr、Br2、I2金屬金屬鹵化物、硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽、氫氧化物鹵化物、硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽、氫氧化物和氧化物和氧化物.6.2.1燃燒基本概念 處理能力處理能力焚燒爐每天焚燒處理固廢的量，稱為處理能力。它是表征焚燒爐每天焚燒處理固廢的量，稱為處理能力。它是表征焚燒爐容量大小的重要指標。焚燒爐容量大小的重要指標。灼燒減量灼燒減量指殘渣在（指殘渣在（6006002525）下，經過下，經過3 h3 h灼燒后減少的質量占灼燒后減少的質量占原焚燒殘渣的百分

3、數：原焚燒殘渣的百分數：.燃燒效率燃燒效率燃燒效率有多種表示方法，主要包括一氧化碳法和灼燒減燃燒效率有多種表示方法，主要包括一氧化碳法和灼燒減量法。量法。一氧化碳法中，燃燒效率是指固體廢物在進行焚燒過程中一氧化碳法中，燃燒效率是指固體廢物在進行焚燒過程中排放煙氣中排放煙氣中COCO的濃度與的濃度與COCO2 2濃度之間對比關系的參數，定濃度之間對比關系的參數，定義式如下：義式如下：.有害物質破壞去除率有害物質破壞去除率在危險固體廢物的處理過程中，常常還要求對某些主要有在危險固體廢物的處理過程中，常常還要求對某些主要有害物質進行評價，其評價可以用破壞去除率（害物質進行評價，其評價可以用破壞去除率

4、（Destructionandremovalefficiency簡寫為簡寫為DRE）來表示，定義為從廢）來表示，定義為從廢物中除去有害物質的質量百分比，定義式如下：物中除去有害物質的質量百分比，定義式如下：.煙氣有害物質排放濃度煙氣有害物質排放濃度固體廢物在燃燒后，排出大量煙氣，其中主要成分為CO2、H2O和N2，同時，由于固體廢物成分復雜，其燃燒后氣相中含有多種有害氣體。雖然有害氣體濃度較小，但其危害性非常大，因此需要對其進行監測、分析和控制，并在凈化系統中進行凈化處理。煙氣有害物質排放濃度一般定義為單位體積（或質量）煙氣中某有害氣體的量，單位為mg/m3。常見的煙氣有害物質有：粉塵、酸性氣

5、體（SOx、HCl、HF、H2S、CO、NOx等）、重金屬（Cd、Pb、Ni、Cr、As等）、有機毒物二噁英、苯酚等。在進行固體廢物焚燒處理后，按照國家有關規定，排放到大氣中去的有害氣體各項指標必須滿足國家標準。.理論燃燒溫度理論燃燒溫度燃燒反應是一個復雜的化學過程，它包括氧化反應、還原反應、氣化反應、離解反應等許多單個反應。這些反應中有放熱反應，也有吸熱反應。當燃燒系統處于絕熱狀態時，固體廢物在充分燃燒后所釋放的熱量全部用來提高系統的溫度，系統最終所達到的溫度稱為理論燃燒溫度，即絕熱火焰溫度。該溫度與燃燒產物成分有關，也與固體廢物初溫和壓力有關。.焚燒溫度焚燒溫度焚燒過程到達的實際溫度稱為焚

6、燒溫度，指固體廢物在燃燒室內著火、分解、燃燒的溫度水平，它比固體廢物的著火溫度高得多。燃燒室及燃燒流程上溫度水平不同。提高焚燒溫度有利于廢物中有機有毒物質的分解和破壞。通常，大多數有機固體廢物的焚燒溫度在8001100之間。.停留時間固體廢物在焚燒爐中的燃燒停留時間為進入燃燒室加熱干燥至起燃的加熱時間與固體廢物燃盡的燃燒反應時間之和。該時間受固體廢物的粒徑與密度的制約，粒徑越大，停留時間越長，而對于同種物料，密度決定于粒徑大小。為使焚燒停留時間縮短，投料前應預先經破碎處理。實際操作過程中，固體廢物在爐中的停留時間必須大于理論上干燥、熱分解和燃燒所需的總時間。.過剩空氣系數和過剩空氣率按照化學成

7、分和化學反應方程，燃燒固體廢物所需氧氣量相當的空氣量稱為理論空氣量。實際工程中為了保證固體廢物燃燒完全，必須向燃燒室鼓入比理論空氣量更多的助燃空氣量，即過剩空氣量。通常用過剩空氣系數或過剩空氣率表示。.6.2.4燃燒方式分類固體物質的燃燒過程復雜，除發生熱分解、熔融、蒸發及化學反應外還伴隨有傳熱、傳質過程。根據可燃物質的性質，燃燒方式有蒸發燃燒、表面燃燒和分解燃燒。 蒸發燃燒對于熔點較低的固體燃料，燃料在燃燒前先熔融成液態，再氣化，隨后與空氣混合燃燒。石蠟等烷烴系高級碳氫化合物的燃燒就屬于此類燃燒。在很多情況下，進行蒸發燃燒的同時也可能進行熱解燃燒。固體液體蒸氣與空氣擴散混合燃燒。如蠟燭的燃燒

8、。. 表面燃燒指燃燒反應在燃料表面進行的燃燒。這種燃燒現象常發生在幾乎不含揮發分的燃料中，例如在焦炭和木炭表面的燃燒，氧和CO2通過擴散到達燃料表面進行反應。如在燃料表面尚不能完全燃燒，則不完全燃燒產物CO等在離開表面后，可再與O2進行氣相燃燒反應。表面燃燒：不發生蒸發、分解等過程。如木炭、焦的燃燒。. 分解燃燒這種情況常發生在熱分解溫度較低的固體燃料。熱分解發生后，產生的揮發分離開燃料表面與O2進行氣相燃燒反應，固定碳等重組分與空氣接觸進行表面燃燒。木材、紙張、垃圾和煤的燃燒就屬于此類燃燒。分解燃燒(裂解燃燒)：固體受熱分解為輕的揮發分和固定碳及惰性物，揮發分與空氣擴散混合燃燒，固定碳與空氣

9、接觸進行表面燃燒。如木材和紙的燃燒。固體廢物哪種燃燒方式？.6.2.5固體廢物燃燒過程對于固體廢物的焚燒，一般多屬于分解燃燒。物料從送入焚燒爐起，到形成煙氣和焚燒殘渣的整個過程總稱為焚燒過程。在焚燒爐中的焚燒過程包括三個階段：干燥加熱階段、燃燒階段和燃盡階段即生成固體殘渣的階段。. 干燥階段我國城市垃圾含水率偏高，一般高于30（混合垃圾）。因此焚燒前的預熱干燥很重要。對機械送料的運動式爐排爐，從物料送入焚燒爐起到物料開始析出揮發分和著火之前，為干燥階段。隨著送入爐內的物料溫度逐步升高，其表面水分開始逐漸蒸發，當溫度上升到100左右，物料中水分開始大量蒸發，此時物料溫度基本穩定。隨著不斷加熱，水

10、分不斷析出，物料不斷干燥，直至水分基本析出完畢，此時物料溫度開始迅速上升，開始著火進入燃燒階段。在干燥階段，物料的水分是以蒸汽形態析出的，因此需要吸收大量的熱量，即為水的汽化熱。.物料所含水分越大，干燥時間越長，吸收的熱量越多，很容易降低爐膛內的溫度，從而使著火難度增大。因此干燥階段需要很好的控制溫度，如投入輔助燃料燃燒，提高爐溫，改善著火條件。. 燃燒階段當物料完成干燥后，如果爐膛內的溫度足夠高，且又有足夠的氧化劑，物料就會很快地進入燃燒階段。燃燒階段包括了三個同時發生的化學反應模式:強氧化反應、熱解、原子基團碰撞。.強氧化反應物料的燃燒包括物料與氧發生的強氧化反應過程。以碳（C）和甲烷（C

11、H4）燃燒為例，以空氣作為氧化劑，其氧化反應式為：.熱解熱解是在缺氧或無氧條件下，利用熱能破壞含碳高分子化合物元素間的化學鍵，使含碳化合物破壞或者進行化學重組的過程。焚燒爐熱解發生原因：由于物料組分的復雜性和其它因素的影響，即使爐膛內具有過剩的空氣量，在燃燒過程中仍會有不少物料沒有機會與氧充分接觸，從而形成無氧或缺氧條件。這部分物料在高溫條件下就會發生熱解。熱解過程中，有機物會析出大量的氣態可燃氣體成分，如CO，CH4、H2或者分子量較小的CmHn等。然后，這些析出的小分子氣態可燃成分再與氧接觸，發生氧化反應，從而完成燃燒過程。.原子基團碰撞在物料燃燒過程中，還伴有火焰的出現。燃燒火焰實質上是

12、高溫下富含原子基團的氣流造成的。由于原子基團電子能量的躍遷、分子的旋轉和振動等產生量子輻射，產生紅外熱輻射、可見光和紫外線等，從而導致火焰的出現。火焰的性狀取決于溫度和氣流組成。通常溫度在1000左右就能形成火焰。原子基團氣流包括了原子態的H、O、Cl等元素，雙原子的CH、CN、OH、Cl2等，以及多原子的基團HCO、NH、CH3等。這些原子基團的碰撞，進一步促進了廢物的熱分解過程。.燃盡階段物料在發生充分燃燒之后，進入燃盡階段。此時反應物質的量大大減少，而反應生成的惰性物質、氣態的CO2、H2O和固態的灰渣則增加了，也由此使得剩余氧化劑無法與物料內部未燃盡的可燃成分接觸和發生氧化反應，同時周

13、圍溫度的降低等等，都使得燃燒過程減弱。設置燃盡段的主要目的：延長停留時間并通過翻動、撥火等機械方式，使可燃成分與氧化劑充分混合接觸、使之燃燒充分。.6.2.6影響固體廢物燃燒的因素影響固體廢物燃燒的因素影響垃圾等固體廢物焚燒的因素很多，其中焚燒溫度（Temperature）、停留時間（Time）、攪混強度（Turbulence）（常稱為3T）和過剩空氣率合稱為焚燒四大要素。此外還有固體廢物性質。.焚燒溫度廢物的焚燒溫度是指廢物中有害組分在高溫下氧化、分解直至破壞所需達到的溫度。它比廢物的著火溫度要高得多。一般來說，提高焚燒溫度有利于廢物中有機毒物的分解和破壞，并可抑制黑煙的產生和減少燃燒所需的

14、時間。但過高的焚燒溫度不僅會增加燃料消耗，而且會增加廢物中金屬的揮發量和氮氧化物的產生量，容易引起二次污染。過高的燃燒溫度（高于1300），還會發生爐排結焦、降低爐子的耐火材料、鍋爐管道的使用壽命。.溫度太低（低于700），會發生不完全燃燒，產生有毒副產物。因此當燃燒室的溫度足夠高時，要加強對燃燒速度的控制；當燃燒室的溫度較低時，須提高燃燒速度。總之合適的焚燒溫度取決于固體廢物的特性、含水量、爐子結構和燃燒空氣量等。大多數有機物的焚燒溫度范圍在8001000之間，通常在800900左右為宜。. 通過生產實踐，提供以下焚燒溫度經驗數可供參考。通過生產實踐，提供以下焚燒溫度經驗數可供參考。 對于對

15、于廢氣的脫臭處理廢氣的脫臭處理，采用，采用800950的焚燒溫度的焚燒溫度可取得良好的效果；可取得良好的效果； 當廢物粒子在當廢物粒子在0.010.51m之間，并且供氧濃度與之間，并且供氧濃度與停留時間適當時，焚燒溫度在停留時間適當時，焚燒溫度在9001100即可避免產即可避免產生黑煙。生黑煙。 含氯化物的廢物含氯化物的廢物焚燒，溫度在焚燒，溫度在800850以上時，以上時，氯氣轉化為氯化氫或以水洗滌除去；低于氯氣轉化為氯化氫或以水洗滌除去；低于800會形成會形成氯氣，難以除去。氯氣，難以除去。 含有堿土金屬廢物含有堿土金屬廢物焚燒，一般控制在焚燒，一般控制在750800以以下。因為堿土金屬及

16、其鹽類一般為低熔點化合物下。因為堿土金屬及其鹽類一般為低熔點化合物-熔融熔融物容易與焚燒爐的耐火材科和金屬零部件發生腐蝕而物容易與焚燒爐的耐火材科和金屬零部件發生腐蝕而損壞爐襯和設備。損壞爐襯和設備。. 焚燒焚燒含氰化物廢物含氰化物廢物時，若溫度達時，若溫度達850900，氰化物，氰化物幾乎全部分解。幾乎全部分解。 焚燒可能產生氧化氮焚燒可能產生氧化氮(NOx)的廢物時，溫度控制在的廢物時，溫度控制在1500以下，過高的溫度會使以下，過高的溫度會使NOx急驟產生。急驟產生。 高溫焚燒是防治高溫焚燒是防治PCDD與與PCDF的最好方法，估計在的最好方法，估計在925以上這些毒性有機物即開始被破壞

17、，足夠的空氣以上這些毒性有機物即開始被破壞，足夠的空氣與廢氣在高溫區的停留時間可以再降低破壞溫度。與廢氣在高溫區的停留時間可以再降低破壞溫度。 多氯代二苯并多氯代二苯并二噁英二噁英/呋喃呋喃(PCDD/F).停留時間由物料焚燒過程特點可知，停留時間的長短直接影響廢物的焚燒效果、尾氣組成等，停留時間也是決定爐體容積和燃燒能力的重要依據。固體廢物在焚燒爐內停留時間和煙氣在焚燒爐內停留時間停留時間越長，焚燒越徹底，焚燒效果越好停留時間過長，會使焚燒爐處理量減少，經濟上不合理停留時間過短，會造成不完全燃燒要求垃圾停留時間達到1.5-2h以上，煙氣停留時間達到2s.廢物在爐內焚燒所需停留時間由許多因素決

18、定。如，廢物進入爐內時的形態（如固體廢物顆粒大小、液體霧化后液滴的大小以及黏度等）對停留時間有很多影響。加熱干燥時間近似與固體粒度的平方成正比；一般來說，燃燒（停留）時間也與固體粒度的12次方成正比。因此粒度大小顯著影響著燃燒速度，因此進行垃圾的焚燒處理時，一般先將垃圾進行破碎預處理。當廢物的顆粒粒徑較小時，與空氣接觸表面積大，則氧化、燃燒條件就好，停留時間就可短些。對于垃圾焚燒，如溫度維持在8501000之間，并有良好的攪拌和混合時，燃燒氣體在燃燒室內的停留時間約為12s。.焚燒停留時間可參閱以下幾個經驗數據。垃圾焚燒：約為l2s。8501000之間，有良好攪拌與混合。一般有機廢液，在較好的

19、霧化條件及正常的焚燒溫度條件下，停留時間0.32s左右；實際操作：大約為0.6ls。含氰化合物的廢液：約3s左右。廢氣除惡臭：一般在ls以下。例如在油脂精制工程中產生的惡臭氣體，在650焚燒溫度下只需0.3s的停留時間，即可達到除臭效果。.攪混強度攪混強度要使廢物燃燒完全，減少污染物形成，必須要使廢物與助燃空氣充分接觸、燃燒氣體與助燃空氣充分混合-攪動方式是關鍵所在。焚燒爐中采用的攪動方式有空氣流攪動、機械爐排攪動、流態化攪動和旋轉攪動等，其中以流態化攪拌效果最好，而固定爐床式焚燒爐常采用空氣流攪動，依據助燃空氣送風方式主要有：爐床下送風和爐床上送風。.過剩空氣率廢物焚燒所需空氣量，是由廢物燃燒所需的理論空氣量和為了供氧充分而加入的過剩空氣量兩部分所組成的。過剩空氣率對固體廢物燃燒性能影響很大，過剩空氣率過高，會因為吸收過多的熱量而使爐內的溫度降低，增加排煙熱損失，降低燃燒效率，造成燃燒系統的排氣量和熱損失增加；過剩空氣率過低，會使固體廢物燃燒不完全，甚至冒黑煙，有害物質焚燒不徹底。.根據經驗，在通常情況下，過剩空氣系數一般應控制在理論空氣量的1.51.9之間；但在某些特殊情況下，過剩空氣系數可能在2以上，才能達到較好的完全焚燒