固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste

固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
第五章固体废物热处理和热化学处理 Chapter 5 Thermal Treatment and Thermal Conversion Treatment of Solid Waste Department of Environmental Engineering of Xihua University

生物质的能量和物质转换技术电力· 热能直接燃烧气化(间接液化) 合成气生物质热化学转化热分解液体燃料直接液化化学原料
厌氧发酵甲烷 · 氢气生物化学转化好氧发酵肥料乙醇等醇类化学物质加水分解·发酵

【概念】焚烧　干燥　　　　热裂解焙烧热值燃烧温度 DRE 热灼减量比焚烧效率【方法原理】焚烧原理；热平衡和烟气分析；焚烧工艺系统组成；焚烧炉系统选择；热解原理；典型固体废物的热解；焙烧方法。重点 Department of Environmental Engineering of Xihua University

热处理：利用热物理方法（以高温分解和深度氧化为主）改变固体废物的化学、物理或生物特性和组成来处理固体废物的过程，广泛应用于固体废物的预处理中，热处理包括干燥脱水、热分解、烧成（结）、焙烧、熔融、湿式氧化、蒸馏、蒸发、微波分解等。固体废物的热化学处理（热转化处理）：在高温条件下使固体废物中可回收利用的物质转化为能源的过程。主要包括焚烧、热解等。 Department of Environmental Engineering of Xihua University

热化学处理的优点： 1）处理时间短。流化床焚烧炉几分钟即可使垃圾燃烧完全，炉排式焚烧炉垃圾停留时间仅1小时。 2）减容效果好，焚烧残渣体积是原来的8%-12%，如经分选后的垃圾残渣仅2%-3%。 3）消毒彻底，减轻或消除后续处置过程对环境的影响，是处理带有病原菌垃圾和有机污染垃圾的良好方法。 4）焚烧厂占地面积相对较小，不超过5hm2。 5）回收能源和资源。 Department of Environmental Engineering of Xihua University

热化学处理存在的问题： 1）投资和运行费用高； 2）操作运行复杂； 3）焚烧使垃圾利用率降低； 4）同时带来二次污染。 Department of Environmental Engineering of Xihua University

焚烧（incineration）: 固体废物高温分解和深度氧化的处理过程（具有强烈放热效应、有基态和电子激发态的自由基出现、并伴有光辐射的化学反应现象）干燥脱水热分解烧成（结）等 1 焚烧处理 2 其它热处理方法处理方法热裂解 4 热解:是将有机物在无氧或缺氧状态下加热，使之成为气态、液态或固态可燃物质的化学分解过程。焙烧: 在低于熔点的温度下热处理废物改变废物的物理化学性质以利于后续资源化利用的处理过程焙烧处理 3 Department of Environmental Engineering of Xihua University

1 焚烧处理焚烧（incineration or combustion）: 以一定量的过剩空气与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧化反应，废物中的有害物质在高温下氧化、热解而被破坏，是一种可同时实现废物无害化、减量化、资源化的处理技术。焚烧可处理固体废物，也可处理液体废物和气体废物；既可处理城市垃圾和一般工业废物，也可处理危险废物。焚烧技术优点：大大减少需最终处置的废物量；也具有减容、去毒、能量回收作用，具有副产品、化学物质回收及资源回收等。焚烧技术缺点：费用昂贵、操作复杂、严格；要求工作人员技术水平高；产生二次污染物；技术风险等。焚烧的目的：使废物减量；使废热被释出而再利用；使废物中的毒性物质被摧毁。 Department of Environmental Engineering of Xihua University

1 焚烧处理除尘资源化智能化多功能综合性 .. … 4 我国始于1980′ 1970~1990 3 自控、移动式机械炉排焚烧炉、多样化、T ↗ 1960’ 2 大型机械化炉排；较高效率的烟气净化系统 20世纪初 1 19世纪中后期机械化连续垃圾焚烧炉。处理能力、焚烧效果、治污↗ 焚烧带病毒、病菌的垃圾。→英、美、法、德等试验研究，建立焚烧炉 Department of Environmental Engineering of Xihua University

1 焚烧处理焚烧原理燃烧、燃烧机理、燃烧技术、主要影响因素热平衡及烟气分析固体废物热值、燃烧温度、空气和烟气量计算工艺焚烧工艺系统组成焚烧炉系统焚烧炉、余热利用系统、焚烧炉选评 Department of Environmental Engineering of Xihua University

1 燃烧是具有强烈放热效应、有基态和电子激发态的自由基出现，并伴有光辐射的化学反应现象焚烧机理蒸发三要素：可燃物质助燃物质引燃火源挥发焚烧分解温度着火条件烧结、熔融氧化还原传热传质过程 CxHyOzNuSvClw + (x + v + y/4 – w/4 – z/2) O2→ xCO2 + wHCl + 0.5uN2 + vSO2 + (y-w) /2 H2O Department of Environmental Engineering of Xihua University

1 着火是可燃物质与助燃物质由缓慢放热反应转变为强烈放热反应的过程。可染物质着火实际是燃烧系统的热力学、动力学、流体力学等各种因素共同作用的综合结果。常见的燃烧着火方式：化学自然燃烧、热燃烧、强迫点燃燃烧三种。燃烧实际上是干燥脱水、热化学分解、氧化还原反应的综合作用过程。干燥是利用焚烧系统热能使入炉固体废物水分气化蒸气的过程；按热量传递的方式，可将干燥分为传导干燥、对流干燥和辐射干燥三种方式。热分解是固体废物中的有机可燃物质在高温作用下，进行化学分解和聚合反应的过程。燃烧是可燃物质的快速分解和高温氧化过程。焚烧机理 Department of Environmental Engineering of Xihua University

1 根据可燃物质种类和性质的不同，燃烧过程可划分为蒸发燃烧、分解燃烧和表面燃烧三种机理。蒸发燃烧：可燃物质受热融化、形成蒸汽后进行的燃烧反应。如腊质的燃烧。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的燃烧。如纸、木材的燃烧。表面燃烧：可燃物质在未发生明显的蒸发、分解反应时，与空气接触就直接进行的燃烧。如木炭、焦炭的燃烧。焚烧机理 Department of Environmental Engineering of Xihua University

焚烧产物主要有焚烧炉烟气和残渣。焚烧炉烟气由颗粒污染物和气态污染物组成。颗粒污染物主要是粉尘和烟尘。气态污染物种类很多，但以SOx、COx、NOx、HCl、HF、二噁英类（PCDDs）物质为主。SOx主要来源于废纸和厨房垃圾；HCL主要类源于含氯废塑料。NOx来源于空气中的氮（热力型NOx）和厨房垃圾（燃料型NOx）。二噁英类（PCDDs）可能来源于固体废物中的废塑料、废药品，及由其前驱体物质在焚烧炉内生成或在焚烧炉外生成。固体废物焚烧处理的产渣量及残渣性质，与固体废物种类、焚烧炉炉型、焚烧条件等有关。通常固体废物焚烧处理的产渣量很小，如生活垃圾焚烧处理产渣率一般为7～15%。残渣的化学组成主要是钙、硅、铁、铝、镁氧化物及重金属氧化物，性质相对较为稳定。 1 焚烧产物 Department of Environmental Engineering of Xihua University

1 焚烧处理焚烧技术层状燃烧技术过程稳定、技术成熟、应用广固定炉排焚烧炉、水平机械焚烧炉、倾斜机械焚烧炉等辐射、烟气对流，翻转及搅动炉型设计和配风设计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、细小化流化床焚烧炉空气流和烟气流快速移动，物料流态化状态旋转燃烧技术较成熟、效率高回转窑焚烧炉滚筒、抄板 Department of Environmental Engineering of Xihua University

1 焚烧处理焚烧影响因素３Ｔ－１Ｅ（停留时间、温度、湍流度和空气过剩系数）
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 1 焚烧处理焚烧影响因素固体废物性质：可燃成份、有毒害物质、水分，热值3350kj/kg 焚烧温度：850~950 ℃（一般）, 1150℃ 供氧量和物料混合程度: 过剩空气系数　停留时间: >1.5~2h（垃圾）; >2s（烟气）　废物料层厚度、运动方式、预热温度进气方式、燃烧器性能、烟净化系统阻力３Ｔ－１Ｅ（停留时间、温度、湍流度和空气过剩系数） Department of Environmental Engineering of Xihua University

1 焚烧处理固体废物热值固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
:单位质量固体废物在完全燃烧时释放出的热量氧弹量热计 Dulong公式、Steuer公式、Scheurer公式等能量守恒废物热量+辅助燃料热量+助燃空气热量有用热量+化学不完全燃烧热损+机械热损+烟气显热+灰渣显热 Department of Environmental Engineering of Xihua University

1 焚烧处理 Department of Environmental Engineering of Xihua University

1 焚烧处理固体废物燃烧温度 :在焚烧系统处于恒压、绝热状态，系统所有能量都用于提高系统温度和物料的含热时，焚烧系统的最终温度（理论燃烧温度）实际燃烧温度近似计算 Department of Environmental Engineering of Xihua University

1 焚烧处理空气和烟气量计算 :完成燃烧反应的最少空气量实际空气量烟气量 Department of Environmental Engineering of Xihua University

1 焚烧处理 Department of Environmental Engineering of Xihua University

1 焚烧处理焚烧工艺工艺系统空气系统前处理系统进料系统焚烧炉系统其它系统烟气系统 Department of Environmental Engineering of Xihua University

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1 焚烧处理焚烧工艺接受贮存分选破碎定量给料车辆、地衡、控制间、垃圾池、吊车、抓斗、破碎和筛分设备、磁选机，以及臭气和渗滤液收集、处理设施等。螺旋给料、炉排进料、推进器给料等前处理及进料系统操作设备、设施构筑物 Department of Environmental Engineering of Xihua University

1 焚烧处理焚烧工艺焚烧炉系统 Department of Environmental Engineering of Xihua University

1 焚烧处理焚烧工艺炉排有效面积A ... 燃烧室有效容积V 停留时间焚烧炉系统 Department of Environmental Engineering of Xihua University

1 焚烧处理焚烧工艺主要设施抽风、通风管道、进气系统、风机和空气预热器等空气系统助燃空气一次助燃空气：60%~80%，干燥段15%、燃烧段75%、燃烬段10% 二次助燃空气：20%~40%，火焰上和二次燃烧室空气换热器预热余热锅炉后，200~280℃ Department of Environmental Engineering of Xihua University

1 焚烧处理 A 控制燃烧温度和停留时间； B 减少烟气200~500℃停留时间； C 有效净化焚烧工艺 PCDDs: TCDDs PCDFs 烟气系统催化氧化化学吸收氧化还原湿式洗涤物理吸附静电除尘袋式过滤离心分离重力沉降 … 反应器洗涤塔吸附塔静电除尘器布袋除尘器旋风除尘器沉降室 … 酸性气体: HF、SOX、NOX、HCl 重金属汞、镉、铅烟尘 Department of Environmental Engineering of Xihua University

1 焚烧处理焚其烧它工系艺统固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
灰渣系统灰渣→收集→冷却→输送→渣池→抓吊→处理或外运灰渣漏斗、滑槽、水池或喷水器、排渣机械、抓提设备、输送机械、磁选机等。焚烧工艺其它系统废水处理系统余热系统发电系统自动控制系统 Department of Environmental Engineering of Xihua University

（1）炉排炉焚烧线工艺流程

（2）CFB焚烧线工艺流程

炉排锅炉炉型（3）炉排炉炉型立式布置锅炉参数额定垃圾日处理量： 300t/d 过热蒸汽压力： 4MPa 过热蒸汽温度： 400℃
过热蒸汽温度： ℃ 给水温度： ℃ 排烟温度： ℃ 冷风温度： ℃ 热风温度： ℃ 立式布置

炉排锅炉炉型（3）炉排炉炉型卧式布置锅炉参数额定垃圾日处理量： 750t/d 过热蒸汽压力： 4MPa 过热蒸汽温度： 400℃
过热蒸汽温度： ℃ 给水温度： ℃ 排烟温度： ℃-210℃ 冷风温度： ℃ 热风温度： ℃ 卧式布置

循环流化床炉型（4）循环流化床炉型锅炉参数额定垃圾日处理量： 500t/d 过热蒸汽压力： 3.82MPa 过热蒸汽温度： 450℃
过热蒸汽温度： ℃ 给水温度： ℃ 排烟温度： ℃ 冷风温度： ℃ 燃料种类：垃圾（煤助燃）

锅炉DCS数据（5）典型案例：深圳老虎坑二期优点： 1.运行稳定； 2.超负荷能力强； 3.防积灰和高温腐蚀能力强；
日处理垃圾量 4×750t/d 锅炉蒸汽量 70.9t/h 过热蒸汽压力 4MPa 过热蒸汽温度 400℃ 投运时间 2012年底锅炉DCS数据优点： 1.运行稳定； 2.超负荷能力强； 3.防积灰和高温腐蚀能力强； 4.连续运行时间长（>310天）

（5）典型案例深圳老虎坑二期 4#~7#锅炉烟气污染物排放数据

锅炉最大连续出力测试数据（5）典型案例自贡垃圾电厂一期优点： 1.掺煤量极低（<5%总输入热量）； 2. 负荷调节能力强；
日处理垃圾量 2×500t/d 锅炉蒸汽量 36t/h 过热蒸汽压力 3.82MPa 过热蒸汽温度 450℃ 投运时间 2013年11月锅炉最大连续出力测试数据优点： 1.掺煤量极低（<5%总输入热量）； 2. 负荷调节能力强； 3.防积灰和高温腐蚀能力强； 4.运行稳定。

锅炉烟气污染物排放数据（5）典型案例自贡垃圾电厂一期项目名称数据 GB18485-2001 烟气中汞 0.0025mg/Nm3
烟气中镉 0.0125mg/Nm3 <0.1mg/Nm3 烟气中铅 0.149mg/Nm3 <1.6mg/Nm3 烟气中一氧化碳 12mg/Nm3 <150mg/Nm3 烟气中氯化氢 41.7mg/Nm3 <75mg/Nm3 烟气中粉尘 11.75mg/Nm3 <80mg/Nm3 烟气中氮氧化物 76.7mg/Nm3 <400mg/Nm3 烟气中二氧化硫 3mg/Nm3 <260mg/Nm3 烟气中二噁英类 0.034ngTEQ/Nm3 <1.0ngTEQ/Nm3 （欧盟2000要求<0.1ngTEQ/Nm3 ）烟气黑度林格曼1级

金隅集团移动床气化炉垃圾处理系统金隅集团移动床热解气化焚烧炉系统

1 焚烧处理焚烧炉的选评炉型优点缺点机械焚烧炉容量大（单炉容量达100~500t/d）、效率高、焚烧彻底、公害易处理、燃烧稳定、控管容易、余热利用高造价高、技术复杂、维修费高，需连续运转、运行管理要求高回转式焚烧炉垃圾搅拌及干燥性好、可适用中小容量（单炉容100~400t/d）、可高温安全燃烧，残灰颗粒小连续传动装置复杂、炉内的耐火材料易损坏控气式焚烧炉适用中小容量（单炉容量150t/d）、构造简单、装置可移动、机动性强燃烧不完全、燃烧效率低、使用年限短、平均建造成本较高流化床焚烧炉容量适中（单炉容量50~200t/d）、燃烧温度较低（750~850℃）、热传导好、公害低、烧效率高操作技术高、燃料种类受到限制、进料颗粒较小、单位处理量所需动力高、炉床材料易冲蚀损坏垃圾衍生燃料焚烧炉适用大容量（单炉容200~750t/d）焚烧、余热利用率高、可资源回收造价昂贵、设备构造复杂、技术复杂、不适合高水分垃圾 Department of Environmental Engineering of Xihua University

1 焚烧处理焚烧炉的选评 1 2 3 4 焚烧效果黑度，烟气量目测法热灼减量法二氧化碳法 DRE 有害有机物破坏去除率 … … Department of Environmental Engineering of Xihua University

2 固体废物热解处理热解原理热解定义及特点、热解过程及产物、有机固体废物热解机理热解工艺热解工艺分类典型固体废物的热解城市生活垃圾的热解、废塑料的热解、污泥的热解、废橡胶的高温热解、农林废弃物的热解 Department of Environmental Engineering of Xihua University

2 固体废物热解处理热解是将有机物在无氧或缺氧状态下加热，使之成为气态、液态或固态可燃物质的化学分解过程。热解与焚烧比较焚烧热裂解需氧放热二氧化碳、水就地利用二次污染大无氧或缺氧吸热气、油、炭黑贮存或远距离运输二次污染较小生物质、塑料类、橡胶等氧需求能量产物利用污染 Department of Environmental Engineering of Xihua University

2 固体废物热解处理热解的特点 Department of Environmental Engineering of Xihua University

2 固体废物热解处理热解过程及产物大分子键断裂、异构化和小分子聚合废物组成、裂解温度、催化剂等有机固体废物气体（H2 、CH4 、CO、CO2 ） + 有机液体（有机酸、芳烃、焦油）+ 固体(炭黑、灰) Eg. 纤维素分子裂解 3(C6H10O5) H2O+C6H8O（可燃油）+2CO+2CO2+CH4+H2+7C Department of Environmental Engineering of Xihua University

2 固体废物热解处理热解动力学 Department of Environmental Engineering of Xihua University

2 固体废物热解处理不同可燃固体废物热解动力学参数样品温度范围/K E /（KJ/mol） A / min-1 纸 527~628 74.71 2.77×106 布 483~628 81.95 1.34×106 草木 410~631 39.93 317.38 厨余 387~624 920~1001 24.67 327.35 1.13 2.49×1015 塑料 690~780 290.12 5.56×1019 Department of Environmental Engineering of Xihua University

2 固体废物热解处理热解工艺分类是否生成炉渣渣造型和非造渣型热解、燃烧位置单塔式和双塔式产物物理形态气化方式、液化方式、炭化方式热解炉结构固定床、移动床、流化床和旋转炉热解温度不同高温热解（1000以上）、中温热解（）如橡胶与塑料、低温热解（600以下）农林产品供热方式直接加热、间接加热 Department of Environmental Engineering of Xihua University

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2 固体废物热解处理密闭的容器中，在绝氧的条件下，热量由反应器的外面通过器壁进行传递，垃圾被间接加热而分解的过程就是外热式分解。设备有外热式回转窑、竖井炉、二塔流化床热解设备外热式设备也称部分燃烧热分解方式。反应器中的可燃性垃圾或热分解中分解生成的碳的部分燃烧，利用此燃烧热式垃圾发生分解。设备有单塔流化炉、竖井炉、气流热分解炉及回转窑等。内热式设备 Department of Environmental Engineering of Xihua University

2 固体废物热解处理热分解温度热分解速度热解影响因素固体废物的含水率空气量 Department of Environmental Engineering of Xihua University

2 固体废物热解处理城市生活垃圾的热解主要热解技术 Occidental系统新日铁系统 Purox系统 Landgard系统流化床系统 Garret系统各系统优缺点? Department of Environmental Engineering of Xihua University

新日铁方式垃圾热解熔融处理工艺流程热解和熔融为一体的复合处理工艺，在同一炉内完成干燥、热解、燃烧和熔融；干燥段温度300℃热解温度 ℃，熔融温度 ℃ 热解气体热值为10460kJ/m3 Department of Environmental Engineering of Xihua University

Purox系统工艺流程示意图纯氧高温热分解法，纯氧由炉底送入燃烧区参与燃烧；炉渣由底部排除，水冷。热解气含有75%CO和H2,体积之比2：1。1kg垃圾产生热值为11168kJ/m3气体0.712m3，回收余热锅炉热效率90%，系统总热效率58% Department of Environmental Engineering of Xihua University

1—收料库 2—破碎机 3—储料仓 4—回转窑 5—冷却装置 6—磁体 7—循环水 8—气体净化装置 9—热交换器 10—气体洗涤器 11—风机 12—排气管 Landgard热分解系统原理图 1kg垃圾产生可燃气体1.5m3，热值为 kJ/m3，与垃圾组成有关。前处理工艺简单，对垃圾组成的适应性强，装置构造简单，操作可靠性高。 Department of Environmental Engineering of Xihua University

Occidental系统工艺流程示意图以有机物液化为目标的热解技术，热解油热值为24401kJ/kg，低于普通燃油热值424001kJ/kg。炭黑产生量大（约占垃圾20%，总热值的30%）。 Department of Environmental Engineering of Xihua University

1—垃圾 2—贮槽 3—热分解塔 4、10—旋风分离器 5—燃烧塔 6—废气洗涤 7—鼓风机 8—生成气 9—换热器 11—电除尘器 12—冷却塔 13—气柜 14—烟囱 15—烧嘴 —废水处理机组 17—油装置 18—脱水装置 19—加料器 20—砂仓 21—蒸汽发生器月岛机械双塔循环流化床热解装置工艺流程图 Department of Environmental Engineering of Xihua University

1—前破碎机 2—气力分选 3—干燥器 4—筛选 5—细破碎 6—热分解反应器 7—无机物处理系统 Grreet 热分解系统工艺流程图油的热值31800kJ/kg,气的热值18600kJ/mN3。1t垃圾可得136L油，铁约60kg，炭70kg（炭热值20900kJ/kg）。前处理工艺复杂，破碎过程动力消耗大，运输费用高，难以长期稳定运行。 Department of Environmental Engineering of Xihua University

城市垃圾热解方式的经济技术评价美国哥伦比亚大学技术中心，从对环境的影响、运转的可靠性和经济可行性几个方面，对从城市垃圾回收能量的不同方法进行了比较和评价。从经济比较的结果来看，以Purox法处理费用最低，而Garret法处理费用最高。尽管从产生的液态燃料易于贮存和运输这点来看，Garret法有其优点，但由于此法生产的焦油粘性大、辐射性强，在贮藏时易聚合，不能混掺于油中，而且回收的气体热值低，使用受到限制，Torrax也有同样的缺点。比较而言，在这些方法中，以Purox方法最好，对环境影响小、运转简单、产品适应面广、净处理费用也不高，与纽约市填埋处理垃圾的费用大致相当。 Department of Environmental Engineering of Xihua University

城市垃圾回收能量方法的评价比较（1000t/d）项目 Landgard法 Garrett法 Torrax法 Parox法投资额（日元/t）偿还费（日元/t）运转费（日元/t）运转费总额（日元/t）回收资源折价（日元/t）净处理费用（日元/t） 645 2151 3606 5757 3930 1827 657 2184 3683 5877 2835 3042 485 1644 3273 4917 2070 2847 687 2280 3576 5856 4668 1188 Department of Environmental Engineering of Xihua University

水泥窑处置生活垃圾组合技术的构成在线入窑系统原生垃圾可燃物细破粗破离线入窑系统生物干化风选混合物不燃物水泥原料

生活垃圾在线（直接）入窑技术是指生活垃圾热处理后的产物全部进入窑系统的技术，通常在通过对水泥窑的主体装备（主要是分解炉）进行改造实现的。
生活垃圾离线（间接）入窑技术是指将生活垃圾处理后的产物有一部分不直接入窑处理的技术。其中最具有代表性的是各种气化入窑技术。气化入窑技术是通过在窑外将垃圾燃料先进行热解气化后以燃气形式进入水泥窑燃烧，不需考虑燃气焦油和净化，气化渣冷却后，做为水泥原料使用。

2 固体废物热解处理废塑料的热解产物是燃料油或化工原料 Department of Environmental Engineering of Xihua University

2 固体废物热解处理废塑料的热解设备槽式(聚合浴、分解槽) 管式（管式蒸馏、螺旋式）流化床在槽内的分解过程中进行混合搅拌，物料混合均匀，采用外部加热，靠温度来控制成油形状。该法物料的停留时间较长，加热管表面析出炭后会造成传热不良，须定期清理排出。管式蒸馏先用重油溶解或分解废塑料，然后再进入分解炉；螺旋式反应器则采用螺旋搅拌，传热均匀，分解速度快，但对分解速度较慢的聚合物不能完全实现轻质化。采用部分塑料燃烧的内部加热方式，具有原料不须熔融、热效率高、分解速度快等优点。 Department of Environmental Engineering of Xihua University

2 固体废物热解处理废塑料的热解工艺比较简单地把废PS制成液状单体，而且用于回收单体的分解设备、反应温度和停留时间均可随意控制。抽料泵会造成减压，物料在分解管内停留时间不稳定；高温分解时气化率高；分解速度慢的聚合物不能完全实现轻质化；外部微波加热，耗能比较大。热解原料的分散不够均匀，颗粒与气体的热交换效率低，管线容易结焦等。管式蒸馏法热分解技术螺旋式热分解系统流化床热分解系统 Department of Environmental Engineering of Xihua University

1—溶解槽 2—管式分解炉 3—分离槽 4—油品回收系统 5—补燃器图管式蒸馏法发热分解工艺流程图 Department of Environmental Engineering of Xihua University

1 —传送机 2—破碎机 3—筒仓 4—气流干燥机 5—料斗 6—袋滤机 7—熔融炉 8—热风炉 9微波电源 10—贮液槽 11—螺旋式反应器 12—残渣排出机 13—蒸馏塔 14—煤气洗涤器 15—燃烧炉 16—重油贮槽 17—轻重油贮槽 18—盐酸回收塔 19—盐酸槽 20—中和槽 21—碱槽 22—中和废液贮槽图螺旋式热分解系统工艺流程图 Department of Environmental Engineering of Xihua University

（a）— 流化床热分解炉（b）— 系统工艺流程 1—砂加料口 2 ,9—螺旋加料器 3—摆线减速器 4——起重机 5—给料槽 6—平板送料器 7—传送带 8—传送带称 10—密封罐 11—流化床热分解炉 12—垫片 13蒸馏塔 —冷却塔 15—烟雾分离器 16—排气筒 17—脱膜筒 18—水洗槽 19——油水分离槽 20—送风机 21—尾气燃烧炉 22—焦炭滚筒 23—盐酸回收塔 24—贮罐 25——排风机 26—清洗塔 27—中和槽 28—油罐 29—压缩机图流化床热分解系统工艺流程图 Department of Environmental Engineering of Xihua University

2 固体废物热解处理污泥的热解污泥脱水干燥热解炭灰分离油气冷凝热量回收二次污染防治操作系统封闭，污泥减容率高，无污染气体排放，所有重金属残留在剩余物中，热解时实现能量自给和资源回收。 Department of Environmental Engineering of Xihua University

1 —定量进料器 2—蒸汽干燥器 3—1号水洗塔 4—热解炉 5—热风炉 6—燃烧室 7—余热锅炉 8—2号水洗塔 9—吸水塔 10—湿式电除尘器 11—碱循环槽 12——灰槽 13—烟囱图污泥干燥-热解系统示意图 Department of Environmental Engineering of Xihua University

图污泥低温热解工艺流程 Department of Environmental Engineering of Xihua University

2 固体废物热解处理轮胎破碎分（磁）选干燥预热橡胶热解油气冷凝热量回收废气净化废橡胶的热解 Department of Environmental Engineering of Xihua University

废橡胶的热解产物废橡胶（如废轮胎）的热解产物非常复杂。德国汉堡大学研究结果：轮胎热解产物（按质量计）中气体占22%、液体占27%、炭灰占39%、钢丝占12%。气体组成中主要为甲烷（15.13%）、乙烷（2.95%）、乙烯（3.99%）、丙烯（2.5%）、一氧化碳（3.8%），水、CO2、氢气和丁二烯也占一定比例。液体组成中主要是苯（4.75%）、甲苯（3.62%）和其他芳香族化合物（8.5%）。在气体和液体中还有微量的硫化氢和噻吩，但硫含量都低于标准。废橡胶的热解 Department of Environmental Engineering of Xihua University

图橡胶热解产品组成与温度关系 Department of Environmental Engineering of Xihua University

图流化床热解橡胶工艺流程图 Department of Environmental Engineering of Xihua University

2 固体废物热解处理农林废弃物生产草煤气在烟气供应不足的情况下，在较低温度下燃烧农林废弃物，可生成以一氧化碳和氢气为主要成分的可燃气体，俗称草煤气。当空气从炉栅进入炉内后，首先与有机废物燃烧生成CO2，CO2随气流进入还原层被还原成CO，所含的水分也被还原成H2。在热解层，有机废物被热气体干馏、分解为CH4、C2H4等挥发性气体，与H2和CO一道进入干燥层，最终形成由CO、H2、CH4、 C2H4 与水蒸气、氮气组成的混合气体，其热值一般为 kJ/m3。农林废弃物的热解 Department of Environmental Engineering of Xihua University

2 固体废物热解处理农林废弃物的热解图草煤气发生炉工作原理示意图 Department of Environmental Engineering of Xihua University

2 固体废物热解处理农林废弃物的热解固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
气化炉主要有固定床（上吸式、下吸式、层式下吸式等）气化炉及循环流化床气化炉等。农林废弃物的热解（a）（b）（c）（a）上吸式气化炉（b）下吸式气化炉（c）层式下吸式气化炉 Department of Environmental Engineering of Xihua University

2 固体废物热解处理农林废弃物的热解图循环流化床系统 1、8—L阀 2下料直管 3—原料缓冲罐 4—旋风分离器 5—炭受槽 —循环管 7—气化炉 P—测压点 T—测温点 Department of Environmental Engineering of Xihua University

2 固体废物热解处理农林废弃物的热解农林废弃物热解生产化工原料在隔绝空气的条件下，经农林废物加热至 ℃，可分解形成固体的草炭、液态的糠醛、乙酸、焦油、气态的草煤气等多种燃料与化工原料。热解系统主要设备由热解炉、冷冷气和分离器三部分组成。 Department of Environmental Engineering of Xihua University

a—热解釜 b—热解炉 c—吊钩 d—冷凝器 e—分离器 f—净化器 g—分液罐 h—污泥罐 I—油槽图竖置式热解炉 Department of Environmental Engineering of Xihua University

其它热处理 3 还原焙烧硫酸化焙烧氯化焙烧钠化焙烧离析焙烧烧结焙烧分解焙烧氧化焙烧各种焙烧方法的原理？各种焙烧的适用对象？固体废物的焙烧方法焙烧：在低于熔点的温度下热处理废物的过程，可改变废物的物理、化学性质，便于资源化利用。 Department of Environmental Engineering of Xihua University

3 其它热处理固体废物的焙烧烧结焙烧：为提高至密度和机械强度，以便于下步作业的进行，将粉末或粒状物料在高温下烧成块状或球团状物料的过程。分解焙烧：物料在高温下发生分解反应的过程。通常是为了脱除CO2及结合水，使物料某些成分发生分解。 Department of Environmental Engineering of Xihua University

3 其它热处理固体废物的焙烧还原焙烧：在还原气氛中将固体废物中的金属氧化物转变成为地价金属氧化物或金属的过程。凡是对氧的化学亲和力比对被还原的金属对氧的化学亲和力大的物质均可作为该金属氧化物的还原剂使用。常用的还原剂有固定碳、气体一氧化碳和氢气。氯化焙烧：废物原料与氯化剂（Cl2、NaCl、CaCl2）混合，在一定的温度或气氛下进行焙烧，使废物中的有价金属与氯化物发生化学反应，生成可溶性金属氯化物或挥发性气态金属氯化物的过程。（高中低）如硫酸渣、高钛渣等废物的预处理。 Department of Environmental Engineering of Xihua University

3 其它热处理固体废物的焙烧氧化焙烧和硫酸化焙烧利用空气中的氧气与废物中的硫作用，按温度和气氛的不同生成氧化物和硫酸盐的过程。主要用于处理含硫化矿的尾矿和其他废物，回收其中的有价金属铜、钴、镍等。加盐焙烧在废物原料中加入硫酸钠、氯化钠、碳酸钠等添加剂进行焙烧，使有价金属与添加剂反应生成可溶性钠盐，再用水浸出焙砂，使有价金属转入溶液而于其他组分分离的过程。如钒渣的加盐焙烧提钒、含钨尾矿加盐焙烧提钨等。 Department of Environmental Engineering of Xihua University

3 其它热处理固体废物的热分解固体废物的热分解指晶体状的固体废物在较高温度下脱除其中吸附水及结合水或同时脱除其他易挥发物质的过程。是无机固体废弃物资源化的重要途径。包括热分解脱水、氧化分解、分解熔融和熔融等。热分解脱水在热状态下使废物分子内部的结合水分解排出的过程，排除结合水后的废物资源化利用档次可得到提高。如含高岭石的废物，废石膏的脱水等。 Department of Environmental Engineering of Xihua University

3 其它热处理固体废物的热分解氧化分解在高温煅烧时易发生分解，脱除其中的一挥发组分的过程。1）碳酸盐的热分解：如菱镁矿、白云石、石灰石的煅烧;2）硫酸盐的热分解;3）碳素、硫化物及有机物的氧化;4）氧化铁的热分解（氧化气氛和还原气氛）等。熔融将固体废物在熔点条件下转变为液相高温流体的工艺过程。有单一成分的熔融和复合组分的熔融等。分解熔融在高温下转变成新的结晶矿物，同时产生具有补充组分的液相的过程。如锆英石转变为斜锆石；莫来石转变为刚玉；堇青石转变为莫来石；高龄石转变为硅尖晶石等。 Department of Environmental Engineering of Xihua University

3 其它热处理固体废物的烧成烧成在远高于废物热分解温度下进行的高温煅烧，也称重烧。可稳定废物中氧化物或硅酸盐矿物的物理状态，变为稳定的固相材料。再结晶氢氧化物和碳酸盐矿物在较低温度下产生热分解生成的各种氧化物，一般结晶度较差，但活性大。如果将这些氧化物作为活性材料，如催化剂、催化剂载体、吸附材料以及活性填料、涂料等使用，必须充分利用它的活性状态，制止它的进一步结晶。如果将这些氧化物作为耐火材料原料、陶瓷精细陶瓷材料以及多性填料、涂料等使用，则须在更高温度下进行烧成，使之充分再结晶，提高强度。如氧化镁的转变等。 Department of Environmental Engineering of Xihua University

3 其它热处理固体废物的烧成变体的稳定化不少氧化物和硅酸盐化合物存在有两种以上的结晶变体，天然矿物一般是以低温型产出，经过加热后可转变为高温型。如石英的转变。胚体烧成中的玻化成瓷作用针对很多分散状、颗粒状或块状废物，得到活性或惰性材料粉体。高密度矿物的稳定化高压生成的矿物，在常压下加热到一定温度呈现有激烈的异常膨胀，密度下降，同时发生热分解，变为常压下稳定的其他晶相。如蓝晶石转变为莫来石。 Department of Environmental Engineering of Xihua University

4 固体废物的干燥脱水干燥脱水：利用热排除固体废物中的自由水和吸附水（去湿）的过程或是利用热能使湿物料中部分湿分（水分）汽化，并排出生成的蒸汽，以获得湿含量达到要求的产品。主要用于城市垃圾经破碎、分选后的轻物料或是经脱水处理后的污泥。干燥按操作方式分为连续操作和间隙操作。按传热方式，干燥可分为对流干燥、传导干燥、辐射干燥及介电加热干燥以及由上述两种或多种方式组合的联合干燥。 Department of Environmental Engineering of Xihua University

4 固体废物的干燥脱水干燥过程根据干燥速度的变化分为四个阶段：预热阶段，恒速阶段，降速阶段和物料的含水量已达到一定条件下的平衡阶段（即物料中所含水分与空气的湿度相平衡的阶段）。干燥速度有两种表示方法：一种是用在单位时间内，单位干燥面积上蒸发的水量表示；另一种是用在单位时间内降低的含水率表示。 Department of Environmental Engineering of Xihua University

4 固体废物的干燥脱水干燥脱水设备：转筒干燥器、循环履带干燥器、流化床干燥器、喷撒干燥器。干燥脱水设备的选择： 1）物料干燥过程的基本工艺参数，包括初始出水率、含水类型（结合水、非结合水或两者兼有）、最高干燥温度、干燥时间、干燥后的含水率。 2）操作特性，包括操作方式、能源与维修要求、噪声输出及水、空气污染控制要求等。 3）场地、空间、高度与通道等环境因素的要求。 Department of Environmental Engineering of Xihua University

1、张益，赵由才主编.生活垃圾焚烧技术.化学工业出版社. 2000年8月 2、汉才主编.燃烧与污染.华中理工大学出版社.1992年7月 3、曹本善编著.垃圾焚化厂兴建与操作务实.中国建筑工业出版社. 2002年4月 4、George Tchobanoglous, Hilary Theisen, Samuel Vigil Integrated Solid Waste Management[M] . McGraw-Hill ：New York 5、姚向君等.生物质能资源清洁转化利用技术[M].北京：化工出版社.2005年 6、陈勇等.固体废弃物能源利用[M].广州：华南理工大学出版社.2002年 7、蒋建国编著.固体废物处置与资源化.北京：化学工业出版社，、唐鸿寿、王如松等编著. 城市生活垃圾处理和管理. 气象出版社：北京 9、李国建、赵爱华、张益主编. 城市垃圾处理工程. 科学出版社：北京 10、张益、陶华主编. 垃圾处理处置技术及工程实例. 化学工业出版社：北京 11、彭长琪主编.固体废物工程[M].武汉：武汉理工大学出版社.2004年 12、娄性义主编.固体废物处理与利用[M].北京：冶金工业出版社.1996年 13、杨慧芬，张强编著.固体废物资源化.北京：化学工业出版社.2004年 Department of Environmental Engineering of Xihua University

习题与思考 1.影响固体废物焚烧处理的主要因素有哪些？这些因素对固体废物焚烧处理有何重要影响？为什么？ 2.在进行生活垃圾焚烧处理过程中，对空气进行预热有何实际意义？预热空气的温度对焚烧处理过程的技术-经济性有什么影响? 3.在垃圾焚烧处理过程中，如何控制二噁英类物质（PCDDs）对大气环境的污染？ 4. 试分析生活垃圾中的硫、氮、氯、废塑料、水分等成分，在垃圾焚烧处理过程中可能发生的物理化学变化，它们对垃圾焚烧效果及烟气治理的有何影响？ 5.目前，固体废物焚烧炉有哪些主要炉型？它们各有何特点？ 6. 有100kg混合垃圾，其物理组成是食品垃圾25kg、废纸40kg、废塑料13kg、破布5kg、废木2kg，其余为土、灰、砖等。求混合垃圾的热值。（食品垃圾热值：4650kJ/kg; 废纸热值：16750kJ/kg; 废塑料热值：32570kJ/kg; 破布热值：17450kJ/kg; 废木材热值：18610kJ/kg; 土、灰、砖热值：6980kJ/kg） 7. 某固体废物含可燃物60%、水分20%、惰性物20%，固体废物的元素组成为碳28%、氢4%、氧23%、氮4%、硫1%、水分20%、灰分20%。假设（1）固体废物的热值为11630kJ/kg; (2) 炉栅残渣含碳量5%；（3）空气进入炉膛的温度为65℃，离开炉栅残渣的温度为650℃；（4）残渣的比热为0.323kJ/(kg·℃); (5) 水的汽化潜热2420kJ/kg; (6) 辐射损失为总炉膛输入热量的0.6%；（7）碳的热值为32564kJ/kg; 试计算这种废物燃烧后可利用的热值;

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