焚化處理技術 蔡振球 2013.04.30.

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1 焚化處理技術 蔡振球

2 熱處理技術之範圍 熱處理 焚化 熔融 燒結 氣化 熱解 濕式氧化

3 課程綱要 焚化之目的 焚化原理 法令對焚化處理之管制 焚化設計之重要考量 常見的焚化設施/設備 焚化廠之操作營運

4 一般廢棄物 許可之焚化設施 基隆市600噸/日 台北內湖 900噸/日 台北北投 1,800噸/日 台北木柵 1,500噸/日
新北縣八里 1,350噸/日 新北縣樹林 1,350噸/日 新北縣新店 900噸/日 桃園南區1,350噸/日 新竹市 900噸/日 苗栗竹南 500噸/日 宜蘭縣利澤 600噸/日 台中后里 900噸/日 台中市 900噸/日 台中烏日 600噸/日 彰化縣溪州 900噸/日 嘉義鹿草 900噸/日 嘉義市 300噸/日 台南市 900噸/日 台南永康 900噸/日 一般廢棄物 許可之焚化設施 高雄中區 900噸/日 高市南區 1,800噸/日 高雄岡山 1,350噸/日 高雄仁武 1,350噸/日 屏東縣崁頂 900噸/日

5 事業廢棄物 許可之焚化設施 桃園勁錸 561噸/月 桃園宇鴻 3,450噸/月 桃園欣榮 40,500噸/月 桃園弘馳 220噸/月
台中倫鼎27,000噸/月 台中達闊180噸/月 台中漢杞160噸/月 台中祥祐 2,394噸/月 宜蘭東鴻進2,250噸/月 雲林南亞塑膠 16,300噸/月 雲林日友 2,940噸/月 南投環偉 1,800噸/月 南投環瑋醫療 234噸/月 高雄國鉅環保 208噸/月 高雄綠大實業2,520噸/月

6 Objectives 焚化之目的即利用高溫氧化原則，並藉由焚化爐內高溫和燃燒環境，將廢棄物中有機物質、有害病原體(Pathogen)或其他有機微生物體等，進行減容、熱破壞和穩定化程序，未能焚化之無機物將成為飛灰和底渣。 注意要點 焚化效率 熱能回收 廢棄物熱僅 污染防治措施

7 焚化處理 技術原理 元素組成 產生物 C H S Cl N CO2 H2O SO2 HCl NOx 排放 中和 (元素) SO3= SO4=

8 焚化之關連性技術 熱傳導 物化特性 質量平衡 熱動力 流體力學 熱能平衡

9 焚化過程涉及的技術領域 質量平衡：主要乃計算焚化反應物和生成物之間的關係 能量平衡：計算焚化系統中釋放能量及溫度之間的關係
化學熱力學：計算燃燒前後物質的平衡關係 化學動力學：探討燃燒過程反應之速率 熱傳：計算焚化系統內散失之熱量及溫度的分佈狀況 流體力學：計算反應物混合及輸送與停留的條件

10 焚化處理優點 A. 體積的減量：如含有高可燃性的固體廢棄物，液體有機廢棄物及有毒無機物，在經過熱處理後，會剩下少量體積的不可燃灰分。
B. 去除毒性：如焚化可燃性之致癌化合物、病理污染的物質、有毒的有機化合物及生物性活化物質（Biologically active materials）。 C. 效率／可靠性：能真正完全把有機化合物燃燒成無害性氣體如CO2、H2O、N2。 D. 能源回收：焚化之灰渣含有很高的金屬成份或其他如膠結物等可再利用之物質。

11 焚化處理缺點 A. 成本較高：焚化處理不管在開始之投資或操作，均須較高的成本，收費的標準依廢棄物的種類和體積而定
B. 操作較複雜：由於嚴格的環境品質要求，因此在必須達到高效率和可靠性上，須要有高度的維護保養及嚴格的不同廢棄物進料控制。 C. 人力素質要求高：需要有高程度的督導、操作和維護人員。 D. 二次環境影響：焚化產生之有害氣體如SOx、HCl、NOx及煙塵如飛灰（尤其是微細粒子），在排放至環境之前，須經有效的處理，才不會對環境造成二次污染。

12 Combustion description
化學反應的觀點，焚化是一種激烈的氧化反應。有機物質在氧化條件下，快速地反應並釋放出化學潛能，而使溫度提高並生成穩定物質。

13 Combustion conditions
Fuel O2 (oxygen) Temperature

14 3T’s combustion rules 空氣燃料比(Air/Fuel Ratio) 溫度(Temperature) 時間(Time)
紊流(Turbulence)

15 Important terms in combustion field
Physical composition Moisture Volatile Fixed carbon Ash Heating Value

16 Important terms in combustion field
Chemical composition Ignition loss of ash Thermal loading Combustion rate of combustor Combustion efficiency Destruction and removal efficiency (DRE)

17 Excess air 過剩空氣(excess air) 超過化合物完全燃燒所需之空氣量
存在於燃燒產物中 實際燃燒系統中氧氣與可燃物質無法完全達到理想程度之混合及反應，氧氣供給高於理論需要量，以促進完全燃燒 150％理論空氣量→50％ excess air

18 焚化處理與相關法規 廢棄物方面 水污染防治方面 空氣污染控制方面 噪音管制 毒性物質管制

19 事業廢棄物貯存清除處理方法及設施標準 熱處理法： 焚化法：指利用高溫燃燒，將事業廢棄物轉變為安定之氣體或物質之處理方法。
熱解法：指將事業廢棄物置於無氧或少量氧氣之狀態下，利用熱能裂解使其分解成為氣體、液體或殘渣之處理方法。 熔融法：指將事業廢棄物加熱至熔流點以上，使其中所含有害有機物質進一步氧化或重金屬揮發，其餘有害物質則存留於熔渣中產生穩定化、固化作用之處理方法。

20 第二十條 第二十條 下列有害事業廢棄物除再利用或中央主管機關另有規定外，應先經中間處理，其處理方法如下： 一、含氰化物：以氧化分解法或熱處理法處理。 二、有害性廢油、有害性有機污泥或有害性有機殘渣：以油水分離、蒸餾法或熱處理法處理。 三、廢溶劑：以萃取法、蒸餾法或熱處理法處理。 四、含農藥或多氯聯苯廢棄物：以熱處理法處理。 五、含鹵化有機物之廢毒性化學物質：以熱處理法或化學處理法處理。 六、反應性有害事業廢棄物：以氧化分解法或熱處理法處理。 七、廢酸或廢鹼：以蒸發法、蒸餾法、薄膜分離法或中和法處理。

21 第二十條 八、含汞及其化合物：乾基每公斤濃度達二百六十毫克以上者，應回收元素汞，其殘渣之毒性特性溶出程序試驗結果汞溶出量應低於○‧二毫克／公升；乾基每公斤濃度低於二百六十毫克，以其他方式中間處理者，其殘渣之毒性特性溶出程序試驗結果應低於○‧○二五毫克／公升。 九、含有毒重金屬廢棄物：以固化法、穩定法、電解法、薄膜分離法、蒸發法、熔融法、化學處理法或熔煉法處理。廢棄物中可燃分或揮發性固體所含重量百分比達百分之三十以上者，得採熱處理法處理。 十、鋼鐵業集塵灰：以資源回收、固化法或穩定法處理。 十一、戴奧辛廢棄物：以熱處理法處理。 十二、含有毒重金屬之廢毒性化學物質：以化學處理法、固化法或穩定法處理。

22 第二十條 十三、其他非屬含鹵化有機物或含有毒重金屬之廢毒性化學物質：以熱處理法、化學處理法、固化法或穩定法處理。 十四、貯存毒性化學物質或其他有害事業廢棄物之容器：採化學處理法、熱處理法或洗淨處理法處理；採水洗淨處理者，須有妥善廢水處理設施。 十五、屬有害事業廢棄物之石綿及其製品：經潤濕處理，再以厚度萬分之六十公分以上之塑膠袋雙層盛裝，開口綁緊後袋口反折再綑綁一次後，置於堅固之容器中，或採具有防止飛散措施之固化法處理。 十六、其他經中央主管機關公告之處理方法。

23 第二十二條 第二十二條 有害事業廢棄物採熱處理法者，應提出試運轉計畫，報請直轄市或縣（市）主管機關核可後，依試運轉計畫進行試運轉。試運轉測試前一個月應先通知直轄市、縣（市）主管機關，並於其監督下，依試運轉計畫進行測試。試運轉測試中所須之檢測，應自行委託經中央主管機關認可之檢驗測定機構或經中央主管機關核准之學術、顧問機構依試運轉計畫進行檢測。測試完成後，應檢具試運轉報告，經直轄市、縣（市）主管機關核准後，始得處理。但依本法第二十八條第二項至第五項及本法第四十二條所定管理辦法，已有試運轉規定者，從其規定。

24 第二十二條 試運轉期間以三個月為限，必要時得申請延長，展延期限不得超過三個月。 屬本法第二十八條第三項、第四項之共同清除處理機構或廢棄物清除處理設施，其試運轉計畫及試運轉報告之受理、核可及核准，由中央目的事業主管機關為之。 第一項試運轉計畫及試運轉報告格式由中央主管機關公告。

25 第二十三條 第二十三條 事業廢棄物之中間處理設施，除中央主管機關另有規定外，應符合下列規定： 一、應有堅固之基礎結構。 二、設施與廢棄物接觸之表面，採抗蝕及不透水材料構築。 三、設施周圍應有防止地面水、雨水及地下水流入、滲透之設施或措施。 四、應具有防止廢棄物飛散、流出、惡臭擴散及影響四周環境品質之必要措施。 五、應有污染防制設備及防蝕措施。

26 第二十四條 第二十四條 有害事業廢棄物之焚化處理設施，除依前條規定外，並應符合下列規定： 一、燃燒室出口中心溫度應保持攝氏一千度以上；燃燒氣體滯留時間，生物醫療廢棄物之廢尖銳器具及感染性廢棄物在一秒以上，其他有害事業廢棄物在二秒以上。 二、焚化感染性廢棄物者，燃燒效率達百分之九十九‧九以上。 三、除焚化感染性廢棄物外，其他有害事業廢棄物之有機氯化物破壞去除效率達百分之九十九‧九九以上，多氯聯苯(PCBs)及戴奧辛有害事業廢棄物破壞去除效率達百分之九十九‧九九九以上，其他毒性化學物質破壞去除效率達百分之九十九‧九以上。 四、具有自動監測、燃燒條件自動監測及控制、燃燒室出口中心溫度連續記錄及緊急應變處理裝置。

27 Combustion efficiency
CE＝[CO2]/([CO] ＋[CO2]) [CO2] ：煙道氣中CO2之濃度 [CO] ：煙道氣中CO之濃度

28 第二十七條/第二十八條 第二十七條 經熱處理法處理後產生之飛灰、底渣或灰渣，應每半年檢驗一次，並依有害事業廢棄物認定標準分別判定處理。 第二十八條 固化及穩定化處理設施，除依第二十三條規定外，並應具有將廢棄物及固化劑或化學劑混合均勻之設備。

29 焚化處理技術概況 都市垃圾 事業廢棄物 機械式混燒(mass burning)焚化爐
旋轉窯焚化爐(rotary kiln incinerator) 流體化床焚化爐(fluidized bed incineration) 機械式爐床（固定式及控氣式） 模具式焚化爐等

30 焚化設計 考量要項

31 焚化之設計要項 A.溫度（Temperature）
溫度太高（高於1,300℃）則燃燒室內襯的耐火磚易受損；反之溫度太低（小於700℃），則易導致不完全燃燒，產生有害的副產物 固態含碳化合物燃燒而不致產生黑煙的最低溫度是760℃，而焚化爐的設計溫度一般在700～1,600℃，如設計溫度高於1,300℃，就需要特殊的耐火磚。 B.滯留時間（Residence Time） 滯留時間是指廢棄物（尤指燃燒廢氣）在燃燒室與空氣接觸的時間 設計的目的在於能夠達到完全燃燒，以避免產生有毒的中間產物，滯留時間的長短，視廢棄物本身的特性、燃燒溫度、燃料粒子大小以及攪動程度而定。

32 焚化之設計要項 C.攪動（Turbulence） 攪動的目的在促進空氣和補助燃料或廢棄物及其熱解產氣之混合 D.廢棄物的發熱量
焚化處理必須特別考慮的特性之一 每單位物體燃燒所放出的熱量謂單位發熱量，其單位通常以kcal/kg表示之固體廢棄物之發熱量，較液體或氣體為低 如果發熱量低，結果可能無法將燃燒室的溫度提高到碳完全氧化所需的最低溫度980℃ 對低發熱量廢棄物焚化處理，其補救方法有利用補助燃料、與高熱量廢棄物混合、預先將廢棄物加熱及將助燃空氣預先加熱等。

33 Flame temperature 火焰溫度(flame temperature)
燃燒為放熱反應，燃料著火後會放出大量熱量，由於反應速率快速，熱量無法在短時間傳送，因此，溫度急速上昇 若燃燒產生之總熱量均用在加熱燃燒產物，則反應所達到之溫度即為火焰溫度 若燃燒在絕熱狀況下進行，燃燒產物所達到之溫度稱為絕熱火焰溫度(adiabatic flame temperature) 絕熱火焰溫度可由燃料熱值、過剩空氣量及燃燒產物支成分及含量計算 絕熱火焰溫度無法達成之原因 Heat loss 當溫度大於1650℃，部分水蒸氣或CO2會吸收熱量而分解 絕熱火焰溫度可用於估計燃燒室溫度之起點

34 Thermal loading 燃燒室熱負荷 G = Gf : 輔助燃料消耗量 (kg/hr)
Hfl : 輔助燃料的低位發熱量 (kcal/kg) Gw : 廢棄物焚化量 (kg/hr) Hwl : 廢棄物低位發熱量 (kcal/kg) A : 單位輔助燃料與廢棄物的空氣重量比 (kg/kg) Ca : 空氣的定壓比熱 (kcal/kg-℃) ta、t0 : 空氣的預熱溫度和大氣溫度(℃) V : 燃燒室內容積 (m3)

35 爐床燃燒率 G = G : 爐床燃燒率 (kg/m2-hr) W : 垃圾焚化量 (kg/d) h : 運轉時間 (h/d);
全連續式為24小時 准連續式為16小時 分批填料式為8小時 A : 爐床面積 (m2) G = 影響爐床燃燒率之因子 廢棄物之組成和性質 灼燒減量比率 助燃空氣溫度 廢棄物處理容量 焚化爐設計和性能

36 Ignition loss of ash (灼燒減量)
灼燒減量之管制意義 該指標係代表廢棄物(尤其是垃圾)焚化底灰中殘留未燃份的重量百分比，一般而言，其亦代表焚化效能指標。如果灼燒減量愈小，則焚化效果愈佳。 灼燒減量之管制建議 全連續式焚化爐，且200噸/日處理量者，灼燒減量建議須於5%以下。如屬同一處理規模，但處理量為200噸/日以下，則焚化灰渣灼燒減量建議為7%以下。 准連續式焚化爐，處理量為40~180噸/日間者，焚化灰渣灼燒減量建議須於7%以下。 分批填料式焚化爐，焚化灰渣之灼燒減量建議須於10%以下。

37 焚化灰渣灼燒減量試驗和計算 灼燒減量之管制意義
指乾燥後廢棄物經焚化生成之殘渣，於 ℃ 之高溫爐內加熱3小時後，殘渣減少量與加熱前殘渣重量的百分比。 I (%) =

38 Heating value Lower heating value: when the water is present as vapor
Higher heating value Lower heating value: when the water is present as vapor Higher heating value: when the latent heat of condensation of water is recovered Exhaust temperature for most combustors are sufficiently high that the water is exhausted as vapor At the temperature of a flame, water is present only as vapor.

39 Gas residence time

40 質量平衡 累積之質量＝輸入質量－輸出質量 質量累積速率＝輸入系統之質量速率─輸出系統質量速率

41 質量平衡反應式 質量平衡反應式可以下式表示─ aA + bB cC + dD 基本的可燃物質(以丙烷為例)之焚化，反應式為─
C3H8 + 5O CO2 + 4H2O (44) (160) (132) (72)

42 超量空氣 加入比理論空氣量更多的空氣，方程式則成為─ C3H8 + 5×1.5(O2 + 3.76N2) 3CO2
+ 4H2O+2.5O N2 (以150%理論空氣量)

43 焚化爐能量平衡計算流程 設計基本資料 爐體大小 散熱條件 操作基本資料 質量及能量平衡計算 進料條件 過剩空氣量 輔助燃料及助燃空氣 達到
設定溫度 ？ 計算相關參數 滯留時間 氣體流速/含氧量 輔助燃料及助燃空氣 No Yes 操作基本資料 進料條件 過剩空氣量

44 常見之焚化爐

45 不同焚化爐之應用情形

46 流體化床式(Fluidized Bed) 普遍為石油、紙漿造紙工業、都市環保機構用來處理有機廢液、鹽化污泥及下水道淤泥 優點：
高熱傳效率使燃燒迅速，燃燒室熱負荷為其他焚化爐的5 -10倍，有能力處理熱值變化較大之廢棄物 爐床攪動可以防止固體成層現像 被加熱之顆粒儲存大量可利用之熱，進料變化之影響小，溫度變化少 廢棄物中鹵素及硫份可直接將中和劑噴入爐內中和 對有機物之燃燒破壞完全，排氣量少，氮氧化物含量低 構造簡單較少零件需求 不易發生過高壓力的排放(由阻絕系統設計所造成) 減少熱點和冷點的產生

47 流體化床式(Fluidized Bed) 缺點： 廢棄物特性限制： 依氣體及固體之流動形態不同，可分為氣泡式及循環式兩種
僅能直接處理液態、污泥或粒狀固體物 控制系統複雜，運轉時必須小心以維持爐壓、溫度之分配，灰渣及固體進料管道易受阻塞，運轉費用高 尚未普遍使用，安全有效之運轉步驟尚未建立 排氣中粉塵含量高 共融混合物之形成為操作上困難之問題 廢棄物特性限制： 塊狀廢棄物須經前處理至直徑小於1英吋方可送進爐床中 廢棄物之熱值 化合物在爐床上之凝聚現象 依氣體及固體之流動形態不同，可分為氣泡式及循環式兩種

48 流體化床壓降與流體化速度之關係

49 氣泡式流體化床焚化系統 空氣速度控制在最低流動速度10倍以上 操作溫度為650℃至1,200 ℃ 矽砂為常用介質

50 循環式流體化床焚化系統 流體化速度在3.5-15公尺/秒 適用於被有機物污染的土壤焚化 爐床溫度在790℃至1,000 ℃

51 旋轉式焚化爐(Inclined Rotary)
除了水、無機物或重金屬含量較高之不可燃廢棄物外，此種焚化爐可有效處理固體、液體、污泥等不同形態的廢棄物 優點： 可以處理熔點低的物質 可以分別接受固體和液體進料 可以將桶裝或大型塊狀固體廢棄物直接送入窯內處理 窯內氣體亂流程度高，氣、固體接觸良好 窯內無移動之機械組件，保養容易 窯內固體滯留時間可以由轉速之調整而控制 溫度可達攝氏1,200度，可以有效摧毀任何有害物質

52 旋轉式焚化爐(Inclined Rotary)
缺點： 投資成本和操作費用高 運轉時必須小心，耐火磚維護費高 球狀及筒狀物體可能會快速滾出窯外，無法完全燃燒 過剩空氣需求高，排氣中粉塵含量高 熱效率低 必須有足夠的廢棄物量，維持繼續操作一段較長時間，才合乎經濟原則 形式可分為同向流式、逆向流式、乾灰式、熔渣式

53 旋轉窯式焚化處理系統

54 旋轉窯形式分類 同向流式： 燃燒廢氣的流向與廢棄物的傳送均在同一方向
主要功能在將有機物質蒸發，以便藉此獲得較長之廢氣滯留時間，並有效利用有機物質釋出之熱能 適用於熱值較高或具放熱反應之廢棄物 逆向流式 燃燒廢氣的流向與廢棄物的傳送方向正好相反 提供較佳氣、固體混合及接觸，增加其燃燒速率，故可節省輔助燃料 適用於含水量較多或具吸熱反應之廢棄物 廢氣中帶出的粉塵較高 乾灰式：窯內溫度低於1,000℃，廢棄物仍為灰渣形式 溶渣式：窯內溫度高達1,350℃，廢棄物中的惰性物質除高熔點金屬極其化合物外，其餘皆呈熔融狀態

55 旋轉窯式焚化爐設計及操作準則 溫度 氧含量 固體停留時間:廢棄物的滯留時間計算公式 θ =0.19 (L/D) (F/N S)
乾灰式溫度在850℃至1,000 ℃ 熔渣式溫度在1,200℃以上，二次燃燒室氣體溫度維持於1,100 ℃ 氧含量 廢液燃燒器的過剩空氣控制於10-20% 旋轉窯中總過剩空氣量維持在 % 二次燃燒室過剩空氣量約為80% 固體停留時間:廢棄物的滯留時間計算公式 θ =0.19 (L/D) (F/N S) ‧ 通常滯留時間約為30分至1小時之間 ‧ 一般設計之L/D比值約為30:1～10:1 ‧ 轉速(N)約為1～3rpm(輕載爐)，0.5 ～1.5rpm(重載爐) ‧ 而傾斜度約為0.02～0.04(m/m)

56 旋轉窯式焚化爐設計及操作準則(續) 氣體滯留時間：二次燃燒室體積是以2秒的氣體滯留時間為設計基準 旋轉窯內氣、固體混合 二次燃燒室內氣體混合
旋轉窯轉速是決定氣、固體混合的主要因素 轉速增加時，離心力亦隨之增加，同時固體在窯內攪動及拋擲程度增大，氣、固體的接觸面及機率也隨之增加 轉速過大固然可加速焚化，但粉狀物、粉塵易被氣體帶出 二次燃燒室內氣體混合 取決於燃燒產物與二次空氣的相互流動方式及氣體的亂流程度 亂流程度由雷諾數決定，若雷諾數低於10,000以下時，亂流與層狀流動同時存在，則混合程度僅靠氣體擴散達成，效果不佳。雷諾數越高，亂流程度越高，混合越理想

57 液體噴注式(Liquid Injection)
最常見之事業廢棄物焚化爐，凡是具流動性的廢液、泥漿及污泥皆可破壞 優點： 可以銷毀各種不同成分的液體有害廢棄物 處理量調整幅度大、溫度調整速率快 爐內中空，無移動之機械組件，維護費用低 投資費用低，操作所需人工較少 對難焚化之廢液，可提供足夠溫度和滯留時間 缺點： 無法處理難以霧化的液體廢棄物 必須配置不同噴霧方式的燃燒器和噴霧器

58 液體噴注式焚化爐適用之廢棄物種類 熱值：會產生化學反應的廢液不可隨意混合 水分：含水量若超過60%，應避免以焚化方式處理 鹵素成份：
氯、氟化合物燃燒會產生氯化氫&氟化氫(HF會造成耐火磚腐蝕) 溴、碘化合物燃燒會產生一般排氣處理系統無法去除之有色氣體 金屬鹽類：鹼性金屬(Na,K)鹽類及其他金屬鹽類會形成低熔點物質，造成爐壁結垢及管壁腐蝕 硫化物：硫化物燃燒產生硫氧化物會造成管壁腐蝕 環狀或多環狀有機物：環狀或多環狀有機物由於不易分解，因此含量較高時，須提高焚化溫度及加長停留時間 固體懸浮物：固體懸浮物須經前處理，以免管壁堵塞、磨損及爐內灰渣堆積

59 液體噴注式焚化爐處理系統 爐體形式： 水平式-適用於熱值低、含水量高及灰份低之廢液，但爐體易堆積灰渣而不易清除
直立式-適用於無機鹽類含量高及懸浮固體物較多之污泥

60 多層床焚化爐之主要優點 廢棄物停留時間長，適合處理低揮發性、燃燒速率慢及含水率高的廢棄物
可以使用各種不同形態的燃料或高熱值廢氣、廢液或固體廢棄物以輔助燃燒 由於爐床層數多，熱效率高，而且可在不同高度及處所安裝輔助燃燒器，以維持適當的溫度分配 操作條件及控制參數較不易受進料性質之影響 可以有效處理不同熱值及化學特性之氣、液及固體廢棄物

61 多層床焚化爐之主要缺點 固體滯留時間長，爐內溫度反應很慢，溫度調整時間較長 移動之機械多，易產生磨損、熱疲乏、腐蝕等現象
爐壁易受進料之熱震(thermal shock)影響 須加裝二次燃燒器，以分解揮發性有機物質 不適合處理低熔點之無機鹽量高及難焚化之廢棄物

62 多爐床焚化爐 頂部之數層為乾燥區，平均溫度在430℃至540℃之間，其作用為蒸發廢物中所含的水分
燃燒反應主要發生在中間數層之高溫區(760℃至980℃間) 最底部的溫度約在 150℃至300℃之間，除冷卻灰渣外並可預熱空氣 最適合含有害物質 低熱值及高水份的 污泥

63 紅外線焚化爐 主燃燒室 二次燃燒室 加熱體 廢棄物傳送履帶 內襯絕熱材料 燃燒空氣
約1,300℃溫度，2秒氣體滯留時間予以完全燃燒。其主要組件包括： 緊急排放煙囪

64 紅外線焚化爐系統設備

65 操作特性 (A)模組化設計，可安裝於拖車上，易於運輸及快速組合設立。以20～50kg/hr處理負荷之焚化系統可於6小時內裝設完成。較大的模組系統亦能以9位作業人員，於7天內設置操作。 (B)滯留時間及溫度的控制準確。 (C)爐體絕熱情況良好，主燃燒室外殼溫度僅60℃（一般約達200℃以上），不致影響操作安全。 (D)以電能之紅外線燈管為熱源，易於調節、控制、操作效率高、成本低。 (E)空氣需求量低，廢氣處理容量及投資亦相對降低 (F)有可能將重金屬固定於灰渣結構中。

66 操作限制 (A)履帶上的固體厚度不可超過2～3公分，以免底部受熱情況不佳。
(B)不適於熱值超過3,500kcal/kg或自燃性廢棄物，有可能會造成履帶局部過熱，而影響履帶壽命。 (C)履帶上的廢棄物較難以均勻分配，而影響焚化效果。 (D)限制廢棄物中氯、硫、鹽類之含量，以免腐蝕履帶。

67 觸媒焚化法

68 觸媒反應機構 步驟如下： A.氣相反應物的熱與質量傳到觸媒劑的表面膜。 B. 吸收的反應物在表面膜內擴散。 C. 反應物間發生氧化反應。
D.反應生成物的擴散與放散。 E. 氣相生成物的熱與質量傳離觸媒的表面。 O2 HC CO2 H2O HC ＋ O2 → CO ＋ H2O 氣體膜 觸媒表面

69 觸媒活化性衰減之原因 過熱：過度加熱，會使觸媒表面改變，並迅速上喪失活化性。此為不可逆反應
熱老化：為一正常的熱效應，它造成觸媒或承托物的再結晶，或者同時發生。此為不可逆反應 中毒：觸媒與污染物發生化學反應而造成，為不可逆反應。鉛、銻、鎘、鋅、磷、砷及銅等物質常造成觸媒中毒 遮蔽：乃污染物聚集在一起，而將觸媒包覆起來。此為可逆反應

70 焚化爐的效率 燃燒效率(combustion efficiency)：根據離開燃燒室之熱廢氣流中之CO2和CO濃度而定
CE % = CO2 /(CO2+ CO) *100 破壞與去除效率(destruction & removal efficiency, DRE)：廢棄物中某特定成份經焚化爐焚化前後重量的變化，以表示燃燒過程有毒分子被破壞去除之比例 DRE % =(M1 –M2)/M1 *100 M1:焚化前特定成份之重量 M2:焚化後該特定成份經過煙道排放之重量

71 焚化處理之規劃設計

72 規劃、設計焚化廠所需之參考資料 運輸工具與貯存方式之決定－桶、槽、散裝 焚化爐之進料系統－固體(容器及顆粒大小)；液體(黏度)
出灰系統－出灰方式、灰渣形態 爐體設計－爐溫設定、爐床面積、廢氣量計算、燃燒室之容積 熱回收及空氣污染防治設備 飛灰和洗煙廢水之處理設備

73 焚化爐之規劃、設計前必需調查各項資料 廢棄物之產生量 廢棄物之類別及主要危害特性 比重 三成分(水分、灰分、可燃分) 熱值
元素分析(C.H.O.N.S.Cl) 閃火點 黏度(液體)或粒徑(固體) 重金屬含量(Hg、Pb、Cr、Cd、As ) 主要有害有機成份(CN-、PCB、Dioxin )

74 廢棄物特性與焚化爐選擇及操作之關係 廢 棄 物 特 性 工 作 項 目 1 . 產 生 量 及 類 別 * 估 計 焚 化 廠 之 容 量
定 焚 化 爐 之 型 式 及 功 能 2 . 有 害 物 質 含 量 * 設 定 焚 化 爐 之 焚 化 效 率 * 擬 定 二 次 公 害 防 治 對 策 * 規 劃 安 全 管 理 系 統 3 . 物 理 形 態 及 物 理 特 性 * 運 輸 工 具 、 貯 存 方 式 之 決 定 * 焚 化 廠 進 料 系 統 之 設 計 、 操 作 4 . 水 分 、 灰 分 及 可 燃 分 * 出 灰 系 統 設 計 、 操 作 * 燃 燒 計 算 之 基 本 資 料

75 廢棄物特性與焚化爐選擇及操作之關係(續)
5 . 熱 值 * 熱 平 衡 計 算 * 爐 溫 之 計 算 * 輔 助 燃 料 之 需 求 * 熱 回 收 設 備 之 設 計 、 操 作 6 . 元 素 分 析 ( C . H . O ) * 燃 燒 計 算 或 熱 值 計 算 * 空 氣 需 求 量 計 算 廢 氣 量 計 算 * 7 . 元 素 分 析 ( N . S . C l ) * 空 氣 污 染 物 成 份 及 量 之 估 算 * 空 氣 污 染 防 治 設 備 之 選 擇 及 操 作 * 材 質 之 選 擇 8 . 易 蒸 發 性 重 金 屬 含 量 * 灰 燼 或 飛 灰 之 處 理 ( P b , C d , H g , Z n . . . . 等 ) * 爐 體 材 質 之 考 慮 * 洗 煙 廢 水 之 處 理 條 件

76 焚化爐設計參數與進料條件之關聯 進料條件 熱值 元素分析 粒徑/黏度 酸值 三成分 滌氣設備 除塵設備 實際空氣量 理論空氣量 溫 度
溫 度 滯留時間 混合效果 設計條件 ：操作參數及可測定值

77 廢棄物焚化處理各單元與進料分析之關係 (操作條件) 焚化爐 貯 存 混 合 進料系統 洗 滌 除 塵 排 氣 廢棄物 (進料分析項目) 黏度
貯 存 混 合 進料系統 洗 滌 除 塵 排 氣 廢棄物 (進料分析項目) 黏度 (粒徑) 熱值 水分 灰分 元素分析 重金屬 (有害成分) 比重 閃火點 酸鹼值 (反應性) (著火性) (相容性) 硫、氯 酸值 (固定氮) 相容性 灰分 重金屬

78 焚化前之進料採樣通則 1.掌握廢棄物之狀態，並選擇最具代表性之採樣點及合適之採樣方法
2.欲使採樣之精度良好，則需運用統計方法；但需考慮採樣時間及經濟因素 3.為使樣品前處理之精度良好，粉碎粒徑愈小，其混合或縮分之效果愈好

79 焚化相關之進料分析項目及方法 (I) 黏度：以Brookfield黏度計測定液體廢棄物之黏度非常方便，但需注意大氣溫度影響之修正
熱值：現市面銷售之斷熱式熱卡計(Adiabatic Calorimeter)已可測得相當良好之數據，但需時常注意校正並檢測，以免導致測定之數據偏移 水分：廢棄物大多以乾燥法測定其含水分，若廢棄物含揮發性物質時，則應考慮使用傳統物Karl Fischer法或是GC法測定廢棄物之含水量

80 焚化相關之進料分析項目及方法 (II) 灰分：般採用高溫灰化爐來測定廢棄物之灰分含量，但可能劇烈燃燒之廢棄物需緩慢昇溫加熱或先行點火燃燒，以去除大部分揮發性物質，然後再行高溫灰化 元素分析：測定廢棄物各元素含量可以元素分析儀為之，但此類儀器昂貴且分析的樣品量太小，故往往以管狀燃燒爐代替。在使用管狀燃燒爐時，應注意供氧充足、揮發性氣體之完全燃燒，避免其他雜項氣體干擾分析結果

81 焚化相關之進料分析項目及方法 (III) 酸值：將廢棄物燃燒氣化後，以雙氧水可吸收大部分之酸性氣體，氧彈法、管狀爐法及氧氣錐瓶法都可在吸收後進行滴定以得到理想的分析結果 重金屬含量：廢棄物以強酸加熱消化後，再以AA或 ICP測定其重金屬含量為最常見方法 相容性試驗：一般進行廢棄物相容性試驗前，需先以相容性檢查表檢查，在確定無危害性之反應產生後，再以實際混合試驗觀察其相容性，避免無法控制之反應發生

82 操作因子的考量 廢棄物之輸送：輸送方法大致可分成輸送帶、管線與抓斗等三種；需依廢棄物的物理形態、黏度及包裝形式來選擇
廢棄物進料：分成輸送帶、輸送管、容器進料、往覆臂、螺旋管等 廢棄物燃燒：為穩定燃燒室熱負荷，熱值為重要之控制參數 燃燒室溫度：由熱平衡計算及進料條件控制 焚化殘渣：可由灰含量中求得

83 操作因子的考量 廢氣量：主要由可燃性元素氧化後之產物組成 空氣污染防制：主要空氣污染物為粒狀污染物及酸性氣體
燃燒管理：涉及廢棄物之混合則必須考慮其相容性問題

84 焚化處理廠內分析作業項目 說明：○－必需測試項目；△－特定狀況下必需測試；×－不需測試 測 試 及 分 析 項 目 核 驗 分 析 焚 化
* 核 驗 分 析 焚 化 前 之 進 料 分 析 1 . 顏 色 及 形 狀 ○ × 2 . 比 重 ○ × 3 . p H 值 △ × 4 . 水 分 ○ ○ 5 . 黏 度 ○ ○ 6 . 蒸 氣 壓 △ × 7 . 閃 火 點 ○ × 8 . 簡 易 試 紙 分 析 ○ × 9 . 灰 分 △ ○ 1 . 熱 值 × ○ 1 1 . 硫 含 量 × ○ 1 2 . 鹵 素 ( 氯 為 主 ) 含 量 × ○ 1 3 . 碳 / 氫 含 量 ( 組 成 ) × △ 1 4 . 重 金 屬 成 份 × △ 說明：○－必需測試項目；△－特定狀況下必需測試；×－不需測試

85 焚化廠規劃與管理

86 焚化廠基本規劃(1/3) 計畫目標年 廢棄物產量推估及處理範圍 廢棄物性質分析 廠址勘查與評選
根據相關法規或該地區之環境背景與廢棄物產量擬定計畫目標年。 廢棄物產量推估及處理範圍 依現況及計畫目標年分別調查與推估欲處理轄區之產量。 廢棄物性質分析 廢棄物隨事業單位性質、鄉鎮型態、消費習慣與氣候條件等因素，呈現不同差異。 廠址勘查與評選 應符合相關的法令與規定，並考量自然環境（地理、水文、氣象、生態）與人文及社會環境（人口分布、土地行政區分、土地利用現況、交通）。

87 焚化廠基本規劃(2/3) 環境影響評估 處理系統研選與設計 針對廠址所在地因焚化作業可能造成的自然景觀影響或人文變化進行評估。 - 供料系統
- 燃燒系統 - 能源回收系統 - 灰燼處理系統 - 控制系統 - 污染防治設備 - 電力系統 - 廠區配置/公用系統 - 災害緊急應變計畫 - 二次公害防治相關法規

88 處理系統研選與設計-焚化系統流程 尿素噴射裝置 半乾式洗煙塔 袋濾式集塵器 活性炭噴注裝置 120米煙囪

89 處理系統研選與設計-污染防治設備 89

90 焚化廠基本規劃(3/3) 建築美化與景觀設計 成本概估 工程進度擬定
設計力求突破「廢棄物處理即是髒亂」之傳統印象，如外觀使用二丁掛面磚、反射玻璃窗系列表現，襯以噴水池、植栽區、精神標誌等景觀工程。 成本概估 包括固定成本(機電或系統設施、土地成本、土木工程) 及操作維護費(維護費、人事費、電費、水費、油料費與藥品費)兩大項。 工程進度擬定 安排工廠進度時程表，據以控制工程順利進行。 90

91 選擇焚化系統之考慮因素 考慮因素 加權因子 系統處理性能 有效處理程度 能源、藥劑、公用設備等的有效使用率 最終產物的數量與特性
其他方面延伸之使用性 25 10 4 5 6 安全性 工作危險度 環境危害度 20 彈性度 廢棄物的種類與特性 廢棄物的數量 可靠性 技術成熟度 維修難易度 系統穩定性 緊急狀況損害程度 操作因素 複雜性 自動化 成本因素 合 計 100 91

92 焚化廠管理 操作管理 設施維護 財務管理 環境管理 92

93 焚化廠管理-操作管理(1/2) 操作管理首應要求廠內配有完整的相關資料。
建立SOP (Standard Operation Procedure )。 保存紀錄的目的: - 工廠操作之評估依據。 - 經費控制之參考。 - 設備維護和整修之依據。 - 工廠改建或擴建之規劃依據。 - 新添設施之設計參考。 - 人員需求之判定。 - 安全上之參考。 - 法令事務之根據。 93

94 焚化廠管理-操作管理(2/2) 所應具備之資料: 操作手冊 流程圖（設備單元名稱、管線流向） 工程設計圖 操作維護紀錄簿
標準操作程序(SOP) - 系統啟動 - 系統操作 - 系統關機 - 故障與處理對策 94

95 焚化廠管理-設施維護 - 建立SMP (Standard Maintain Procedure )。 - 廠房維護 - 設備維護
屋頂、管線、窗戶、門、建築物、通風設備及員工日用設施等。 - 設備維護 檢查項目：爐體、爐條、驅動部分、底部灰渣漏斗、供油槽、油泵、燃燒輔助機…等。 - 零主件管制 95

96 焚化廠管理-財務管理(1/2) 焚化廠管理費用包括處理費、維修費及其他經常性支出。 財務管理系統須具以下特點: - 收集資料簡明
- 報告簡明易分析 - 列出各項操作費 - 易與過去紀錄對照，了解何種方式最省錢 - 列出費用最高的原因，供有效監視及控制 - 對未來支出之預估，供新計畫釐清之參據 96

97 焚化廠管理-財務管理(2/2) 財務管理系統基本要求之報表: - 工作人員工時周報表(列冊計薪資)
- 清運車進出日報表(廢棄物進量、排灰量) - 焚化廠日/月操作表 - 焚化廠投資成本分析表 - 焚化廠總成本報表 97

98 焚化廠管理-環境管理 焚化廠操作運轉後，須定期調查檢測： 大氣環境 排放廢水之水質 噪音 臭味 交通 廠址周圍空氣品質調查
廢氣中空氣污染物質濃度 排放廢水之水質 　ＳＳ、ＣＯＤ、ＢＯＤ、重金屬等 噪音 臭味 交通 98

99 請指正!!