知识要点 、190 G UNN 9垃圾焚烧技术及装置 垃圾焚烧技术原理 一垃圾的来源和分类 一垃圾的特点和性质 一垃圾焚烧过程和技术原理 一垃圾焚烧的烟气、飞灰和炉渣 一垃圾焚烧的工艺流程 垃圾焚烧系统和设备 一垃圾焚烧炉类型和工作原理 机械炉排焚烧炉燃烧设备 垃圾焚烧烟气净化技术 School of Energy and Power Engineering
知识要点 9垃圾焚烧技术及装置 垃圾焚烧技术原理 —垃圾的来源和分类 —垃圾的特点和性质 —垃圾焚烧过程和技术原理 —垃圾焚烧的烟气、飞灰和炉渣 —垃圾焚烧的工艺流程 垃圾焚烧系统和设备 —垃圾焚烧炉类型和工作原理 —机械炉排焚烧炉燃烧设备 —垃圾焚烧烟气净化技术 School of Energy and Power Engineering
垃圾焚烧技术原理 、1901T ◆垃圾的来源于分类 人类在生产建设、日常生活以及其他活动中，会产生一定时间和地点无法利 用而被丢弃的污染环境的固态、液态和气态废弃物，其中的固体废弃物称为 垃圾或城市垃圾。 (1)城市生活垃圾（城市固体废物） 一城市居民日常生活中或为城市日常生活提供服务的活动中产生的固体废物； 一成分复杂，有机物含量高。 (2)工业固体垃圾 一工程生成过程中向环境排放的各种废渣、粉尘和其他固体废弃物； 一按行业不同可分为治金工业固体废物、能源与动力工业固体废物、石油化 学工业固体废物、矿业固体废物、轻工业固体废物。 (3)危险垃圾 各种化学和生物的危险品、易燃易爆物、放射性固体废物以及其他对人体和 动植物生命具有瞬间、短期或长期危险性的垃圾。 School of Energy and Power Engineering
垃圾焚烧技术原理 垃圾的来源于分类 人类在生产建设、日常生活以及其他活动中，会产生一定时间和地点无法利 用而被丢弃的污染环境的固态、液态和气态废弃物，其中的固体废弃物称为 垃圾或城市垃圾。 （1）城市生活垃圾（城市固体废物） —城市居民日常生活中或为城市日常生活提供服务的活动中产生的固体废物； —成 复杂 分 ，有机物含 高量 。 （2）工业固体垃圾 —工程生成过程中向环境排放的各种废渣、粉尘和其他固体废弃物； —按行业不同可分为冶金工业固体废物、能源与动力工业固体废物、石油化 学工业固体废物、矿业固体废物、轻工业固体废物。 （3）危险垃圾 各种化学和生物的危险品、易燃易爆物、放射性固体废物以及其他对人体和 动植物生命具有瞬间、短期或长期危险性的垃圾。 School of Energy and Power Engineering
垃圾焚烧技术原理 1901 VG UNN ◆垃圾的特点：产量增长速度快；利用经济价值低；成分变化快；产量和成 分随季节变化波动较大。 ◆垃圾的性质 (1)含水量 一单位质量的城市垃圾在105-110C烘箱中烘至恒重时的损失量，一般为15- 75%。 一垃圾含水量越高，越不容易点燃。 (2)挥发分 一烘干后的垃圾在550-600C条件下完全燃烧后的损失量，反映垃圾中可燃成 分的指标参数。 (3)灰分 一垃圾除去水分、挥发分之后的残留部分，是垃圾中不能燃烧也不能挥发的 物质，代表城市垃圾的无机成分。 School of Energy and Power Engineering
垃圾焚烧技术原理 垃圾的特点：产量增长速度快；利用经济价值低；成分变化快；产量和成 分随季节变化波动较大。 垃圾的性质 （1）含水量 —单位质量的城市垃圾在105-110oC烘箱中烘至恒重时的损失量，一般为15- 75%。 —垃圾含水量越高，越不容易点燃。 （2）挥发分 —烘干后的垃圾在550-600oC条件下完全燃烧后的损失量，反映垃圾中可燃成 分的指标参数。 （3）灰分 —垃圾除 水去 分、挥发 的残留部 分之后的残留部分，是 圾中不 燃烧 不 挥发的 垃圾中不能燃烧也不能挥发的 物质，代表城市垃圾的无机成分。 School of Energy and Power Engineering
垃圾焚烧技术原理 、1907 (4)元素组成 一垃圾中C、H、O、N、S等元素的含量，可估算垃圾的发热值，以确定垃圾焚 烧方法的适用性，也可用于垃圾堆肥等好氧处理方法中生化需氧量的估算。 (5)发热值 一单位质量的城市垃圾完全燃烧后释放出来的热量； 一是衡量垃圾作为燃料的价值或能力的指标，可为分析燃烧性能，判断能否选用 焚烧处理方法提供重要依据。 一高位发热值。单位质量的垃圾完全燃烧后，燃烧产物冷却到使其中的水蒸气冷 凝为0C的水时所放出的热量。 一低位发热值。单位质量的垃圾完全燃烧后，燃烧产物中的水蒸气冷却到20C时 所放出的热量。 般可用氧弹量热计测量，也可根据垃圾元素分析结果计算 9g=81C+300H-26(O-S) Qn,=81C+300H-26(O-S)-6(W+9H) School of Energy and Power Engineering
垃圾焚烧技术原理 （4）元素组成 —垃圾中C、H、O、N、S等元素的含量，可估算垃圾的发热值 可估算垃圾的发热值，以确定垃圾焚 烧方法的适用性，也可用于垃圾堆肥等好氧处理方法中生化需氧量的估算。 （5）发热值 —单位质量的城市垃圾完全燃烧后释放出来的热量； —是衡量垃圾作为燃料的价值或能力的指标，可为分析燃烧性能，判断能否选用 焚烧处理方法提供重要依据。 —高位发热值。单位质量的垃圾完全燃烧后，燃烧产物冷却到使其中的水蒸气冷 凝为0oC的水时所放出的热量。 —低位发热值。单位质量的垃圾完全燃烧后 燃烧产物中的水蒸气冷却到20 低位发热值。单位质量的垃圾完全燃烧后，燃烧产物中的水蒸气冷却到20oC时 所放出的热量。 —一般可用氧弹量热计测量，也可根据垃圾元素分析结果计算 81 300 26( ) 81 300 26( ) 6( 9 ) gr net Q C H OS Q C H OS W H =+ − − = + − −− + School of Energy and Power Engineering
垃圾焚烧技术原理 1901 G UNN 表9-1 嫩市垃圾热值及元素分析典型值 情性残余物（燃烧后） 质量分数(%) 成 分 热值(kJ/kg】 范围()典型慎(%) 碳 氧 食品垃圾 2-8 5 4650 48.0 6.4 37.6 2.6 0.4 度纸 4~8 16750 43.5 6.0 44.0 0.3 0.2 废纸板 36 5 16300 44.0 5.9 44.6 0.3 0.2 度塑料 6-20 10 32570 60.0 7.2 22.8 玻布及纺织物 2-4 2.5 7450 55.0 6.5 31.2 4.6 0.15 度橡胶 8-20 10 3260 78.0 10.0 2.0 度皮革 8-20 10 7450 60.0 8.0 11.6 10.0 0.4 园林废物 2-6 ,4.5 6510 47.8 6.0 38.0 3.4 0.3 变木料 0.6-2 1.5 18610 49.5 6.0 42.7 0.2 0.1 碎玻璃 96-99 98 140 镜头盒 90~99 98 700 非铁金酒 90-99 96 铁金属 94-99 98 700 炉灰、灰土、萨等 60-80 70 6980 26.3 3.0 2.0 0.5 0.2 城市垃极 10470 School of Energy and Power Engineering
垃圾焚烧技术原理 School of Energy and Power Engineering
垃圾焚烧技术原理 、1901 G UNN ◆垃圾焚烧原理及过程 一一 种高温热处理技术，通过高温将垃圾中可燃有机成分与空气混合后进行的燃 烧反应； 一所产生的灰渣只有原来垃圾量的5-20%，垃圾中的有害有害物质在高温下发生 氧化、热解而被破坏； 一释放出来的热量可转化成发电、供热和工业用汽等能量，可同时达到无害化、 减量化和资源化处理的目的。 根据不同可燃物质的种类，有三种不同的燃烧机理： 一蒸发燃烧：垃圾受热熔化成液体，继而蒸发成为蒸气并与空气扩散混合而燃烧， 如蜡烛的燃烧。 一分解燃烧：垃圾在着火燃烧前某一温度发生分解，逸出质量较轻的碳氢化合物， 留下固定碳及惰性物质；挥发分与空气扩散混合燃烧，固定碳的表面与空气进行 表面燃烧，木村和纸张的燃烧属于分解燃烧。 一表面燃烧：木炭、焦炭等固体受热后不发生融化、蒸发和分解等过程，而是在 固体表面上与空气反应进行燃烧。 School of Energy and Power Engineering
垃圾焚烧技术原理 垃圾焚烧原理及过程 —一种高温热处理技术，通过高温将垃圾中可燃有机成分与空气混合后进行的燃 烧反应； —所产生的灰渣只有原来垃圾量的5-20%，垃圾中的有害有害物质在高温下发生 氧化、热解而被破坏； —释放出来的热量可转化成发电、供热和工业用汽等能量，可同时达到无害化、 减量化和资源化处理的目的。 根据不同可燃物质的种类，有三种不同的燃烧机理： —蒸发燃烧：垃圾受热熔化成液体，继而蒸发成为蒸气并与空气扩散混合而燃烧， 如蜡烛的燃烧。 —分解燃烧：垃圾在着火燃烧前某一温度发生分解，逸出质量较轻的碳氢化合物， 留下固定碳及惰性物质；挥发分与空气扩散混合燃烧，固定碳的表面与空气进行 表面燃烧，木材和纸张的燃烧属于分解燃烧。 —表面燃烧：木炭、焦炭等固体受热后不发生融化、蒸发和分解等过程，而是在 固体表面上与空气反应进行燃烧。 School of Energy and Power Engineering
垃圾焚烧技术原理 1901 垃圾含多种有机成分，焚烧过程是蒸发燃烧、分解燃烧和表面燃烧的综合，由没 有明显界限的干燥、热分解和燃烧三个阶段构成。 (1)干燥阶段 一利用热能使其中的水分蒸发，并排出所生成的水蒸气的过程； 根据热量传递方式的不同分为传导干燥、对流干燥和辐射干燥。 含水率愈高，干燥阶段愈长，从而使炉内温度降低，影响焚烧。 (2)热分解 一垃圾中多种有机可燃物在高温作用下的分解或聚合化学反应过程，反应产物包 括各种烃类、固定碳及不完全燃烧物等； 一垃圾中有机可燃物的热分解速度可用阿累尼乌斯公式表示； 垃圾中有机可燃物活化能越小，热分解温度越高，热分解速度越快。 一传热速度对热分解速度的影响远大于传质速度。 (3)燃烧 一在氧气存在条件下有机物质的快速、高温氧化； 一是气相和非均相燃烧的混合过程； 一可分为完全燃烧和不完全燃烧。 School of Energy and Power Engineering
垃圾焚烧技术原理 垃圾含多种有机成分，焚烧过程是蒸发燃烧、分解燃烧和表面燃烧的综合，由没 有明显界限的干燥、热分解和燃烧三个阶段构成。 （1）干燥阶段 —利用热能使其中的水分蒸发，并排出所生成的水蒸气的过程； —根据热量传递方式的不同分为传导干燥、对流干燥和辐射干燥。 —含水率愈高，干燥阶段愈长，从而使炉内温度降低，影响焚烧。 （2）热分解 —垃圾中多种有机可燃物在高温作用下的分解或聚合化学反应过程，反应产物包 括各种烃类、固定碳及不完全燃烧物等； —垃圾中有机可燃物的热分解速度可用阿累尼乌斯公式表示； —垃圾中有机可燃物活化能越小，热分解温度越高，热分解速度越快。 —传热速度对热分解速度的影响远大于传质速度。 （3）燃烧 —在氧气存在条件下有机物质的快速、高温氧化； —是气相和非均相燃烧的混合过程； 可分为完全燃烧和不完全燃烧 School of Energy and Power Engineering —
垃圾焚烧技术原理 190 G UNN ◆垃圾焚烧的基本工艺条件 垃圾焚烧的四大控制因素：焚烧温度、停留时间、混合强度、过量空气系数。 (1)垃圾的性质 一垃圾热值越大，燃烧过程越易进行，焚烧效果越好； 垃圾中的可燃组分不足以维持自身燃烧时，需要补加辅助燃料以达到焚烧 温度，补加燃料量的多少由焚烧炉热平衡计算求得。 一 垃圾组成成分的尺寸越小，单位质量或体积生活垃圾的比表面积越大，垃 圾与周围氧气的接触面积也就越大，焚烧过程的传热及传质效果越好，燃烧 越完全。 (2)焚烧温度 指垃圾中的有害组分在高温下氧化、分解直至破坏所需达到的温度，是垃 圾焚烧所能达到的最高温度，远高于垃圾的着火温度。 一提高焚烧温度有利于垃圾中所含有机毒物的分解与破坏，并可抑制黑烟的 产生，焚烧温度越高，焚烧效果越好。 School of Energy and Power Engineering
垃圾焚烧技术原理 垃圾焚烧的基本工艺条件 垃圾焚烧的四大控制因素：焚烧温度、停留时间、混合强度、过量空气系数。 （1）垃圾的性质 —垃圾热值越大，燃烧过程越易进行 燃烧过程越易进行，焚烧效果越好； —垃圾中的可燃组分不足以维持自身燃烧时，需要补加辅助燃料以达到焚烧 温度，补加燃料量的多少由焚烧炉热平衡计算求得。 —垃圾组成成分的尺寸越小，单位质量或体积生活垃圾的比表面积越大，垃 圾与周围氧气的接触面积也就越大，焚烧过程的传热及传质效果越好，燃烧 越完全。 （2）焚烧温度 —指垃圾中的有害组分在高温下氧化、分解直至破坏所需达到的温度，是垃 圾焚烧所能达到的最高温度，远高于垃圾的着火温度。 —提高焚烧温度有利于垃圾中所含有机毒物的分解与破坏，并可抑制黑烟的 产生，焚烧温度越高，焚烧效果越好。 School of Energy and Power Engineering
垃圾焚烧技术原理 1901 一提高焚烧温度有利于垃圾中所含有机毒物的分解与破坏，并可抑制黑烟的产生， 焚烧温度越高，焚烧效果越好； 一大多数有机物的焚烧温度为800-1100℃，通常在800-900C; 一过高的焚烧温度增加燃料消耗量，且增加垃圾中金属的挥发量和WO,生成量， 导致二次污染； 一焚烧温度与垃圾在炉内的停留时 间密切相关； 100 HC 1s 一在较高的焚烧温度下适当缩短停 98 留时间，亦可维持较好的焚烧效果。 HC+CO ls HC0.55 HC+C00.38 600 700 800 荚统温度，℃ School of Energy and Power Engineering
垃圾焚烧技术原理 —提高焚烧温度有利于垃圾中所含有机毒物的分解与破坏，并可抑制黑烟的产生， 焚烧温度越高，焚烧效果越好； —大多数有机物的焚烧温度为800-1100oC，通常在800-900oC； —过高的焚烧温度增加燃料消耗量，且增加垃圾中金属的挥发量和NOx生成量， 导致二次污染 —焚烧温度与垃圾在炉内的停留时 间密切相关； ； —在较高的焚烧温度下适当缩短停 留时间，亦可维持较好的焚烧效果。 School of Energy and Power Engineering
垃圾焚烧技术原理 1901 (3)停留时间 一垃圾中有害组分在焚烧炉中处于焚烧条件下，发生氧化、燃烧，使有害物质变 成无害物质所需的时间。 一垃圾在焚烧炉内的停留时间：垃圾从进炉开始到焚烧结束炉渣从炉中排出所需 要的时间，必须大于理论上干燥、热分解及燃烧所需的总时间； 一垃圾焚烧烟气在炉中的停留时间：垃圾焚烧产生的烟气从垃圾层逸出到排出焚 烧炉所需的时间，应保证烟气中气态可燃物达到完全燃烧。 一实际操作过程中，垃圾在炉中的停留时间必须大于理论上干燥、热分解及燃烧 所需的总时间，且应保证烟气中气态可燃物达到完全燃烧； 一停留时间长，焚烧效果好，但减少垃圾的处理量，经济上不合理； 一停留时间短会引起不完全燃烧。 受垃圾进入焚烧炉的形态（垃圾组成成分的尺寸、颗粒大小等)影响大。 School of Energy and Power Engineering
垃圾焚烧技术原理 （3）停留时间 —垃圾中有害组分在焚烧炉中处于焚烧条件下 中有害组分在焚烧炉中处于焚烧条件下，发生氧化、燃烧，使有害物质变 成无害物质所需的时间。 —垃圾在焚烧炉内的停留时间：垃圾从进炉开始到焚烧结束炉渣从炉中排出所需 要的时间，必须大于理论上干燥、热分解及燃烧所需的总时间； —垃圾焚烧烟气在炉中的停留时间：垃圾焚烧产生的烟气从垃圾层逸出到排出焚 烧炉所需的时间，应保证烟气中气态可燃物达到完全燃烧。 —实际操作过程中，垃圾在炉中的停留时间必须大于理论上干燥、热分解及燃烧 所需的总时间，且应保证烟气中气态可燃物达到完全燃烧； —停留时间长，焚烧效果好，但减少垃圾的处理量，经济上不合理； —停留时间短会引起不完全燃烧。 受垃圾进入焚烧炉的形态（垃圾组成成分的尺寸、颗粒大小等）影响大。 School of Energy and Power Engineering