当前课程知识点:环境与可持续发展 > 第十章 中国的环境保护 > 第十章 作业 > 6-6 固体废物典型焚烧炉的工作原理
大家好
这节课我们学习几种典型焚烧炉它的工作原理
前面我们说过
目前国际上常用的四大类型焚烧炉主要是
机械炉床式焚烧炉
旋转窑式焚烧炉
流化床式焚烧炉和模组式焚烧炉
我们首先来看机械炉床式焚烧炉
机械炉床式焚烧炉
它可以处理大批量的混合废物
不需要对废物进行预处理
在城市垃圾处理方面应用最广
比如说美国70%以上的城市垃圾焚烧炉都是用的
机械炉床式焚烧炉
日本德国也是
我们国家第一座现代化的垃圾焚烧系统
是深圳引进的
日本三菱重工的
机械炉床式焚烧炉
机械炉床式焚烧炉
它的主体是炉床和燃烧室
那么炉床一般是机械可移动式炉排构成
可以使垃圾在上面进行翻转和燃烧
燃烧室一般是在炉床的正上方
它可以提供燃烧废气数秒钟的停留时间
一次空气是从炉床的下方给入
然后和垃圾在炉床上进行充分的混合
二次空气是从炉床的上方给入
然后我们看一下
机械炉床式焚烧炉它的工作原理
就是废物经过
进料斗给入炉膛以后
在炉排上连续缓慢地向下移动
完成蒸发干燥热分解燃烧和后燃烧的过程
到达炉排底端的时候
废物当中的有机成分基本上就燃尽了
通过排渣装置进入灰渣处理系统
焚烧炉的炉膛通常设置为两个燃烧室
一燃室主要是完成固体物料的燃烧
和挥发组分的火焰燃烧
一燃室通常内衬耐火材料
尽量减少热损失
二燃室主要是对烟气当中的未燃尽组分
和悬浮颗粒进行燃烧
二燃室的设计必须考虑完成烟气中未燃尽组分燃烧
所需要的空间
以及保证二次空气与烟气充分混合
所需要的形状
炉膛的温度一般是700到1000度
最好是控制在750到950度
温度下限设置的原因主要是一个恶臭的物质
分解是在700度以上
它分解才比较完全
再一个是低温燃烧的时候容易产生剧毒的物质
二恶英
如果是温度高于700度
二恶英由生成转为分解
温度上限的设置也是有两个考虑
一个是设备的腐蚀和灰渣的结焦
因为焚烧灰的熔融温度大概是在1100到
1200度
所以我们为了保护机械炉排炉的炉排不受损伤
那么就是尽量减少熔渣粘在炉排上
对炉排造成损害
所以温度上限设置为1000度
另外一个是考虑要减少烟气当中氮氧化物的生成
因为正常情况下温度如果不是过高
那么氮气在焚烧的过程当中仍以氮气的形式存在
但是如果温度过高
容易生成氮氧化物
所以为了减少烟气当中氮氧化物的生成
温度上限
也是考虑设置1000度
对于机械炉排炉来讲
炉排是它的关键的部件是焚烧炉的心脏
它的性能直接影响到焚烧处理的效果
那么机械炉排炉的炉排在这里主要的作用有三个
一个是输送废物和炉渣通过炉膛
再一个是进行搅拌和混合物料
还有就是使从炉排下方进入的一次空气
能够顺利的通过燃烧层
旋转窑焚烧炉它采用的是两段式焚烧
第一段是水平式的这样的一个焚烧室
它是以定数进行缓慢的旋转
起到一个搅拌和输送垃圾的作用
垃圾可以是从焚烧炉的前端给入
如果是废液和废气
它可以从前段加入
也可以从中段加入
也可以从后段给入
也可以整桶的垃圾进入
一燃室进行燃烧
一燃室燃烧完的废气
然后进入二燃室
因为废气当中仍然含有有机物
所以在这里再加一些辅助燃料
而液体废物也可以从这块进行加入
再加入过量的助燃空气
在二燃室进行充分的燃烧
因废气当中仍然含有有机物
辅以燃油以及超量的助燃空气
已达到完全燃烧的效果
经借助高温氧化进行二次燃烧以后
送入尾气污染控制系统
底灰和飞灰进行分别的收集
旋转窑焚烧炉它的主体设备
是一个横置的滚筒式的炉体
通过炉体的缓慢转动
对废物起到搅拌和移送的作用
焚烧炉通常包括炉体后燃烧炉排和二燃室
那么整个炉体是一个钢制的滚筒
内衬耐火材料
同体的主轴沿着废物移动的方向稍微倾斜
废物在炉内的移动过程当中完成干燥
燃烧和后燃烧
由于焚烧炉结构简单
可以达到较高的炉膛温度
所以旋转窑焚烧炉适合处理危险废物和一般
工业固体废物
如果是用于处理城市生活垃圾
则会由于动力消耗比较大
而增加垃圾的处理成本
再一个我们看一下流化床焚烧炉它的工作原理
要了解流化床焚烧炉
我们先来了解一下流体化的原理
那么当一个流体由下往上通过固体颗粒时
固体颗粒在流体的作用下
呈现类似流体行为的现象
我们把它称为是流体化
以带有一定压强的气流
通过粒子床
当气体上浮力超过粒子本身的重量时
将使粒子移动并悬浮于气流中
这种设计我们把它称为是流化床
了解了流化床以后
我们来看一下流化床焚烧炉的工作原理
流化床焚烧炉的原理是借助石英砂介质的均匀传热
和蓄热的效果来达到完全燃烧
由于介质之间所能提供的间隙很小
无法接纳较大的颗粒
所以处理固体废物的时候
需要先进行破碎成小颗粒
废物是从上方加入而助燃空气是从底部给入
那么助燃空气的流速
控制流化床的床层如果是流速过大
那么就会有部分的介质进入到烟气当中
所以流化床焚烧炉的一个特点是后面接了一个
旋风集尘器
那么旋风集尘器就可以把这些带入到
烟气当中的一个介质进行回收
然后再回流到炉膛当中
那么流化床焚烧炉的另一个特点是
在进行加料的时候
同时加入一些石灰
这样起到的一个作用就是会中和掉酸性的气体
因此在后续进行烟气处理的时候
我们主要去除粒状污染物就可以了
不需要再进行除酸
流化床焚烧炉它适合处理的废物包括城市垃圾
有机污泥有机废液以及化工废弃物
它的缺点是因为是需要和蓄热的介质进行混合
所以焚烧前需要破碎到一定的尺寸
所以预处理的费用比较高
但是它的优点是因为和物料混合的比较均匀
传热传质和燃烧速度比较快
所以焚烧的效果很好
炉渣的热灼减量基本上是零
再一个我们来看一下热解气化焚烧炉
它的工作原理
热解气化焚烧炉又称为模组式焚烧炉
它分为水平热解气化焚烧炉和
立式热解气化焚烧炉
我们先来看水平热解气化焚烧炉
那么这种类型的焚烧炉它是先在工厂内铸造好
再运到现场进行组装就可以使用
因此它的施工期比较短
但是单位造价比较高
一般来说模组式焚烧炉单炉的处理容量不大
每天的处理量大概是几百公斤到几十吨不等
模组式焚烧炉也是有两个燃烧室
一燃室和二燃室
两个燃烧室都需要用耐火砖进行砌筑
外围以碳素钢覆面
一燃室设计为缺空气系统
也就是说助燃空气未达到理论助燃空气量
所以燃烧过程变成了热解过程
在一燃室是以比较小的风量在700度左右
进行热解
避免风量过大
将大量不完全燃烧的悬浮颗粒带入二燃室
它的炉床设计是水平的半固定式的这样的炉床
那么是靠进料推杆推动物料向前移动
所以它的搅拌能力不强
残渣当中含碳量比较大
空气污染控制以粒状污染物为主
二燃室设计为过量空气系统
也就是说助燃空气超过理论空气量
可以进行完全燃烧
而且在二燃室一般辅以燃油和过量的助燃空气
可以将燃烧的温度提高到1000度以上
可以完全氧化
在一燃室未完全燃烧的碳氢化合物
废气由一燃室进入二燃室
可以是直线式进入
也可以是切线式进入
如果是切线式进入可以增加气体的停留时间
这种模组式焚烧炉单独的处理量比较小
多用于乡镇垃圾的处理和医疗垃圾的处理
我们再来看一下
热解气化熔融焚烧炉它的工作原理
那么它也是两个燃烧室
就一燃室和二燃室
一燃室也是进行热解
给入不充足的空气量
二燃室进行充分的燃烧
那么废物是从焚烧炉的上方给入
然后在这个过程当中完成干燥热解燃烧
最后燃尽这样的一个过程
那么这个焚烧炉特点有三个
一个是就是助燃空气
它助燃空气给入的时候是达到了1000度
这样子的话从炉底给入
那么它可以使热解以后残留的碳进行燃烧
所以使惰性物质进行熔融
因此炉子的渣是从熔渣的状态流出
流出
第二个特点是熔渣的体积只有原来的3%到5%
这个炉子是没有炉栅
因此不存在高温损坏炉栅的这样一个问题
第三个特点是关于
预热的一次助燃空气热量从哪来
那么我们说热量是来源于废热的回收
因为当烟气从二燃室出来之后
再进行净化之前要进行烟气的冷却
那么1150度到1250度左右的
这样的废气
从二燃室排出来之后
那么85%进入废热锅炉去产生蒸汽进行利用
或者是发电
那么15%用来预热一次空气
再一个我们看一个我们国家自主研发的
立式旋转热解焚烧炉
我们看一下它的工作原理
它也是两个燃烧室
一燃室进行热解
二燃室进行焚烧
那么炉子的特点是它克服了水平热解焚烧炉
排渣不畅的缺点
另一个是具有热解气化熔融焚烧炉的一些优点
一燃室的上部能够确保垃圾进行干燥气化
下部进行高温的燃烧
它可以使垃圾燃尽
而且为上部的干化和热解提供足够的热量
二燃室能够使未燃尽的组分进行充分的燃烧
而且这个炉子最大的特点是有一个旋转的炉排
这样的话就有效地解决了破渣出渣的问题
焚烧残渣的热灼减量小于2%
燃烧得非常的充分
这个就是立式热解焚烧炉
它的破渣出渣系统
它特有的专利旋转炉排
可以将高温燃烧所产生的渣进行破碎
并排除炉外
通过出渣机排出
这节课就到这里
谢谢大家
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