当前课程知识点:固体废物处置与资源化 > 第五章 固体废物焚烧技术 > 5.1 焚烧技术及其发展 > 5.1 焚烧技术及其发展
大家好 这节课开始我们学习固体废物的
另一种重要处理技术焚烧处理技术
那么这节课我们学习焚烧技术及其发展
焚烧是一种重要的热处理技术
所以我们先来简单介绍一下热处理技术及其分类
热处理过程是在设备中
以高温分解和深度氧化为主要手段
通过改变废物的物理 化学 生物特性或组成
来处理固体废物的过程
常用的热处理技术可以分为以下几类
焚烧 热解 熔融 干化 湿式氧化 烧结等等
焚烧是最常用的热处理技术
它用加热氧化作用使有机物转化成无机物
同时减少废物体积
只有有机废物或者是含有有机物的废物适合焚烧
热解是在缺氧的气氛中进行热处理过程
经过热解的有机化合物发生降解
产生多种次级产物形成可燃物
包括可燃的气体有机液体和固体残渣
熔融是利用热在高温下把固态的污染物
融化为玻璃状或者是玻璃陶瓷状的过程
干化是利用热能把废物当中的水分蒸发掉
从而减少废物的体积有利于后续的处理及利用
干化主要用于污泥等高含水率废物的处理
湿式氧化是目前已成功地用于
处理含可氧化物浓度较低的废液的技术
它的基本原理是有机物的氧化速率
在高压下大大的增加
因此加压有机废液并使它升到一定的温度
引入氧气的气氛就会产生完全液相的氧化反应
这样就破坏了大多数的有机物
烧结是把固体废物和一定量的添加剂相混合
在高温炉当中形成的致密化强的固体材料的过程
其他的热处理技术还有蒸馏
等离子体电弧分解 微波分解等等
热处理技术的优点比较明显
首先是减容效果好
它可以使城市生活垃圾的体积减少80~90%
第二个优点是消毒比较彻底
通过热处理可以使废物当中的有害成分完全分解
并且能够彻底地杀灭病原菌
尤其是对于可燃性的致癌物 病毒性的污染物
剧毒的有机物等等
几乎是唯一有效的处理方法
第三个优点是可以减轻或者是消除
后续的处置过程对环境的影响
通过热处理然后将残渣进行填埋
可以大大的降低填埋场浸出液的污染物浓度
和释放气体当中的可燃和恶臭的成分
再一个优点是通过热处理可以回收资源和能源
通过热化学处理可以从废物当中
回收高附加值的产品或能量
比如说焚烧发电 比如说通过热解生产燃料油等等
但是热处理技术的缺点也比较明显
第一个就是投资和运行费用比较高
再一个是操作运行比较复杂
尤其是当废物成分变化比较大的时候
对设备和运行的条件
工作人员的技术水平都要求比较严格
第三个缺点是热处理技术的二次污染
和公众反应比较大
因为大部分的热处理过程
它会产生各种的大气污染物
比如说硫氧化物 氮氧化物 氯化氢 二恶英等等
经常会引起附近居民的关注担心甚至反对
这些问题随着技术的提高 设备的改进
管理的严格化将逐渐得到解决
但是无论是在设计还是在使用这些技术时
都应当对上述问题给予足够的重视
才能够保证这个技术的使用
在固体废物处理中有效发挥
有关固体废物的热处理
我们这门课主要介绍焚烧技术和热解技术
那么在这一章我们主要介绍
固体废物的焚烧处理技术
首先我们来看焚烧技术及其发展
首先我们看焚烧技术的定义
固体废物的焚烧是一种高温热处理技术
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燃烧反应
废物中的有害物质在高温下氧化热解而被破坏
是一种可同时实现无害化 减量化
资源化的处理技术
焚烧不仅可以处理固体废物
也可以处理液体废物和气体废物
不仅可以处理生活垃圾和一般工业固体废物
也可以处理危险废物
危险废物中的有机固态 液态 气态废物
常常用焚烧法来进行处理
处理生活垃圾的时候
也常常将焚烧处理前
暂时储存过程当中产生的渗滤液和臭气
引入焚烧炉进行焚烧处理
焚烧适合处理有机成分多 热值高的废物
当处理有机组分比较低的废物的时候
需要补加辅助燃料
我们来看一下焚烧技术的历史和发展
现代在焚烧技术的历史
可以追溯到19世纪的英国和美国
最早的固体废物焚烧装置是1874年和1885年
分别建于英国和美国的间歇式固定床焚烧炉
随后德国 法国和瑞士
也相继建成了间歇式固定床的焚烧炉
到了20世纪初欧美一些发达国家
开始建造较大规模的连续式的垃圾焚烧炉
固体废物的焚烧技术也和其他的处理技术一样
经历了从简单到复杂 从小到大
从间歇式炉型到半连续式炉型
直到24小时连续运行的高效炉型的发展历程
到了20世纪60年代
随着计算机和自动控制技术的进步
焚烧炉逐步发展成为
集高新技术为一体的现代化工业装置
目前世界上最大的垃圾焚烧厂
处理能力能够达到4300吨每天
单炉的最大处理能力720吨每天
在能源短缺的现代社会
城市垃圾作为一种新的能源开发途径日益受到重视
焚烧技术作为固体废物处理的重要手段
在许多国家得到了广泛应用
在一些欧美发达国家
已将垃圾提到废物能源工厂的高度进行评价
像日本 瑞典 丹麦等国土比较狭小的国家
垃圾的处理都是以焚烧为主
其他工业发达的欧美国家
大部分的有机性的危险废物
比如说PCB 有机溶剂等等
也都采用焚烧的方法来处理
特别是欧洲一些国家
对填埋制定了严格的法律规定之后
比如说德国近年规定
垃圾当中的TOC超过3%到5%
不得进入填埋场进行填埋
那么我们可以预见
焚烧技术将在今后的废物处理当中占更大的比例
但是从另一个角度看
焚烧设备的高度技术化也带来了各种问题
例如一座现代化的垃圾焚烧炉
零部件数已经达到百万个
与喷气式飞机的零部件的数量相当
不仅增加了质量保证的难度
而且造成系统可靠性的降低
从设计到运行
将需要更多的工程技术人员和熟练的工人
这就势必造成建设费用和运行费用高昂
此外 垃圾焚烧可能会带来的二次污染问题
也越来越引起人们的关注
那么基于上述原因
大多数国家对于焚烧采取敬而远之的态度
所以它的使用比例远远低于土地填埋
这个表列出了1995年和2007年
主要工业发达国家垃圾处理当中焚烧所占的比例
我们可以看出日本 瑞典 丹麦等国家
垃圾主要以焚烧处理为主
再来看一下我们国家焚烧技术的发展
我国长期以来主要的垃圾消纳方式是
简易填埋或者是卫生填埋
但是近年来随着人口的增加
和城市规模的迅速扩大
填埋用地日趋紧张
开始转向减量化程度比较大的
焚烧后填埋的方式
我们国家第一座焚烧炉是
1988年深圳引进的日本三菱重工生产的
两台处理能力是150吨每天的马丁式焚烧炉
随后全国各地相继建起了各种形式的垃圾焚烧炉
那么到了2011年底
我国投入运行的生活垃圾焚烧发电厂有120座
总处理能力达到了10万吨每天
焚烧炉的发展经历了几个阶段
初期的焚烧炉结构上与砖瓦窑体基本上是一样的
之后逐渐改良为机械炉排焚烧炉
随着废物性质的日趋复杂同时考虑到环境影响
空气污染控制系统引入了焚烧系统
以确保焚烧烟气的净化
防止对环境产生二次污染
引入了填料塔和除尘器
来除去污染气体和固体颗粒
伴随着能源和原材料的危机
废热和副产品的回收技术又引入了焚烧体系
带气体预热焚烧系统
废物预浓缩的焚烧系统
以及带有废物预热和
副产品回收的焚烧系统发展了起来
我们可以把它简单概括为以下三个阶段
就是简单焚烧阶段
有烟气净化和热能回收利用的焚烧阶段
以及带烟气或废物预热的焚烧阶段
那么现在主要是在后两个阶段
那么我们先来看简单焚烧阶段
简单焚烧阶段它的目标是
保证环境的清洁卫生
优点是处理方法比较简单
投资和运行费用比较低
但是因为没有进行二次污染的控制
所以会带来二次污染的问题甚至会造成事故
简单焚烧用的焚烧炉一般是砖窑改建的焚烧炉
或者是水平固定床式的焚烧炉
采用的是间歇进料间歇出料这种方式
处理能力比较低
劳动强度比较大
生产环境条件比较差
而且因为没有或者是只有简单的烟气处理系统
所以二次污染比较严重
第二个阶段是有烟气净化和热能回收利用的焚烧
也是我们现阶段用的比较多的焚烧炉的形式
它的目标是实现垃圾焚烧的无害化
减量化和资源化
这种炉子带有烟气处理设备
避免产生二次污染
而且有垃圾焚烧发电 废热回收利用等等
这个是典型的有烟气净化
和热能回收利用的焚烧系统
那么这也是我们这门课主要要讲的焚烧系统
在后面会详细跟大家讲
那么现在的焚烧系统
已经成了一个复杂的系统工程
那么它的典型的工艺流程
我们可以用下面的一个框图来表示
那么废物经过预处理以后
在焚烧炉进行焚烧 底灰进行处理
然后焚烧烟气 经过废热锅炉等降温以后
进行烟气处理达标以后排放
废热锅炉回收的热量进行焚烧发电
第三阶段是带有气体预热或废物预热的焚烧
传统的焚烧加灰渣在熔融工艺
它是将垃圾焚烧以后灰渣排出
灰渣冷却以后重新进行熔融
而带有气体预热或废物预热的焚烧
它是将焚烧和熔融融为一体
比如说热解气化焚烧炉
它是将所产生的炉渣和飞灰
返回焚烧炉的一燃室的高温区
使其达到消除二恶英和重金属的目的
高温熔渣焚烧炉是在焚烧炉的熔融室内
直接将垃圾热解以后产生的残渣融化
然后排出
经过冷却以后成为玻璃体
这张图就是带有气体预热的焚烧炉
大家看几个实际的垃圾焚烧厂
是不是不像大家原来想象的焚烧场的样子
这是一个大型的垃圾焚烧厂的鸟瞰图
这是哥本哈根的某焚烧厂的一个焚烧炉
也称为带烟圈的焚烧炉
这是日本大阪的一个焚烧厂的焚烧炉
这是维也纳的一个焚烧炉
这个是我们国家的一个焚烧炉
下节课我们开始介绍具体的焚烧技术
这节课就到这里 谢谢大家
-绪论
--绪论
-1.1 固体废物定义及分类
-1.2 固体废物的特点
-1.3 固体废物的环境问题
-1.4 固体废物的管理原则
-1.5 我国固体废物的管理体系
-第一章 讨论
-第一章测试题--作业
-2.1 固体废物产生量预测
-2.2 固体废物的性质
-2.3 危险废物的特性及鉴别
-2.4 固体废物的采样方法
-第二章 讨论
--第二章 讨论
-第二章测试题--作业
-3.1 固体废物的收集方式
-3.2 固体废物的收运系统及其分析方法
-3.3 固体废物的收集路线及规划设计
-3.4 固体废物的运输
-3.5 生活垃圾的中转运输
-第三章 讨论
-第三章测试题--作业
-4.1 固体废物的压实
-4.2 固体废物的破碎(一)
-4.3 固体废物的破碎(二)
-4.4 固体废物的分选(一)--筛分
-4.5 固体废物的分选(二)--重力分选原理
-4.6 固体废物的分选(三)--重力分选方法
-4.7 固体废物的分选(四)--磁选和电选
-4.8 固体废物的分选(五)--浮选和半湿式选择性破碎分选
--4.8 固体废物的分选(五)--浮选和半湿式选择性破碎分选
-第四章 讨论
--第四章 讨论
-第四章测试题--作业
-5.1 焚烧技术及其发展
-5.2 固体废物的焚烧特性
-5.3 焚烧效果评价及影响因素
-5.4 焚烧主要参数及热平衡计算
-5.5 固体废物的焚烧系统
-5.6 典型焚烧炉工作原理(一)
-5.7 典型焚烧炉工作原理(二)
-5.8 焚烧产生的大气污染物及其控制(一)
-5.9 焚烧产生的大气污染物及其控制(二)
-5.10 焚烧产生的灰渣及其控制
-第五章 讨论
-第五章测试题--作业
-6.1 热解概念及原理
-6.2 热解的影响因素
-6.3 固体废物的热解处理技术
-第六章 讨论
--第六章 讨论
-第六章测试题--作业
-7.1 生物处理的基本概念
-7.2 堆肥化基本概念及发展过程
-7.3 堆肥化原理
-7.4 堆肥化的影响因素及其控制
-7.5 堆肥工艺
--7.5 堆肥工艺
-7.6 堆肥设备
--7.6 堆肥设备
-7.7 堆肥产品及其腐熟度评价
-第七章 讨论
--第七章 讨论
-第七章测试题--作业
-8.1 厌氧消化概念及特点
-8.2 厌氧消化影响因素
-8.3 厌氧消化工艺(一)
-8.4 厌氧消化工艺(二)
-8.5 厌氧消化工艺(三)
-8.6 餐厨厌氧案例_陈婷
-第八章 讨论
--第八章 讨论
-第八章测试题--作业
-9.1 固体废物填埋处置概述
-9.2 填埋场分类
-9.3 填埋场总体规划和场址选择
-9.4 填埋场地表水和地下水控制
-9.5 填埋气体的产生
-9.6 填埋气体收集和处理
-9.7 渗滤液的产生及性质
-9.8 渗滤液的处理
-9.9 填埋场防渗系统
-9.10 填埋场终场覆盖与环境监测
-第九章 讨论
--第九章 讨论1
--第九章 讨论2
-第九章测试题--作业
-10.1 生命周期评估的意义_赵岩
-10.2 生命周期评估的定义与内容_赵岩
-10.3 生命周期评估的方法_赵岩
-10.4 生命周期评估的应用_赵岩
-第十章测试题--作业