固體廢物焚燒處理技術(shù)論文

固體廢物焚燒處理技術(shù)論文

　　隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，國(guó)家對(duì)環(huán)保建設(shè)事業(yè)的不斷加大。固體廢物是危害人類(lèi)生態(tài)環(huán)境和人體健康的重要污染源之一，下面小編給大家分享一些固體廢物焚燒處理技術(shù)論文，大家快來(lái)跟小編一起欣賞吧。

　　固體廢物焚燒處理技術(shù)論文篇一

　　焚燒技術(shù)在危險(xiǎn)廢物焚燒處置中的應(yīng)用

　　摘要:危險(xiǎn)廢物是威脅人類(lèi)環(huán)境和人體健康的重要污染源，目前，焚燒技術(shù)是我國(guó)處置危險(xiǎn)廢物的主要也是最直接的方法。本文分析了焚燒技術(shù)處理危險(xiǎn)廢物的機(jī)理，并介紹了焚燒工藝設(shè)計(jì)，最后結(jié)合實(shí)例，肯定了焚燒技術(shù)應(yīng)用于危險(xiǎn)廢物處置中的可行性，可供參考。

　　關(guān)鍵詞:危險(xiǎn)廢物;焚燒技術(shù);機(jī)理;回轉(zhuǎn)窯;熱力計(jì)算;應(yīng)用

　　中圖分類(lèi)號(hào)：V444.3+8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

　　隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，國(guó)家對(duì)環(huán)保建設(shè)事業(yè)的不斷加大。危險(xiǎn)廢物是危害人類(lèi)生態(tài)環(huán)境和人體健康的重要污染源之一，目前我國(guó)每年產(chǎn)生危險(xiǎn)廢物2000萬(wàn)噸左右，其中約200萬(wàn)噸進(jìn)入生態(tài)環(huán)境。焚燒技術(shù)是目前處理危險(xiǎn)廢物的主要方法,主要適用于那些不能再循環(huán)利用或無(wú)法安全填埋的廢物。焚燒可以有效破壞危險(xiǎn)廢物中的有害組分,達(dá)到減容減量效果,還可以回收熱量用于供熱或發(fā)電。下面，就焚燒技術(shù)在危險(xiǎn)廢物處置中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

　　1 機(jī)理分析

　　危險(xiǎn)廢物具有成分復(fù)雜、來(lái)源范圍廣等特點(diǎn)。但從燃燒的角度分析，各種成分都是按化學(xué)當(dāng)量比反應(yīng)的。其完全燃燒反應(yīng)的方程式，可用下式表示：

　　式中：為危險(xiǎn)廢物混合物。

　　當(dāng)危險(xiǎn)廢物中有氟、磷存在，則可能會(huì)有氟化氫、五氧化二磷生成。

　　與液態(tài)和氣態(tài)危險(xiǎn)廢物相比，固體危險(xiǎn)廢物的焚燒過(guò)程相對(duì)復(fù)雜一些。一般來(lái)說(shuō)，常溫下的固體危險(xiǎn)廢物混合物，被加熱后先要將危險(xiǎn)廢物中的溶劑和水蒸發(fā)、氣化出來(lái)，這部分低燃點(diǎn)的溶劑與少量的空氣接觸后會(huì)首先燃燒;繼續(xù)受熱后，廢物中的大部分有機(jī)物會(huì)被熱解、干餾，生成各種烴類(lèi)、固定碳及不完全燃燒物;這些可燃?xì)怏w，在有充足氧的條件下，進(jìn)行高溫焚燒，產(chǎn)生高溫?zé)煔狻U渣繼續(xù)燃燒，以殘?jiān)腆w的形式排出。

　　高溫焚燒可以將煙氣中的有毒有害物質(zhì)(如聚合苯環(huán)類(lèi)、多環(huán)碳?xì)浠衔锏?裂解;廢渣的充分燃燒可使其中的可燃物燃盡燒透。

　　焚燒過(guò)程中產(chǎn)生的高溫?zé)煔庵饕煞质嵌趸肌⑺魵夂偷獨(dú)?，還有少量的二氧化硫、氯化氫，廢渣主要是各種金屬的氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽和硅酸鹽等。

　　2 工藝設(shè)計(jì)

　　根據(jù)《危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18484-2001)的要求，僅使用回轉(zhuǎn)窯不能滿足焚燒殘?jiān)臒嶙茰p率、燃燒效率和有機(jī)物的焚毀去除率等焚燒爐技術(shù)性能指標(biāo)的要求。

　　由回轉(zhuǎn)窯、二次燃燒室及爐排爐組合而成的組合式焚燒爐，在保留了回轉(zhuǎn)窯的適應(yīng)能力強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定可靠的基礎(chǔ)上，通過(guò)應(yīng)用二燃室對(duì)煙氣進(jìn)行高溫焚燒、爐排爐對(duì)廢渣進(jìn)行持續(xù)焚燒，使危險(xiǎn)廢物的燃燒效率、有機(jī)物的焚毀去除率和焚燒殘?jiān)臒嶙茰p率可滿足國(guó)標(biāo)的要求，減少了二英和一氧化碳的排放，達(dá)到無(wú)害化處置的目的。

　　組合式焚燒爐的工藝流程是：危險(xiǎn)廢物先從回轉(zhuǎn)窯的頭部連續(xù)進(jìn)入窯頭開(kāi)始加熱，在缺氧的狀態(tài)下氣化;隨著窯體的轉(zhuǎn)動(dòng)，危險(xiǎn)廢物被移動(dòng)到溫度較高的中部，開(kāi)始熱解，低燃點(diǎn)的物質(zhì)開(kāi)始燃燒;接著移動(dòng)到窯尾，溫度進(jìn)一步升高，危險(xiǎn)廢物裂解為一氧化碳等可燃?xì)怏w和廢渣。在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，通過(guò)對(duì)廢料進(jìn)行反復(fù)翻轉(zhuǎn)與持續(xù)推進(jìn)以及低燃點(diǎn)氣體的燃燒，使危險(xiǎn)廢物基本完全分解為可燃?xì)怏w和廢渣。在二燃室內(nèi)，可燃?xì)怏w與過(guò)量空氣完全燃燒，迅速升高溫度，使聚合苯環(huán)類(lèi)有機(jī)物高溫分解為二氧化碳等無(wú)機(jī)物;在爐排上，廢渣與加入的爐排風(fēng)，進(jìn)行持續(xù)燃燒，使廢渣燃盡。

　　回轉(zhuǎn)窯的旋轉(zhuǎn)和少量空氣的加入，可以使有機(jī)物分解，并控制溫度，避免窯內(nèi)“結(jié)焦”;二燃室過(guò)量空氣的加入，可以提高危險(xiǎn)廢物的燃燒效率、有機(jī)物的焚毀去除率，滿足國(guó)標(biāo)的要求;爐排風(fēng)的加入可以使焚燒廢渣燃盡。冷卻風(fēng)是用于窯尾密封的冷卻。為防止有毒有害氣體的逸出，焚燒爐內(nèi)應(yīng)保持微負(fù)壓狀態(tài)運(yùn)行。

　　3 主要技術(shù)參數(shù)

　　3.1 熱力計(jì)算

　　物料平衡與熱平衡的計(jì)算是以危險(xiǎn)廢物中的碳、氫、硫等可燃元素和空氣中氧的化學(xué)反應(yīng)方程式為依據(jù)的，并假定焚燒所需空氣為干空氣、所需空氣和生成的煙氣均為理想氣體，空氣量以1kg的危險(xiǎn)廢物為計(jì)算基礎(chǔ)。

　　理論空氣量的計(jì)算公式為：

　　式中：—焚燒所需的理論空氣量，m3/kg;

　　—分別為碳、氫、硫和氧的質(zhì)量百分比，%。

　　理論煙氣量的計(jì)算公式為：

　　式中：—焚燒所產(chǎn)生的理論煙氣量，m3/kg;

　　—分別為碳、硫、氮、氫和水的質(zhì)量百分比，%。

　　當(dāng)過(guò)量空氣系數(shù)α>1且完全燃燒時(shí)，實(shí)際煙氣的成分只比理論煙氣(α=1)多出一項(xiàng)：過(guò)?？諝狻?shí)際煙氣焓為理論煙氣焓、過(guò)量空氣焓和飛灰焓之和，理論煙氣焓為CO2、SO2、N2和H2O的焓之和，各成分的理論焓為各成分在θ溫度下的容積比焓與各成分的煙氣量之積。

　　3.2 選型計(jì)算

　　危險(xiǎn)廢物在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的停留時(shí)間計(jì)算公式為：

　　式中：t—廢料的停留時(shí)間，一般為30～120min;

　　24和324—分別為經(jīng)驗(yàn)系數(shù);

　　θ—廢料的自然傾角，一般在25～50度之間;

　　n—窯的轉(zhuǎn)速，一般取1～3r/min;

　　α—窯體的水平傾角，一般取1.0～3.0度;

　　L/Di—回轉(zhuǎn)窯的長(zhǎng)徑比，一般取3.0～5.0。

　　回轉(zhuǎn)窯和二燃室有效容積V容的計(jì)算公式為：

　　式中：B—危險(xiǎn)廢物的處置量，kg/h;

　　—危險(xiǎn)廢物的低位發(fā)熱量，kcal/kg;

　　q容—燃燒室的容積熱負(fù)荷，kcal/m3•h。

　　4 應(yīng)用實(shí)例

　　以某危險(xiǎn)廢物集中處置中心為例，對(duì)焚燒系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)和設(shè)備造型進(jìn)行計(jì)算。假設(shè)危險(xiǎn)廢物混合物的熱值為3000kcal/kg，處置能力為24t/d，在過(guò)量空氣系數(shù)α為1.80的條件下，二燃室排煙中的氧氣含量約為9.3%(干氣)。

　　危險(xiǎn)廢物混合物的元素成分詳見(jiàn)表1所示;表2為二燃室出口的煙氣濃度分析;表3為組合式焚燒爐的熱力參數(shù)。

　　表1 危險(xiǎn)廢物混合物元素分析表

　　表 2煙氣濃度分析

　　表3 組合式焚燒爐的熱力參數(shù)

　　焚燒系統(tǒng)主要設(shè)備是以回轉(zhuǎn)窯、二燃室和爐排為主的組合型焚燒爐，此外，還有緊急排放煙囪和各種風(fēng)機(jī)等配套設(shè)備，下面就分別以這三種主要設(shè)備為例進(jìn)行選型計(jì)算。

　　(1)回轉(zhuǎn)窯

　　若回轉(zhuǎn)窯的容積熱負(fù)荷為1×105kcal/m3•h，轉(zhuǎn)速為0.4r/min，物料的自然堆角為40度，窯體的傾斜角為2度，長(zhǎng)徑比為4，則回轉(zhuǎn)窯的有效容積約為30m3，廢料的停留時(shí)間約為57min，長(zhǎng)約為8.5m，廢料的移動(dòng)速度約為0.15m/min，回轉(zhuǎn)窯的有效內(nèi)徑約為2.2m，煙氣的流速和停留時(shí)間分別約為0.5m/s、18.8s。

　　(2)二燃室

　　若二燃室的容積熱負(fù)荷為1×105kcal/m3•h，高徑比為4，則二燃室的有效容積約為30m3，二燃室的有效內(nèi)徑約為2.2m，高約為8.5m，煙氣的流速和停留時(shí)間分別約為2.5m/s、3.4s。

　　(3)爐排

　　設(shè)爐排的長(zhǎng)和寬度分別為1.8m和1.4m，推桿行程為100mm，往復(fù)周期為10min，則傾斜式往復(fù)爐排的有效面積約為2.5m2，廢渣的移動(dòng)速度和停留時(shí)間分別10mm/min、3.0h。

　　(4)結(jié)果分析

　　在運(yùn)行控制過(guò)程中，應(yīng)注意控制回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的溫度低于1000℃，以免窯內(nèi)結(jié)焦。因?yàn)橛行┪ｋU(xiǎn)廢物的灰熔點(diǎn)在1100℃左右，當(dāng)窯內(nèi)溫度超過(guò)1000℃，會(huì)發(fā)生熔融現(xiàn)象。

　　在正常生產(chǎn)工況下，如危險(xiǎn)廢物混合物的熱值能穩(wěn)定在3000kcal/kg左右，則不用輔助燃料;若熱值低于2200kcal/kg，則需啟動(dòng)燃燒器。窯頭燃燒器的主要作用是烘爐與啟動(dòng)，窯尾燃燒器的主要作用是提高二燃室的溫度。

　　根據(jù)現(xiàn)有項(xiàng)目的檢測(cè)結(jié)果，焚燒殘?jiān)臒嶙茰p率<3%，燃燒效率>99.95%，焚毀去除率>99.99%，煙氣中一氧化碳、二英類(lèi)的排放濃度分別<60mg/m3、<0.1TEQng/m3。

　　5 結(jié)語(yǔ)

　　總之，危險(xiǎn)廢物是威脅人類(lèi)環(huán)境和人體健康的重要污染源，在其處置問(wèn)題上必須予以重視。為了使得危險(xiǎn)廢物能夠充分燃燒，并達(dá)到排放要球，除了要有專(zhuān)門(mén)的工藝設(shè)備外，還須優(yōu)化各種參數(shù)，進(jìn)行可靠的操作和過(guò)程控制，這樣才能使焚燒效果最佳。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] 李煜;張軍.焚燒技術(shù)在危險(xiǎn)廢物處理處置中的應(yīng)用[J].環(huán)境導(dǎo)報(bào).2000年第02期

　　[2] 陳敬軍.危險(xiǎn)廢物回轉(zhuǎn)窯焚燒爐的工藝設(shè)計(jì)[J].有色冶金設(shè)計(jì)與研究.2007年第Z1期

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