固體廢物焚燒處理技術論文
固體廢物焚燒處理技術論文
隨著人們環保意識的增強，國家對環保建設事業的不斷加大。固體廢物是危害人類生態環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論文，大家快來跟小編一起欣賞吧。
固體廢物焚燒處理技術論文篇一
焚燒技術在危險廢物焚燒處置中的應用
摘要:危險廢物是威脅人類環境和人體健康的重要污染源，目前，焚燒技術是我國處置危險廢物的主要也是最直接的方法。本文分析了焚燒技術處理危險廢物的機理，并介紹了焚燒工藝設計，最后結合實例，肯定了焚燒技術應用于危險廢物處置中的可行性，可供參考。
關鍵詞:危險廢物;焚燒技術;機理;回轉窯;熱力計算;應用
中圖分類號：V444.3+8 文獻標識碼：A 文章編號：
隨著人們環保意識的增強，國家對環保建設事業的不斷加大。危險廢物是危害人類生態環境和人體健康的重要污染源之一，目前我國每年產生危險廢物2000萬噸左右，其中約200萬噸進入生態環境。焚燒技術是目前處理危險廢物的主要方法,主要適用于那些不能再循環利用或無法安全填埋的廢物。焚燒可以有效破壞危險廢物中的有害組分,達到減容減量效果,還可以回收熱量用于供熱或發電。下面，就焚燒技術在危險廢物處置中的應用進行探討。
1 機理分析
危險廢物具有成分復雜、來源范圍廣等特點。但從燃燒的角度分析，各種成分都是按化學當量比反應的。其完全燃燒反應的方程式，可用下式表示：
式中：為危險廢物混合物。
當危險廢物中有氟、磷存在，則可能會有氟化氫、五氧化二磷生成。
與液態和氣態危險廢物相比，固體危險廢物的焚燒過程相對復雜一些。一般來說，常溫下的固體危險廢物混合物，被加熱后先要將危險廢物中的溶劑和水蒸發、氣化出來，這部分低燃點的溶劑與少量的空氣接觸后會首先燃燒;繼續受熱后，廢物中的大部分有機物會被熱解、干餾，生成各種烴類、固定碳及不完全燃燒物;這些可燃氣體，在有充足氧的條件下，進行高溫焚燒，產生高溫煙氣。廢渣繼續燃燒，以殘渣固體的形式排出。
高溫焚燒可以將煙氣中的有毒有害物質(如聚合苯環類、多環碳氫化合物等)裂解;廢渣的充分燃燒可使其中的可燃物燃盡燒透。
焚燒過程中產生的高溫煙氣主要成分是二氧化碳、水蒸氣和氮氣，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 工藝設計
根據《危險廢物焚燒污染控制標準》(GB18484-2001)的要求，僅使用回轉窯不能滿足焚燒殘渣的熱灼減率、燃燒效率和有機物的焚毀去除率等焚燒爐技術性能指標的要求。
由回轉窯、二次燃燒室及爐排爐組合而成的組合式焚燒爐，在保留了回轉窯的適應能力強、運行穩定可靠的基礎上，通過應用二燃室對煙氣進行高溫焚燒、爐排爐對廢渣進行持續焚燒，使危險廢物的燃燒效率、有機物的焚毀去除率和焚燒殘渣的熱灼減率可滿足國標的要求，減少了二英和一氧化碳的排放，達到無害化處置的目的。
組合式焚燒爐的工藝流程是：危險廢物先從回轉窯的頭部連續進入窯頭開始加熱，在缺氧的狀態下氣化;隨著窯體的轉動，危險廢物被移動到溫度較高的中部，開始熱解，低燃點的物質開始燃燒;接著移動到窯尾，溫度進一步升高，危險廢物裂解為一氧化碳等可燃氣體和廢渣。在回轉窯內，通過對廢料進行反復翻轉與持續推進以及低燃點氣體的燃燒，使危險廢物基本完全分解為可燃氣體和廢渣。在二燃室內，可燃氣體與過量空氣完全燃燒，迅速升高溫度，使聚合苯環類有機物高溫分解為二氧化碳等無機物;在爐排上，廢渣與加入的爐排風，進行持續燃燒，使廢渣燃盡。
回轉窯的旋轉和少量空氣的加入，可以使有機物分解，并控制溫度，避免窯內“結焦”;二燃室過量空氣的加入，可以提高危險廢物的燃燒效率、有機物的焚毀去除率，滿足國標的要求;爐排風的加入可以使焚燒廢渣燃盡。冷卻風是用于窯尾密封的冷卻。為防止有毒有害氣體的逸出，焚燒爐內應保持微負壓狀態運行。
3 主要技術參數
3.1 熱力計算
物料平衡與熱平衡的計算是以危險廢物中的碳、氫、硫等可燃元素和空氣中氧的化學反應方程式為依據的，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的危險廢物為計算基礎。
理論空氣量的計算公式為：
式中：—焚燒所需的理論空氣量，m3/kg;
—分別為碳、氫、硫和氧的質量百分比，%。
理論煙氣量的計算公式為：
式中：—焚燒所產生的理論煙氣量，m3/kg;
—分別為碳、硫、氮、氫和水的質量百分比，%。
當過量空氣系數α>1且完全燃燒時，實際煙氣的成分只比理論煙氣(α=1)多出一項：過剩空氣。實際煙氣焓為理論煙氣焓、過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 選型計算
危險廢物在回轉窯內的停留時間計算公式為：
式中：t—廢料的停留時間，一般為30～120min;
24和324—分別為經驗系數;
θ—廢料的自然傾角，一般在25～50度之間;
n—窯的轉速，一般取1～3r/min;
α—窯體的水平傾角，一般取1.0～3.0度;
L/Di—回轉窯的長徑比，一般取3.0～5.0。
回轉窯和二燃室有效容積V容的計算公式為：
式中：B—危險廢物的處置量，kg/h;
—危險廢物的低位發熱量，kcal/kg;
q容—燃燒室的容積熱負荷，kcal/m3•h。
4 應用實例
以某危險廢物集中處置中心為例，對焚燒系統的相關參數和設備造型進行計算。假設危險廢物混合物的熱值為3000kcal/kg，處置能力為24t/d，在過量空氣系數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)。
危險廢物混合物的元素成分詳見表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。
表1 危險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
焚燒系統主要設備是以回轉窯、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機等配套設備，下面就分別以這三種主要設備為例進行選型計算。
(1)回轉窯
若回轉窯的容積熱負荷為1×105kcal/m3•h，轉速為0.4r/min，物料的自然堆角為40度，窯體的傾斜角為2度，長徑比為4，則回轉窯的有效容積約為30m3，廢料的停留時間約為57min，長約為8.5m，廢料的移動速度約為0.15m/min，回轉窯的有效內徑約為2.2m，煙氣的流速和停留時間分別約為0.5m/s、18.8s。
(2)二燃室
若二燃室的容積熱負荷為1×105kcal/m3•h，高徑比為4，則二燃室的有效容積約為30m3，二燃室的有效內徑約為2.2m，高約為8.5m，煙氣的流速和停留時間分別約為2.5m/s、3.4s。
(3)爐排
設爐排的長和寬度分別為1.8m和1.4m，推桿行程為100mm，往復周期為10min，則傾斜式往復爐排的有效面積約為2.5m2，廢渣的移動速度和停留時間分別10mm/min、3.0h。
(4)結果分析
在運行控制過程中，應注意控制回轉窯內的溫度低于1000℃，以免窯內結焦。因為有些危險廢物的灰熔點在1100℃左右，當窯內溫度超過1000℃，會發生熔融現象。
在正常生產工況下，如危險廢物混合物的熱值能穩定在3000kcal/kg左右，則不用輔助燃料;若熱值低于2200kcal/kg，則需啟動燃燒器。窯頭燃燒器的主要作用是烘爐與啟動，窯尾燃燒器的主要作用是提高二燃室的溫度。
根據現有項目的檢測結果，焚燒殘渣的熱灼減率<3%，燃燒效率>99.95%，焚毀去除率>99.99%，煙氣中一氧化碳、二英類的排放濃度分別<60mg/m3、<0.1TEQng/m3。
5 結語
總之，危險廢物是威脅人類環境和人體健康的重要污染源，在其處置問題上必須予以重視。為了使得危險廢物能夠充分燃燒，并達到排放要球，除了要有專門的工藝設備外，還須優化各種參數，進行可靠的操作和過程控制，這樣才能使焚燒效果最佳。
參考文獻：
[1] 李煜;張軍.焚燒技術在危險廢物處理處置中的應用[J].環境導報.2000年第02期
[2] 陳敬軍.危險廢物回轉窯焚燒爐的工藝設計[J].有色冶金設計與研究.2007年第Z1期
點擊下頁還有更多>>>固體廢物焚燒處理技術論文