固体废物的焚烧和热解.ppt

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1、问题提出？,1、垃圾焚烧厂进居住区引争议 2009-11-09 09:45:35 来源: 北京晨报(北京) 跟贴 0 条 手机看新闻 据中央人民广播电台报道近日，经过多年调研，广州番禺区生活垃圾焚烧厂的选址地点定在番禺区大石街会江村附近，这是一个人口非常稠密的居住区，如此选址结果引起强烈争议。 从2003年起，番禺区开始着手垃圾焚烧厂的选址工作。2006年，有关部门历经3年多调研和选址论证，初步确定大石街会江村现大石简易垃圾处理厂作为新建生活垃圾焚烧发电厂的选址，并取得规划部门的项目选址意见书。番禺区是从2001年兴起的，之前那里只是农田，如今一个接一个高档小区在华南板块相继开发而成，已经成为

2、了全中国最具知名度和最炙手可热的房地产开发区域。,第五章 固体废物的焚烧和热解,规划在番禺大石街会江村附近、日处理2000吨垃圾的生活垃圾焚烧发电厂可能在国庆节后开工，亚运会前投入使用！番禺逾30万居民担心可能将产生一级致癌物二恶英。大多数业主明确表示，“将对这一项目抵制到底”。 市容环卫局表示环评通过立即开工 预计建成日处理2000吨垃圾,与众楼盘直线距离一览： 金城花园 约 1 公里 丽江花园 约 3 公里 太子花园 约 1 公里 祈福新邨 约 3 公里 天龙山庄 约 1 公里 华南碧桂园 约6 公里 雅典花园 约 1.5 公里 华南新城 约 8 公里 香江动物园 约 2 公里 广州雅居乐

3、 约8 公里 南国奥园 约 2 公里,争议的热点主要是，周边市民认为在如此稠密的居住区建垃圾焚烧厂，气体排放等环保指标无法过关等。还有市民认为，焚烧厂周边居民的癌症发病率明显高于其他地区，并且认为用焚烧的方式处理垃圾是发达国家早已淘汰的处理方式，不应再在广州运用。 广东省省情调查研究中心针对这个项目对8公里以内的小区居民展开问卷调查。调查显示，高达97.1%的受访居民不赞成在番禺区大石街会江村附近建设垃圾焚烧发电厂，92.5%的受访居民对有关部门政务信息公开方面表示“很不满意”。如果垃圾焚烧发电厂通过环评，88.4%的受访居民表示不信任此结果。垃圾焚烧发电厂如果最终在番禺区大石街会江村附近开建

4、，高达84.3%的受访居民表示会“收集有关资料，上访请愿”。另外，调查显示，21.4%的受访居民将会立即出售物业或换租。,城管委称，1999年至今，广州市生活垃圾产生量10年翻了一番。目前，全市每天产生的生活垃圾已高达1.2万吨。如果不尽快兴建新的垃圾处理设施，最多再过两年，广州市每天近万吨的生活垃圾将无处处理。 目前，番禺生活垃圾焚烧发电项目仍处于环境影响评价阶段，政府将严格按照国家和广东省相关规定，依法推进生活垃圾焚烧发电项目建设。由于番禺区土地资源短缺，山体少，已无法找到可以建设大型卫生填埋场的地方，所以只能选择焚烧发电处理方式。城管委称将实时公布垃圾焚烧排放。,2、番禺垃圾焚烧发电厂环

5、评承接者承诺开听证会,新快报11月5日讯 番禺垃圾焚烧发电厂将处理250万人的生活垃圾，有毒气体监测无法保证准确性。“我们会开听证会和座谈会。”承接了番禺垃圾焚烧发电项目环评工作的华南环境科研所海景博士昨天表示，参与环评工作十年来从未碰到反响如此大的项目，即使之前没安排，他们现在也会要求开听证会。在上月30日番禺区召开的情况通报会上出现的四位专家，因和垃圾焚烧厂项目有利益关联而广受质疑，海景证实，他们不在此次环评的专家组中。,（1）反对程度之强烈前所未有 从上个月30日起，海景博士的办公电话、手机就每天响个不停，而公布的邮箱也几乎被反映情况的市民挤爆。“这就是为什么我呼吁你们用书面形式表达自己

6、的声音，因为邮箱已经爆满了，没法收邮件了。”海景说。 海景坦言，参与环评工作已有10年，但从未碰到反响如此大的项目。对于番禺垃圾焚烧发电项目，海景表示，该项目中市民反对呼声的激烈程度在他们经历的省内类似项目中是史无前例的。她承诺：“这种在广东省前所未有的项目一定会开听证会，即使没有，我们也会要求开。” 对于业主提出的环评进度等问题，海景均表示在环评工作进行期间不方便作出回答。在上月30日番禺区召开的情况通报会上出现的四位专家，由于有垃圾焚烧炉发明专利以及经营垃圾焚烧炉生产厂家背景而广受质疑。海景证实，他们都不会出现在此次环评的专家组中。,（2）公众参与不影响环评结果 当一位业主提出客观公正地做

7、环评的要求时，海景表示她会严格按照职业道德和国家规范去做技术性的测评，但垃圾焚烧发电厂建不建，“决策权不在我们这里”。业主们表示，非常关注公众参与情况会否影响环评结果。对此，海景表示，公众参与环节是按照国家规范进行的，但该环节较特殊，不能打分，环评单位只是搜集、整理、分类市民声音，并且将这些声音在环评报告中呈现。 对于业主们提出的环评客观公正问题，海景表示由于立场不一样，不可能完全做到客观，“大家都不可能完全客观公正，因为大家站的角度不一样。”,（3）没有技术在线监测二恶英 交谈中，业主再次提出，二恶英能否在线监测？对此，海景承认目前技术无法做到，“寻找二恶英相当于在一个堆满了白米的游泳池里找

8、出一颗黑米一样困难。”在该所，从采样回来到最后找出共需22天，而这已经是最快的纪录了。 海景称，目前他们主要通过在线监测与二恶英有关联度的其他气体，从而发出污染预警，但这个监测不保证准确。她表示，已经投入使用的李坑垃圾焚烧发电厂一期二恶英及系列的废气检测均是通过的，而由他们负责环评的二期工程也已经开工建设。,（4）垃圾分类短期内难以见效 为什么不提倡垃圾分类，而花9.3亿元建一个有争议的项目？对于业主提出的这个问题，海景表示，垃圾分类要提倡，但不可能在短期内收到效果，“如果要做好（垃圾分类），9.3个亿加个零都不够。”她表示，这是长远利益和短期利益相矛盾的问题，番禺区垃圾焚烧发电厂要处理的是2

9、50万人的垃圾。 海景称，奥运会之前，北京投入了近20亿元做垃圾分类的源头工作，但效果并不好。“垃圾分类是一个系统的东西，不是简单的分分类。”海景说，也许有很多市民开始垃圾分类，但短期内不可能有大效果。不过她也表示，“实现垃圾分类，一直是我们的理想。”,（5）专家声音 国内“反焚烧派”领军人物赵章元教授：政府部门会听取民众意见的 近日，有华南板块的业主代表给国家环保部评估中心组专家、国内“反焚烧派”领军人物赵章元教授发电子邮件，希望得到他的帮助。前日，赵章元复信，对番禺业主表示同情、支持和安慰。他在邮件中浅谈了我国目前环评报告的通病，并希望业主积极向政府反映意见。 赵章元在回复中说，悲观消极无

10、济于事，坐以待毙也是愚蠢表现，“我坚持认为，我国政府部门是会听取民众意见的”。 赵章元指出，目前国内有些环评报告“把法律要求的独立环评，完全变成业主（单位）建设愿望的合理性论证，丧失了客观、公正、科学立场”，比如在江苏吴江垃圾焚烧发电厂的环评报告中，报告说危险废物可以“进行固化处理后安全填埋”，看似可以解决污染问题，但实际上吴江根本没有符合资质的安全填埋单位，这实际上是一种无法实现的搪塞应付。此外，报告只考虑了正常工况下的环境影响问题，没有预见到非正常工况下的环境风险问题，而对于这类极其敏感的环境项目，这是不应该忽略的。赵章元还表示，如果有番禺垃圾焚烧发电项目的环评报告，请发给他，以便继续支持

11、。,3、苏泽群：番禺垃圾就应该在番禺处理,核心提示：广州常务副市长苏泽群说，最近，他要了李坑垃圾焚烧发电厂一个月的环保数据，看到底有没有问题，“至少我抽查到的所有都达到欧盟的标准”。他说，番禺的垃圾就应该在番禺就地处理，至于说具体放在番禺哪个地方，“可以广泛听听市民的意见。”,常务副市长苏泽群昨天就番禺垃圾焚烧发电厂之争表态，根据广州和兄弟城市的实践来看，“垃圾焚烧比填埋要先进”。 苏泽群说，最近，他要了李坑垃圾焚烧发电厂一个月的环保数据，看到底有没有问题，“至少我抽查到的所有都达到欧盟的标准”。 “广州每天产生这么多垃圾，别想着番禺的垃圾拿到其他区去消化。”他说，番禺的垃圾就应该在番禺就地处

12、理，至于说具体放在番禺哪个地方，“可以广泛听听市民的意见。”他说，自己很理解市民的想法，“谁家都有垃圾，谁都不愿意垃圾发电厂放在自家附近；谁家都用电，谁都不愿意变电站建到自己所在的小区；谁家都会死人，谁都不愿意自己住的地方靠近殡仪馆。” 他说，要尊重公众的选择，但同时也要考虑现实情况，选出一个对人影响最小、最合理的地点。 环卫部门有关负责人也表示，番禺垃圾焚烧厂的选址是比较合适的，目前暂无在别处选址的意向，环评报告也正在编制当中。,4、广州市垃圾处理实际情况,广州市环卫局副局长徐建韵向前往视察的人大代表透露：目前全市日产生活垃圾近11400吨，其中中心区7900多吨，番禺区1400多吨，花都区

13、700多吨，南沙区330多吨，增城市330多吨，从化市550多吨，需要统收统运、日产日清。目前，广州的生活垃圾处理方式主要以填埋为主，全市每日填埋处理10400吨，焚烧处理1000吨。 广州市十区，除番禺、花都区的生活垃圾自行处理外，其余的都集中在兴丰垃圾填埋场和李坑垃圾焚烧发电厂处理。,5.1 固体废物的焚烧 5.1.1 焚烧处理的目的 定义：垃圾焚烧是对垃圾进行高温处理的一种方法，它是指在高温焚烧炉内（800-1000），垃圾中的可燃成分与空气中的氧气发生剧烈的化学反应，转化为高温的燃烧气体和性质稳定的固体残渣，并放出热量的过程。 目的：减量(Volume Reduction )焚烧后体积

14、减少 80%95%；回收能源(Energy Recovery)热能利用。 焚烧产物：二氧化碳、水、氮气、二氧化硫、能量、残渣。,5.1.2 固体废物的热值 根据经验，当垃圾的低位热值大于3360kJ/kg时，垃圾即可实现自燃而无需添加助燃剂。 垃圾的发热量主要受垃圾的三成分，即水分（W），灰分（A）和可燃分（R）的影响。.,固体废物的热值：是指单位质量的固体废物完全燃烧时所释放出的热量，以kJ/kg表示。下表列出了我国几种典型废物的热值。 几种典型废物的热值（kJ/kg）,5.1.3 固体废物的燃烧过程 (1) 燃烧方式 (2) 焚烧产物 固体废物中的可燃成分主要是有机物，有机物由大量的碳，氢

15、，氧元素组成，有时还含有氮，硫，磷和卤素等少量元素。这些元素在焚烧过程中与空气中的氧发生反应，生成各种氧化物或部分元素的氢化物。 一个完全燃烧的氧化反应可表示为： CxHyOz NuSvClw + (x+v+0.25(y-w) -0.5z) O2xCO2+ wHCl+0.5uN2+v SO2+0.5(y-w) H2O + Q,(3) 焚烧过程 物料从送入焚烧炉起，到形成烟气和固态残渣的整个过程总称为焚烧过程。焚烧过程包括三个阶段：干燥加热阶段，燃烧阶段，燃尽阶段。 1 干燥阶段 对机械送料的运动式炉排炉，从物料送入焚烧炉起，到物料开始析出挥发分和着火这一段时间，都认为是干燥阶段。 2 燃烧阶段

16、 在干燥阶段基本完成后，如果炉内温度足够高，且又有足够的氧化剂，物料就会很顺利地进入真正的焚烧阶段燃烧阶段。燃烧阶段包括了三个同时发生的化学反应模式。,3 燃尽阶段 物料在主燃烧阶段发生强烈的发热发光氧化反应之后，开始进入燃尽阶段。此时参与反应的物质的量大大减少了，而反应生成的惰性物质、气态的CO2、H2O和固态的灰渣则增加了。,(4) 影响固体物质燃烧的因素 1 固体粒度 2 温度 废物的焚烧温度是指废物中有害组分在高温下氧化、分解直至破坏所需达到的温度。它比废物的着火温度要高得多。 合适的焚烧温度是在一定的停留时间下由实验确定的。大多数有机物的焚烧温度范围在8001000，通常在80090

17、0左右为宜。 我国生活垃圾焚烧污染控制标准(GB18485-2001)中规定烟气出口温度850。 3 氧浓度 供氧量大有助于燃烧速度加快，但过剩时会造成炉温下降而不利于燃烧。 4 时间,5.1.4 固体废物的焚烧系统 原料贮存系统 进料系统 焚烧系统 排渣系统 焚烧炉控制与测试系统 能源回收系统 废气排放与污染控制系统,原料贮存系统 固体废物入炉条件: 不可燃成分降低到5%左右； 粒度小而均匀； 含水率降低到15%以下； 不含有毒物质 在原料贮存系统中进行人工捡选、破碎、分选、脱水与干燥等各种预处理环节，以保证焚烧系统的连续操作。 进料系统 分间歇进料与连续进料两种 连续进料具有容量大、燃烧带

18、温度高、易于控制等优点， 故大型焚烧炉均采用。,焚烧系统 组成： 炉膛由耐火材料砌筑或水管壁构成 炉排有往复式、摇动式和移动式三种 炉排功能 (1)传送废物燃料通过燃烧带，将燃尽的灰渣转 移到排渣系统； (2)使燃料发生适当的搅动，促使空气由下向上 进入燃烧室，以助燃烧。 空气供应系统由送风或抽风机送向炉排系统，将足够 的风量供于火焰的上下。 空气供应系统功能：保证有效燃烧所需风量,4. 排渣系统 作用：及时排出燃尽的灰渣，保证焚烧炉正常操作。 组成：移动炉排、通道、水槽（与履带相连） 流程：灰渣由移动炉排经通道落入贮渣室水槽，经 水淬 冷却后由传送带送至渣斗外运。 5. 焚烧炉控制与测试系统

19、 组成：空气量控制系统 炉温控制系统 压力控制系统 冷却控制系统 集尘器容量控制系统 压力与温度指示系统 流量指示 烟气浓度及报警系统,6. 能源回收系统 垃圾焚烧的热资源是建立垃圾焚烧系统的主要目的热回收系统。 （1）与锅炉合建的焚烧系统 锅炉设在燃烧室后，使热能转化为蒸汽回收 （2）水墙式焚烧炉结构 纵向循环水列管代替耐火材料做炉壁 （3）将加工后的垃圾与燃料按比例混合，做大型发电站 锅炉燃料,5.1.5 焚烧设备,5.1.7 焚烧过程污染物的产生与防治 1 焚烧尾气中污染物的组成 焚烧是一个非常复杂的过程，焚烧产生的尾气中含大量的污染物质，尾气需经净化处理后方可排放。尾气中主污染物质可分

20、成如下几种： （1）不完全燃烧产物:不完全燃烧产物（简称PIC）是指燃烧不良时产生的副产物，包括一氧化碳、炭黑、烃、烯、醛、酮、醇、有机酸和聚合物等。 （2）粉尘 指废物中的惰性金属盐类、金属氧化物或不完全燃烧物质等。,（3）酸性气体:包括HCl、卤化氢（氯化外的卤素，氟、溴、碘等）、SO2或SO3、NOx，P2O5）和（H3PO4）等。 （4）重金属污染物: 包括铅、汞、铬、镉、砷等的元素态、氧化物及氯化物等。 （5）二噁英PCDDs/PCDFs。 垃圾焚烧尾气中，各污染物含量的典型值为（标准状态下）： 粉尘20005000mg/m3; HCl 200800mg/m3; NOx 90150m

21、g/m3; SOx 2080 mg/m3; 尾气温度150300; 含水率15%30%。 其特点是粉尘浓度较高，酸性气体中HCl浓度很高。,一个设计良好而且操作正常的焚烧炉内，不完全燃烧物质的产生量极低，通常并不至于造成空气污染。设计尾气处理系统时，一般并不考虑不完全燃烧产物的控制问题。因此，焚烧尾气的控制对象主要是粉尘、酸性气体以及危害性大的重金属和二噁英。 2 粉尘控制技术 焚烧尾气中粉尘的主要成分为惰性无机物质，如灰分、无机盐类、可凝结的气体污染物和重金属氧化物等。视运转条件、废物种类和焚烧炉类型等的不同，其含量的变化范围很大（45022500mg/m3）。在垃圾焚烧厂中常用的有多管离心

22、除尘器、布袋除尘器。 3 酸性气体控制技术 湿法吸收、干法吸收等,4 二噁英控制技术,二噁英的结构 二噁英（Dioxin）是指含有二个或一个氧键连结二个苯环的有机氯化合物，它是多氯代二苯并对二噁英PCDDs和多氯代二苯并呋喃PCDFs的总称。 它可以有2-8个氯原子在取代位置上，PCDDs共有73个不同的化合物，PCDFs共有136个不同的化合物。其中毒性最大的是2,3,7,8-四氯二苯二噁英，TCDD，它的毒性比氰化物大1000倍，比马钱子碱大500倍，属剧毒类物质，是目前毒性最强的物质。,图 二噁英的结构图,（2）二噁英的产生 产生二噁英的主要原因有： 垃圾本身含有的二噁英； 与氯苯酚、氯

23、苯、PCB等结构相近的物质（称为前驱体）在炉内进行反应生成的二噁英； 在废气冷却过程中，前驱体等有机物变成二噁英。特别是在250400温度容易产生，称为denovo合成过程。传统的静电除尘器烟气温度正好在此温度域。,影响二噁英合成反应的因素： 前驱物、HCl、O2的存在； 在200-500的停留时间； FeCl3、CuCl2等催化剂的存在。 （3）控制二噁英的方法 控制来源 通过废物分类收集，加强资源回收，避免含PCDDs/PCDFs物质及含氯成分高的物质（如PVC塑料等）进入垃圾中。 减少炉内形成 控制二噁英在炉内产生的最有效的方法控制：温度（Temperature）、时间（Time）和湍流

24、（Turbulence）。,保持炉内温度800以上（最好是900），可将二噁英完全分解； 保证足够的烟气高温停留时间（一般在12s以上），以利于二噁英的充分分解； 优化炉型和二次空气的喷入方法，充分混合搅拌烟气以达到燃烧的目的。确保废弃中有适当的氧含量（6%-12%） 避免炉外低温再合成 PCDDs/PCDFs炉外再合成现象，多发生在锅炉内（尤其在节热器的部位）或在除尘器设备前。主要原因是锅炉或除尘器的金属部件（铜或铁的化合物）在悬浮微粒的表面催化了二噁英的先驱物质，导致炉外二噁英的再合成。,为了遏制二噁英的炉外再合成，通常采用控制烟气温度的办法。当具有一定温度（不低于500）的焚烧烟气从余热

25、锅炉中排出后，采用急冷技术使烟气在0.2S内急速冷却到200以下，从而跃过二噁英易形成的温度区。 活性炭吸附法 近年来，工程上普遍采用半干式洗气塔与布袋除尘器搭配的方式，同时控制除尘器入口的废气温度在上述范围内。 在干式处理流程中，最简单的方法是喷入活性炭或焦炭粉，通过吸附以去除废气中的PCDDs/PCDFs。,5.2 热解( pyrolysis ) 5.2.1 概念与特点 1.概念：在缺氧或无氧条件下，使可燃固体废物在高温下分解，最终成为可燃气、油、固型炭的过程。 2.特点： 缺氧或无氧条件 （焚烧为有氧条件) 吸热反应 （焚烧为放热） 产物为可燃性低分子化合物 （焚烧为CO2+H2O）,产

26、物： 气体氢、甲烷、CO、CO2 液体甲醇、丙酮、醋酸、乙醛焦油、溶剂 油、水溶液 固体焦碳或碳黑 适于热解的废物： 废轮胎、废橡胶、废塑料、废油及油泥,热解原理： 复杂的化学反应过程: 大分子的键断裂、异构化 小分子的聚合 较小分子的生成 热解过程通用式： 气体（H2、CH4、CO、CO2） 有机固废 +有机液体（有机酸、芳烃、焦油） +碳黑+炉渣 6. 存在问题： (1)热解过程产生的燃料油含水率较高, 高于产品允许值. (2)热解系统过于复杂,缺乏成熟的设计和运行经验.,5.2.2 热解工艺与设备 热解工艺按反应器类型分类，反应器有立式炉、回转窑、高温融化炉、流化床炉等 1.立式炉热解法 工艺流程 适用：处理废塑料、废橡胶,2.双塔循环式流化热解法 工艺流程 特点： A）热分解系统内不混入燃烧废气,气体热值高 B）烟气作为热源回收，减少了固熔物和焦油物质 C）外排废气量少,