❖焚烧法对垃圾的热值有一定要求; ❖建设成本和运行成本相对高; ❖管理水平和设备维修要求高； ❖焚烧产生的废气若处理不当，很容易对环境造成二次污染。

　　➢ 国外利用垃圾焚烧发电技术的应用始于20世纪50年代，最先应 用的国家是联邦德国和法国，其后美国、日本、韩国等均建有相 当数量的垃圾焚烧电站。 ➢ 我国于1988年开始首次引进垃圾焚烧发电技术， ➢ 2000年沈阳建成我国首座垃圾与污水一体处理厂。

　　【概念】焚烧；热分解；焚烧效率； DRE; 热值； 燃烧温度等 【其他】焚烧原理； 焚烧工艺系统组成；热解原理；等。

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　　 燃烧：燃烧是一种剧烈的氧化反应，具有强烈的放热效 应，有基态和电子激发态的自由基出现，常伴有光与热 的现象，即辐射热会导致周围温度升高。Combustion。 是一种物理现象、专门的科学学科。

　　有害组成物重量或浓度  排出焚烧炉的主要有机 有害组成物的重量或浓 进入焚烧炉的主要有机 有害组成物的重量或浓 度

　　固体废物在焚烧炉内的停留时间：指固体废物从进炉开始到焚 烧结束炉渣从炉中排出所需的时间。

　　根据经验，城市垃圾的热值大于3350kJ/kg时，燃烧过程无需加辅助燃料，易于实 现自燃烧。

　　实际上，焚烧过程是在焚烧装置中进行的。由于空 气的对流辐射、可燃部分的未完全燃烧、残渣中的显热以 及烟气的显热等原因都会造成热能的损失。因此，焚烧后 可以利用的热量应从焚烧反应产生的总热量中减去各种热 损失，计算公式为：

　　例2 某固体废物含可燃物60%，水分20%、惰性物20%。固体废物的元素组 成为碳28%、氢4%，氧23%、氮4%、硫1%、水分20%、灰分20%。假设①固 体废物的热值为11630kJ/kg；②炉栅残渣含碳量5%；③进人炉膛的废物温度为 65℃，离开炉栅残渣的温度为650℃；④残渣的比热为0.323kJ/(kg·℃)；⑤水的汽 化 潜 热 2420kJ/kg ； ⑥ 辐 射 损 失 为 总 炉 膛 输 入 热 量 的 0.5% ； ⑦ 碳 的 热 值 为 32564kJ/kg，试计算这种废物燃烧后可利用的热量。

　　可燃的固体废物基本是有机物，由大量的碳、氢、氧及少量氮、硫、磷和卤 素等元素，焚烧过程中与空气中氧反应，生成各种氧化物或部分元素的氢化物。 主要有： • 有机碳——CO2 • H——H2O，有F或Cl存在时可能有HF、HCl • 有机硫和有机磷——SO2、SO3、P2O5 • 有机氮——N2为主，少量氮氧化物 • 有机氟化物——HF，氢不足会出现CF4、COF2（需添加助燃料） • 有机氯——氯化氢（氢气不足有游离氯气产生） • 有机溴化物、碘化物——HBr、Br2、I2 • 金属——卤化物、硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐、氢氧化物和氧化物

　　 焚烧：带焚毁性质的燃烧过程。Incineration，是一种 工艺。主要目的是尽可能焚毁废物，使被焚烧的物质变 为无害和最大限度的减容，防止二次污染，尽可能回收 热量。

　　焚烧法一般是指将垃圾作为固体燃料送入焚烧炉中，在 高温条件下（一般为900℃左右，炉心最高温度可达 1100℃），垃圾中的可燃成分与空气中的氧进行剧烈化 学反应，放出热量，转化成高温烟气和性质稳定的固体残 渣。

　　预热阶段指垃圾从环境温度升温到水分蒸发平衡达到稳定温 度的过程,主要用温度参数表征,伴有垃圾吸热和少量水分蒸发 等现象。

　　水分在蒸发阶段受热力驱动而蒸发,并通过质量传递而逸离 垃圾体,进入气相,为垃圾稳定着火燃烧创造条件。

　　❖ 热解：在无氧或近乎无氧条件下，利用热能破坏含碳高分子化 合物元素的化学键，使含碳化合物破坏或进行化学重组。 纤维素分子：

　　有机物或可燃无机物O2 = CO2H2O其它简单无机物热量 某种废物的热量=某种废物的热值该种废物的重量

　　 固体废物的热值 热值：单位质量的固体废物完全燃烧所释放出来的热量，kJ/kg

　　可燃固体首先受热分解，轻质的碳氢化合物挥发，留下固定碳及惰性物，挥发分与 空气扩散混合而燃烧，固定碳的表面与空气接触进行表面燃烧。

　　如木炭、焦炭等可燃固体受热后不发生熔化、蒸发和分解等过程，而是在固体表面 与空气反应进行燃烧。

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　　800～1200℃的高温焚烧消除了垃圾中的病原体和有害物质—— 无害化。

　　因此，焚烧法能以最快的速度实现垃圾处理的无害化、减量化 和资源化。目前，在发达国家已被广泛采用。

　　 科隆市垃圾焚烧厂投资4亿欧元，处理能力为每年59万 吨；余热发电机组为56200KW。

　　有机物  O2 完 全 燃烧简单氧化物  部分氢化物  金属盐

　　挥发分在燃烧初期将固定碳包裹着，氧气不能接触到炭 的表面，因而炭在挥发分的燃烧初期是不燃烧的，经过一 段时间以后，挥发分燃烧结束，剩下的炭与氧气接触并发 生燃烧反应。炭燃烧时的反应方程式如下:

　　➢ 改善措施： ❖翻动，拨火——减少物料外表面的灰层。 ❖增加物料在炉内的停留时间。

　　 100多年的发展历史 ；我国起步于1985 年  第一阶段：1870年 ~二十世纪初；萌芽；比较严重的二次污染  第二阶段：二十世纪初～60年代 ；发展，注重燃烧原理应用，

　　自动化程度提高；  第三阶段：20世纪70年代～90年代 ；成熟，形成了比较系统的

　　垃圾焚烧技术和污染物控制技术  第四阶段：20世纪80年代～～，后发展阶段，第二代焚烧技术：

　　 焚烧过程：需燃烧的物料从送入焚烧炉起，到形成烟气 和固态残渣的整个过程。

　　➢ 第一阶段：物料的干燥加热阶段 ➢ 第二阶段：燃烧阶段——主阶段 ➢ 第三阶段；燃尽阶段，即生成固体残渣的阶段。

　　对象——大分子的含碳化合物（一般的有机固体废物） 挥发分的析出：200~800℃ ❖ 强氧化反应：析出的挥发物、固定炭燃烧

　　 预热起燃阶段 在该阶 段，固废被加热，水分逐渐蒸发后变为干物料，当固

　　有机物  O2 未 完 全燃烧 完全燃烧产物 中间降解物  恶臭

　　焚烧四大控制参数（3T-1E) ➢ 气体停留时间——废物在焚烧炉内发生氧化、燃烧，

　　使有害物质变成无害物质所需的时间。 ➢ 焚烧温度——废物中有害组分在高温下氧化、分解直

　　至破坏所须达到的温度。 ➢ 湍流度——调整供风方式 ➢ 过 剩 空 气 率 （ ER ） —— 燃 天 然 气 和 油 锅 炉

　　例1 表7-2是我国武汉市城市垃圾的组分，假设该组分的热值与美 国城市垃圾的典型组分的热值相同，可据此计算出武汉市垃圾的 热值：

　　解：(1)以100为基准，分别汁算各组分的重量 厨房废渣及果皮重量＝100×29.53%=29.53kg 同样方法计算出木屑、杂草的重量为2kg，纸 张重量 为1.35kg，塑料皮革等重量1.39kg。 (2)计算各组分产生的能量

　　如果混合固体废物总重已知，废物中各组成物的重 量和热值已测定，则混合固体废物的热值可用下式计算：

　　废被加热到160℃时，开始释放出挥发分。挥发分的组成为:二氧 化碳、一氧化碳、低分子碳氢化合物(如:甲烷和乙烯等)、氢气、 氧气和氮气等气体。挥发分中的氢气、低分子碳氢化合物和一 氧化碳是可燃成分，二氧化碳和氮气是不可燃成分。

　　固废经加热所释放出的挥发分在高温下开始燃烧，同 时释放出大量热量，由于挥发分的成分比较复杂，其燃烧 反应也比较复杂。几种主要挥发分气体的燃烧反应方程式 如下:

　　（1）干燥阶段 ❖ 干燥阶段——对机械送料的运动式炉栅，从物料送入 焚烧炉起到物料开始析出挥发分着火。

　　❖ 在干燥阶段，物料的水分是以蒸汽形态析出的，因此 需要吸收大量的热量——水的汽化潜热。

　　❖ 橡胶塑料的水分是最易蒸发的,其排列为橡胶、塑料、 纤维、纸、竹木、厨房垃圾。