環保設備與應用 焚燒處理設備 固廢5固廢處理處置設備-焚燒設備電子教案
時間：2020-09-07 16:13:40 來源：勤學考試網 本文已影響 人 
環境工程技術專業教學資源庫
《環保設備與應用》教案
項目
固廢處理處置設備
學時
2學時
教學內容
焚燒處理設備
教學重點
固廢焚燒處理原理
教學難點
固廢焚燒處理工藝
固廢焚燒處理工藝
參考資料
沈華.2011．固體廢物資源化利用與處理處置．北京．科學出版社
王愛民.2007．環保設備及應用 ．北京．化學工業出版社.
鄭銘.2007．環保設備—原理、設計、應用．北京．化學工業出版社.
郭軍.2010．固體廢物處理與處置．北京．中國勞動社會保障出版社.
3處理處置設備設施
3.1固體廢物焚燒處理設備
3.1.1 固體廢物焚燒處理概述
焚燒法是一種高溫熱處理技術。該法將被處理的可燃性固體廢物作為固體燃料送入焚燒爐中，在高溫條件下（一般為900℃左右，爐心最高溫度可達1100℃），垃圾中的可燃成分與空氣中的氧進行劇烈化學反應，放出熱量，轉化成高溫煙氣和性質穩定的固體殘渣。
焚燒法具有突出優點，是一種可同時實現廢物無害化、減量化、資源化的處理技術。焚燒法最大的優點在于大大減少了需最終處置的廢物量，具有減容作用，如廢物焚燒后，體積可減少85～95%，質量減少20～80%；去毒作用，高溫焚燒可徹底消除有害細菌和病毒，破壞毒性有機物；能量回收作用，廢物焚燒所產生的熱能可被廢熱鍋爐吸收轉變為蒸汽，用來供熱或發電，充分實現垃圾處理的資源化；焚燒排出的氣體和殘渣中的一些有害副產物的處理遠比有害廢棄物直接處置容易得多；另外，焚燒法還具有處理周期短、占地面積小、選址靈活、可全天候操作等特點。
焚燒法的缺點主要表現在費用昂貴，操作復雜，對廢物的熱值有一定要求，適宜處理有機成分多、熱值高的廢物，當處理可燃有機物組分很少的廢物時，需補加大量的燃料；建設成本和運行成本相對較高，管理水平和設備維修要求較高；焚燒產生的廢氣若處理不當，很容易對環境造成二次污染；對從業人員技術水平要求高，存在技術風險問題。
3.1.2 固體廢物焚燒處理基本工藝設備
生活垃圾焚燒廠的系統構成在不同的國家、研究機構有不同的劃分方法，或者由于垃圾焚燒廠的規模不同而具有不同的系統構成。但現代化生活垃圾焚燒廠的基本內容大體相同，其一般的工藝流程框圖可參見圖5.3-1。
垃圾焚燒廠的工藝流程可描述為：前處理系統中的垃圾與助燃空氣系統所提供的一次和二次助燃空氣在垃圾焚燒爐中混合燃燒，燃燒所產生的熱能被余熱鍋爐加以回收利用，經過降溫后的煙氣送入煙氣處理系統處理后，經煙囪排人大氣；垃圾焚燒產生的爐渣經爐渣處理系統處理后送往填埋廠或作為其他用途，煙氣處理系統所收集的飛灰做專門處理；各系統產生的廢水送往廢水處理系統，處理后的廢水可排入河流等公共水域或加以再利用；現代化的垃圾焚燒廠的整個處理過程都可由自動控制系統加以控制。
圖5.3-1 垃圾焚燒廠的一般流程框圖
目前垃圾焚燒廠采用的垃圾焚燒爐主要為回轉窯、流化床、機械爐排三種。
（1）前處理系統
垃圾焚燒廠前處理系統也可稱為垃圾接收與貯存系統，其一般的工藝流程如下。
生活垃圾由垃圾運輸車運入垃圾焚燒廠，經過地衡稱重后進入垃圾卸料平臺（也可稱為傾卸平臺），按控制系統指定的卸料門將垃圾倒入垃圾貯坑。
稱重系統中的關鍵設備是地衡，它由車輛的承載臺、指示重量的稱重裝置、連接信號輸送轉換裝置和稱重結果打印裝置等組成。承載臺根據地衡最大稱重決定其標準尺寸，垃圾焚燒廠地衡一般最大稱重為15-20t近年來垃圾收集車呈大型化趨勢，出現了稱重大于30t的地衡。
一般的大型垃圾焚燒廠都擁有多個卸料門，卸料門在無投入垃圾的情況下處于關閉狀態，以避免垃圾貯坑中的臭氣外溢。為了垃圾貯坑中的堆高相對均勻，應在垃圾卸料平臺入口處和卸料門前設置自動指示燈，以便控制那個卸料門的開啟。在垃圾焚燒技術發達的國家，這些設施一般都采用自動化系統，實現了卸料平臺無人操作，當垃圾車到達卸料門前時，傳感器感知到有車輛到達，自動控制卸料門的開閉。
垃圾貯坑的容積設計以能貯存3-5天的垃圾焚燒量為宜。貯存的目的是將原生垃圾在貯坑中進行脫水；吊車抓斗在貯坑中對垃圾進行攪拌，使垃圾組分均勻；在攪拌過程中也會脫擊部分泥砂。這些措施都可改善燃燒狀況，提高燃燒效率。在貯坑里停留的時間太短，脫水不充分，垃圾不易燃燒；時間太長，垃圾不再脫水，可燃揮發分溢出太多，也會造成垃圾不易燃燒和能量的耗散。
（2）垃圾焚燒系統
垃圾焚燒系統是垃圾焚燒廠中最為關鍵的系統，垃圾焚燒爐提供了垃圾燃燒的場所和空間，它的結構和型式將直接影響到垃圾的燃燒狀況和燃燒效果。
垃圾焚燒系統的一般工藝流程如下。
實際上，垃圾焚燒系統與前處理系統、余熱利用系統、助燃空氣系統、煙氣處理系統、灰渣處理系統、廢水處理系統、自動控制系統等密切相關，這里將它們分開只是為了討論和分析的方便。
吊車抓斗從垃圾貯坑中抓起垃圾，送入進料漏斗，漏斗中的垃圾沿進料滑槽落下，由飼料器將垃圾推入爐排預熱段，機械爐排在驅動機構的作用下使垃圾依次通過燃燒段和后燃燼段，燃燒后的爐渣落入爐渣貯坑。
為了保證單位時間進料量的穩定性， 飼料器應具有測定進料 量的功能，現行的飼料器一般采用改變推桿的行程來控制進料的體積，但由于垃圾在進料滑槽中的密度不均勻，造成進料的質量控制并不能達到預期的效果。目前，解決這個問題的有效方法之一是在滑槽中設置擋板，使擋板上的垃圾自由落下以提高垃圾密度的均勻性，同時還可以改進滑槽中垃圾的堵塞現象。
飼料器和爐排可采用機械或液壓驅動方式，其中因液壓驅動方式操作穩定、可靠性好等優點而應用較廣。
（3）余熱利用系統
從垃圾焚燒爐中排出的高溫煙氣必須經過冷卻后方能排放，降低煙氣溫度可采用噴水冷卻或設置余熱鍋爐的方式。
設置余熱鍋爐的余熱利用系統，其回收能量的方式有多種：利用余熱鍋爐所產生的蒸汽驅動汽輪發電機發電，以產生高品位的電能，這種方式在現代化垃圾焚燒廠應用最廣；提供給蒸汽需求單位及本廠所需的一定壓力和溫度的蒸汽；提供熱水需求單位所需熱水。
對于采用余熱鍋爐的垃圾焚燒廠，余熱利用系統的工藝流程如下：
對于沒有設置余熱鍋爐，采用噴水冷卻方式的垃圾焚燒廠，其煙氣冷卻的工藝流程為：
在有些垃圾焚燒廠，采用余熱鍋爐和噴水冷卻相結合的方式，其工藝流程為：
垃圾焚燒發電的熱效率一般只有20%左右，如何提高垃圾焚燒廠熱效率已引起了普遍的關注。近年來，部分垃圾焚燒廠采用熱電聯供熱系統，將發電后的蒸汽或一部分抽汽向廠外進行區域性供熱，以提高垃圾焚燒廠的熱效率。但是，當進行大規模區域供熱時，由于區域的熱能需求隨時間、季節的變化而變化很大，而垃圾焚燒爐的運行不能適應這樣大的變化，因此，垃圾焚燒爐的供熱一般只能提供用戶一部分的熱量需求。
（4）煙氣處理系統
煙氣處理系統主要是去除煙氣中的固體顆粒、硫氧化物、氮氧化物、氯化氫等有害物質，以達到煙氣排放標準，減少環境污染。各國、各地區都有不同的煙氣排放標準，相應垃圾焚燒廠也有不同的煙氣處理系統。煙氣處理系統一般有下列幾種設備組合：
前二種設備組合為目前各國垃圾焚燒廠通常采用的煙氣處理系統，后一種設備組合可供煙氣排放標準較低的地區，在建設小型垃圾焚燒廠時選用參考。
近年來，二噁英污染引起了世界各國人民的普遍關注，而垃圾焚燒廠又是產生二噁英的主要來源之一，由于目前對二噁英的形成機理還沒有達成統一的共識，因此通過僅控制焚燒參數來抑制二噁英的生成，其效果很難確定。目前所采用的去除二噁英的方法主要為采用活性炭噴射裝置和袋式除塵器。
（5）灰渣處理系統
灰渣處理系統一般有以下幾種工藝流程：
從垃圾焚燒爐出渣口排出的爐渣具有相當高的溫度，必須進行降溫。濕式法就是將爐渣直接送入裝有水的爐渣冷卻裝置中進行降溫，然后再用爐渣輸送機將其送入爐渣貯坑中。
來自靜電除塵器或袋式除塵器的灰渣稱為飛灰，通常情況下，飛灰應與從垃圾焚燒爐出口排出的爐渣分別進行處理，這是由于飛灰中重金屬的含量較爐渣中多。一般的做法是將飛灰作為危險品固化后送入填埋廠做最終的處置。
過去垃圾焚燒爐渣作為一般廢棄物，可以在垃圾填埋廠進行填埋處理。隨著環保要求的愈加嚴格，爐渣中可能出現的重金屬的滲出也已成為不可忽視的問題，爐渣的固化和熔融法是目前解決這一問題的兩種有效途徑。國外正在積極開發新的爐渣處理方法。
（6）助燃空氣系統
助燃空氣系統是垃圾焚燒廠中的一個非常重要的部分，它為垃圾的正常燃燒提供了必需的氧氣，它所供應的送風溫度和風量直接影響到垃圾的燃燒是否充分、爐膛溫度是否合理、煙氣中的有害物質是否能夠減少。
助燃空氣系統的一般工藝流程為：
送風機包括一次送風機和二次送風機，通常情況下，一次送風機從垃圾貯坑上方抽取空氣，通過空氣預熱器將其加熱后，從爐排下方送入爐膛；二次助燃空氣可從垃圾貯坑上方或廠房內抽取空氣并經預熱后，送入垃圾焚燒爐。燃燒所產生的煙氣及過量空氣經過余熱利用
系統回收能量后進入煙氣處理系統，最后通過煙囪排人大氣。
（7）廢水處理系統
垃圾焚燒廠中廢水的主要來源有：垃圾滲瀝水、洗車廢水、垃圾卸料平臺地面清洗水、灰渣處理設備廢水、鍋爐排污水、洗煙廢水等。不同廢水中有害成分的種類和含量各不相同，因此也應采取不同的處理方法，但這種做法過于復雜，也不現實。通常按照廢水中所含
有害物的種類將廢水分為有機廢水和無機廢水，針對這兩種廢水采用不同的處理方法和處理流程。
在廢水處理過程中，一部分廢水經過處理后排入城市污水管網，還有一部分經過處理的廢水則可加以利用。
廢水的處理方法很多，不同的垃圾焚燒廠可采用不同的廢水處理工藝，這里介紹一種常用的廢水處理工藝。
對于灰渣冷卻水和洗煙用水等重金屬含量較高的廢水，其廢水處理流程應具有去除重金屬的環節。對于這類廢水，常采用的廢水處理工藝為：
（8）自動控制系統
在實現垃圾焚燒廠的高度自動化以前，把垃圾焚燒爐看成是各個系統的組合，自動化的工作主要集中在實現這些單獨系統的自動化管理，如垃圾焚燒狀態的電視監視，各種設備通電狀況的顯示等。隨后，為了推進各個系統設備自動化管理向更高水平發展，實現垃圾供料、垃圾焚燒一體化、自動化，引進了垃圾焚燒爐自動化燃燒控制系統。另外一些相關設備的自動化也有了進展，例如：垃圾接收、灰渣的輸送和自動稱重設備、吊車自動運行設備等的自動化都實現了實用化。
現在，由于計算機的應用，垃圾焚燒爐的運行管理除了日常操作實現了自動化，一些非日常的操作也實現了自動化，例如：垃圾焚燒爐、汽輪機的啟動與關閉等。垃圾焚燒系統自動化的范圍，大致可分為以下三個方面：①設施運行管理必須的數據處理自動化；②垃圾運輸車及灰渣輸車的車輛管理自動化；③設備機器運行操作的自動化。
上述各種運行操作實現自動化以后，為了實現最佳的運行狀態，目前仍必須依賴人的判斷。國外正在開發各種各樣的軟件，能夠與熟練操作員的判斷非常接近，能夠進行圖象解析、模糊控制等。目前這些軟件僅作為主軟件的支持系統，可以相信，在不遠的將來，綜合運行狀態的最優化控制是完全可能的。
圖5.3-2 城市生活垃圾焚燒廠處理工藝流程圖
