第四章 焚烧
名词解释
1、 焚烧 是指高温焚烧炉内（800-1000℃），固体废物中的可燃成分与空气
中的氧发生剧烈的热化化学反应，被转化成高温烟气和性质稳定的固体残渣，并放出热量的过程。 2、 简答
1、焚烧的目的。
答: 焚烧的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地减容，并尽量减少新的污染物质产生，避免造成二次污染。对于大、中型的废物焚烧厂，能同时实现使废物减量、彻底焚毁废物中的毒性物质，以及回收利用焚烧产生的废热这三个目的。 2、焚烧的处理方式。
答：a、固体废物焚烧处理方式 b、废液焚烧处理方式
c、废气焚烧处理方式 废气的焚烧处理有直接燃烧和催化燃烧两种处理方式。 焚烧
3、焚烧处理的技术指标。
答：减量比、热灼减率、燃烧效率及焚毁去除率、烟气排放浓度限制指标。 4、燃烧形态及废物燃烧的方式。 答：（形态）a、气态燃料燃烧b、液态燃料燃烧c、固体燃料（废物）燃烧 （方式）废物在焚烧炉内的燃烧方式， ① 按照燃烧气体的流动方向分：
反向流——适合难燃性、闪火点高的废物燃烧 同向流——适用于易燃性、闪火点低的废物燃烧
旋涡流——燃烧气体由炉周围方向切线加入，造成炉内燃烧气流的旋涡性， 可使炉内气温扰动性增大，不易发生短流，废气流经路径和停留 时间厂，而且气流中间温度非常高，周围温度并不高，燃烧较为 完全。
② 按照助燃空气加入阶段数分：
单段燃烧——必须送入大量空气，较长停留时间才能将固体废物完全燃烧。 多段燃烧——在多段燃烧中，首先在一次燃烧过程中提供未充足的空气量， 使废物进行蒸发和热解燃烧，产生大量的CO、碳氢化合物气体 和微细的碳颗粒；然后在第二次、第三次燃烧过程中，再供给 充足空气使其逐次氧化成稳定的气体。 ③ 按照助燃空气供应量分：
过氧燃烧——第一燃烧室供给充足的空气量
缺氧燃烧——第一燃烧室供给的空气量约是理论空气量的70%~80%，处于缺 氧状态，使废物在此室内裂解成较小分子的碳氢化合物气体、CO 与少量微细的碳颗粒，到第二燃烧室再供给充足空气使其氧化成 稳定的气体。由于经过阶段性的空气供给，可使燃烧反映较为稳 定，相对产生的污染物较少，且在第一燃烧室供给的空气量少， 所带出的粒状物质也相对较少。（常用）
热解燃烧——第一燃烧室与热解炉相似，利用部分燃烧使炉体升温，向燃烧 室加入 少量的空气（约为理论空气量的20%~30%），加速废物 裂解反应的进行，产生部分可回收利用的裂解油，裂解后的烟气 中仅有微量的粉尘与大量的CO 和碳氢化合物气体，加入充足的 空气使其迅速燃烧放热。（目前技术尚未十分成熟，适合处理高 热值废物） 5、焚烧设备。 答：
6、污染物的产生（二噁英）及影响因素。 答：在人类进入工业文明之前，二恶英主要来源于火山爆发和森林大火等自然灾害，它的浓度极低，对人和动物构不成威胁。随着工业文明的发展，二恶英的来源日益广泛，主要是造纸厂、金属冶炼厂、化工厂（主要是氯碱厂）、农药厂、汽车尾气排放以及废物焚烧厂等。随着城市固体废物的日益增加和世界能源的日益紧张，城市固体废物焚烧是一种越来越重要的废物能量转换（waste-to-energy）途径。然而，城市固体废物焚烧是二恶英排放的主要污染源之一。
影响二恶英类物质形成因素有很多： ① 燃烧温度 ：是影响PCDD/F形成的主要因素；飞灰中PCDD/F的氯化反应很有可能是在较低的温度下进行的。DD（二苯类物质）在含有HCl的气体中50℃时就可以发生氯化反应，而其最佳反应温度为150℃。不同条件下合成二恶英的最佳温度范围也有差别：对于木炭/飞灰而言为300℃，对于飞灰中的残碳为300～330℃对于飞灰中的活性炭为350～370℃。在470℃时，可以观察到飞灰中残碳合成二恶英的第二个高峰。
② 形成二恶英的母体物质：来源于低温下垃圾的不完全燃烧。燃烧过程中，具有苯环结构的碳氢化合物（称之为“母体”）作为中间产物被形成。如果燃烧环境中有氯存在的话，这些母体物质就会与氯发生反应生成二恶英。其它复杂的有机分子结构和氯反应也会生成二恶英。研究中发现，苯环、氯原子和氧原子的存在并不是燃烧过程形成二恶英的必要条件。因此，在烟气和飞灰中所存在的大量的不同类型的化合物是可以形成二恶英的母体。 ③ 碳源和氯源：碳原子和氯原子在焚烧炉的后燃烧区参与PCDD/F的形成。无论是气态化合物还是固态化合物，在二恶英形成过程中似乎都能够提供所需的氯原子。
④ 表面材料：大量的表面材料与PCDD/F的形成有关。
⑤ 反应时间：实验发现，在飞灰或上述表面物质上，由碳原子合成二恶英通常需要2～4h。
⑥ 金属离子催化剂：研究者们认为，某些金属离子是PCDD/F形成反应的催化剂。其研究主要集中在以下３个方面：① 碳原子原始合成PCDD/F；② 具有苯环结构的化合物的环浓缩反应；③ 氯化及脱氯反应。
7 、气体组成的影响：对于从碳原子开始形成PCDD/F来说，氧是必不可少的。据研究，飞灰上PCDD/PCDF形成的最佳氧气体积分数为7.5%。
8、水分的影响：由于焚烧炉烟气中含有较高浓度的水分，许多研究人员通过实验对烟气中有水与无水两种情况下生成PCDD/F进行比较。在有水存在时，由飞灰中的碳生成的?PCDD/F（即PCDD与PCDF总量）增加。 7、燃烧过程控制参数（4）。
答：焚烧温度、搅拌混合程度、气体停留时间（一般称为3T）及过剩空气率合称为焚烧四大控制参数。
焚烧温度：废物的焚烧温度是指废物中有害组分在高温下氧化、分解，直至破坏所须达到的温度。它比废物的着火温度高得多。
搅拌混合程度：要使废物燃烧完全，减少污染物形成，必须要使废物与助燃空气充分接触、燃烧气体与助燃空气充分混合。为增大固体与助燃空气的接触和混合程度，扰动方式是关键所在。 气体停留时间（一般称为3T）：废物中有害组分在焚烧炉内，处于焚烧条件下，该组分发生氧化、燃烧，使有害物质变成无害物质所需的时间称之为焚烧停留时间。停留时间的长短直接影响焚烧的完善程度，停留时间也是决定炉体容积尺寸的重要依据。
过剩空气率：过剩空气率过低会使燃烧不完全，甚至冒黑烟，有害物质焚烧不彻底；但过高时则会使燃烧温度降低，影响燃烧效率，造成燃烧系统的排气量和热损失增加和热损失增加。因此控制适当的过剩空气量是很必要的。
、影响焚烧的因素有哪些？ （1）焚烧温度（Temperature）
废物的焚烧温度是指废物中有害组分在高温下氧化、分解直至破坏所须达到 的温度。
（2）停留时间（Time）
废物中有害组分在焚烧炉内于焚烧条件下发生氧化、燃烧．使有害物质变成 无害物质所需的时间称之为焚烧停留时间。 （3）混合强度（Turbulance）
要使废物燃烧完全，减少污染物形成，必须要使废物与助燃空气充分接触、 燃烧气体与助燃空气充分混合。 （4）过剩空气（Excess Air）
在实际的燃烧系统中，氧气与可燃物质无法完全达到理想程度的混合及反
应。为使燃烧完全，仅供给理论空气量很难使其完全燃烧，需要加上比理论空气 量更多的助燃空气量，以使废物与空气能完全混合燃烧。
废物焚烧所需空气量是由废物燃烧所需的理论空气量和为了供氧充分而加 入的过剩空气量两部分所组成的。空气量供应是否足够，将直接影响焚烧的完善 程度。过剩空气率过低会使燃烧不完全，甚至冒黑烟，有害物质焚烧不彻底；但 过高时则会使燃烧温度降低，影响燃烧效率，造成燃烧系统的排气量和热损失增 加。过剩空气量应控制在理论空气量的1.7-2.5 倍。 8、焚烧系统。（8）
答：一座大型垃圾焚烧厂通常包括哪几个系统？ ⑴ 垃圾贮存及进料系统 ⑵ 焚烧系统
⑶ 废热回收系统 ⑷ 发电系统
⑸ 饲水处理系统 ⑹ 废气处理系统 ⑺ 废水处理系统
⑻ 灰渣收集及处理系统
9、焚烧炉设计。
答：焚烧炉设计的一般原则 废物焚烧炉设计的基本原则，是使废物在炉膛内按规定的焚烧温度和足够的停留时间，达到完全燃烧。这就要求选择适宜的炉床，合理设计炉膛的形状和尺寸，增加废物与氧气接触的机会，使废物在焚烧过程中，水气易于蒸发、加速燃烧，及控制空气及燃烧气体的流速及流向、使气体得以均匀混合。
10、焚烧炉分类。 答：通常根据所处理废物对环境和人体健康的危害大小，以及所要求的处理程度，将焚烧炉分为城市垃圾焚烧炉、一般工业废物焚烧炉和危险废物焚烧炉三种类型。更能反应焚烧炉结构特点的分类方法，是按照处理废物的形态，将其分为液体废物焚烧炉、气体废物焚烧炉和固体废物焚烧炉三种类型。
11、焚烧室是什么？及其构造和功能。 答：焚烧炉的燃烧室及机械炉排，是机械炉排焚烧炉的心脏，燃烧室几何形状（即气流模式）与炉排的构造及性能，决定了焚烧炉的性能及垃圾焚烧处理效果。为保证垃圾焚烧效率，燃烧室应具备的条件和功能为：
a、有适当的炉排面积，炉排面积过小时，火层厚度会增加，阻碍通风，引起不完全燃烧。
b、燃烧室的形状及气流模式，必须适合垃圾的种类及燃烧方式。
c、提供适当的燃烧温度，为垃圾提供足够的在炉体内进行干燥、燃烧及后燃烧的空间，使垃圾及可燃气体有充分的停留时间而完全燃烧。
d、有适当的设计，便于垃圾与空气充分接触，使燃烧后的废气能混合搅拌均匀。 e、结构及材料应耐高温，耐腐蚀（如采用水墙或空冷砖墙），能防止空气或废气的泄漏。
f、具备有燃烧机，置于炉排上方左右侧壁及炉排尾端上方，供开机或加温时使用。
12、炉排及炉床的功能和类型。