本文介绍垃圾焚烧过程中的焚烧产物、焚烧过程机理及焚烧产物特性。
其是垃圾焚烧工程设计的理论基础，也直接影响垃圾焚烧厂稳定运行及处置效率，对垃圾焚烧项目工程设计及运行控制具有指导意义。
固废科技第21期｜2024年8月14日
随着国民经济及城市的发展、环保标准的提高，垃圾焚烧处置已成为国内城市解决垃圾处理问题的最有效手段。目前焚烧方式主要有三种形式：层燃方式、流化悬浮燃烧方式和沸腾悬浮燃烧方式，其焚烧产物、焚烧过程基本一致。掌握垃圾焚烧产物、焚烧过程及焚烧产物特性是垃圾焚烧工程设计的理论基础，同时也直接影响垃圾焚烧厂稳定运行及无害化处置效率，对垃圾焚烧项目工程设计及运行控制具有指导意义。
垃圾焚烧产物
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可燃的生活垃圾基本上是有机物，由大量的碳、氢、氧元素组成。有些还含有氮、硫、磷和卤素等元素。这些元素在燃烧过程中与空气中的氧起反应，生成各种氧化物或部分元素的氢化物。
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生活垃圾的干燥是利用垃圾焚烧炉壁和前端火焰热辐射的作用使垃圾中的水分蒸发，并排出生成的水蒸气的过程。
焚烧产物及其特性
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▼表1 粉尘产生机理
粉尘的产生量和垃圾性质与燃烧方法有关。垃圾焚烧设施的粉尘比较轻，碱性成分多有一定的黏性，微小粒径的粉尘含有重金属。
炉渣、飞灰的产生和特性
焚烧过程产生的灰渣(包括炉渣和飞灰)一般为无机物质，它们主要是金属的氧化物、氢氧化物和碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐以及硅酸盐。表2为炉渣、飞灰的产生机理和特性。
▼表2 炉渣、飞灰的产生和特性
烟气的产生与特性
垃圾焚烧过程中产生烟气的成分与垃圾组成、燃烧方式、烟气外理设备有关，表3为城市生活垃圾与其他燃料燃烧产生的烟气组成对比。
▼表3 垃圾与其他燃料燃烧产生的烟气组成对比
焚烧过程中一些物质会产生有害气体，有害气体也会和粉尘反应，成为粉尘的一部分。垃圾中挥发性氯元素转化为HCl的转化率为100%,燃烧性硫转化为SOx的转化率为100%,氮元素转化为NOx的转化率为10%。
(1)温度与烟气成分关系
当温度超过800℃时，NO和SO2是稳定的化学形态；温度低于300℃时，NO2、SO3或H2SO4是稳定的化学状态。但是，300℃以下的烟气实测数据显示，NOx和SOx的95%以上为NO和SO2。在高温条件下，通过平衡计算的结果与实测值比较接近；而低温条件下，由于停留时间短，计算结果与实测值差异较大。300℃以下，HgCl2是稳定的化学状态。大型焚烧炉的烟气温度在300℃以下，气体中的汞几乎都以HgCl2形式存在，90%是水溶性的。
(2)各种烟气的来源
烟气中HCl来源于含氯的塑料，SOx来源于纸张和厨房垃圾，NOx来源于厨房垃圾。表4为烟气中污染物的来源、产生原因及存在形态。
▼表4 烟气中污染物来源、产生原因及存在形态
影响焚烧过程的因素分析
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垃圾分析
垃圾组成是决定焚烧炉状况的重要因素。因此，对垃圾组成进行分析，可以预测焚烧炉的发热量、烟气中二氧化硫浓度，也可以计算焚烧垃圾量与空气需求量。
烟气分析
焚烧炉的烟气温度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氧浓度是跟踪测定的参数，利用这些参数对焚烧炉进行反馈控制。为了使垃圾完全燃烧，减少恶臭，炉膛出口的温度必须达到750~950℃。为了防止高温腐蚀，余热锅炉出口的温度必须控制在200～300℃。为了减少氮氧化物生成，在氧化条件下炉内温度不能升得太高。为了控制炉内不同部位达到不同温度，在炉内适当的部分进行温度测定是非常必要的。
焚烧灰渣分析
焚烧灰渣是判定焚烧炉运行正常与否最有力的数据。通过测定焚烧灰渣热灼减量，可以推算焚烧的完成状况。炉内热损失计算在热量管理上十分重要，定期测定热灼减量，可以观测焚烧炉的运行状况。
热灼减量是指焚烧灰渣中残存的未燃物的比例，可用下式表示：
式中：W——热灼减量，%;
B——干燥后的不燃物的含量，g;
C——去除10mm不燃物质量，g;
D——热灼烧前10mm下的试样质量，g;
E——600℃加热3h的试样质量，g。
展望
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未来垃圾焚烧技术的发展方向将集中在提高焚烧效率、降低污染物排放、增强系统的智能化水平的提高，从技术层面拓展更清洁、更高效、更智慧的焚烧技术是未来技术突破的方向。例如，烟气超低排技术、高效焚烧技术、智能燃烧控制等。同时，随着国家双碳战略的实施，垃圾焚烧行业在碳减排方面具有潜力，企业要积极采取相关先进焚烧技术，如开展焚烧能效提升、节能减排等关键焚烧技术突破以应对双碳战略下的机遇与挑战。
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编辑｜李建
终审｜彭绪亚
文章摘自《垃圾焚烧发电与二次污染控制技术》
图书在版编目(CIP)数据
垃圾焚烧发电与二次污染控制技术/胡桂川，朱新才，周雄主编.一重庆：重庆大学出版社，2011.12
ISBN 978-7-5624-6328-3
Ⅰ.①垃…Ⅱ.①胡…②朱…③周…Ⅲ.①垃圾发电一技术②垃圾发电一二次污染一污染控制一技术V.①X705②X506
中国版本图书馆CIP数据核字(2011)第185094号
主 编 胡桂川 朱新才 周 雄
副主编 丁又青 林顺红 雷钦平
主 审 王定国
文章仅代表作者观点，不代表立场。
版权说明：
固废科技。致力于传播固体废物领域科学技术。联系方式：3505434006@qq.com。
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