流化床焚烧处理城市生活垃圾工艺设计

1.3.3影响垃圾焚烧的主要因素
焚烧是通过燃烧处理废物的一种热力技术。燃烧是一种剧烈的氧化反应，常伴有光与热的现象，即辐射热，也常伴有火焰现象，会导致周围温度的升高。燃烧系统中有三种主要成分：燃料或可然物质、氧化物及惰性物质。燃料是含有碳碳、碳氢及氢氢等高能量化学键的有机物质，这些化学键经氧化后，会放出热能。氧化物是燃烧反应中不可缺少的物质，最普通的氧化物为含有21%氧气的空气，空气量的多寡及与燃料的混合程度直接影响燃烧的效率。惰性物质不直接参与燃烧过程。固体可燃性物质的燃烧过程比较复杂，通常由热分解、熔融、蒸发和化学反应等传热、传质过程所组成。一般根据不同可然物质的种类，有三种不同的燃烧方式:①蒸发燃烧，垃圾受热融化成液体，继而化成蒸气，与空气扩散混合而燃烧，蜡的燃烧属这一类；②分解燃烧，垃圾受热后首先分解，轻的碳氢化合物挥发，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，木材和纸的燃烧属于这一类；③表面燃烧，如木炭、焦炭等固体受热后不发生融化、蒸发和分解等过程，而是在固体表面与空气反应进行燃烧。
生活垃圾中含有多种有机成分，其燃烧过程是蒸发燃烧、分解燃烧和表面燃烧的综合过程，同时，生活垃圾的含水率高于其他固体燃料。生活垃圾的焚烧过程一次分为干燥、热分解和燃烧三个过程，在垃圾的实际焚烧过程中，这三个阶段没有明显的界限，只不过在总体上有时间上的先后差异。并且焚烧要有一定的条件，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、分解直至破坏所必需达到的温度。它比废物的着火温度高得多。一般说提高焚烧温度有利于废物中有机毒物的分解和破坏，并可以执黑烟的产生。但过高的焚烧温度不仅增加了燃料消耗量，而且会增加废物中金属的挥发量及氧化氮数量，引起二次污染。因此不宜随意确定较高的焚烧温度。合适的焚烧温度是在一定的停留时间下由试验确定的。大多数有机物的焚烧温度在800～1000℃之间，通常在800～900℃左右。通过生产实践，提供以下经验数可供参考。
①对于废弃的脱臭处理，采用800～950℃的焚烧温度可取得良好效果。
②当废物粒子在0.01～0.51µｍ之间，并且供氧浓度与停留时间适当时，焚烧温度在900～1100℃即可避免产生黑烟。
③含氯化物的废物焚烧，温度在800～850℃以上时，氯气转化为氯化氢，可回收利用或以水洗涤除去；低于800℃会形成氯气，难以除去。
④含有碱土金属的废物焚烧，一般控制在750～800℃以下。因为碱土金属及其盐类一般为低熔点化合物，当废物中灰分较少 不能形成高熔点炉渣时，这些熔融物容易与焚烧炉的耐火材料和金属零件发生烧结而损坏炉衬和设备。
⑤焚烧含氰化物的废物时，若温度达850～900℃，氰化物几乎全部分解。
⑥焚烧可能产生氧化氮（NOx）的废物时，温度控制在1500℃以下，过高的温度会使NOx急剧产生。
⑦高温焚烧是防治PCDD和PCDF的最好方法，估计在925℃以上这些毒性有机物即开始被破坏，足够的空气与废气在高温区的停留时间可以再降低破坏温度。
停留时间，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。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。
废物在炉体内焚烧所需停留时间是由许多因素决定的，如废物进入炉内的形态（固体废弃物颗粒大小、液体雾化后液滴的大小以及粘度等）对焚烧所需时间影响甚大。当废物的颗粒粒径较小时，与空气接触表面积大，则氧化、燃烧条件就好，停留时间就可短些。因此，尽可能做生产性模拟实验来获得数据。对缺少实验手段或难以确定废物焚烧所需时间的情况，可参阅以下几个经验数据。
①对于垃圾焚烧，如温度维持在850～1000℃之间，有良好搅拌与混合，使垃圾的水汽易于蒸发，燃烧气体在燃烧室的停留时间约为1～2s。
②对于一般有机废液，在较好的雾化条件下及正常的焚烧温度下，焚烧所需的停留时间在0.3～2s左右，而较多的实际操作表明停留时间大约为0.6～1s；含氰化合物的废液较难焚烧，一般较长时间，约为3s左右。
③对于废气，为了除去恶臭的焚烧温度并不高，其所需的停留时间不需太长，一般在1s以下。例如在油脂精炼过程中产生的恶臭气体，在650℃焚烧温度下只需0.3s的停留时间，即可达到除臭效果。
混合程度，要使废物燃烧完全。减少污染物形成，必须要使废物于助燃空气充分接触、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。焚烧炉所采用的扰动方式有空气流扰动、机械炉排扰动、流态化扰动及旋转扰动等，其中已流态化扰动方式效果最好。中小型焚烧炉多数属固定床式，扰动多有空气流动产生，包括以下两种类型。