循环流化床焚烧炉，污泥焚烧原理及焚烧过程

返回列表 来源：发布日期： 2020.10.10

一、污泥焚烧原理解析

污泥焚烧是在一定温度、气相充分有氧的条件下，使污泥中的有机质发生燃烧反应，并转化为CO2、H2 O、N2等相应的气相物质，包括蒸发、挥发、分解、烧结、熔融和氧化还原反应，以及相应的传质和传热的综合物理变化和化学反应过程。

污泥焚烧是对污泥中存在的所有有机质的完全燃烧。污泥中的挥发性物质（糖、脂肪和蛋白质）的主要组成元素有碳( C) 、氧( O)氢( H ) 和氮( N)。

焚烧产物

焚烧处理的产物是炉渣（灰）和烟气。

炉渣主要由污泥中不参与反应的无机矿物物质组成，同时也会含有一些未燃尽的残余有机物（可燃物），炉渣无腐败、发臭、含致病菌等产生卫生学危害的因素；污泥中在焚烧时不挥发的重金属是炉渣影响环境的主要来源。

污泥焚烧的另一部分固相产物是在燃烧过程中，被气流挟带存在于出炉的烟气中的固体颗粒，即飞灰。

这些飞灰通过烟气除尘设备（如旋风分离器、静电除尘器或袋式过滤器）被分离。飞灰中的无机物，除了污泥中的矿物质外，还可能包括处理烟气的药剂（如干式、半干式除酸气净化工艺中使用的石灰粉、石灰乳等），其中的无机污染物以挥发性重金属Hg、Cd、Zn 为主，这些挥发再沉积的重金属一般比炉渣中的重金属有更强的迁移性。

飞灰是浸出毒性超标的有毒废物，飞灰中的有机物多为耐热化学降解的毒害性物质，气相再合成产生的二恶英类高毒性物质也可吸附于飞灰之上，飞灰的安全处置是污泥焚烧环境安全性的重要组成环节。

污泥焚烧的烟气，以对环境无害的N2、O2、CO2、H2O等为主要组成，所含常规污染物为悬浮颗粒物( TSP ) 、NO2、HCl、S02、CO等。

烟气中的微量毒害性污染物包括重金属(Hg、Cd、Zn及其化合物）和有机物（前述耐热降解有机物和二恶英等），焚烧烟气净化是污泥焚烧工艺的必要组成部分。

污泥焚烧还产生能量流，表现为高温烟气的湿热。烟气热回收系统也是污泥焚烧的组成部分。

二、污泥焚烧过程

从工程技术的观点看，可将污泥的焚烧分为三个阶段：干燥加热阶段、焚烧阶段和燃尽阶段，即生成固体残渣的阶段。

污泥焚烧

1、干燥加热阶段

从污泥送入焚烧炉起到污泥开始析出挥发分着火这一段，都认为是干燥加热阶段。随着污泥送入炉内，污泥温度逐步升高，其水分开始逐步蒸发，此时，物料温度基本稳定。不断加热，水分开始大量析出，污泥开始变得干燥。当水分基本析出完全后，温度开始迅速上升，直到着火进入真正的燃烧阶段。在干燥加热阶段，污泥中的水分是以蒸汽形态析出的，因此需要吸收大最的热量一水的汽化热。

污泥是有机物和无机物的混合物，含水率较高，因此，焚烧时的预热干燥任务很重要。污泥的含水率愈大，干燥阶段也就愈长，从而使炉内温度降低。水分过高，炉温将大大降低，着火燃烧就困难，此时需投入辅助燃料燃烧，以提高炉温，改善干燥着火条件。有时也可采用干燥段与焚烧段分开设计的办法，一方面使干燥段的大量水蒸气不与燃烧的高温烟气混合，以维持燃烧段烟气和炉墙的高温水平，保证燃烧段有良好的燃烧条件；另一方面干燥吸热是取自完全燃烧后产生的烟气，燃烧已经在高温下完成，再取其燃烧产物作为热源，就不致影响燃烧段本身了。

2、焚烧阶段

物料基本上完成了干燥过程后，如果炉内温度足够高，且又有足够的氧化剂，物料就会顺利地进入真正的焚烧阶段。焚烧阶段包括强氧化反应、热解和原子基团碰撞三类同时发生的化学反应。

A强氧化反应

燃烧是包括产热和发光的快速氧化过程。如果用空气作为氧化剂，则可燃元素碳 ( C ) 、

氢( H) 、硫( S) 的燃烧反应分别为：

C +O2=CO2

2H2 + O2=2H2O

S+O2=SO2

在这些反应中，还包括若干中间反应，如：

2C +O2=2CO

2CO + O2=2C02

C + H2O= CO + H2

C +2H2O=C02 +2H2 CO+ H20= CO2+ H2

B热解

热解是在无氧或近乎无氧的条件下，利用热能破坏含碳高分子化合物元素间的化学键，使含碳化合物破坏或者进行化学重组。尽管焚烧时有50% - 150%的过剩空气量，可提供足够的氧气与炉中待焚烧的污泥有效地接触，但仍有部分污泥没有机会与氧接触。这部分污泥在高温条件下就要进行热解。

被热解后的组分常是简单的物质，如气态的CO、H2O、CH4 , 而C则以固态形式出现。

在焚烧阶段，对于大分子的含碳化合物而言，其受热后，总是先进行热解，随即析出大量的气态可燃气体成分，诸如CO、CH4、H2或者分子量较小的挥发分成分。挥发分析出的温度区间在 200 - 800屯范围内。

C原子基团碰撞

焚烧过程出现的火焰，实质上是在高温下，富有原子基团的气流的电子能量跃迁，以及分子的旋转和振动产生的扯子辐射，它包括红外线、可见光以及波长更短的紫外线的热辐射。火焰的形状取决千温度和气流组成。通常温度在1000度左右就能形成火焰。气流包括原子态的H、O、Cl 等元素，双原子的 CH、CN、OH、C2等，以及多原子的基团HCO、NH2、CH3等极其复杂的原子基团气流。