可燃固体废弃物能源化利用技术

上篇基础理论篇

1绪论2

1.1固体废弃物概念2

1.1.1定义及基本特性2

1.1.2来源及分类3

1.2可燃固体废弃物能源化利用基础研究进展4

1.2.1高值化预处理调质和源头控污4

1.2.2以低二吖恶英排放为目标的热化学转化机理研究5

1.2.3关键污染物二吖恶英和重金属排放控制5

1.3可燃固体废弃物能源化利用技术发展7

1.3.1生活垃圾焚烧技术7

1.3.2污泥干化焚烧技术8

1.3.3危险废物集中焚烧处置技术8

1.3.4可燃固体废弃物能源化利用技术发展展望9

参考文献10

2固体废弃物典型组分物理化学特性11

2.1固体废弃物的物理成分和物理特性11

2.1.1城市生活垃圾的产量11

2.1.2影响城市生活垃圾产量的因素12

2.1.3典型物理组成13

2.1.4物理组成主要影响因素15

2.1.5城市垃圾的物理特性16

2.2固体废弃物的化学特性18

2.2.1元素分析18

2.2.2工业分析21

2.2.3热值（发热量）22

2.2.4灰分的熔融特性23

2.3城市固体废弃物产量和热值预测23

2.3.1固体废弃物的产量预测方法和模型23

2.3.2固体废弃物的热值及其预测方法26

参考文献35

3固体废弃物热解、气化、焚烧特性39

3.1固体废弃物热解、气化、焚烧概述39

3.1.1固体废弃物热解、气化、焚烧的定义、比较及特性参数39

3.1.2固体废弃物热解、气化、焚烧发展概述41

3.2固体废弃物的热解特性44

3.2.1热解原理、影响因素及分类44

3.2.2城市生活垃圾热解特性51

3.2.3其他典型固体废弃物热解特性57

3.3固体废弃物的气化特性61

3.3.1气化原理及影响因素61

3.3.2城市生活垃圾气化特性及研究68

3.3.3其他典型固体废弃物气化特性78

3.4固体废弃物的焚烧特性83

3.4.1固体废弃物焚烧的指标和相关法规标准83

3.4.2焚烧原理、影响因素及分类86

3.4.3城市生活垃圾焚烧特性91

3.4.4其他典型固体废弃物焚烧特性98

参考文献108

4固体废弃物典型组分焚烧污染特性及控制111

4.1典型废物组分焚烧SO2/NOx排放特性111

4.1.1垃圾流化床焚烧SO2的影响因素及排放特性111

4.1.2垃圾流化床焚烧NOx的影响因素及排放特性115

4.2典型废物组分焚烧HCl排放特性120

4.2.1HCl的来源120

4.2.2HCl的生成机理123

4.2.3HCl的危害123

4.2.4HCl排放特性124

4.2.5国内外生活垃圾焚烧烟气排放标准129

4.3典型废物组分焚烧重金属排放特性133

4.3.1重金属污染物的危害133

4.3.2重金属污染物的来源134

4.3.3焚烧过程中重金属污染物的形成及迁移机理135

4.3.4影响重金属分布的因素136

参考文献145

5固体废弃物焚烧过程中二卟恶英生成特性150

5.1废物组分焚烧过程中二卟恶英生成机理150

5.1.1原生垃圾中的二卟恶英150

5.1.2高温气相反应152

5.1.3低温异相反应154

5.2二卟恶英生成的关键影响因素认识164

5.2.1氧气164

5.2.2氯源165

5.2.3含碳量167

5.2.4催化剂168

5.2.5温度171

5.2.6水分172

5.2.7反应时间173

5.2.8飞灰粒径173

5.2.9焚烧技术及炉型175

参考文献175

6固体废弃物焚烧飞灰特性181

6.1废物焚烧飞灰物理特性181

6.1.1形状及颜色181

6.1.2堆积密度184

6.1.3含水率185

6.1.4热灼减率185

6.1.5熔融特性186

6.1.6pH值187

6.1.7颗粒直径及粒径分布188

6.1.8比表面积和孔隙率191

6.2废物焚烧飞灰的化学及晶相结构特性192

6.2.1飞灰的化学成分192

6.2.2飞灰的晶相195

6.2.3飞灰中重金属分布特点196

6.3废物焚烧飞灰重金属的浸出特性200

6.3.1各国飞灰中重金属渗滤特性的评价标准202

6.3.2飞灰中重金属渗滤机理及影响因素203

6.3.3飞灰中重金属渗滤特性205

6.4废物焚烧飞灰二卟恶英分布特性211

附表213

参考文献218

下篇技术及应用篇

7固体废弃物焚烧、热解、气化主要技术流派及工艺系统224

7.1固体废弃物垃圾焚烧工艺系统及主要技术流派224

7.1.1国内外焚烧技术的发展历史224

7.1.2现代垃圾焚烧技术224

7.2固体废弃物垃圾热解气化工艺系统及主要流派229

7.2.1垃圾热解气化原理229

7.2.2垃圾热解气化工艺的发展230

7.2.3热解气化技术的分类230

7.3固体废弃物垃圾热处置其他工艺系统及主要技术流派235

7.3.1垃圾气化熔融技术原理235

7.3.2垃圾气化熔融技术分类236

7.3.3等离子体气化熔融技术238

参考文献238

8典型生活垃圾焚烧技术及应用240

8.1流化床焚烧技术特点及流化床垃圾焚烧炉种类240

8.1.1流化床焚烧技术特点240

8.1.2流化床垃圾焚烧炉种类242

8.2流化床垃圾焚烧炉的技术发展分析247

8.3炉排炉焚烧技术特点及其种类258

8.3.1炉排炉焚烧技术特点258

8.3.2炉排炉类型及其结构形式260

8.4炉排炉焚烧炉的技术发展分析264

8.4.1国外引进炉排炉技术264

8.4.2国内自主研发炉排炉技术266

参考文献267

9废物焚烧二卟恶英有机污染物排放控制技术269

9.1废物焚烧二卟恶英控制技术概述269

9.1.1焚烧炉进料特性控制270

9.1.2抑制燃烧过程及燃后区域中二吖恶英的生成270

9.1.3烟气以及飞灰中二吖恶英的脱除及降解措施272

9.2废物焚烧炉内二卟恶英抑制技术274

9.2.1含硫阻滞剂抑制技术275

9.2.2硫氮阻滞剂抑制技术278

9.2.3碱性化合物对二吖恶英的抑制作用279

9.2.4炉后冷却阶段二吖恶英控制技术280

9.3多途径耦合降解方法285

9.3.1气相二吖恶英的降解285

9.3.2固相二吖恶英的降解293

9.3.3液相二吖恶英的降解308

9.4指示物与二卟恶英生成关联机理研究及其在线监测309

9.4.1二吖恶英及其间接测量309

9.4.2二吖恶英指示物的选择309

9.4.3指示物与二吖恶英生成关联机理312

9.4.4指示物与二吖恶英关联模型313

9.4.5指示物的在线监测316

9.5二卟恶英的末端处理技术320

9.5.1烟气中脱除二吖恶英的方法320

9.5.2布袋除尘装置并结合活性炭吸附技术321

9.5.3布袋系统运行中需注意的问题325

参考文献327

10废物焚烧飞灰处理技术340

10.1废物焚烧飞灰控制技术概述340

10.2飞灰固化/稳定化技术341

10.2.1固化/稳定化的评价指标341

10.2.2飞灰水泥固化的机理分析342

10.2.3飞灰水泥固化样品的制作343

10.2.4固化样品的扫描电镜及XRD分析344

10.2.5固化样品重金属渗滤特性研究348

10.3机械化学法处理飞灰技术353

10.3.1机械化学法的定义353

10.3.2医疗垃圾焚烧炉飞灰中二吖恶英的球磨机械化学降解研究353

10.4低温热处理法处理飞灰技术360

10.4.1低温热处理法的定义360

10.4.2低温搅拌炉热处理医疗焚烧飞灰半工业性研究361

10.4.310t/d医疗垃圾焚烧系统飞灰热处理系统经济性分析365

10.5热等离子体熔融飞灰处理技术366

10.5.1热等离子体熔融技术的定义366

10.5.2垃圾焚烧飞灰热等离子体熔融处理研究366

参考文献372

11危险废物回转式多段热解焚烧集成技术及其实例374

11.1危险废物热解焚烧技术特点374

11.1.1危险废物的定义374

11.1.2热解焚烧技术375

11.1.3危险废物焚烧烟气净化技术377

11.1.4危险废物热解焚烧技术标准与法规378

11.2危险废物回转式多段热解焚烧集成技术及其实例379

11.2.1多形态危险废物进料集成及协调控制技术381

11.2.2适应复杂组分危险废物，具有防腐功能和炉渣自清除技术的新型回转窑焚烧技术386

11.2.3基于高温介质温度场重建及特征污染物监测信息反馈的燃烧控制优化技术398

11.2.4危险废物焚烧二吖恶英全过程控制和烟气联合净化集成技术416

11.2.5危险废物回转式多段热解焚烧集成处置装置应用实例452

参考文献463

12高热值废物热解制油技术及其高质化利用465

12.1高热值废物热解制油技术特点465

12.1.1概述465

12.1.2废旧轮胎热解制油技术465

12.1.3油泥的热解制油483

12.1.4废弃印刷线路板热解制油技术498

12.2高热值废物高质化利用及其案例分析510

12.2.1热解炉设计原则511

12.2.2轮胎破碎系统512

12.2.3油气分离系统514

12.2.4炭黑处理系统515

12.2.5热力系统517

12.2.6分离系统与干燥系统519

12.2.7电气系统522

12.2.8控制系统523

12.2.9给排水部分523

12.2.10环境保护526

12.2.11节约与合理用能532

参考文献533

本书分为两篇，共12章。上篇为基础理论篇，介绍可燃固体废弃物能源化利用与处置理论基础，主要阐述了固体废弃物典型组分的物理化学特性；固体废弃物热解、气化、焚烧特性；固体废弃物典型组分焚烧污染特性及控制；固体废弃物焚烧过程中二吖恶英生成特性；固体废弃物焚烧飞灰基本特性。下篇为技术应用篇，介绍可燃固体废弃物能源化利用与处置技术及其应用，主要阐述了各种能源化利用与处置技术特点及其应用情况，内容主要包括固体废弃物焚烧、热解、气化主要技术流派及工艺系统；生活垃圾焚烧技术及应用；废物焚烧二吖恶英有机污染物排放控制技术；废物焚烧飞灰处理技术；危险废物回转热解焚烧集成技术及其实例；高热值废物热解制油技术及其高质化利用。

本书具有较强的系统性、技术性和参考价值，可供环境工程、能源工程等领域的工程技术人员、科研人员和管理人员参考，也可供高等学校相关专业师生参阅。

适读人群 ：可供环境工程、能源工程等领域的工程技术人员、科研人员和管理人员参考，也可供高等学校相关专业师生参阅。


我国以生活垃圾为主体的可燃固体废弃物资源丰富，能源化利用潜力大。现有的可燃固体废弃物大多数为低碳燃料，其生产过程中吸收CO2成为温室气体的汇，因此利用这一部分能源代替部分化石燃料，对于解决气候变暖、促进城市能源供应结构的可持续多元化发展，实现国家的节能减排战略目标具有十分重要的意义。

　由于可燃废弃物能源品位低，组分复杂导致我国长期以来对可燃废弃物能源化利用认识不足，使得国内相关基础理论和技术研究薄弱，特别是在高效清洁热化学转换研究方面严重滞后，从而形成了一方面缺乏自主知识产权高效清洁利用技术，另一方面国外引进技术和设备不适应国内可燃废弃物特性的两难局面。由于缺乏相关基础研究，造成热转化过程稳定性差、效率低、二噁英和重金属等污染物排放难以达标，灰渣中可燃组分比例高，再利用价值低，二次污染严重。近年来发生了多起城市生活垃圾焚烧处置项目遭到周边居民抵制的群体性事件，严重制约了我国城乡一体化发展的速度，阻碍了城市的可持续性发展。

基于以上的分析，我国废弃物处置行业迫切需要可燃固体废弃物清洁高效、污染物近零排放的能源化利用相关理论和技术研究支持，以推动以城市生活垃圾为主的可燃固体废弃物能源化利用技术的发展，为加快我国城市化建设和可持续发展提供保障。

目前，国内尚缺乏完整的从可燃固体废弃物能源化利用与处置理论与技术两个方面的专著。《可燃固体废弃物能源化利用技术》是作者及其团队基于自身及其研究单位的近二十年的基础研究及技术应用的成果，并结合广泛的国内外学术交流编著而成

《可燃固体废弃物能源化利用技术》将分两篇内容撰写。上篇 基础理论篇，主要介绍可燃固体废弃物能源化利用与处置理论基础，内容主要归纳阐述固体废弃物典型组分的物理化学特性；固体废弃物典型组分的热解、燃烧、气化特性；固体废弃物典型组分焚烧污染特性及控制；固体废弃物焚烧过程中二噁英生成特性及控制；固体废弃物典型组分焚烧飞灰基本特性。下篇 技术应用篇，为可燃固体废弃物能源化利用与处置技术及其应用，主要介绍各种能源化利用与处置技术特点及其应用情况，内容主要介绍固体废弃物垃圾焚烧、热解、气化主要技术流派及工艺系统；生活垃圾流化床焚烧技术及应用实例；生活垃圾焚烧二噁英有机污染物排放控制技术；污水污泥干化焚烧技术及其实例；危险废物回转热解焚烧一体化技术及其实例；高热值废物热解制油技术及其高质化利用。

本书可供环境工程、能源工程等领域的工程技术人员、科研人员和管理人员参考，也供高等学校相关专业师生参阅。