焚烧与热解-东华大学环境学院大三实验报告例文.docx

焚烧与热解-东华大学环境学院大三实验报告 《环工综合实验（2）》（焚烧与热解实验） 实验报告 专业环境工程 班级卓越环工1101 姓名黄雪琼 指导教师余阳 成绩 东华大学环境科学与工程学院实验中心 二0一四年四月 实验题目焚烧与热解实验实验类别综合 实验室2142 实验时间2022年4月14日13时~ 16时 实验环境温度:17.7℃湿度:67% 同组人数7 本实验报告由我独立完成，绝无抄袭！承诺人签名 一、实验目的 废物焚烧和热解过程中，有机成分在高温条件下进行分解破坏，实现快速、显著减容与生化法相比，焚烧和热解热解方法处理周期短、占地面积小、可实现最大程度的减容、延长填埋场使用寿命与普通焚烧法相比，热解过程产生的二次污染少热解生成气或液体燃料在空气中燃烧与固体废物直接燃烧相比，不仅燃烧效率高，所引起污染也低 本实验的目的： （1）了解焚烧和热解的概念； （2）熟悉焚烧和热解过程的控制参数 二、实验仪器及设备 电阻炉： 热解炉 1 实验仪器 1、实验装置 实验装置为一套自制的装置组成。

主要由控制装置、热解炉和液体冷凝收集系统三部分组成 热解炉可选取卧式或立式电炉，要求炉管能耐受800 ℃以上的高温，炉膛密闭液体冷凝装置要求有一定腐蚀耐受能力 2 实验材料与仪器仪表 （1）实验材料，可以选取普通混合收集的有机城市生活垃圾，也可选取纸张、塑料、橡胶等单类别的垃圾 （2）烘箱1台 （3）电解装置1台 （4）量筒100ml 1支 （5）电子天平1台 三、实验原理 焚烧： 焚烧炉内温度控制在980℃左右，焚烧后体积比原来可缩小50-80%，分类收集的可燃性垃圾经焚烧处理后甚至可缩小90%近年来，将焚烧处理与高温 (1650-1800℃)热分解、融熔处理结合，以进一步减小体积 据多种文献报道，每吨垃圾焚烧后会产生大约5000立方米废气，还会留下原有体积一半左右的灰渣垃圾焚烧后只是把部分污染物由固态转化成气态，其重量和总体积不仅未缩小，还会增加焚烧炉尾气中排放的上百种主要污染物，组成极其复杂，其中含有许多温室气体和有毒物当今最好的焚烧设备，在运转正常的情况下，也会释放出数十种有害物质，仅通过过滤、水洗和吸附法很难全部净化。

尤其是二恶英类污染物，属于公认的一级致癌物， 此外，焚烧法的巨额耗资和对资源的浪费就更不适合我国和众多发展中国家的国情建设一座大中型焚烧炉动辄要10亿元人民币，建成投产后的环保的处理成本大约需300元/吨 热解： 热解是有机物在无氧或缺氧状态下加热，使之分解为气、液、固三种形态的混合物的化学分解过程其中气体是以氢气、一氧化碳、甲烷等低分子碳氢化合物为主的可燃性气体；液体是在常温下为液态的包括乙酸、丙酮、甲醇等化合物在内的燃料油；固体为纯碳与玻璃、金属、土、砂等混合形成的炭黑 固体废物的热解与焚烧相比有以下优点: (1) 可以将固体危险废物中的有机物转化为以燃料气、燃料油和炭黑为主的贮存性能源； (2) 由于是缺氧分解,排气量少,有利于减轻对大气环境的二次污染； (3) 废物中的硫、重金属等有害成分大部分被固定在炭黑中； (4)NOX 的产生量少 四、实验步骤 （1）称取两股若干物料(树枝）并称重（30克），并将物料分别装入马弗炉和热解炉 （2）接通电源升温速度为25℃/min，将炉温升到280℃ （3）恒温10min。

（4）可能条件下收集气体进行气相色谱分析 （5）可能条件下测定收集焦油的量，并进行成分分析 （6）20分钟内，将两炉的温度分别从280 ℃升高到680℃（观察升温过程中的实验现象）680℃恒温10分钟，然后断电 （7）待两炉自然降温后（不得立即开启炉膛），观察热处理产物，并称重 五、实验记录 焚烧：焚烧中期有烟冒出，并有木头香气冷却至188℃，焚烧较充分，剩余物较少，有白色物生成树枝初始质量：10.0004g，剩余物重量：0.3424g 焚烧中期冒出的烟焚烧剩余物热解：右端管口处有煤焦油凝结于管壁，并有难闻气味冷却至159℃，剩余物较多，全为黑色，形态较热解前基本不变树枝初始质量：10.0114g，剩余物重量：2.2023g 热解中期管壁凝结的煤焦油热解剩余物 六、数据处理及结论 焚烧处理效率：1-（0.3424/10.0004）=96.58% 热解处理效率：1-（2.2023/10.0114）=78.00% 分析：与其他小组交流后，发现本组实验结果偏大现原因分析如下： 1.由于焚烧、热解实验中效率调节均为人工调节，由于人为差异可能导致结果差异； 2.由于实验人员经验不足、考虑不周，在实验结束后，将焚烧炉过早打开， 导致余热散出；而实验装置余热对于物料的进一步反映也有一定作用，因此导致结果偏大。

同时应指出，这种错误操作对于实验设备的损坏影响较大； 3.热解实验结束后，过早将氮气输入口抽出，不仅非常危险，且对实验装置的损坏也有较大影响，而且对实验结果有一定影响； 4.热解实验后，过早停止关闭氮气罐，及时改正后由于人为误差，对于实验结果也有一定影响：由于空气进入，使物料在有氧情况下反应，而非完全热解 实验总结：本次实验由于事先学习不足、未能及时与老师沟通，导致实验结果有所偏差；同时虽然本次未出现安全问题，但其中存在的隐患值得我们思考在实验室做实验不仅要保证实验结果，更要保证实验过程安全，将实验设备损坏降到最低 七、思考题 1.焚烧和热解的区别是什么？对于高热值的城市生活有机垃圾，你会采用什么方案进行最终处置，为什么? 答：热解：在缺氧或者无氧条件下，通过高温使有机物发生裂解产生可燃气体混合物、焦油和焦炭等 焚烧：在氧气充足的情况下，使有机物彻底氧化，产生热量 两者主要区别如下： 热解的氧化程度比较低，通常是部分燃烧提供热量，会产生焦油等物质，处理复杂，优点在于烟气量少，飞灰量少，还原性气氛下产生二恶英少产生的可燃气体可利用范围更广泛，适用于一些禁止燃煤的场合。

焚烧与之相反如果纯为了回收热量，焚烧的效率高于热解但是二恶英、飞灰、氮氧化物等排放较大，需要有完善的尾气处理系统 固体废物的热解与焚烧相比有以下优点: (1)可以将固体危险废物中的有机物转化为以燃料气、燃料油和炭黑为主的贮存性能源; (2)由于是缺氧分解,排气量少,有利于减轻对大气环境的二次污染; (3)废物中的硫、重金属等有害成分大部分被固定在炭黑中; (4) NOX的产生量少 对于高热值的城市生活厨余垃圾，我会选用焚烧的方法来处理 提到“高热值”，大家就应该意识到这是一个提供热量的资源，必需好好加 以处理和利用，城市生活厨余垃圾产生的量会很大，若好好利用这必然是一大笔资源首先将垃圾焚烧，然后回收焚烧所产生的热量加以利用，但焚烧会产生大量二恶英、飞灰、氮氧化物等有害物质，利用其产生的热量的同时必需做好尾气吸收处理和飞灰处理的工作，有效减少有害物质进入大气虽然建成一套完善的尾气处理及飞灰处理系统可能会花费大笔资金，但是城市生活厨余垃圾产生的量很大而且是源源不断的，所以从长远来考虑我个人觉得这些资金的投入是值得的，当今社会的发展就是应该注重废物的循环利用。

2.垃圾焚烧处置会产生焚烧飞灰，焚烧飞灰为无机物质，主要由浮尘、重金属盐和不充分燃烧所产生的碳黑等组成，另外，焚烧产生的二噁英也大部分存在于飞灰中《国家危险废物名录》把垃圾焚烧飞灰列为危险废物，编号HW18请设计方案对焚烧飞灰进行最终处置 答：飞灰的处理重点在于重金属盐和二噁英的处理我们可以用水热法去除飞灰中的二噁英；至于去除重金属盐，可以采用固化、玻璃化、陶瓷化等方法，其中玻璃化和陶瓷化虽然处理效果较好，但是耗能较高，应根据实际情况选用 按照我国现行处理危险废物的标准，飞灰合法的处理出路只有一条——填埋进安全填埋场而这条标准和现实之间的矛盾是：在我国建有垃圾焚烧厂的城市中大部分没有安全填埋场；有安全填埋场的城市也无法处理 处理飞灰有几种方式，仅仅通过加水泥或碱不能使其在填埋场稳定，因为飞灰相对于环境来说量太少，不足以改变环境的pH值也可以通过固化、熔融的方式做成建材，但这个历程更长，日本研究了20年最近才刚出台标准并且做成建材和我们日常生活更近，因此工艺要求更高，成本也更高清华大学课题组采用了化学稳定的方法在对5种药剂的稳定化产物进行性能研究比较之后，发现DTC螯合剂具有明显优势，其稳定化产物形成了比处理前更加致密的聚合体，飞灰颗粒之间发生了粘连现象，pH值降低到5时仍然不会浸出。

在此基础之上，课题组在国内首次提出了垃圾焚烧飞灰螯合稳定化技术，该技术能够大大降低焚烧飞灰中重金属的活动性，产物在卫生填埋场中具有长期稳定性，达到生活垃圾填埋污染控制标准，可进入一般的卫生填埋场填埋 下面介绍一种稳定剂：有机多聚磷酸及其盐类化合物采用有机多聚磷酸及 其盐类化合物作为垃圾焚烧飞灰的稳定剂稳定化处理方法的步骤如下：取一定量的上述稳定剂溶于适量水中，配成溶液，然后将该稳定剂水溶液加入到一定量的焚烧飞灰中，均匀搅拌，配成稳定的基质固体；稳定剂与垃圾焚烧飞灰的配合比例为1∶100～5∶100；采用的有机多聚磷酸及其盐类化合物为羟基亚乙基二膦酸、氨基三甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸钠、二乙烯三胺五甲叉膦酸或多元醇磷酸脂 3.城市生活垃圾的最终处置的方法有哪些？据你认为：对于上海市来说，最好的城市生活垃圾的处理方法是什么？为什么？ 答：长久以来，对垃圾的处理，许多国家、地区采取的方法主要有焚烧、堆肥和填埋 焚烧：焚烧是一种城市垃圾的高温氧化处理工艺在850～1000度的焚烧炉炉膛内，垃圾通过燃烧，可以把废物中的可燃物基本上氧化成二氧化碳、水和灰，可以分解、破坏有毒废弃物，使之成为无毒无害的简单化合物，其中的化学活性成分被充分氧化，留下的无机组分成为熔渣被排出，在此过程中垃圾的体积得到缩减，其易腐的性质得到了充分的改变，而且焚烧排出的残渣容易处理，能有效地做到废弃物的综合利用，回收能源。

一般而言，垃圾在焚烧时将依次经历脱水、脱气、起燃、燃烧、熄火等几个步骤我国继深圳建成垃圾焚烧发电厂后，珠海、上海、北京、广州等地正在积极筹建大型垃圾焚烧厂焚烧处理技术的核心是燃烧的合理组织和二次污染的防治垃圾焚烧对环境的二次污染物主要是焚烧产物中的有害成分和灰渣中的重金属焚烧过程中会产生酸性气体（SOx、NOx、HCl 等）污染物、有机类污染物PCDD/FS现我国采用流化床焚烧炉、采用低温燃烧和分级燃烧，焚烧过程中生成的NOx很少，同时在床料中加入合适的添加剂，可以使SOx在炉内去除烟气（HCl）可采用在吸收塔内加入吸收剂而除去有机污染物PCDD/FS主要是垃圾中存在的无机氯化物（如Na。