固體廢物處理與資源化固體廢棄物的熱解PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1固體廢物處理與資源化固體廢棄物的熱固體廢物處理與資源化固體廢棄物的熱解解一熱解的定義一熱解的定義 熱解在英文中使用熱解在英文中使用“pyrolysis”一詞，在工業(yè)上也一詞，在工業(yè)上也稱為干餾。它是在無氧或缺氧狀態(tài)下加熱，使之分解為稱為干餾。它是在無氧或缺氧狀態(tài)下加熱，使之分解為：以氫氣、一氧化碳、甲烷等低分子碳?xì)浠衔餅橹鳎阂詺錃狻⒁谎趸?、甲烷等低分子碳?xì)浠衔餅橹鞯目扇夹詺怏w；在常溫下為液態(tài)的包括乙酸、丙酸、的可燃性氣體；在常溫下為液態(tài)的包括乙酸、丙酸、甲醇等化合物在內(nèi)的燃料油；純碳與玻璃、金屬、土甲醇等化合物在內(nèi)的燃料油；純碳與玻璃、金屬、土砂等混合形成的炭黑的化學(xué)分解過程。砂

2、等混合形成的炭黑的化學(xué)分解過程。第1頁/共42頁過程熱量產(chǎn)物熱量的利用技術(shù)要求、處理成本焚燒放熱過程CO2、H2O可發(fā)電或供熱，適合于就近利用一般熱解吸熱過程可燃的低分子化合物（包括氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)產(chǎn)物）可作為燃料或原料，可貯存和遠(yuǎn)距離輸送較高、處理成本高焚燒法與熱解法比較第2頁/共42頁二熱解原理二熱解原理有機(jī)物的熱解反應(yīng)可以用下列通式來表示；有機(jī)物 熱 gG（氣體H2、CO、CO2、H2O） 無氧或缺氧 sS（固體炭黑、爐渣） lL（液體有機(jī)酸、芳烴、焦油）纖維素 CO、CO2、H2O、C 左旋葡萄糖 可燃性揮發(fā)組分 炭黑燃燒火焰燃燒 1237645O2O2第3頁/共42頁表8-1 各種固

3、體燃料組成及以C6HxOy表示的固體廢物組成固體燃料C6HxOyH/CH2+1/2O2 H2O完全反后的H/C纖維素 C6H10O5 1.670.00/6=0.00木材C6H8.6O4 1.430.6/6=0.1泥炭C6H7.2O2.6 1.202.0/6=0.33褐煤C6H6.7O2 1.102.7/6=0.45半煙煤C6H5.7O1.1 0.953.0/6=0.50煙煤C6H4O0.53 0.672.94/6=0.49半無煙煤C6H2.3O0.14 0.382.0/6=0.33無煙煤C6H1.5O0.07 0.251.4/6=0.23固體廢物城市垃圾C6H9.64O3.75 1.612.1

4、4/6=0.36新聞紙C6H9.12O3.931.521.2/6=0.20塑料薄膜C6H10.4O1.06 1.738.28/6=1.4廚余物C6H9.93O2.97 1.664.0/6=0.67第4頁/共42頁熱解過程的化學(xué)反應(yīng)包括：裂解反應(yīng)： 異構(gòu)反應(yīng) 去氧去氮過程： 此外，還有環(huán)化、熱聚合反應(yīng)等 第5頁/共42頁三熱解工藝三熱解工藝熱解產(chǎn)物的組成和數(shù)量，基本上可由下面因素決定：物料特性及預(yù)處理情況熱解反應(yīng)器里的溫度水平和物料的停留時(shí)間熱解的方法：直接加熱或間接加熱第6頁/共42頁1按供熱方式的分類直接加熱法 供給被熱解物的熱量是被熱解物（所處理的廢物）部分直接燃燒或者向熱解反應(yīng)器提供補(bǔ)充

5、燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱。 直接加熱法的設(shè)備簡(jiǎn)單，而且采用高溫，其處理量和產(chǎn)氣率也較高，但所產(chǎn)氣熱值不高，作為單一燃料直接利用還不行，另外，高溫?zé)峤?，在NOX產(chǎn)生的控制上，還需認(rèn)真考慮。第7頁/共42頁間接加熱法 是將被加熱的物料與直接供熱介質(zhì)在熱解反應(yīng)器（或熱解爐）中分離開的一種方法。可利用干墻式導(dǎo)熱或一種中間介質(zhì)來來作為傳熱（熱砂料或熔化的某種金屬床層）。 間接加熱一般而言，其物料被加熱的性能較直接加熱法差，從而增長(zhǎng)了物料在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間，即間接加熱法的生產(chǎn)率是低于直接加熱法的，間接加熱法不可能采用高溫?zé)峤夥绞?，這可減輕對(duì)NOX產(chǎn)生的顧慮。 第8頁/共42頁2按熱解溫度的分類 高溫?zé)峤?：熱

6、解溫度1000 中溫?zé)峤?熱解溫度600700之間 低溫?zé)峤?熱解溫度600第9頁/共42頁第10頁/共42頁濕度：主要表現(xiàn)在影響產(chǎn)氣的產(chǎn)量和成分、熱解的內(nèi)部化學(xué)過程以及影響整個(gè)系統(tǒng)的能量平衡。物料中WY的含量增高，其可熱解的干物質(zhì)比例就減少，以應(yīng)用基為基礎(chǔ)的有用熱解產(chǎn)物量就少，同時(shí)要求的干燥熱量增加。這就會(huì)帶來兩種結(jié)果：一是系統(tǒng)的外加熱量增多，一是凈產(chǎn)出能源減少。在熱解進(jìn)行的內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)過程中，水分對(duì)產(chǎn)氣量和成分都有明顯影響。第11頁/共42頁CH4 2H2O CO2 4H2 900 被熱解物料的水分高低與整個(gè)系統(tǒng)的能量平衡有直接關(guān)系。可用能量導(dǎo)出率R指標(biāo)進(jìn)行討論： QhhRinout式中：

7、R為能量導(dǎo)出率；hout為熱解產(chǎn)氣的能量；hin為加入熱解系統(tǒng)的能量。500-550 第12頁/共42頁第13頁/共42頁1.固定床反應(yīng)器第14頁/共42頁第15頁/共42頁2.流化床反應(yīng)器第16頁/共42頁3.回轉(zhuǎn)爐第17頁/共42頁4.雙塔循環(huán)式熱解反應(yīng)器第18頁/共42頁一廢塑料的熱解一廢塑料的熱解 廢塑料熱解處理的主要產(chǎn)物為C1C44的燃料油和燃料氣以及固體殘?jiān)Ｔ谕ǔＧ闆r下，熱解產(chǎn)生的燃料氣基本上在系統(tǒng)內(nèi)部全部消耗掉，生成的燃料油也部分得到消耗。在配備發(fā)電設(shè)施的系統(tǒng)中，最終得到的燃料油產(chǎn)品約為總投入物料的40%。 目前，國內(nèi)大宗的塑料品種主要有：聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚

8、丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）。第19頁/共42頁1.廢塑料熱解的一般工藝（1）熱分解圖第20頁/共42頁（2）熱分解產(chǎn)物 熱分解生成物因塑料種類不同而有較大差別。一般熱分解反應(yīng)能產(chǎn)生四類反應(yīng)產(chǎn)物：烴類氣體（碳分子數(shù)為C1C5）油品（汽油碳分子數(shù)為C5C11），柴油碳分子數(shù)為C12C22），重油碳分子數(shù)大于C20），石蠟焦炭 不同的反應(yīng)產(chǎn)物的產(chǎn)量取決于塑料的種類、反應(yīng)條件、反應(yīng)器類型和操作方法等。第21頁/共42頁塑料熱分解反應(yīng)的機(jī)理模式廢塑料柴油汽油氣體重油焦炭焦炭柴油汽油氣體氣體焦炭焦炭氣體第22頁/共42頁原料PE（）PP（）PS（）混合（）回收率 油 氣體93.2 6.3 油 氣體83

9、.4 14.6 油 氣體91.9 6.1 油 氣體90.0 6.0幾種典型塑料的熱分解回收率第23頁/共42頁（3）熱分解的一般過程前處理分離、粉碎熔融溶解熱分解（催化）冷卻、凝縮回收生成油生成油中和處理廢渣等殘?jiān)幚磉^濾等廢塑料殘?jiān)?、炭、金屬等食鹽、氯化鈣加熱可燃性氣體（HCl氣體） 可燃性氣體 （H2、CH4、C2H8）排氣處理，再利用（燃料、發(fā)電）- （溶劑）廢塑料熱解油化工藝過程第24頁/共42頁廢塑料PEPPPSPVC熔融（熔融釜）約300微壓 中和處理（濕式中和裝置）干燥（干燥器)中和處理（HCl吸收塔）熱解氣體（加熱爐燃料）熱解（熱解釜）約400微壓 HClHCl殘?jiān)鼰峤鈿獯呋療?/p>

10、解（催化反應(yīng)塔）約300微壓ZSM-5催化劑 冷卻燃料油汽油煤油、柴油分離（分離塔）處理規(guī)模為500t/a的KPY型廢塑料油化裝置系統(tǒng)示意圖 第25頁/共42頁2. 槽式熱解工藝分為聚合法和分解槽法第26頁/共42頁第27頁/共42頁3. 管式熱解工藝第28頁/共42頁第29頁/共42頁4. 流化床熱解工藝日揮公司與北海道工業(yè)開發(fā)試驗(yàn)所研究的流化床熱分解工藝第30頁/共42頁5. 催化熱解工藝第31頁/共42頁二、污泥熱解工藝流程第32頁/共42頁第33頁/共42頁三、城市生活城市垃圾的熱解三、城市生活城市垃圾的熱解 城市垃圾的熱解技術(shù)可以根據(jù)裝置的類型分為：移動(dòng)床熔融爐方式；回轉(zhuǎn)窯方式；流化

11、床方式；多段爐方式；Flush Pyrolysis方式。 第34頁/共42頁1新日鐵系統(tǒng)第35頁/共42頁2Purox系統(tǒng)（U.C.C純氧高溫?zé)岱纸夥ǎ?美國Union Carbide Corp.開發(fā)第36頁/共42頁3Torrax系統(tǒng)（高溫熔融熱解法）在美國紐約首先建成第37頁/共42頁4Occidental系統(tǒng)第38頁/共42頁5Garret系統(tǒng)（管型瞬間熱分解）第39頁/共42頁6Landgard系統(tǒng)（回轉(zhuǎn)窯熱解法）第40頁/共42頁比較項(xiàng)目Landgard系統(tǒng)Garret系統(tǒng)Torrax系統(tǒng)Purox系統(tǒng)投資額645657485687償還費(fèi)2151218416442280運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)360636833273