chapter4-01熱解

1、第六章第六章 固體廢物的熱解處理技術(shù)固體廢物的熱解處理技術(shù) 概述 熱解原理及方法 典型固體廢物的熱解概述一、熱解的概念 固體廢物熱解是利用有機(jī)物的熱不穩(wěn)定性，在無(wú)氧或缺氧條件下受熱分解的過(guò)程。 天然：橡膠，木材，紙張，蛋白質(zhì)， 淀粉，纖維素 人工：塑料，合成橡膠，合成纖維有機(jī)物固體廢物的熱解與焚燒相比有以下優(yōu)點(diǎn)1) 可以將固體廢物中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為以燃料氣、燃料油和炭黑為主的貯存性能源；2) 由于是缺氧分解，排氣量少，有利于減輕對(duì)大氣環(huán)境的二次污染；3) 廢物中的硫、重金屬等有害成分大部分被留在炭黑中；4) 由于保持還原條件，Cr3+不會(huì)轉(zhuǎn)化為Cr6+；5) NOx的產(chǎn)生量少。表1 熱解與焚燒的

2、區(qū)別熱解原理固體廢物的熱解過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，包括：大分子的鍵斷裂大分子的異構(gòu)化 最后生成各種較小的分子小分子的聚合熱解產(chǎn)物 包括氣固液三種形式，具體地有以下成分：1、C1-5的烴類、氫和CO-氣態(tài)2、C25的烴類、乙酸、丙酮、甲醇等-液態(tài)3、含純碳和聚合高分子的含碳物-固態(tài)熱解通式： 有機(jī)固體廢物 （H2，CH4，CO，CO2，H2O，NH3，H2S，HCN）氣體+有機(jī)酸，芳烴，焦油+有機(jī)液體+碳黑+爐渣 例：纖維素（C6H10O5）8H2O+C6H8O+2CO+CH4+H2+7C 其中： C6H8O代表液態(tài)油品熱解方式 1、供熱方式 內(nèi)部加熱 外部加熱：效率低 2、熱分解與燃燒反

3、應(yīng)是否在同一設(shè)備中進(jìn)行 單塔式 雙塔式 3、熱解過(guò)程是否生成爐渣 造渣型 非造渣型 4、熱解產(chǎn)物的狀態(tài) 氣化方式 液化方式 炭化方式 5、熱解爐結(jié)構(gòu) 固定層式 移動(dòng)層式或回轉(zhuǎn)式典型固體廢物的熱解-塑料 廢塑料熱解產(chǎn)物及工藝流程： （一）熱解產(chǎn)物 1、塑料分類： 熱塑型，熱固性 按受熱分解后的產(chǎn)物 解聚反應(yīng)型：受熱分解時(shí)聚合物解離成單體，切斷單分子之間的結(jié)合鍵，如四氟乙烯，聚氧化甲烯塑料 隨機(jī)分解型：受熱分解時(shí)鍵的斷裂是隨機(jī)的，產(chǎn)生無(wú)一定數(shù)目的碳原子和氫原子結(jié)合的低分子化合物，如聚乙烯，聚氯乙烯 中間分解型：二者兼而有之，分解產(chǎn)物的比例隨塑料種類，分解的溫度而不同，多數(shù)塑料均屬于此類熱解流程 1

4、、廢塑料的特性 導(dǎo)熱系數(shù)低，0.07-0.3kcal/(m.h.）相當(dāng)于木材，熱解時(shí)內(nèi)外部溫度不均一，故熱效率低下 塑料品種多，廢塑料品種混雜，分選困難1、減壓分解流程特點(diǎn)：微波爐與熱風(fēng)爐加熱，減壓蒸餾流程：廢塑料 10mm 熔化爐 熔融含聚氯乙烯時(shí)HCL可在回收塔回收 反應(yīng)爐 分解 氣體 燃料油破碎碳粒二爐除去金屬熱風(fēng)400-450 6.7104 pa冷卻熱化2、聚烯烴浴熱解流程（低溫?zé)峤饬鞒蹋├镁勐纫蚁≒VC）脫HCL的溫度比聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和聚苯乙烯（PS）分解的溫度低這一特點(diǎn)，將PE、PP、PS在400熔融，形成熔融液浴使PVC受熱分解優(yōu)點(diǎn)：用對(duì)流傳熱代替導(dǎo)熱系數(shù)小的

5、熱傳導(dǎo) 由于分解溫度低，沒(méi)有金屬（PVC穩(wěn)定劑）的飛散氣體油品（C7-C30）HCL水洗塔回收作燃燒氣（C1-C4）冷凝塔回收流程：把PVC加入到PE、PP、PS380-400 的PE、PP、PS的熱浴媒介中： PVC首先脫HCL汽化 ， PE、PS、PP熔融形成熱浴媒體 ，根據(jù)時(shí)間長(zhǎng)短PE、PP、PS逐漸分解。2、聚烯烴浴熱解流程（低溫?zé)峤饬鞒蹋㏄S逐漸分解3、流化床法注意：a、正常運(yùn)轉(zhuǎn)后預(yù)熱爐停止使用b、流動(dòng)層內(nèi)設(shè)置攪拌槳，以保證流化層床溫度均一，同時(shí)防止廢塑料與熱媒體粘附在一起變成塊狀物阻止流化的進(jìn)行媒體（0.3mm砂）熱風(fēng)400-450廢塑料破碎5-20mm分解熱量（部分塑料燃燒）供給

6、分解所需能量流程：分解爐3、流化床法優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：a、改善了傳熱效果，熱分解爐內(nèi)溫度均一b、內(nèi)熱式供熱，熱效率高 缺點(diǎn)：部分廢塑料燃燒產(chǎn)生的N2、H2O及CO2夾在熱解氣中，使熱解氣熱值低；回收率較其他方法低二、廢橡膠的熱解產(chǎn)物及工藝流程1、廢橡膠的熱解產(chǎn)物原料：廢橡膠 天然橡膠生產(chǎn)的廢輪胎 工業(yè)部門(mén)的廢皮帶和廢膠管而人工合成的氯丁橡膠、丁氰橡膠由于熱解產(chǎn)生HCL、HCN，不宜熱解 熱解產(chǎn)物：a、氣體（22%重量）：CH4（15.3%）C2H6（2.95%）C2H4（3.99%）C3H6（2.5%）CO（3.8%）H2O、CO2及丁二烯b、液體（27%）：苯（4.75%）甲苯（3.62%

7、）其他芳香族化合物c、炭灰：39%d、鋼絲：12%廢橡膠的熱解流程廢輪胎剪切破碎5mm分離磁選輪胎粒子金屬絲電加熱反應(yīng)器熱解氣除塵器固體靜電沉積器炭灰冷凝油品深度冷卻器氣液分離器未冷凝的氣體燃料氣流化氣缺點(diǎn)：廢輪胎要經(jīng)過(guò)剪切破碎，預(yù)加工費(fèi)用較大三、城市垃圾的熱解產(chǎn)物及工藝流程（一）熱解產(chǎn)物 紙張城市垃圾 塑料 等可燃組分占很大比重 合成纖維 -熱解產(chǎn)物：燃料油、燃料氣 產(chǎn)物組分與垃圾成分、熱解溫度以及熱解裝 置有關(guān)城市垃圾熱解工藝流程一-移動(dòng)床熱分解工藝城市垃圾預(yù)熱區(qū)、熱分解區(qū)100-200 700600 的空氣水蒸氣混合氣從爐底氣化區(qū)800 破碎除去重組分熱解爐分解回轉(zhuǎn)爐柵爐頂出口從爐底殘?jiān)?/p>

8、氣體（N243%，H221%，CO21%，CO212%，CH41.8%，C2H6+C2H41%）熱值低城市垃圾熱解工藝流程二-雙塔循環(huán)式流動(dòng)床熱分解工藝（熱分解與燃燒反應(yīng)在兩個(gè)塔中進(jìn)行）垃圾熱解爐熱量分解無(wú)機(jī)物及殘?jiān)考坝推罚ㄗ魅剂希怏w連絡(luò)管燃燒爐砂熱媒體吸收熱量流化氣鼓動(dòng)流態(tài)化產(chǎn)品加熱媒體城市垃圾熱解工藝流程二-雙塔循環(huán)式流動(dòng)床熱分解工藝優(yōu)點(diǎn)：燃燒廢氣不進(jìn)入產(chǎn)品氣，可得高熱值燃料 氣（1.67104-1.88 104KJ/m3）在燃燒爐內(nèi)熱媒體向上流動(dòng)，可防止媒體結(jié)塊炭燃燒需要空氣量少，向外排出廢氣少流化床溫度均一，可避免局部過(guò)熱燃燒溫度低，產(chǎn)生的NOX 化物少，特別適合處理熱塑性塑料含量

9、高的垃圾熱解，防止結(jié)快城市垃圾熱解工藝流程三-管型瞬間熱分解工藝流程（Garrett法）垃圾破碎5cm大小風(fēng)力分選干燥脫水篩分輕組分二次破碎不燃組分磁選浮選玻璃金屬（70%）0.36mm管式分解爐有機(jī)物分解旋風(fēng)分離器氣體炭末熱解油冷卻油品作燃料加熱外加熱、500，常壓無(wú)催化劑1噸垃圾可得136L油，60kg鐵和70kg碳（熱值2.09104KJ/kg) 特點(diǎn)：前處理工程復(fù)雜，破碎過(guò)程動(dòng)力消耗大，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高城市垃圾熱解工藝流程四-回轉(zhuǎn)窯熱解法垃圾破碎 10cm貯槽送料機(jī)回轉(zhuǎn)窯焚燒殘?jiān)鼩怏w水封熄火槽急冷鐵、玻璃后燃室燃燒廢熱鍋爐47atm蒸汽用于發(fā)電優(yōu)點(diǎn)：前處理簡(jiǎn)單；對(duì)垃圾組成適應(yīng)性大；裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)

10、單適應(yīng)性高1kg垃圾 1.5m3氣體4.6103-5.0 103kJ/m3熱量城市垃圾熱解工藝流程五-高溫熔融熱分解法85%進(jìn)入廢鍋爐產(chǎn)生蒸汽垃圾（不經(jīng)前處理）氣化爐頂干燥區(qū)熱分解區(qū)氣體氣體二次燃燒室氣體1150-125015%預(yù)熱一次燃燒空氣熔融區(qū)與預(yù)熱的空氣相遇而燃燒CO+CO2+Q惰性組分達(dá)1650熔融冷卻熔渣特點(diǎn)：垃圾轉(zhuǎn)變成能量，副產(chǎn)品：粒狀熔渣熔渣特點(diǎn)：含鐵、玻璃多，可代替碎石做建筑材料高溫熔渣，其體積只有原垃圾的3-5%，大幅度減容城市垃圾熱解工藝流程六-純氧高溫?zé)岱纸鈛cc（Purox)垃圾爐頂向下移動(dòng)純氧爐底燃燒區(qū)參與垃圾燃燒高溫?zé)煔庥袡C(jī)物在還原狀態(tài)下熱解惰性物質(zhì)（玻璃、金屬等

11、）熔融體冷卻顆粒狀熔渣熱解氣上移使上部垃圾干燥凈化系統(tǒng)處理回收甲烷化裝置洗滌器一系列甲烷化裝置人造天然氣去除CO2，H2S回收硫純氧高溫?zé)岱纸饧冄醺邷責(zé)岱纸鈛cc（Purox)特點(diǎn)特點(diǎn) 水蒸氣熱解氣 高沸點(diǎn)有機(jī)物冷凝的油霧，少量的飛灰 CO、CO2、H2占90%熱值低：1.29104-1.38 104KJ/m3人造天然氣：3.58104-3.65 104KJ/m3特點(diǎn)：不需前處理，流程簡(jiǎn)單分解溫度高達(dá)1650，有機(jī)物幾乎全部分解由于采用純氧而不是空氣，所以NOX產(chǎn)生量極小垃圾減量較多 約凈處理費(fèi)用低對(duì)環(huán)境影響小，運(yùn)轉(zhuǎn)簡(jiǎn)單，產(chǎn)品適應(yīng)面廣污泥熱解產(chǎn)物及熱解工藝有機(jī)污泥一般采用焚燒法處理以回收能量，

12、但有其缺點(diǎn)：焚燒過(guò)程會(huì)產(chǎn)生二次污染：廢氣中含SOX、NOX、HCL；殘?jiān)亟饘贌嶂挡桓叩奈勰嘈杓虞o助燃料含Cr的污泥焚燒時(shí)能把大部分Cr3+氧化成Cr6+，使其毒性增強(qiáng)采用熱解處理則可以避免以上問(wèn)題，但是污泥含水量80%，需干燥到20-30%，才能熱解污泥熱解工藝流程污泥干燥器干燥熱解爐氣體冷卻油品+Q氣體冷水塔冷卻凝縮去水燃燒室800燃燒高溫氣體廢鍋爐蒸汽用于干燥污泥與垃圾聯(lián)合熱解聯(lián)合熱解的特點(diǎn)1、固體廢物中有用的無(wú)機(jī)物可直接回收，有機(jī)物的熱量也被回收2、尾氣經(jīng)多級(jí)凈化處理，廢水經(jīng)一般處理均能達(dá)到允許排放的標(biāo)準(zhǔn)3、殘?jiān)械奈⒘吭乜蛇M(jìn)行填埋處理，占地面積只有原來(lái)地20-30%，還可省去傳統(tǒng)填埋的預(yù)處理4、固體廢物與污泥聯(lián)合熱解改變了污泥熱解處理的地位，提高了污泥作為能源的競(jìng)爭(zhēng)能力污水污泥低溫?zé)峤?/p>