固體廢物污染控制工程05_固體廢物的熱解處理技術(shù)

1、第五講第五講 固體廢物固體廢物的熱解處理技術(shù)的熱解處理技術(shù)Pyrolysis for Solid WastePyrolysis for Solid Waste內(nèi)容-11 1概述概述1.1 1.1 定義定義1.2 1.2 熱解產(chǎn)物熱解產(chǎn)物1.3 1.3 熱解與焚燒的區(qū)別熱解與焚燒的區(qū)別1.4 1.4 熱解的優(yōu)點(diǎn)熱解的優(yōu)點(diǎn)1.5 1.5 熱解方式分類熱解方式分類1.6 1.6 影響熱解的主要參數(shù)影響熱解的主要參數(shù)1.7 1.7 熱解、氣化、液化的區(qū)別熱解、氣化、液化的區(qū)別2 2熱解原理熱解原理2.1 2.1 熱解過程熱解過程2.2 2.2 熱解過程動(dòng)力學(xué)分析熱解過程動(dòng)力學(xué)分析2.3 2.3 不同溫

2、度和不同加熱速率下的產(chǎn)物收率不同溫度和不同加熱速率下的產(chǎn)物收率內(nèi)容-23 3典型典型SWSW的熱解的熱解3.1 3.1 城市垃圾的熱解城市垃圾的熱解3.2 3.2 廢塑料的熱解廢塑料的熱解4 4歐美日加等國熱解技術(shù)的發(fā)展計(jì)劃歐美日加等國熱解技術(shù)的發(fā)展計(jì)劃4.1 4.1 美國熱解技術(shù)開發(fā)及發(fā)展計(jì)劃美國熱解技術(shù)開發(fā)及發(fā)展計(jì)劃4.2 4.2 歐洲各國熱解技術(shù)的研究和開發(fā)歐洲各國熱解技術(shù)的研究和開發(fā)4.3 4.3 日本熱解技術(shù)的研究和開發(fā)日本熱解技術(shù)的研究和開發(fā)4.4 4.4 加拿大熱解技術(shù)的研發(fā)加拿大熱解技術(shù)的研發(fā)5 5流態(tài)化熱解過程簡(jiǎn)介流態(tài)化熱解過程簡(jiǎn)介5.1 5.1 流態(tài)化熱分解技術(shù)設(shè)備流態(tài)化熱

3、分解技術(shù)設(shè)備5.2 5.2 流態(tài)化熱解技術(shù)在處理固體廢物中的應(yīng)用流態(tài)化熱解技術(shù)在處理固體廢物中的應(yīng)用固體廢物的物流特征與能源利用0.1 0.1 城市物流循環(huán)過程與環(huán)境問題城市物流循環(huán)過程與環(huán)境問題0.1.1 0.1.1 城市物流循環(huán)過程城市物流循環(huán)過程城市社會(huì)生存與發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)是城市物流過程，包括：原料的運(yùn)集、產(chǎn)品的生產(chǎn)與消費(fèi)及廢物的產(chǎn)生與排放。由此可知，廢物流是城市社會(huì)活動(dòng)的必然產(chǎn)物，是造成城市環(huán)境污染的源頭之一。隨著人類物質(zhì)加工技術(shù)水平的提高，從廢物流中獲得原料與能量的技術(shù)逐步發(fā)展，因此廢物流的資源屬性也不斷得到認(rèn)識(shí)。圖1示意了城市物流循環(huán)過程。固體廢物的物流特征與能源利用城市物流循環(huán)過

4、程Urban substances recycle process城市社會(huì)邊界內(nèi)的物流過程，其運(yùn)行處于人的認(rèn)識(shí)與控制范圍之內(nèi)，稱為人工物流過程；邊界之外則屬自然環(huán)境范疇，其中所發(fā)生的物流過程不受人的控制，在多數(shù)情況下其物流運(yùn)動(dòng)規(guī)律也超出了人的認(rèn)識(shí)范圍，但其基本特征是循環(huán)，因此可稱其為自然物流循環(huán)過程。固體廢物的物流特征與能源利用0.1.2 0.1.2 環(huán)境治理與自然物流循環(huán)環(huán)境治理與自然物流循環(huán)（1 1）環(huán)境問題的實(shí)質(zhì)）環(huán)境問題的實(shí)質(zhì)環(huán)境問題本質(zhì)上是由于人工物流過程與自然物流循環(huán)過程的連接(自然資源采集與廢物流排放)不協(xié)調(diào)(矛盾)而產(chǎn)生的，所謂環(huán)境治理，就是協(xié)調(diào)兩者矛盾的行動(dòng)。（2）物流系統(tǒng)的

5、持續(xù)發(fā)展）物流系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展由以上分析可知，物流是否順暢循環(huán)是環(huán)境系統(tǒng)持續(xù)健康運(yùn)行的根本和保證。如何做到這一點(diǎn)呢。固體廢物的物流特征與能源利用傳統(tǒng)的大量獲取資源、大量生產(chǎn)、大量消費(fèi)、大量丟棄的“自然資源自然資源-產(chǎn)品產(chǎn)品- -垃圾垃圾”的開環(huán)式經(jīng)濟(jì)模式顯然不符合可持續(xù)發(fā)展的要求。與此相反，若采用一種由“自然資源自然資源-產(chǎn)品產(chǎn)品-資源資源”的物質(zhì)閉環(huán)式流程，則所有的原料和能源就能在這一循環(huán)中得到合理利用，從而把人類活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境的影響，控制在盡可能小的程度，因此循環(huán)的物流是一種排放量足夠小的物流。它既不有悖于發(fā)展，又不危害環(huán)境，真正在技術(shù)層面、社會(huì)層面和生態(tài)層面體現(xiàn)了可持續(xù)化。因此，從長遠(yuǎn)角度

6、看，循環(huán)處理是城市生活垃圾處理的必然趨勢(shì)。這一物流循環(huán)用圖可表示為：固體廢物的物流特征與能源利用0.2 0.2 固體廢物的能源利用固體廢物的能源利用以技術(shù)過程原理為依據(jù)以技術(shù)過程原理為依據(jù): :固體廢物能源利用技術(shù)分類固體廢物能源利用技術(shù)分類1 1概述概述1.1 定義有機(jī)物在無氧或缺氧的狀態(tài)下加熱，使之分解的過程稱為熱解。即熱解是利用有機(jī)物的熱不穩(wěn)定性，在無氧或缺氧條件下，利用熱能使化合物的化合鍵斷裂，由大分子量的有機(jī)物轉(zhuǎn)化成小分子量的可燃?xì)怏w、液體燃料和焦炭等的過程。1.2 熱解產(chǎn)物熱解的產(chǎn)物由于分解反應(yīng)的操作條件不同而有所不同。主要為：（1）以氫氣，CO、CH4等低分子碳?xì)浠衔餅橹鞯目扇?/p>

7、性氣體；（2）以 CH3COOH、CH3COCH3、CH3OH 等化合物為主的燃料油；（3）以純碳與金屬、玻璃、土砂等混合形成的炭黑。1 1概述概述1.3 熱解與焚燒的區(qū)別熱解法與焚燒法相比是完全不同的兩個(gè)過程。焚燒的產(chǎn)物主要是二氧化碳和水，而熱解的產(chǎn)物主要是可燃的低分子化合物：氣態(tài)的有氫氣、甲烷、一氧化碳；液態(tài)的有甲醇、丙酮、醋酸、乙醛等有機(jī)物及焦油、溶劑油等；固態(tài)的主要是焦炭或炭黑。焚燒是一個(gè)放熱過程，而熱解需要吸收大量熱量。焚燒產(chǎn)生的熱能量大的可用于發(fā)電，量小的只可供加熱水或產(chǎn)生蒸汽，適于就近利用，而熱解的產(chǎn)物是燃物油及燃料氣，便于貯藏和遠(yuǎn)距離輸送。1 1概述概述1.4 熱解的優(yōu)點(diǎn)熱解法

8、與其他方法如焚燒相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）熱解可將SW的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為以燃料氣、燃料油和碳黑為主的貯存性能源；（2）熱解因其為缺氧分解，因此產(chǎn)生的NOX，SOX，HCl等較少，排氣量也少，可減輕對(duì)大氣環(huán)境的二次污染；（3）熱解時(shí)，廢物中的S、金屬等有害成份大部分被固定在炭黑中；（4）因?yàn)闊峤鉃檫€原氣氛，等不會(huì)被轉(zhuǎn)化為；（5）熱分解殘?jiān)袩o腐敗性有機(jī)物，能防止填埋場(chǎng)的公害。排出物致密，廢物被大大減容，而且灰渣熔融能防止金屬類溶出。1 1概述概述1.5 熱解方式分類根據(jù)熱解的溫度不同，分為高溫?zé)峤?、中溫?zé)峤夂偷蜏責(zé)峤?；按供熱方式可分為直接加熱和間接加熱；按熱解爐的結(jié)構(gòu)可分為固定床、移動(dòng)床、流化床和旋轉(zhuǎn)

9、爐等；按熱解產(chǎn)物的聚集狀態(tài)可分成產(chǎn)氣方式、液化方式和炭化方式；按熱分解與燃燒反應(yīng)是否在同一設(shè)備中進(jìn)行，熱分解過程可分成單塔式和雙塔式；按熱解過程是否生成爐渣分為造渣型和非造渣型。1 1概述概述1.6 影響熱解的主要參數(shù)熱解過程的幾個(gè)重要參數(shù)是熱解溫度、熱解速率、含水率、反應(yīng)時(shí)間，每個(gè)參數(shù)都直接影響產(chǎn)物的混合和產(chǎn)量。另外，廢物的成分不同，產(chǎn)氣、產(chǎn)油和殘?jiān)a(chǎn)生量也不同，產(chǎn)物成分也不同；物料的顆粒度不同熱傳遞速度也不同，顆粒度小，易于熱解反應(yīng)的進(jìn)行；反應(yīng)器類型及作氧化劑的空氣供氧程度等，也都對(duì)熱解反應(yīng)過程產(chǎn)生影響。1 1概述概述1.7 熱解、氣化、液化的區(qū)別熱解（Pyrolysis）：嚴(yán)格地講，熱解

10、是“不向反應(yīng)器中通入氧、水蒸氣或加熱的CO的條件下，通過間接加熱使含碳有機(jī)物發(fā)生熱化學(xué)分解，生成燃料（氣體、液體和炭黑）的過程”（Stanford Research Institute的J Jones提出）。通過燃燒部分熱解產(chǎn)物來直接提供熱解所需熱量的情況，不應(yīng)稱為熱解，而應(yīng)稱為部分燃燒（partial-combustion）或缺氧燃燒（starved-air-combustion）。嚴(yán)格意義上的熱解、部分燃燒或缺氧燃燒引起的氣化、液化等熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過程統(tǒng)稱為PTGL（Pyralysis，Thermal Gasification or Liquification）過程。而將歐洲、日本不進(jìn)行破碎、

11、分選，直接焚燒的過程稱為mass burning。2 2熱解原理熱解原理2.1 2.1 熱解過程熱解過程有機(jī)物的熱解可用下面的通式表示固體廢物+熱（） g G(g) + l L(l) + s S(s)G 包括H2、CH4、CO、CO2；L 包括有機(jī)酸、芳烴、焦油；S 包括炭黑、爐渣。產(chǎn)物中各成份的收率取決于原料的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)、物理形態(tài)以及熱解的溫度和升溫速率。例如對(duì)同一組成的有機(jī)固體廢物，不同的溫度和升溫速率會(huì)得到不同成份收率。2 2熱解原理熱解原理2.2 2.2 熱解過程動(dòng)力學(xué)分析熱解過程動(dòng)力學(xué)分析2.2.1 反應(yīng)速率方程反應(yīng)速率方程熱解過程包括鏈的斷裂及揮發(fā)分的析出，即熱解過程既有反應(yīng)過

12、程又涉及傳遞（擴(kuò)散）過程。對(duì)于顆粒大和結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)的物料，當(dāng)加熱速率較低和床溫較低時(shí)，傳遞過程占主要地位；對(duì)于顆粒尺寸較小和結(jié)構(gòu)松軟的物料，反應(yīng)過程占主要地位。在粒子內(nèi)部，氣體擴(kuò)散速率和傳熱速率決定于物料的結(jié)構(gòu)和空隙率。2 2熱解原理熱解原理由此可知當(dāng)揮發(fā)分析出時(shí)，反應(yīng)和傳遞過程都很復(fù)雜，為計(jì)算處理方便，我們?nèi)钥捎靡患?jí)模型描述這個(gè)過程，即 （7-1）式中 k反應(yīng)速度常數(shù)； k0假想的頻率因子； E活化能； T熱力學(xué)溫度； R氣體常數(shù)； V max 一定溫度下的最大按發(fā)分釋放量； V 在t時(shí)間內(nèi)的揮發(fā)分釋放量。)/(0max)(RTEekkVVkdtdV2 2熱解原理熱解原理2.2.2 揮發(fā)分析出的

13、時(shí)間揮發(fā)分析出的時(shí)間（1）不涉及傳遞當(dāng)揮發(fā)分析出受化學(xué)反應(yīng)速度控制時(shí)，粒子內(nèi)部不存在溫度梯度，即處于等溫狀態(tài)下，揮發(fā)分析出的時(shí)間可由式（7-1）積分求得，并把V max當(dāng)作常數(shù)。（7-2）（2）涉及傳遞VVVRTEktVmaxmax0ln)/(exp12 2熱解原理熱解原理當(dāng)為粗大顆粒（1mm），且揮發(fā)分析出受傳遞過程控制時(shí)，粒子內(nèi)部存在溫度梯度。這相當(dāng)于一個(gè)處于熱解狀態(tài)下的收縮模型，初始溫度為T0，受熱后的粒子逐步被加熱，經(jīng)過時(shí)間t后，粒子表面溫度升高到床溫TB，并且在粒子表面上一直保持這一溫度，由于向球形粒子內(nèi)部導(dǎo)熱，其內(nèi)部各點(diǎn)的溫度逐漸升高，溫升規(guī)律用球形坐標(biāo)表示，并忽略分解熱，其傳熱方

14、程式為（7-3）式中， 顆粒的空隙率； 粒子的密度； 粒子的恒壓熱容； 顆粒半徑； 顆粒的有效導(dǎo)熱系數(shù)。rTrrrtTcpppp221)1(pppcrp2 2熱解原理熱解原理在 IC：t=0，T=T0 和 r = Rp，T=T0 BC: 下，對(duì)（7-3）積分，得到揮發(fā)分全部析出所需的時(shí)間為式中，Tpy 揮發(fā)分的開始熱解溫度；T0 顆粒中心溫度（等于床溫）； 顆粒的熱擴(kuò)散系數(shù)。從式（7-4）中可以看出：當(dāng)顆粒熱解受內(nèi)部傳熱控制時(shí)，揮發(fā)分析出受顆粒半徑RP、粒子熱擴(kuò)散系數(shù)、床層溫度TB的影響。0,0rTr20)(1TTTTRatBPYBPV（7-4）2 2熱解原理熱解原理2.3 不同溫度和不同加熱

15、速率下的產(chǎn)物分布2.3.1 2.3.1 低溫低溫低速加熱低速加熱該條件下，有機(jī)物分子有足夠的時(shí)間在其最薄弱的接點(diǎn)處斷裂分解，重新結(jié)合成熱穩(wěn)定性的固體，而難以進(jìn)一步分解。因此，低溫低速加熱條件下會(huì)得固體產(chǎn)率較多的產(chǎn)物；2.3.2 2.3.2 高溫高溫高速加熱高速加熱該條件下，有機(jī)物分子發(fā)生全面斷裂（裂解），生成大范圍的低分子有機(jī)物。因此，產(chǎn)物中氣體的組分增加。3典型典型SW的熱解的熱解3.1 城市垃圾的熱解根據(jù)裝置特性，城市垃圾熱解類型分為：（1）移動(dòng)床熔融熱解爐方式（新日鐵）：該方式是城市垃圾解技術(shù)中最成熟的方法；（2）回轉(zhuǎn)窯爐方式：最早開發(fā)的城市垃圾熱解處理技術(shù)，代表性的系統(tǒng)有Landpor

16、d系統(tǒng)，主要產(chǎn)物為燃料氣；（3）流化床熱解方式（有單塔和雙塔式兩種）：已達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模；（4）多段爐方式：主要用于含水率較高的有機(jī)污泥的處理；（5） Flash Pyrolysis方式：該方式以有機(jī)物液化為目的，代表性系統(tǒng)為Occidental系統(tǒng)，主要產(chǎn)物為燃燒油；新日鐵系統(tǒng)（熱解熔融一體化設(shè)備，產(chǎn)物主要為燃料氣）、Purox系統(tǒng)（由美國Union Carbide公司開發(fā)，產(chǎn)物主要為燃料氣）和Torrax系統(tǒng)（由EPA資助開發(fā)，熱解產(chǎn)物為氣體）。3典型典型SW的熱解的熱解3.2 廢塑料的熱解3.2.1 3.2.1 原料和產(chǎn)物原料和產(chǎn)物（1）廢塑料的種類廢塑料的種類：聚乙烯（PE）、聚丙烯

17、（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC），酚醛樹脂、脲醛樹脂，PET、ABS樹脂等。（2）廢塑料熱解的產(chǎn)物廢塑料熱解的產(chǎn)物：主要為C1C44的燃料氣、燃料油和固體殘?jiān)＃?）熱解溫度及難易程度熱解溫度及難易程度：PE、PP、PS、PVC等熱塑性塑料當(dāng)加熱到300500時(shí)，大部分分解成低分子碳?xì)浠衔铮渲?，PVC加熱到約200時(shí)發(fā)生脫氯反應(yīng)，進(jìn)一步加熱發(fā)生斷鏈反應(yīng)；酚醛樹脂、脲醛樹脂酚醛樹脂、脲醛樹脂等熱固（硬）性塑料則不適合作為熱解原料；PEP、ABS樹脂含有氮、氯等元素，熱解時(shí)會(huì)產(chǎn)生有害氣體或腐蝕性氣體，不適宜作熱解原料；PE、PP、PS只含有C和H，熱解不會(huì)產(chǎn)生有害氣體，它們是熱解

18、油化的主要原料。如PE熱解所得原料油的熱值和C、H、N含量與成品油基本相同。3典型典型SW的熱解的熱解3.2.2 3.2.2 塑料熱解的成分及其分率塑料熱解的成分及其分率（1）以聚乙烯為原料的熱解聚乙烯塑料瓶破碎成10mm的顆粒，采用KPY（100%PE）塑料油化系統(tǒng)熱解。其中，殘?jiān)?.6%，熱解氣占7.4%，熱解油占84%。熱解氣為：H2和C1C4的烴類；殘?jiān)褐饕獮樗芰现形捶纸獾奶己驮谙到y(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的聚合物。PE4925kg熱解油化系統(tǒng)熱解氣365kg熱解油4137kg殘?jiān)?23kg3典型典型SW的熱解的熱解（2 2）以包裝材料為主的混合塑料的熱解）以包裝材料為主的混合塑料的熱解廢塑料廢塑料

19、1741kgPE： 5597%PP： 26%PS： 9%PVC：4.4%熱熱 解解 油油 化化熱解氣熱解氣181kg（10.4%）熱解油熱解油1205kg（69.2%）殘殘 渣渣 313kg（18%）HCl 42kg(2.4%)3典型典型SW的熱解的熱解3.2.3 3.2.3 熱解產(chǎn)品的精制熱解產(chǎn)品的精制前面提到，一步熱解后，相對(duì)分子質(zhì)量分布于C1C44間，冷凝后得到的油品，其中含有大量的石蠟、重油和焦油成份，常溫下易固化，難以直接使用。因此，將熱解產(chǎn)物進(jìn)一步經(jīng)催化反應(yīng)處理，產(chǎn)品的分子質(zhì)量變?yōu)镃1C20，在常溫下，得到汽油和煤油鎦分混合的較高品質(zhì)的燃料油和燃燒氣。4 4歐美日加等國熱解處理技術(shù)

20、的發(fā)展計(jì)劃歐美日加等國熱解處理技術(shù)的發(fā)展計(jì)劃P 124129（自學(xué)）5 5流態(tài)化熱解過程簡(jiǎn)介流態(tài)化熱解過程簡(jiǎn)介5.1 流態(tài)化熱解技術(shù)設(shè)備單塔式單塔式和雙塔式雙塔式。下面分別介紹這兩種設(shè)備。5.1.1 外熱式雙塔流化床熱解爐外熱式雙塔流化床熱解爐作為熱解工藝中心的流化床熱解裝置，由兩個(gè)流化爐構(gòu)成。一個(gè)是熱解爐，投入固體廢物與被加熱了的砂子混合被熱解；熱解中放出了熱量的砂和在熱解反應(yīng)中生成的炭再一起進(jìn)入另一個(gè)爐；在此爐中，炭及輔助燃料和空氣接觸燃燒，將砂再一次加熱，加熱的砂再移向熱解爐，這樣砂在兩爐之間循環(huán)流動(dòng)，進(jìn)行熱量傳遞。如圖7-4所示。5 5流態(tài)化熱解過程簡(jiǎn)介流態(tài)化熱解過程簡(jiǎn)介5 5流態(tài)化熱

21、解過程簡(jiǎn)介流態(tài)化熱解過程簡(jiǎn)介5.1.2 5.1.2 內(nèi)熱式單塔流化床熱解爐內(nèi)熱式單塔流化床熱解爐熱解爐是豎形流化床反應(yīng)爐。垃圾由螺旋給料機(jī)連續(xù)加入，在爐內(nèi)和高溫砂混合，快速被加熱、干燥和分解。有機(jī)物被分解成燃?xì)?、焦油和炭渣。熱解所需的熱量由廢物的部分燃燒來供給。反應(yīng)爐下部設(shè)有空氣吹入孔供流化用和燃燒用。熱解生成的燃?xì)?、油分、水分及燃燒氣由爐上部排出，進(jìn)入旋風(fēng)除塵器，分離去砂和炭渣，再去燃?xì)馓幚砉ば颍酱蟮牟蝗嘉锍劣跔t下部排出爐外。如圖7-5所示。5 5流態(tài)化熱解過程簡(jiǎn)介流態(tài)化熱解過程簡(jiǎn)介5 5流態(tài)化熱解過程簡(jiǎn)介流態(tài)化熱解過程簡(jiǎn)介利用這種方式，按熱解主要回收的產(chǎn)品又可分為油回收油回收和氣體回收

22、氣體回收方式。油回收是在4505500C范圍內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，燃?xì)饣厥盏姆磻?yīng)溫度是6507500C。單塔式部分燃燒型流化床熱解爐和其他形式的熱解爐相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。被認(rèn)為特別適用于小規(guī)模的處理。熱解時(shí)因反應(yīng)溫度低，耐火材料的損傷較焚燒爐小。重金屬呈還原狀態(tài)固定在灰和分解殘?jiān)校谔盥駡?chǎng)溶出少。油回收方式能回收可貯存和運(yùn)輸?shù)挠?，不產(chǎn)生NOx，與焚燒相比燃燒排氣量少，但若原料廢物水分太多，會(huì)降低油化率，需要作干燥前處理。燃?xì)饣厥昭b置更簡(jiǎn)單，前處理僅是破碎，不需干燥，排水處理容易，但存在分解生成的燃?xì)?，大量貯存困難，而且燃?xì)鉄嶂档?，不利于利用和熱平衡? 5流態(tài)化熱解過程簡(jiǎn)介流態(tài)化熱解過程簡(jiǎn)介5.2 流態(tài)化

23、熱解技術(shù)在處理固體廢物中的應(yīng)用隨著人們對(duì)流態(tài)化技術(shù)研究的逐漸深入，流化床熱解技術(shù)近年來得到越來越廣泛的使用，例如煤的流化床反應(yīng)器熱解技術(shù)、廢輪胎循環(huán)流化床熱解技術(shù)、城市垃圾流化床熱解系統(tǒng)，以及塑料的流化床熱解技術(shù)等等，這些技術(shù)雖然有的還不是很成熟，但采用流態(tài)化熱解技術(shù)與其他技術(shù)相比有一定的優(yōu)越性，下面簡(jiǎn)要介紹一下流態(tài)化熱解技術(shù)在城市垃圾處理及廢輪胎處理中的應(yīng)用。5 5流態(tài)化熱解過程簡(jiǎn)介流態(tài)化熱解過程簡(jiǎn)介5.2.1 5.2.1 城市垃圾的熱解城市垃圾的熱解城市垃圾的熱解技術(shù)可以根據(jù)其裝置的類型分為：移動(dòng)床熔融爐方式；回轉(zhuǎn)窯方式；流化床方式；多段爐方式；Flash Pyrolysis方式。下面主要

24、介紹雙塔循環(huán)流化床熱解工藝。（1）循環(huán)流化床熱解工藝雙塔循環(huán)流化床熱解裝置由熱解器和燃燒器組成。熱解器以蒸汽作為流化介質(zhì)，燃燒器以空氣作為流化介質(zhì)并兼作為助燃劑。該裝置以河砂為熱載體，粒徑約為0.10.5mm，通過輸送裝置和兩器間適當(dāng)?shù)膲翰钍蛊湓趦善髦g進(jìn)行循環(huán)。5 5流態(tài)化熱解過程簡(jiǎn)介流態(tài)化熱解過程簡(jiǎn)介垃圾經(jīng)過預(yù)處理(破碎至50mm以下的粒徑)，經(jīng)定量輸送帶傳至螺桿進(jìn)料器，由此投入熱解爐內(nèi)。在流化床內(nèi)，作為載體的石英砂在熱解生成氣和助燃空氣的作用下產(chǎn)生流動(dòng)，從進(jìn)料口進(jìn)入的垃圾在流化床內(nèi)接受熱量，在大約5000C時(shí)發(fā)生熱分解，熱解過程產(chǎn)生的炭黑在此過程中發(fā)生部分燃燒。熱解產(chǎn)生的可燃性氣體經(jīng)旋風(fēng)

25、除塵器去除粉塵后，再經(jīng)分離塔分出氣、油和水。分離出的熱解氣一部分用于燃燒，用來加熱輔助流化空氣，殘余的熱解氣作為流化氣回流到熱解塔中。當(dāng)熱解氣不足時(shí)，由熱解油提供所需的那部分熱量。5 5流態(tài)化熱解過程簡(jiǎn)介流態(tài)化熱解過程簡(jiǎn)介（2）原料及熱解產(chǎn)物分布垃圾可熱解的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：有機(jī)質(zhì)(廚余、紙張、纖維)70，塑料5，水分10，無機(jī)物15。循環(huán)流化床熱解工藝參數(shù)和熱解氣成分以及兩器的熱平衡分別見表7-5和表7-6。5 5流態(tài)化熱解過程簡(jiǎn)介流態(tài)化熱解過程簡(jiǎn)介表表 7-5 循循環(huán)環(huán)流流化化床床熱熱解解工工藝藝參參 數(shù)數(shù)和和產(chǎn)產(chǎn)氣氣成成分分項(xiàng) 目熱 解 器燃 燒 器操 作 速 度 /(m/s)0.3 5物 料

26、 停 留 時(shí) 間 /s4 8-氣 體 停 留 時(shí) 間 /s5-操 作 溫 度 /0C8501050垃 圾 熱 量 /（ kJ/kg）4186-單 位 質(zhì) 量 垃 圾 輔 助 燃 料 量 （ 煤 ） /（ kg/kg）-0.088單 位 質(zhì) 量 垃 圾 物 料 循 環(huán) 量 /（ kg/kg）10 2010 20單 位 質(zhì) 量 垃 圾 蒸 汽 量 /（ kg/kg）0.2-消 耗 指 標(biāo)單 位 質(zhì) 量 垃 圾 空 氣 耗 量 /（ kg/kg）-0.484H258.1-CO10.2-CH49.0-可 燃 氣 體 各 組 分 的體 積 分 數(shù) 、 C2H41.86-可 燃 氣 體 熱 值 /（ kJ/ m3）13880-單 位 質(zhì) 量 垃 圾 產(chǎn) 氣 率 /（ m3/kg）0.23-5 5流態(tài)化熱解過程簡(jiǎn)介流態(tài)化熱解過程簡(jiǎn)介表表 7-6 循循 環(huán)環(huán) 流流 化化 床床 熱熱 解解 熱熱 平平 衡衡收 入 /kJ支 出 /kJ項(xiàng) 目數(shù) 量項(xiàng) 目數(shù) 量熱解器垃 圾 化 學(xué) 熱蒸 汽 焓載 熱 體 顯 熱合 計(jì)5660.81081.712131.018873.5蒸 汽 焓載 熱 體 顯 熱半 焦 顯 熱半 焦 化 學(xué) 熱可 燃 氣 體 化 學(xué) 熱焦 油 化 學(xué) 熱熱 損 失合 計(jì)1713.49820.4704.61201.3