生 活 垃 圾 热 解 技 术.doc

生 活 垃 圾 热 解 技 术 本 期 目 录 综 述 1 政策、标准 国外相关法律法规 13 新闻动态 1 院内信息 科技管理 18 标准管理 19 综 述 定 义 热解(Pyrolysis)是指生活垃圾在没有氧化剂（空气、氧气、水蒸气等）存在或只提供有限氧的条件下，加热到逾500℃，通过热化学反应将生物质大分子物质（木质素、纤维素和半纤维素）分解成较小分子的燃料物质（固态炭、可燃气、生物油）的热化学转化技术方法。 通 式 有机固体废物 (H2、CH4、CO、CO2等)气体＋(有机酸、焦油等)有机液体＋碳黑＋炉渣 产 物 热解的产物主要有可燃气、生物油和固体黑炭。 可燃气（合成气）可用于民用炊事和取暖，烘干谷物、木材、果品、炒茶，发电，区域供热，工业企业用蒸汽等。在生物质能开发水平较高的国家，还用气化燃气作化工原料，如合成甲醇、氨等，甚至考虑作燃料电池的燃料。 生物油是高能量载体，基本上不含硫、氮和金属成分，是一种绿色燃料。 固体黑炭可用作工业燃料，制作碳基肥，改善土壤性能等。 优 势 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； 废物中的硫、重金属等有害成分大部分被固定在固体炭黑中； 由于保持还原条件，Cr3+不会转化为Cr6+；(4)NOx的产生量少。 原 理 从化学反应的角度对热解进行分析，生物质在热解过程中发生了复杂的热化学反应，包括分子键断裂、异构化和小分子聚合等反应。木材、林业废弃物和农作物废弃物等的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素。热重分析结果表明，纤维素在52℃时开始热解，随着温度的升高，热解反应速度加快，到350~370℃时，分解为低分子产物，其热解过程为： (C6H10O5)n→nC6H10O5 C6H10O5→H2O+2CH3-CO-CHO CH3-CO-CHO+H2→CH3-CO-CH2OH CH3-CO-CH2OH+H2→CH3-CHOH-CH2+H2O 半纤维素结构上带有支链，是木材中最不稳定的组分，在225～325℃分解，比纤维素更易热分解，其热解机理与纤维素相似。 从物质迁移、能量传递的角度对其进行分析，在生物质热解过程中，热量首先传递到颗粒表面，再由表面传到颗粒内部。热解过程由外至内逐层进行，生物质颗粒被加热的成分迅速裂解成木炭和挥发分。其中，挥发分由可冷凝气体和不可冷凝气体组成，可冷凝气体经过快速冷凝可以得到生物油。一次裂解反应生成生物质炭、一次生物油和不可冷凝气体。在多孔隙生物质颗粒内部的挥发分将进一步裂解，形成不可冷凝气体和热稳定的二次生物油。同时，当挥发分气体离开生物颗粒时，还将穿越周围的气相组分，在这里进一步裂化分解，称为二次裂解反应。 分 类 根据反应条件和控制参数的不同，生物质热解工艺基本上可以分为慢速热解（炭化，carbonization）、快速热解（液化fast pyrolysis）、气化(gasification)、烘培(torrefaction)等。 类别 简介 操作参数 产物 液体 固体 气体 慢速热解 有几千年的历史，是一种以生成木炭为目的的炭化过程。将木材等生物质放在窑内，在隔绝空气的情况下加热，可以得到占原料质量30%~35%的木炭产量。 约400℃左右，较长蒸气停留时间，可达数天 30% 35% 35% 快速热解 将磨细的生物质原料放在快速热解装置中，严格控制加热速率(一般约为10~200℃/s)和反应温度(控制在500℃左右)，生物质原料在缺氧情况下，被快速加热到较高温度，从而引发大分子的分解，产生小分子气体和可凝性挥发分以及少量焦炭产物。可凝性挥发分被快速冷却成可流动的液体，成为生物油或焦油，其比例一般可达原料质量的40%～60%。当完成反应时间甚短(0.5s)时，又称为闪速热解。与慢速热解相比，快速热解的传热反应过程发生在极短的时间内，强烈的热效应直接产生热解产物，再迅速淬冷，通常在0.5s内急冷至350℃以下，最大限度地增加了液态产物(油)。 约500℃左右，蒸气停留时间短，约1s 75% 12% 13% 气化 在高温（750~900℃）下的热解过程，以气体产物为主。 750~900℃ 5% 10% 85% 烘培 一般低于290℃，固体停留时间在10~60min，主要获得固体产物，一般用于预处理，改善原料的性能。 200~290℃，反应时间10~60min 在冷凝的情况下低于5%，否则无 80% 20% 工 艺 城市垃圾常见的热解工艺包括： （1）新日铁系统 该系统是将热解和熔融一体化的设备，通过控制炉温和供氧条件，使垃圾在同一炉体内完成干燥、热解、燃烧和熔融。干燥段温度约为300℃，热解段温度为300～1000℃，熔融