固体废物热解处理技术.ppt

第八章 固体废物热解处理技术 8.1 概述 1、定义：有机物在无氧或缺氧状态下加热，使之分解的过程称为热解。 2、热解法与焚烧的区别 （1）产物也不同。焚烧的产物主要是二氧化碳和水,而热解的产物主要是可燃的低分子化合物：气态的有氢气、甲烷、一氧化碳；液态的有甲醇、丙烔、醋酸、乙醛等有机物及焦油、溶剂油等；固态的主要是焦炭或炭黑。 （2）反应性质不同。焚烧是一个放热过程，而热解需要吸收大量的热量。 （3）利用方式不同。焚烧产生的热能量大的可用于发电，量小的只可供加热水或产生蒸汽，适于就近利用，而热解的产物是燃料油及燃料气，便于贮藏和远距离输送。 3、热解技术与焚烧发相比的明显优点： （1）它可以将固体废物中的有机物转化为以燃料气、燃料油、碳黑等储存性能源。 （2）热解是一种缺氧分解，产生的废气少，相应地其排放的废气也少，这有利于减轻对环境空气的污染。 （3）废物中的硫、重金属等有害成分大部分被固定在碳黑中。 （4）由于保持在还原性条件，因此三价铬不会转化为六价铬。 （5）氮氧化物的产生量少。 8.2 热解原理 1、垃圾的焚烧特性 热解在工业上也称干馏。它是将有机物在无氧或缺氧状态下加热，使之分解为： （1）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； （2）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； （3）纯碳与玻璃、金属、土砂等混合形成的碳黑的化学分解过程。 2、热解过程及产物 有机固体废物的热解是一个复杂、连续的化学反应过程，在反应中包含着复杂的有机物断键、异构化等化学反应。热解过程可用如下总反应方程式表示： 有机固体废物→H2、CH4、CO、CO2等＋有机酸、芳烃、焦油等＋炭黑与炉渣 3、影响热解的因素 热解温度、加热速率、保温时间、物料性质、反应器类型以及供气供氧等。 每个参数都会对热解反应过程和热解产物产生影响。 （1）热解温度 温度变化对产品产量、成分比例有较大的影响。 1）在较低温度下，有机废物大分子裂解成较多的中小分子，油类含量相对较多。 2）随着温度的升高，除大分子裂解外，许多中间产物也发生二次裂解， C5 以下分子及H2成分增多，气体产量成正比增长，而各种酸、焦油、炭渣产量相对减少。城市生活垃圾热分解产物比例与温度的关系（如下图）。 城市生活垃圾热分解产物比例与温度的关系 （2）加热速率 通过加热温度和加热速率的结合，可控制热解产物中各组分的生成比例。 1）在低温-低速加热条件下，有机物分子有足够的时间在其最薄弱的接点处分解，重新结合为热稳定性固体，而难以进一步分解，反而产物中固体含量增加； 2）而在高温-高速加热条件下，有机物分子结构发生全面裂解，产生大范围的低分子有机物，热解产物中气体的组分增加。 （3）保温时间 1）物料在反应器中的保温时间决定了物料分解转化率。为了充分利用原料中的有机质，尽量脱出其中的挥发分，应延长物料在反应器中的保温时间。 2）物料的保温时间与热解过程的处理量成反比例关系。 3）保温时间长，热解充分，但处理量少； 4）保温时间短，则热解不完全，但处理量大。 （4）物料性质 1）物料的性质如有机物成分、含水率（如下图）和尺寸大小等对热解过程有重要影响。 2）有机物成分比例大、热值高的物料，其可热解性相对就好、产品热值高、可回收性好、残渣也少。 3）物料的含水率低，加热到工作温度所需时间短，干燥和热解过程的能耗就少。热解生成物与残渣占原有固体之比不受含水率的影响。 4）较小的颗粒尺寸有利于促进热量传递、保证热解过程的顺利进行，尺寸过大时，情况则相反。 （5）反应器类型 1）反应器是热解反应进行的场所，是整个热解过程的关键。不同反应器有不同的燃烧床条件和物流方式。 2）一般来说，固定燃烧床处理量大，而流态化燃烧床温度可控制性好。 3）气体与物料逆流行进有利于延长物料在反应器内滞留时间，从而可提高有机物的转化率；气体与物料顺流行进可促进热传导，加快热解过程。 （6）供气供氧 空气或氧作为热解反应中的氧化剂，使物料发生部分燃烧，提供热能以保证热解反应的进行（如下图）。因此，供给适量的空气或氧是非常重要的，也是需要严格控制的．供给的可以是空气，也可以是纯氧。由于空气中含有较多的N2，供给空气时产生的可燃气体的热值较低。供给纯氧可提高可燃气体的热值，但生产成本也会相应增加。 8.3 典型固体废物的热解 1、城市垃圾的热解 根据处理的方法，热解类型分为以下几种： （1）干馏 （2）固定床 （3）流化床 垃圾热解按装备的设置可有单器移动床 、双器循环流化床之分 2、 废橡胶的热解（以废旧轮胎为例） (4)原料种类及产物回收率 废轮胎经热解得炭黑、钢丝、燃料油、燃料气等。 (5)燃料气 废旧轮胎热解过程中产生不凝气体(燃