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第五章 固体废物的热解处理技术 基本原理 典型固体废物的热解 资源化的途径之一 固体废物的热解与焚烧相比有以下优点： (1)可以将固体废物中的有机物转化为以燃料气、燃料油和炭黑为主的贮存性能源 (2)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； (3)废物中的硫、重金属等有害成分大部分被固定在炭黑中； (4)由于保持还原条件，Cr3+不会转化为Cr6+； (5)NOx的产生量少。 美国：微生物学、热化学两条技术路线 热化学： (1)以产生热、蒸汽、电力为目的的燃烧技术； (2)以制造中低热值燃料气、燃料油和炭黑为目的的热解技术； (3)以制造中低热值燃料气或NH3、CH30H等化学物质为目的的气化热解技术 (4)以制造重油、煤油、汽油为目的的液化热解技术 生物能热化学转换系统 在欧洲．主要根据处理对象的种类、反应器的类型和运行条件对热解处理系统进行分类，研究不同条件下反应产物的性质和组成，尤其重视各种系统在运行上的特点和问题。 日本有关城市垃圾热解技术的研究是从1973年实施的star Dust”80计划开始的．该计划的中心内容是利用双塔式循环流化床对城市垃圾中的有机物进行气化。随后．又开展了利用单塔式流化床对城市垃圾中的有机物液化回收燃料油的技术研究。 国际上早期对热解技术的开发： 以美国为代表的，以回收贮存性能源(燃料气、燃料油和炭黑)为目的；成分复杂需要配套前处理＋低熔点物质＋有害物质的混入——城市垃圾直接热解回收燃料实现工业化生产方面并没有取得太大的进展。 以日本为代表的，减少焚烧造成的二次污染和需要填埋处置的废物量，以无公害型处理系统的开发为目的。与此相对，将热解作为焚烧处理的辅助手段，利用热解产物进一步燃烧废物，在改善废物燃烧特性、减少尾气对大气环境造成二次污染等方面、许多工业发达国家已经取得了成功的经验。 废塑料 高热值——焚烧——损伤焚烧设备； 焚烧产物——二噁英的主要来源 所以，各国制定……限制大量焚烧废塑料 ——塑料热解制油技术的发展 第一节 热解原理及方法 一、热解的定义 热解在英文中使用“pyrolysis”一词．在工业上也称为干馏。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、土砂等混合形成的炭黑的化学分解过程。 最经典定义：斯坦福研究所的 J．Jones（Stanford Research Institute，SRI) 提出的： “在不向反应器内通入氧、水蒸气或加热的一氧化碳的条件下，通过间接加热使含碳有机物发生热化学分解，生成燃料(气体、液体和炭黑)的过程”。 他认为通过部分燃烧热解产物来直接提供热解所需热量的情况，应该称为部分燃烧(Partial-combustion)或缺氧燃烧(starved-air-combustion)。 他还提倡将二者统称为PTGL(Pyrolysis, Thermal Gasfication or Liquification)过程。美国化学会为了表示对J．Jones的尊敬采纳了这一倡议，而将在欧洲和日本广为流行的不进行破碎、分选，直接焚烧的方式称为mass burning。 二、热解过程及产物 如Shafizadeh等人对纤维素的热解过程进行了较为详细的研究后．提出了用下图描述纤维素的热解和燃烧过程。 2. 热解反应所需的能量取决于各种产物的生成比，而生成比又与加热的速度、温度及原料的粒度有关。 低温低速——重新结合成热稳定性固体——固体产率增加 高温高速——全面裂解——气态产物增加 粒度大物料——均匀需时长——二次反应多 3. 固体废物热解是否得到高能量产物，取决于原料中氢转化为可燃气体与水的比例 美国城市垃圾的典型化学组成为C30H48N0.5S0.05，其H／C值低于纤维索和木材质． 日本城市垃圾的典型化学组成为C30H53N0.34S0.02Cl0.09。其H／C值高于纤维素。 三、废塑料热解原理 废塑料的种类：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(Ps)、聚氯乙烯(PVC)、酚醛树脂、脲醛树脂、PET、ABS树脂等。 PE、PP、PS、PVC等热塑性塑料当加热到300～500℃时，大部分分解成低分子碳氢化合物，特别是PE、PP、PS其分子构成中只包括碳和氢，热解过程中不会产生有害气体，是热解油化的主要原料。 PVC在加热到200℃左右时开始发生脱氯反应，进一步加热发生断链反应。 酚醛树脂、脲醛树脂等热硬性塑料则不适合作为热解原料。 PET、ABS树脂等在其分子构造中含有氮、氯等元素，热解过程中会产生有害气体或腐蚀性气体，也不适宜作为热解原料。 塑料裂解过程