1、第八章第八章 城市生活垃圾的热解处理城市生活垃圾的热解处理 第一节第一节 概述概述第二节第二节 典型固体废物的热解典型固体废物的热解1、热解（）、热解（）固体废物的热解是在无氧或氧分压较低的条件下，使可燃性固体废物在高温固体废物的热解是在无氧或氧分压较低的条件下，使可燃性固体废物在高温下分解的操作技术。与焚烧处理区别在于焚烧是放热的，热解是吸热的；产物不下分解的操作技术。与焚烧处理区别在于焚烧是放热的，热解是吸热的；产物不同；利用方式不同，焚烧是将产生的热量发电，而热解产物是燃料油和气方便运同；利用方式不同，焚烧是将产生的热量发电，而热解产物是燃料油和气方便运送送 研究废物热解的目的使固体废物
2、转化为可储存、可运输的液体燃料或气体燃研究废物热解的目的使固体废物转化为可储存、可运输的液体燃料或气体燃料并使剩下的废物干净，惰性固体废物可方便填埋处理料并使剩下的废物干净，惰性固体废物可方便填埋处理热热 解解 原原 理理热解包括两个过程：（1）裂解过程由大分子变成小分子、直至气体的过程；（2）聚合过程由小分子聚合成较大分子的过程这些反应没有十分明显的阶段性，许多反应是交叉进行的。热解过程可用如下总反应方程式表示：有机固体废物有机固体废物 H2、CH4、CO、CO2 等等+有机酸、芳烃、焦油等有机酸、芳烃、焦油等+炭黑与炉渣炭黑与炉渣（气体）（气体）（有机液体（有机液体）（固体）固体）第一节第
3、一节 概述概述 2、热解产物、热解产物 固体废物热解是一个十分复杂的过程，包含大分子的键断裂、异构化和小分子的聚合等反应，热解过程中有机物转化成焦木酸（油）、可燃气体和炭渣 热解过程产生的液体主要有油类、焦木酸、水等；热解过程产生的气体主要有氢、一氧化碳、甲烷、乙烷等（按数量大小顺序排列）方式：方式：热解过程按不同供热方式、产品状态热解炉结构不同有不同分类 按供热方式分为内部加热和外部加热 按热分解与燃烧反应是否在同一设备中进行，热分解过程可分为单塔式和双塔式 按热解过程是否生成炉渣可分成造渣型和非造渣型 按热解产物的状态分成气化方式、液化方式和碳化方式 热解炉的结构分成固定层式、移动层式、或
4、回转式双塔循环式反应器双塔循环式反应器1垃圾 2加料器 3热解炉 4流化用蒸汽 5旋风分离器 6 焦油去除器 7 燃料气体冷却洗涤塔 8 燃料气体（产品）9助燃炉 10 燃烧炉 11 空气进口 12辅助燃料进口 13流化用蒸汽 14燃烧炉排气洗涤器 15 排气口 16、17残渣垃圾残 渣热解气体流化用蒸汽空气热解炉热解炉燃烧炉燃烧炉3 3、固体废物热解法的工艺参数（）、固体废物热解法的工艺参数（）关键参数：加热速度、温度时间、废物成分及所产生的气体与炭渣之间相对的流动方向气化时影响反应器生产的另一因素是水蒸气喷入，空气供氧程度 1)加热速度对产物气体成分和数量的关系加热速度对产物气体成分和数量
5、的关系 有实验数据表明，在较低或较高的加热速度下气体的产生量都很高。2)加热温度对热解产物的产率影响加热温度对热解产物的产率影响 固体废物热解的液、气、固态炭产率具有热平衡关系，热解温度越高，产气越多，热解温度低，油的产率高，因此应根据回收目的控制适宜温度。3)废物的成分和预处理方法对热解产物的影响废物的成分和预处理方法对热解产物的影响 固体废物一般都可生产燃气焦油及各种液体，但固体残渣比大部分工业废物产生的残渣少，如废轮胎的热解油产率高，一公斤废轮胎相当于0.80.9公斤重油 废料中的含水量对最终产品也有影响，含水量越低，将材料加热至工作温度所需的时间越少，因此预烘干有利于热解反应，但因耗能
6、成本昂贵。4)其他其他 在较高工作温度时，反应器内有更多的水形成气态产物，此时若喷入水蒸气会改变产物中氢和一氧化碳的比例，改变残渣中的炭含量。空气和氧气作为气化反应器的氧化剂产物的收率（wt%）100806040200450550650750850焦油冷凝液气体碳化物质温度（）热分解产物比例与温度的关系热分解产物比例与温度的关系 4、反应器类型、反应器类型 典型的反应类型有固定燃烧反应器、流态化燃烧反应器、悬浮反应器、旋转窑、输送式反应器 预热的空气水蒸汽灰渣气体流废物流城市固废气体高温分解干燥预热辅助燃烧器烘干区高温分解废物气体流燃烧气体预热的空气固定燃烧反应器 特点：对于有黏性的固体废物须
7、预处理（破碎）防止粘成饼状堵塞，另还可保证汽化效果。悬浮反应器特点：最近发展起来，潜力大，但每次仅能处理少量废物，且要求颗粒细小，保证效率 流态化燃烧反应器特点：与固定化相比，气体速度高到可以使颗粒悬浮起来，汽化效果甚佳，适合处理粒度不大的废物燃料，但热损失因气流大而增大热燃料灰渣破碎的城市固废物预热的空气可燃气可燃气进料炉篦干燥层热分解层还原层氧化层空气灰渣 气体(CO、H2、CH4、CO2)+液体（包括焦油和水蒸气）+炭干燥层100250热分解层300500800还原层900氧化层1200可燃气可燃气空气H2O(蒸汽)C+O2CO2C+CO22COC+H2OH2+CO进料出渣固定床反应器工
8、作示意图固定床反应器工作示意图 固定床反应器热解反应过程固定床反应器热解反应过程可燃气体可燃气体固体废物预热的空气或氧灰渣炉体蒸汽流化态物料流化床反应器工作示意图流化床反应器工作示意图（a）流化床热分解炉）流化床热分解炉 （b）流化床热分解工艺流程）流化床热分解工艺流程流化床热解装置及工艺流程流化床热解装置及工艺流程（a）1.分解产品2.溢流管3.搅拌浆叶4.流化用空气入口5.流动的热媒体管6.进料器（b）1.废塑料2.料斗及进料器3.流化床热分解炉4.空气进口5.燃料入口6.预热炉7.冷却塔8.分离槽9.后燃室10.排气11.生成油品热解炉冷却塔油油品品分离槽进料分解产物流化空气 旋转窑反应
9、器工作示意图旋转窑反应器工作示意图旋转窑特点在于间接加热，要求材质热传导要好，另废物须破碎，以利于分解反应 热解存在的问题分析热解存在的问题分析：热解过程温度越高，越有利于热解反应，但某些金属（如铜、铅挥发增加，对大气产生污染）；热解流出的液体，有较高的生化需氧量和化学需氧量，特别是酚类，会损害生物废水处理工艺；热解后的固体废物包括炉渣和玻璃状聚合体，若不含有机化合物，直接掩埋，不产生污染问题 微波加热减压分解废塑料工艺流程微波加热减压分解废塑料工艺流程1.废塑料加料斗 2.微波加热熔化炉 3.热解反应炉 4.微波电源 5.6.冷凝器 7.HCl回收塔 8.钠氏塔 9.气柜 10.HCl贮槽
10、11.油槽油槽气柜HCll贮槽减压热解反应炉熔化炉微波电源燃气回流第二节第二节 典型固体废物的热解典型固体废物的热解 聚烯烃浴加热分解废塑料工艺流程聚烯烃浴加热分解废塑料工艺流程1.塑料加料斗 2.聚烯烃浴加热分解炉3.燃烧室4.轻质油5.空气6.重质油分离塔7.轻质油分离塔8.轻质油槽9.热交换器10.13.14.18.泵11.HCl吸收塔12.HCl贮槽 15.洗涤塔16.除雾器17.NaOH水溶液贮槽19.给水贮槽20.残渣21.轻质油22.盐酸23.烟囱24.再加热室残渣轻质油盐酸轻质油分离塔重质油分离塔HCl吸收塔洗涤塔热解炉热解炉PVC、PE、PP、PS橡胶热解产品组成与温度关系图
11、橡胶热解产品组成与温度关系图气体（气体（22%）：甲烷（15.13%）、乙烷（2.95%）、乙烯（3.99%）、丙烯（2.5%）、一氧化碳（3.8%）；液体液体(27%)：苯（4.75%）、甲苯（3.62%）和其它芳香族化合物（8.50%）;炭灰炭灰:39%;钢丝钢丝:12%.1.碳 2.总油品 3.H2，C1C3 4.甲烷 5.苯 6.甲苯流化床热解橡胶的工艺流程图流化床热解橡胶的工艺流程图1.塑料加料斗 2.螺旋输送机 3.冷却下伸管 4.流化床反应器 5.加热器 6.热电偶 7.冷却器 8.静电沉积器 9.深度冷却器 10.气旋 11.气体取样器 12.气量计 13.节气阀 14.压气机 15.转子流量计 16.气旋流流化化床床反反应应器器深度冷却器深度冷却器油品油品油品油品（气体返回）进料进料
