1、第四章固體廢物的熱處理固體廢物的熱處理固體廢物的熱處理l固體廢物熱處理就是在高溫條件下使固固體廢物熱處理就是在高溫條件下使固體廢物中可回收利用的物質轉化為能源體廢物中可回收利用的物質轉化為能源的過程，主要包括熱解、焚燒等技術，的過程，主要包括熱解、焚燒等技術，特別適合有機固體廢物的資源化。特別適合有機固體廢物的資源化。第一節 焚燒處理n固體廢物焚燒處理就是將固體廢物進行高溫分解和深度氧化固體廢物焚燒處理就是將固體廢物進行高溫分解和深度氧化的處理過程。的處理過程。n早期的焚燒爐如弗萊斯焚燒爐、安德森焚燒爐設備簡陋，沒早期的焚燒爐如弗萊斯焚燒爐、安德森焚燒爐設備簡陋，沒有煙氣凈化處理設施，間歇操作

2、，采用人工加料和人工排渣，有煙氣凈化處理設施，間歇操作，采用人工加料和人工排渣，焚燒效率低，殘渣量大，污染嚴重。焚燒效率低，殘渣量大，污染嚴重。n現代化的焚燒爐擁有較高效率的煙氣凈化裝置，廢物中的有現代化的焚燒爐擁有較高效率的煙氣凈化裝置，廢物中的有害有毒物質在害有毒物質在8001200的高溫下深度氧化，燃燒產生的的高溫下深度氧化，燃燒產生的余熱用于供熱或發電，產生的廢渣作建材使用，可同時實現余熱用于供熱或發電，產生的廢渣作建材使用，可同時實現廢物的無害化、減量化、資源化。廢物的無害化、減量化、資源化。燃燒過程有蒸發燃燒、分解燃燒和燃燒過程有蒸發燃燒、分解燃燒和表面燃燒三種機理。表面燃燒三種機

3、理。u可燃物質的碳氫化合物等受熱分解，揮發為較小分子可燃可燃物質的碳氫化合物等受熱分解，揮發為較小分子可燃氣體后再進行燃燒就是分解燃燒，如木材和紙的燃燒。氣體后再進行燃燒就是分解燃燒，如木材和紙的燃燒。u垃圾受熱后首先分解，輕的碳氫化合物揮發，留下固定碳垃圾受熱后首先分解，輕的碳氫化合物揮發，留下固定碳及惰性物。揮發分與空氣擴散混合而燃燒，固定碳的表面及惰性物。揮發分與空氣擴散混合而燃燒，固定碳的表面與空氣接觸進行表面燃燒。與空氣接觸進行表面燃燒。u生活垃圾中含有多種有機成分，其燃燒過程是蒸發燃燒、生活垃圾中含有多種有機成分，其燃燒過程是蒸發燃燒、分解燃燒和表面燃燒的綜合過程。分解燃燒和表面燃

4、燒的綜合過程。n普通，可燃廢物可用普通，可燃廢物可用CxHyOzNuSvClw表示，其完全燃燒表示，其完全燃燒的氧化反應可表示為：的氧化反應可表示為：n實際燃燒過程中，通過加入足夠的氧氣、保持適當溫度和實際燃燒過程中，通過加入足夠的氧氣、保持適當溫度和反應停留時間，控制燃燒反應使之接近理論燃燒，不致產反應停留時間，控制燃燒反應使之接近理論燃燒，不致產生有毒氣體。生有毒氣體。p通常可將焚燒過程劃分為干燥、熱分解和燃燒三通常可將焚燒過程劃分為干燥、熱分解和燃燒三個階段。個階段。p干燥是利用焚燒系統熱能，使入爐固體廢物水分干燥是利用焚燒系統熱能，使入爐固體廢物水分汽化、蒸發的過程。汽化、蒸發的過程。

5、p熱分解時固體廢物中的有機可燃物質在高溫作用熱分解時固體廢物中的有機可燃物質在高溫作用下進行化學分解和聚合反應的過程。下進行化學分解和聚合反應的過程。p燃燒是可燃物質快速分解和高溫氧化過程。燃燒是可燃物質快速分解和高溫氧化過程。p焚燒過程實際上是干燥脫水、熱化學分解、氧化焚燒過程實際上是干燥脫水、熱化學分解、氧化還原反應的綜合作用過程。還原反應的綜合作用過程。1、層狀燃燒技術 垃圾在爐排上著火燃燒，熱量來自上方的輻射、煙氣的對流以及垃圾層內部。 連續的翻動和攪動，明顯改善了物料的透氣性，促進了垃圾的著火和燃燒。 合理的爐型設計和配風設計，能有效地利用火焰下空氣、火焰上空氣的機械作用和高溫煙氣的

6、熱輻射，確保爐排上垃圾的預熱、枯燥、燃燒和燃燼過程。爐排型焚燒爐爐排型焚燒爐n將廢物置于爐排上進行將廢物置于爐排上進行焚燒的爐子，有固定爐焚燒的爐子，有固定爐排和活動爐排兩種焚燒排和活動爐排兩種焚燒爐爐n固定爐排：只能手工操固定爐排：只能手工操作、間歇運行，勞動條作、間歇運行，勞動條件差、效率低，撥料不件差、效率低，撥料不充分時焚燒不徹底。只充分時焚燒不徹底。只適用于焚燒少量的易燃適用于焚燒少量的易燃性廢物。性廢物。n實際應用較多的是活動實際應用較多的是活動式爐排焚燒爐，即機械式爐排焚燒爐，即機械爐排焚燒爐。爐排焚燒爐。活動式爐排有：活動式爐排有：（1并列搖動式并列搖動式 一系列扇形爐排有規律

7、地一系列扇形爐排有規律地橫排在爐體中。爐排上下運橫排在爐體中。爐排上下運動，使物料向前運動，對固動，使物料向前運動，對固體廢物適應性強，可用以含體廢物適應性強，可用以含水量較高的垃圾和以表面與水量較高的垃圾和以表面與分解燃燒形態為主的固體廢分解燃燒形態為主的固體廢物燃燒。物燃燒。（2逆動式逆動式 爐排長度固定、寬度可依爐排長度固定、寬度可依爐床所需面積進行調整，可爐床所需面積進行調整，可由數個爐床橫向組合而成。由數個爐床橫向組合而成。固定爐條和可動爐條交錯配固定爐條和可動爐條交錯配置，可動爐條逆向移動，廢置，可動爐條逆向移動，廢物因重力而滑落。大型垃圾物因重力而滑落。大型垃圾焚燒。焚燒。（3臺

8、階式臺階式為傾斜床面，其中固為傾斜床面，其中固定和可動爐排縱向交定和可動爐排縱向交錯配置，有階段落差。錯配置，有階段落差。（4履帶式履帶式 爐排由連續不斷地運動爐排由連續不斷地運動著的履帶組成。較少使用。著的履帶組成。較少使用。（5滾筒式滾筒式 爐排為爐排為57個圓筒形滾個圓筒形滾輪，成傾斜排列，相鄰圓輪，成傾斜排列，相鄰圓桶間旋轉方向相反，有獨桶間旋轉方向相反，有獨立的一次空氣導管，由圓立的一次空氣導管，由圓桶底部經滾筒表面的送氣桶底部經滾筒表面的送氣孔到達廢物層。孔到達廢物層。l 利用空氣流和煙氣流的快速利用空氣流和煙氣流的快速運動，使媒介料和固體廢物在運動，使媒介料和固體廢物在燃燒過程中

9、處于流態化狀態，燃燒過程中處于流態化狀態，并在流態化狀態下進行固體廢并在流態化狀態下進行固體廢物的干燥、燃燒和燃燼。物的干燥、燃燒和燃燼。l 焚燒溫度多保持在焚燒溫度多保持在400 980。2、流化燃燒技術流化床焚燒爐流化床焚燒爐l 流化床型焚燒爐是利用爐底分布板吹出熱風將廢流化床型焚燒爐是利用爐底分布板吹出熱風將廢物懸浮呈沸騰狀進行燃燒，并用石英砂作載體，加物懸浮呈沸騰狀進行燃燒，并用石英砂作載體，加速傳熱和燃燒。速傳熱和燃燒。l 適用于粉狀或泥狀廢物焚燒處理。適用于粉狀或泥狀廢物焚燒處理。它是一個略微傾斜而內襯耐火磚的鋼制空心圓筒，窯體通常很它是一個略微傾斜而內襯耐火磚的鋼制空心圓筒，窯體

10、通常很長，通過爐體整體轉動達到固體廢物均勻混合并沿傾斜角度向長，通過爐體整體轉動達到固體廢物均勻混合并沿傾斜角度向出料端移動。出料端移動。3、旋轉燃燒技術、旋轉燃燒技術旋轉窯焚燒爐旋轉窯焚燒爐溫度分布大致為：溫度分布大致為：干燥區干燥區200400，燃燒區燃燒區700900 ，高溫熔融燒結區高溫熔融燒結區11001300 四、焚燒的主要影響因素四、焚燒的主要影響因素1、固體廢物的性質、固體廢物的性質粗粗(高位高位)熱值熱值HHV） : 化合物在一定溫度下化合物在一定溫度下反應到達最終產物的焓的變化。反應到達最終產物的焓的變化。凈凈(低位低位)熱值熱值NHV ）: 意義與粗熱值相同。不意義與粗熱

11、值相同。不過粗熱值產物水為氣態。凈熱值產物水為液過粗熱值產物水為氣態。凈熱值產物水為液態。二者之差就是水的汽化潛熱。態。二者之差就是水的汽化潛熱。當生活垃圾的低位發熱值當生活垃圾的低位發熱值3350kJ/kg時，焚燒時，焚燒過程通常需要添加入住燃料，如摻煤或噴油過程通常需要添加入住燃料，如摻煤或噴油助燃。助燃。一般城市生活垃圾的含水率一般城市生活垃圾的含水率50%，低位發熱，低位發熱值多在值多在33508374kJ/kg。2、焚燒溫度、焚燒溫度n一般要求生活垃圾焚燒溫度在一般要求生活垃圾焚燒溫度在850950，醫療垃圾、危險固體，醫療垃圾、危險固體廢物的焚燒溫度要達到廢物的焚燒溫度要達到115

12、0 。3、停留時間、停留時間n進行生活垃圾焚燒處理時，通常要求垃圾停留時間能達到進行生活垃圾焚燒處理時，通常要求垃圾停留時間能達到1.5 2h 以上，煙氣停留時間能達到以上，煙氣停留時間能達到2s以上。以上。4、供氧量和物料混合程度、供氧量和物料混合程度n焚燒過程的氧氣是由空氣提供的。空氣不僅能夠起到助燃的作用，焚燒過程的氧氣是由空氣提供的。空氣不僅能夠起到助燃的作用，同時也起到冷卻爐排、攪動爐氣以及控制焚燒爐氣氛的作用。同時也起到冷卻爐排、攪動爐氣以及控制焚燒爐氣氛的作用。n焚燒廢液、廢氣時，焚燒廢液、廢氣時，m=1.21.3；焚燒固體廢物時，；焚燒固體廢物時，m=1.5 1.9，有時在有時

13、在2以上，才能較完全燃燒。以上，才能較完全燃燒。 煙氣停留時間、溫度、湍流度和空氣過剩系煙氣停留時間、溫度、湍流度和空氣過剩系數，統稱為數，統稱為“3T+1E”。 它既是影響固體廢物焚燒效果的主要因素，它既是影響固體廢物焚燒效果的主要因素，也是反映焚燒爐工況的重要技術指標。也是反映焚燒爐工況的重要技術指標。五、焚燒工藝五、焚燒工藝n現代化焚燒工藝主要由前處理系統、進料系統、焚燒爐現代化焚燒工藝主要由前處理系統、進料系統、焚燒爐系統、空氣系統、煙氣系統、灰渣系統、余熱利用系統系統、空氣系統、煙氣系統、灰渣系統、余熱利用系統及自動化控制系統組成。及自動化控制系統組成。n前處理系統主要指固體廢物的接

14、受、儲存、分選或破碎；前處理系統主要指固體廢物的接受、儲存、分選或破碎；n進料系統的主要作用是向焚燒爐定量給料；進料系統的主要作用是向焚燒爐定量給料；n焚燒爐系統是整個工藝的核心系統。焚燒爐系統是整個工藝的核心系統。n其他工藝系統其他工藝系統 是指固體廢物焚燒系統還包括的灰渣系是指固體廢物焚燒系統還包括的灰渣系統、廢水處理系統、余熱系統、發電系統、自動化系統統、廢水處理系統、余熱系統、發電系統、自動化系統等。等。 城市垃圾焚燒廠處理工藝流程圖城市垃圾焚燒廠處理工藝流程圖1-傾卸平臺傾卸平臺 2-垃圾貯坑垃圾貯坑 3-抓斗抓斗 4-操作室操作室 5-進料口進料口 6-爐排干燥段爐排干燥段 7-爐

15、排燃燒段爐排燃燒段 8-爐排后燃燒段爐排后燃燒段9-焚燒爐焚燒爐 10-灰渣灰渣 11-出灰輸送帶出灰輸送帶 12-灰渣貯坑灰渣貯坑 13-出灰抓斗出灰抓斗 14-廢氣冷卻室廢氣冷卻室 15-熱交換器熱交換器16-空氣預熱器空氣預熱器 17-酸性氣體去除設備酸性氣體去除設備 18-濾袋集塵器濾袋集塵器 19-引風機引風機 20-煙囪煙囪 21-飛灰輸送帶飛灰輸送帶22-抽風機抽風機 23-廢水處理設備廢水處理設備貯貯存存及及進進料料系系統統 焚燒系統焚燒系統 廢熱回收廢熱回收系統系統 發電系統發電系統 飼水處理系統飼水處理系統 廢氣處理系統廢氣處理系統 廢水處理系統廢水處理系統 灰渣收集及灰渣

16、收集及處理系統處理系統 空氣系統空氣系統l 助燃空氣可分為一次助燃空氣和二次助燃空氣。l 一次助燃空氣是指由爐排下送入焚燒爐的助燃空氣，即火焰下空氣；一次助燃空氣約占助燃空氣的6080%，主要起助燃、冷卻爐排、攪拌爐料的作用。l 一次助燃空氣分別從干燥段、燃燒段和燃盡段送入爐內，氣量大致約為15%、75%和10%。l二次助燃空氣主要是為了助燃和空氣氣量的湍流程度。二次助燃空氣一般約為助燃空氣總量的2040%。l焚燒過程中通常要求預熱空氣的溫度為200280 。焚燒煙氣焚燒煙氣l 主要的污染物質主要的污染物質l （1不完全燃燒產物不完全燃燒產物(PIC)，碳氫化合物燃燒不良產生，碳氫化合物燃燒不

17、良產生的副產品，包括的副產品，包括CO、炭黑、烴、有機酸及聚合物等；、炭黑、烴、有機酸及聚合物等；l （2粉塵，廢物中的惰性金屬鹽類、金屬氧化物或不粉塵，廢物中的惰性金屬鹽類、金屬氧化物或不完全燃燒物質等；完全燃燒物質等；l （3酸性氣體，包括氯化氫及其他鹵化氫、酸性氣體，包括氯化氫及其他鹵化氫、SOx、NOx、H3PO4等；等；l （4重金屬污染物，包括鉛、汞、鉻等的元素態、氧重金屬污染物，包括鉛、汞、鉻等的元素態、氧化態和氯化物等；化態和氯化物等；l （5有機污染物，主要為二噁英有機污染物，主要為二噁英TCDDs和和PCDFs等）等）焚燒煙氣處理技術焚燒煙氣處理技術l 氯化物、硫氧化物、氟

18、化氫的去除工藝可分為干法、半氯化物、硫氧化物、氟化氫的去除工藝可分為干法、半干法和濕法工藝三類；干法和濕法工藝三類；l （1干法工藝干法工藝 是將石灰粉噴入煙氣凈化反應器，使之是將石灰粉噴入煙氣凈化反應器，使之與氯化物、硫氧化物、氟化物等酸性氣體接觸反應生成與氯化物、硫氧化物、氟化物等酸性氣體接觸反應生成固態物質；固態物質；l （2半干法半干法 是將限量的一定濃度的石灰漿噴入煙氣凈是將限量的一定濃度的石灰漿噴入煙氣凈化反應器，使之與酸性氣體接觸反應而去除；化反應器，使之與酸性氣體接觸反應而去除；l （3濕法工藝濕法工藝 是將過量的石灰漿噴入煙氣凈化反應器，是將過量的石灰漿噴入煙氣凈化反應器，凈

19、化煙氣中的酸性氣體。凈化煙氣中的酸性氣體。l （4半干法煙氣凈化工藝具有對酸性氣體去除率高、半干法煙氣凈化工藝具有對酸性氣體去除率高、系統簡單、設備成熟、廢水零排放等特點，在生活垃圾系統簡單、設備成熟、廢水零排放等特點，在生活垃圾焚燒處理中得到廣泛應用。焚燒處理中得到廣泛應用。l 二噁英類物質是已知的毒性最大的物質之一。二噁英類物質主要有兩類，二噁英類物質是已知的毒性最大的物質之一。二噁英類物質主要有兩類，第一類是氯苯并二噁英第一類是氯苯并二噁英TCDDs）；第二類是二苯并呋喃類物質）；第二類是二苯并呋喃類物質PCDFs）。）。l 二噁英的來源可能三種，第一種是生活垃圾中可能含有微量二噁英類二

20、噁英的來源可能三種，第一種是生活垃圾中可能含有微量二噁英類物質或其前驅體物質；第二種是在垃圾焚燒過程中，一些二噁英類物質物質或其前驅體物質；第二種是在垃圾焚燒過程中，一些二噁英類物質的前驅體物質等可能會反應生成二噁英類物質，在焚燒不完全時進入煙的前驅體物質等可能會反應生成二噁英類物質，在焚燒不完全時進入煙氣；第三種可能的途徑是爐外生成二噁英類物質；氣；第三種可能的途徑是爐外生成二噁英類物質；l 通過控制二噁英類物質可采用以下三個措施：一是嚴格控制焚燒爐燃通過控制二噁英類物質可采用以下三個措施：一是嚴格控制焚燒爐燃燒室溫度和固體溫度、煙氣的停留時間，確保固體廢物及煙氣中的有機燒室溫度和固體溫度、

21、煙氣的停留時間，確保固體廢物及煙氣中的有機氣體，包括二噁英類物質的前驅體的有效焚毀率；二是減少煙氣在氣體，包括二噁英類物質的前驅體的有效焚毀率；二是減少煙氣在200500溫度段的停留時間；三是對煙氣進行有效的凈化處理。溫度段的停留時間；三是對煙氣進行有效的凈化處理。焚燒灰渣焚燒灰渣n普通，灰渣的主要成分是金屬或非金屬的氧化物，俗稱礦普通，灰渣的主要成分是金屬或非金屬的氧化物，俗稱礦物質，其組成約為物質，其組成約為SiO2 3540% 、Al2O31020%、Fe2O3510%、CaO1020%、MgO、Na2O、K2O各各15%及少量的及少量的Zn、Cu、Pb、Cr等金屬及鹽類。等金屬及鹽類。

22、n減量化效果用減量比指標來衡量，并用減量化效果用減量比指標來衡量，并用MRC(熱灼減量比熱灼減量比表示：表示： n殘渣中不可燃物質量殘渣中不可燃物質量= 殘渣燒失量殘渣燒失量焚燒殘渣質量焚燒殘渣質量 不可燃燒物質量投加廢物質量殘渣中渣質量投加廢物質量焚燒殘100MRC殘渣殘渣600 25） 3h灼燒后減少的質量占原焚燒殘渣質量的百分數。灼燒后減少的質量占原焚燒殘渣質量的百分數。第二節第二節 固體廢物的熱解處理固體廢物的熱解處理 熱解熱解(pyrolysis)(pyrolysis)是指將有機物在無氧或缺氧狀態下進行是指將有機物在無氧或缺氧狀態下進行加熱蒸餾，使有機物產生裂解，經冷凝后形成各種新的

23、氣加熱蒸餾，使有機物產生裂解，經冷凝后形成各種新的氣體、液體和固體，從中提取燃料油、油脂和燃料氣的過程。體、液體和固體，從中提取燃料油、油脂和燃料氣的過程。一、熱解原理一、熱解原理l熱解在工業上也稱為干餾，是利用有機物的熱不熱解在工業上也稱為干餾，是利用有機物的熱不穩定性，在無氧或缺氧條件下，使有機物受熱分穩定性，在無氧或缺氧條件下，使有機物受熱分解成分子量較小的可燃氣、液態油、固體燃料的解成分子量較小的可燃氣、液態油、固體燃料的過程。即：過程。即：l 無無O2或缺或缺O2l 有機固體廢物有機固體廢物+熱量熱量 可燃氣可燃氣+液態油液態油+固體燃料固體燃料+爐渣爐渣二、焚燒和熱解的區別二、焚燒

24、和熱解的區別 焚燒是需氧氧化反應，熱解是無氧或缺氧反應；焚燒是需氧氧化反應，熱解是無氧或缺氧反應；焚燒是放熱的，熱解是吸熱的；焚燒是放熱的，熱解是吸熱的；焚燒主要產物是二氧化碳和水；熱解的產物主要是可燃的低焚燒主要產物是二氧化碳和水；熱解的產物主要是可燃的低分子化合物；分子化合物；焚燒產生的熱能一般就近直接利用，而熱解生成的產物諸如焚燒產生的熱能一般就近直接利用，而熱解生成的產物諸如可燃氣、油及炭黑等則可以儲存及遠距離輸送。可燃氣、油及炭黑等則可以儲存及遠距離輸送。 三、熱解過程三、熱解過程l在熱解過程中，其中間產物存在兩種變化趨勢：由在熱解過程中，其中間產物存在兩種變化趨勢：由大分子變成小分

25、子直至氣體的裂解過程；由小分子大分子變成小分子直至氣體的裂解過程；由小分子聚合成較大分子的聚合過程。聚合成較大分子的聚合過程。l分解是從脫水開始的：如兩分子苯酚聚合脫水；其分解是從脫水開始的：如兩分子苯酚聚合脫水；其次是脫甲基或脫氫、生成水，架橋部分分解次甲基次是脫甲基或脫氫、生成水，架橋部分分解次甲基鍵的再反應生成鍵的再反應生成CO和和H2。l溫度再高時，生成的芳環化合物再進行裂解、脫氫、溫度再高時，生成的芳環化合物再進行裂解、脫氫、縮合、氫化等反應。縮合、氫化等反應。l反應沒有明顯的階段性，許多反應是交叉反應沒有明顯的階段性，許多反應是交叉進行的，熱解總的反應方程式可表示為：進行的，熱解總

26、的反應方程式可表示為：l 有機固體廢物有機固體廢物 加熱加熱 高中分子有機液高中分子有機液體焦油和芳香烴）體焦油和芳香烴）+ 低分子有機液體多低分子有機液體多種有機酸和芳香烴）種有機酸和芳香烴）+炭渣炭渣+CH4+H2+CO+ C1C5烴類烴類+NH3+H2S+HCN+CO2四、熱解產物四、熱解產物n可燃氣主要包括可燃氣主要包括C1-5的烴類、氫和的烴類、氫和CO氣體；氣體；n液態油主要包括甲醇、丙酮、乙酸、液態油主要包括甲醇、丙酮、乙酸、C25的烴的烴類等液態燃料。類等液態燃料。n固體燃料主要含純碳和聚合高分子的含碳物。固體燃料主要含純碳和聚合高分子的含碳物。n廢物類型不同，熱解反應條件不同

27、，熱解產物廢物類型不同，熱解反應條件不同，熱解產物有差異。通常產生可燃氣量大，特別是溫度較有差異。通常產生可燃氣量大，特別是溫度較高情況下，廢物有機成分的高情況下，廢物有機成分的50%以上都轉化成以上都轉化成氣態產物。熱解后，減容量大，殘余碳渣較少。氣態產物。熱解后，減容量大，殘余碳渣較少。五、熱解過程影響因素五、熱解過程影響因素（1溫度溫度溫度變化對產品產量、成分比例有較大的影響，是最溫度變化對產品產量、成分比例有較大的影響，是最重要的控制參數。重要的控制參數。在較低溫度下，油類含量相對較多。隨著溫度升高，在較低溫度下，油類含量相對較多。隨著溫度升高，許多中間產物也發生二次裂解，許多中間產物

28、也發生二次裂解，C5以下分子及以下分子及H2成成分增多，氣體產量與溫度成正比增長，各種有機酸分增多，氣體產量與溫度成正比增長，各種有機酸、焦油、碳渣相對減少。、焦油、碳渣相對減少。氣體成分：溫度升高，脫氫反應加劇，氣體成分：溫度升高，脫氫反應加劇，H2含量增加，含量增加，C2H4、C2H6減少；低溫時，減少；低溫時，CO2、CH4等增加。等增加。（2保溫時間保溫時間 廢料在反應器中的保溫時間決定了物料分解廢料在反應器中的保溫時間決定了物料分解轉化率。轉化率。 保溫時間長，分解轉化率高，熱解充分，但保溫時間長，分解轉化率高，熱解充分，但處理量少；處理量少； 保溫時間短，則熱解不完全，但處理量高。

29、保溫時間短，則熱解不完全，但處理量高。（3廢物成分廢物成分 有機物成分比例大，熱值高，可熱解性較有機物成分比例大，熱值高，可熱解性較好，產品熱值高，可回收性好，殘渣少；好，產品熱值高，可回收性好，殘渣少；含水率低，干燥耗熱少，升溫到工作溫度含水率低，干燥耗熱少，升溫到工作溫度時間短；較小的顆粒尺寸促進熱量傳遞，時間短；較小的顆粒尺寸促進熱量傳遞，保證熱解過程的順利進行。保證熱解過程的順利進行。（4反應器類型反應器類型一般固定燃燒床處理量大，而流化燃燒床溫一般固定燃燒床處理量大，而流化燃燒床溫度可控性好。氣體與物料逆流行進，轉化率度可控性好。氣體與物料逆流行進，轉化率高，順流行進可促進熱傳導，加

30、快熱解過程。高，順流行進可促進熱傳導，加快熱解過程。一個完整的熱解工藝包括進料系統、反應器、一個完整的熱解工藝包括進料系統、反應器、回收凈化系統、控制系統幾個部分。其中，反回收凈化系統、控制系統幾個部分。其中，反應器部分是整個工藝的核心，熱解過程在其中應器部分是整個工藝的核心，熱解過程在其中發生，其類型決定了整個熱解反應的方式以及發生，其類型決定了整個熱解反應的方式以及熱解產物的成分。熱解產物的成分。1、按反應器的類型可分為：、按反應器的類型可分為： 固定床、流化床、移動床、旋轉爐反應器固定床、流化床、移動床、旋轉爐反應器等。等。2、按供熱方式的分類：、按供熱方式的分類： (1)直接加熱法：供

31、給被熱解物的熱量是直接加熱法：供給被熱解物的熱量是被熱解物部分直接燃燒或者向熱解反被熱解物部分直接燃燒或者向熱解反應器提供補充燃料時所產生的熱。應器提供補充燃料時所產生的熱。(2)間接加熱法：是將被熱解的物料與直間接加熱法：是將被熱解的物料與直接供熱介質在熱解反應器或熱解爐接供熱介質在熱解反應器或熱解爐中分離開來的一種方法。可利用干墻中分離開來的一種方法。可利用干墻式導熱或一種中間介質來傳熱熱砂式導熱或一種中間介質來傳熱熱砂料或熔化的某種金屬床層）。料或熔化的某種金屬床層）。3、按熱解溫度的不同可分為：、按熱解溫度的不同可分為：高溫熱解：高溫熱解：1000以上，一般采用直以上，一般采用直接加熱

32、法；接加熱法；中溫熱解：中溫熱解： 600700，常用于廢橡，常用于廢橡膠、廢塑料生成燃料油的的熱解；膠、廢塑料生成燃料油的的熱解；低溫熱解：低溫熱解： 600以下，常用于農林以下，常用于農林廢棄物的熱解，生成不同等級的活性廢棄物的熱解，生成不同等級的活性炭和水煤氣。炭和水煤氣。4、熱解產物的物理形態，可分為氣化方式、熱解產物的物理形態，可分為氣化方式、液化方式和炭化方式。液化方式和炭化方式。5、按熱解與燃燒反應是否在同一設備中進行：、按熱解與燃燒反應是否在同一設備中進行：可分為單塔式和雙塔式；可分為單塔式和雙塔式；6、按熱解過程是否產生爐渣：可分為造渣型、按熱解過程是否產生爐渣：可分為造渣型

33、和非造渣型。和非造渣型。 （三熱解反應器（三熱解反應器1、固定床反應器固定燃燒床反應器）、固定床反應器固定燃燒床反應器）典型的固定燃燒床反應器典型的固定燃燒床反應器熱量由廢物燃燒部分燃燒所提熱量由廢物燃燒部分燃燒所提供；逆流式物流方向，停留時供；逆流式物流方向，停留時間長，保證了廢物最大程度地間長，保證了廢物最大程度地轉換成燃料；因氣體流速相應轉換成燃料；因氣體流速相應較低，產生氣體中夾帶的顆粒較低，產生氣體中夾帶的顆粒物質也比較少，減少了對空氣物質也比較少，減少了對空氣污染的潛在影響。污染的潛在影響。但存在一些技術難題，如有但存在一些技術難題，如有粘性的燃料需要進行預處理；粘性的燃料需要進行

34、預處理；使其燃燒時不結成餅狀。使其燃燒時不結成餅狀。由于反應器內氣流為上行式，由于反應器內氣流為上行式，溫度低，含焦油等成分多，易溫度低，含焦油等成分多，易堵塞氣化部分管道。堵塞氣化部分管道。2、流化床反應器流態化燃燒床反應器）、流化床反應器流態化燃燒床反應器） 在流化床中，氣體與燃料同流在流化床中，氣體與燃料同流向相接觸；反應器中氣體流速高向相接觸；反應器中氣體流速高到可以使顆粒懸浮，使得固體廢到可以使顆粒懸浮，使得固體廢物顆粒分散，反應性能更好，速物顆粒分散，反應性能更好，速度快。度快。 此工藝要求廢物顆粒本身可燃此工藝要求廢物顆粒本身可燃性好；溫度應控制在避免灰渣熔性好；溫度應控制在避免

35、灰渣熔化的范圍內，以防灰渣融熔結塊。化的范圍內，以防灰渣融熔結塊。 適應于含水量高或波動較大的適應于含水量高或波動較大的廢物燃料，且設備尺寸比固定床廢物燃料，且設備尺寸比固定床小，但熱損失大，氣體中帶走大小，但熱損失大，氣體中帶走大量的熱量和較多地未反應的固體量的熱量和較多地未反應的固體燃料粉末。燃料粉末。 旋轉窯是一種間接加熱的高溫分解反應器。旋轉窯是一種間接加熱的高溫分解反應器。 其主要設備為一個稍微傾斜的圓筒，在它緩慢旋轉的過其主要設備為一個稍微傾斜的圓筒，在它緩慢旋轉的過程中使廢料移動通過蒸餾容器到卸料口。蒸餾容器由金屬制程中使廢料移動通過蒸餾容器到卸料口。蒸餾容器由金屬制成，而燃燒室

36、則是由耐火材料砌成。分解反應所產生的氣體成，而燃燒室則是由耐火材料砌成。分解反應所產生的氣體一部分在蒸餾器外壁與燃燒室內壁之間的空間燃燒，這部分一部分在蒸餾器外壁與燃燒室內壁之間的空間燃燒，這部分熱量用來加熱廢料。此類裝置要求廢物必須破碎較細，以保熱量用來加熱廢料。此類裝置要求廢物必須破碎較細，以保證反應進行完全。證反應進行完全。包括固體廢物熱分解塔和固形炭燃燒塔。包括固體廢物熱分解塔和固形炭燃燒塔。 特點：將熱解與燃燒反應分開在兩個塔中進行。特點：將熱解與燃燒反應分開在兩個塔中進行。熱解所需的熱量，熱解所需的熱量， 由固體炭或燃料氣在由固體炭或燃料氣在 燃燒塔內燃燒供給。燃燒塔內燃燒供給。惰

37、性的熱媒體惰性的熱媒體(砂砂)在燃燒爐內吸在燃燒爐內吸收熱量并被流化氣收熱量并被流化氣鼓動成流化態，經鼓動成流化態，經聯絡管返回燃燒爐聯絡管返回燃燒爐內，再被加熱返回內，再被加熱返回熱解爐。熱解爐。n新日鐵系統是一種熱解和熔融為一體的復合處理工藝；nPurox系統又稱U.C.C.純氧高溫熱分解法；nLandgard系統采用的是回轉窯處理方式；nOccidental系統是由美國O.R.C.開發的以有機物液化為目標的熱解技術；nGarret系統是美國Garret公司開發的垃圾熱解系統，可得到能源產品燃料氣和燃料油。n廢塑料的熱解產物及流程廢塑料的熱解產物及流程n1、熱解產物、熱解產物n主要產物為主

38、要產物為C1-C44的燃料油和燃料氣以及固的燃料油和燃料氣以及固體殘渣。在通常情況下，產生的燃料氣基本上體殘渣。在通常情況下，產生的燃料氣基本上在系統內全部消耗掉，燃料油也部分消耗。在系統內全部消耗掉，燃料油也部分消耗。n聚烯烴在熱作用下可以發生裂解，產生低分子量化聚烯烴在熱作用下可以發生裂解，產生低分子量化合物，有氣體、液體、固體，其中氣體可作燃氣，合物，有氣體、液體、固體，其中氣體可作燃氣，液體作汽油、柴油等，固體作鋪路材料。液體作汽油、柴油等，固體作鋪路材料。n有催化劑存在時會改變裂解機理或裂解速度，使產有催化劑存在時會改變裂解機理或裂解速度，使產物組分發生改變。物組分發生改變。n聚烯烴

39、在催化劑存在下分解，其分解速度大大增加聚烯烴在催化劑存在下分解，其分解速度大大增加，如，如PE在熔融分解爐中有沸石催化劑存在時，在在熔融分解爐中有沸石催化劑存在時，在420-580分解，其分解速度提高分解，其分解速度提高27倍。倍。n 廢舊廢舊PE和和PP聚合物在高溫下可以發生裂解，隨溫聚合物在高溫下可以發生裂解，隨溫度不同，裂解產物有所變化。度不同，裂解產物有所變化。n裂解溫度在裂解溫度在800時，熱分解產物大部分是乙烯、時，熱分解產物大部分是乙烯、丙烯和甲烷；丙烯和甲烷；n在中等溫度在中等溫度400 500之間，熱分解產物有液體之間，熱分解產物有液體、氣體、固體殘留物，其中氣體占、氣體、固

40、體殘留物，其中氣體占20 40，液體液體3570，殘留物，殘留物10 30；n在較低溫度下裂解產生較多的是高沸點化合物。在較低溫度下裂解產生較多的是高沸點化合物。隨溫度提高，低分子量物質含量會提高，在常溫隨溫度提高，低分子量物質含量會提高，在常溫下為氣體。下為氣體。前處理 熱分解 油品回收 殘渣處理 中和處理 排氣處理槽式hg.kkwo/class/dhk/2019_06_15_22_51_55_928.htm流化床式hg.kkwo/class/dhk/2019_06_15_22_55_54_12.htm污泥熱解n與污泥焚燒工藝相比，污泥熱解的主要優點是操作系統封閉與污泥焚燒工藝相比，污泥熱解

41、的主要優點是操作系統封閉，污泥減容率高，無污染氣體排放，幾乎所有的重金屬顆粒，污泥減容率高，無污染氣體排放，幾乎所有的重金屬顆粒都殘留在固體剩余物中，在熱解的同時，還可實現能量的自都殘留在固體剩余物中，在熱解的同時，還可實現能量的自給和資源的回收。給和資源的回收。n干燥的污泥熱解可以分為前段反應速率較快的部分和后段反干燥的污泥熱解可以分為前段反應速率較快的部分和后段反應速率較慢的部分。后段反應主要是難分解的有機物繼續反應速率較慢的部分。后段反應主要是難分解的有機物繼續反應，以及前段反應中產生的炭黑氣化過程。應，以及前段反應中產生的炭黑氣化過程。n通常炭的氣化反應是在通常炭的氣化反應是在900-

42、1000下發生的，所以需要控下發生的，所以需要控制反應溫度在制反應溫度在800以上。以上。橡膠的熱解處理熱解熱解產物產物氣體氣體22%）：包括甲烷、乙烷、乙烯、）：包括甲烷、乙烷、乙烯、丙烯、丙烯、CO、水、水、CO2、H2、丁二烯、丁二烯液體液體27%）主要成分為）主要成分為苯、甲苯和其他芳香族化合物苯、甲苯和其他芳香族化合物固體為炭黑固體為炭黑39%）和鋼絲和鋼絲12%）l輪胎橡膠的熱穩定性分為輪胎橡膠的熱穩定性分為: 200, 200 300及及300以上以上3個區域。個區域。l在在200以下無氧存在時以下無氧存在時, 橡膠較穩定，橡膠作為一種高橡膠較穩定，橡膠作為一種高聚物，其物理狀態

43、取決于分子的運動形式。聚物，其物理狀態取決于分子的運動形式。l在在200 300，橡膠特性粘數迅速改變，低分子量的，橡膠特性粘數迅速改變，低分子量的物質被物質被“熱餾出來，殘余物成為不溶性干性物。此時橡熱餾出來，殘余物成為不溶性干性物。此時橡膠中的高分子鏈有些還未斷裂，有些斷裂成為較大分子膠中的高分子鏈有些還未斷裂，有些斷裂成為較大分子量的化學物質，因此產生的油黑而且粘，分子量大，碳量的化學物質，因此產生的油黑而且粘，分子量大，碳黑生成很不完全。黑生成很不完全。l當溫度高于當溫度高于300時，橡膠分解加快，斷裂出來的化學物時，橡膠分解加快，斷裂出來的化學物質分子量較小，產生的油流動性較好，而且

44、透明。質分子量較小，產生的油流動性較好，而且透明。熱解工藝廢輪胎回轉窯熱解裝置農林廢棄物的熱解n農業廢料的組成主要是糖類，其中農業廢料的組成主要是糖類，其中C、O、H的質的質量分數達量分數達7090%，含有豐富的，含有豐富的N、P、S、Si等常等常量元素，以及多種微量元素，屬于典型的有機物量元素，以及多種微量元素，屬于典型的有機物質。質。n從化合物組成來看，農林廢棄物不同程度地含有從化合物組成來看，農林廢棄物不同程度地含有纖維素、木質素、淀粉、蛋白質、戊聚糖等營養纖維素、木質素、淀粉、蛋白質、戊聚糖等營養成分，以及生物堿、單寧質、膠質和蠟質、酚基成分，以及生物堿、單寧質、膠質和蠟質、酚基和醛基

45、化合物等生物有機體成分。和醛基化合物等生物有機體成分。農林廢棄物生產草煤氣n在空氣供應不足的情況下，在較低的溫度下燃燒在空氣供應不足的情況下，在較低的溫度下燃燒農林廢棄物，可生成以農林廢棄物，可生成以CO和和H2為主要成分的可為主要成分的可燃氣體，俗稱草煤氣。燃氣體，俗稱草煤氣。目前常用氣化爐主要有固定床上吸式、下吸式、層式下吸式氣化爐和循環流化床氣化爐。農林廢棄物生產化工原料n在隔絕空氣的條件下，農在隔絕空氣的條件下，農林廢棄物加熱至林廢棄物加熱至270400，可分解形成，可分解形成固體的草炭、液態的糠醛固體的草炭、液態的糠醛、乙酸、焦油和草煤氣等、乙酸、焦油和草煤氣等多種燃料與化工原料。多

46、種燃料與化工原料。n熱解系統主要由熱解爐、熱解系統主要由熱解爐、冷凝器和分離器三個部分冷凝器和分離器三個部分組成。組成。農作物秸稈資源利用 秸稈是目前最容易獲得、面廣量大的生物質資源，中國每年就有10億噸之多。當前國內外秸稈利用的方法雖然很多，但真正技術先進實用、經濟可行的方法并不多。秸稈焚燒導致環境污染和交通安全事故時有發生。田間焚燒對田間焚燒對大氣的污染大氣的污染田間焚燒煙塵田間焚燒煙塵對城市的污染對城市的污染燃燒后的草木灰還田燃燒后的草木灰還田 ：田間焚燒帶來環境污染，有機物大：田間焚燒帶來環境污染，有機物大量損失，剩下的僅有無機灰分，這種方式應堅決予以廢止。量損失，剩下的僅有無機灰分，

47、這種方式應堅決予以廢止。1、秸稈還田秸稈中含有豐富的鉀、硅等有效肥力元素，而且含有大量的有機物。秸稈還田可增加土壤養分、改善土壤結構、保墑、調溫、抑制雜草生長，減輕鹽堿程度等作用。 直接粉碎還田：這種方式直接粉碎還田：這種方式簡便，易操作，但能耗大簡便，易操作，但能耗大，難以推廣。，難以推廣。 堆漚發酵還田：作為有機堆漚發酵還田：作為有機肥效果良好，但是堆漚發肥效果良好，但是堆漚發酵時間長、產生的異味對酵時間長、產生的異味對環境有一定影響。環境有一定影響。2、秸稈飼料化技術（1簡單加工簡單加工 利用薯類藤蔓、玉米秸、豆類秸稈、甜菜葉、稻草利用薯類藤蔓、玉米秸、豆類秸稈、甜菜葉、稻草、花生殼等加

48、工制成氨化、青貯飼料。、花生殼等加工制成氨化、青貯飼料。（2微生物處理微生物處理 利用微生物處理，可以將纖維素轉化為淀粉、粗蛋利用微生物處理，可以將纖維素轉化為淀粉、粗蛋白、糖類、氨基酸等營養成分。再加入一些添加白、糖類、氨基酸等營養成分。再加入一些添加劑，可大大提高秸稈的營養價值。目前廣泛采用劑，可大大提高秸稈的營養價值。目前廣泛采用的方法是采用酶制劑發酵處理秸稈。的方法是采用酶制劑發酵處理秸稈。牲畜飼料牲畜飼料 傳統飼料：是以秸稈直接養畜、過腹還田傳統飼料：是以秸稈直接養畜、過腹還田的方式進行的。未經處理的秸稈不僅消化率低的方式進行的。未經處理的秸稈不僅消化率低, 粗蛋白含量低粗蛋白含量低

49、, 而且適口性差而且適口性差, 采食量也不高。采食量也不高。青貯、氨化飼料：青貯、氨化飼料：是秸稈作為飼料是秸稈作為飼料的一種新的科學的一種新的科學方法，效果較好。方法，效果較好。但受收獲季節的但受收獲季節的限制，需要有一限制，需要有一定的設施。目前定的設施。目前規模尚不大。規模尚不大。3、秸稈用作農村能源（1秸稈氣化后可用作能源，具有揮發組分秸稈氣化后可用作能源，具有揮發組分高、碳的活性高、硫含量低等優點。高、碳的活性高、硫含量低等優點。（2秸稈氣化技術主要有沼氣化和草煤氣兩秸稈氣化技術主要有沼氣化和草煤氣兩種。種。秸稈氣化：秸稈氣化： 集中供氣裝置，據介紹，集中供氣裝置，據介紹，1kg秸稈

50、可產生秸稈可產生34m3的可燃氣，熱效率較的可燃氣，熱效率較高，有很好的實用性，在很多地區進行了高，有很好的實用性，在很多地區進行了推廣。推廣。秸稈沼氣：是秸稈利用的一種辦法，適合秸稈沼氣：是秸稈利用的一種辦法，適合于家庭、小規模的利用，但實現大規模工于家庭、小規模的利用，但實現大規模工業化利用有一定難度。業化利用有一定難度。 生物質柴油等：秸稈經粉碎后，在一定溫度、壓生物質柴油等：秸稈經粉碎后，在一定溫度、壓力條件下，通過催化劑作用，生產生物質柴油、生力條件下，通過催化劑作用，生產生物質柴油、生物質油或平臺化工產品，是一個大的發展方向，引物質油或平臺化工產品，是一個大的發展方向，引起國內外的

51、普遍關注。目前雖然技術上有突破，但起國內外的普遍關注。目前雖然技術上有突破，但經濟上還有很多問題，要推廣應用，尚待時日。經濟上還有很多問題，要推廣應用，尚待時日。生物質柴油工廠生物質柴油工廠4、秸稈生成化工原料、秸稈生成化工原料（1秸稈爐灰按爐灰：秸稈爐灰按爐灰：30%NaOH=1:0.92質量比的比例質量比的比例投入蒸壓釜內，在投入蒸壓釜內，在0.2MPa的蒸汽壓下沸煮的蒸汽壓下沸煮4h，至料液的相，至料液的相對密度為對密度為1.16時停止加熱，冷卻至相對壓力位零時倒出，過時停止加熱，冷卻至相對壓力位零時倒出，過濾，濾渣用清水煮洗、鹽酸中和、曬干、磨細即得活性炭。濾，濾渣用清水煮洗、鹽酸中和、曬干、磨細即得活