1、第七章 固體廢物的熱解處理方法處理方法焚燒處理焚燒處理熱解熱解焙燒焙燒處理處理其它熱其它熱 處理方法處理方法焚燒（incineration）: 生活垃圾和危險廢物的燃燒（具有強烈放熱效應、有基態和電子激發態的自由基出現、并伴有光輻射的化學反應現象 ）熱解:是將有機物在無氧或缺氧狀態下加熱，使之成為氣態、液態或固態可燃物質的化學分解過 程。 焙燒: 在低于熔點的溫度下熱處理廢物改變廢物的物理化學性質以利于后續資源化利用的處理過程干燥脫水 熱分解 燒成u熱解是一種古老的工業化生產技術，該技術最早應用于煤的干餾，所得到的焦炭產品主要作為冶煉鋼鐵的燃料。在工業上稱之為干餾。u熱解(pyrolysis)

2、 ：是將有機物在無氧無氧或缺氧缺氧狀態下加熱，使之成為氣態、液態或固態可燃物質的化學分解過程。 如：重油裂解成輕燃油。一、起源及定義氣態產物：氫、甲烷、一氧化碳；氣態產物：氫、甲烷、一氧化碳；液態產物：液態產物：CH3OH、CH3COCH3、C2H5COOH、CH3CHO及焦油、溶劑油等；及焦油、溶劑油等；固態產物：焦炭、碳黑固態產物：焦炭、碳黑。 1. 可以將固體廢物中的有機物轉化為以燃料氣、燃料油和炭黑為主的貯存性能源；2. 由于是缺氧分解，排氣量少，有利于減輕對大氣環境的二次污染；3. 廢物中的硫、重金屬的有害成分大部分被固定在炭黑中；4. 由于保持還原條件，Cr(III)不會轉化為Cr

3、(VI)；5. NOx的產生量少。二、熱解的原理（一）特點無氧或缺氧無氧或缺氧 吸熱吸熱 氣、油、炭黑氣、油、炭黑 貯存或遠距離運輸貯存或遠距離運輸 二次污染較小二次污染較小需氧需氧 放熱放熱 二氧化碳、水二氧化碳、水 就地利用就地利用 二次污染大二次污染大焚燒焚燒生物質、塑料類、橡膠等生物質、塑料類、橡膠等熱解熱解 氧需求氧需求 能量能量 產物產物 利用利用 污染污染熱熱 解解 與與 焚焚燒燒 比比較較 研究報道表明，熱解煙氣量是焚燒的研究報道表明，熱解煙氣量是焚燒的1/2，NO是焚燒是焚燒的的1/2，HCl是焚燒的是焚燒的1/25，灰塵是焚燒的，灰塵是焚燒的1/2。（二）熱解的過程及產物

4、固體廢物熱解過程是一個復雜的化學反應過程。包括大分子的鍵斷裂，異構化和小分子的聚合等反應，最后生成各種較小的分子。 + 可燃性氣體（可燃性氣體（H2 、CH4 、CO、CO2 ）有機固體廢物有機固體廢物 + 有機液體（有機液體（有機酸、芳烴、焦油有機酸、芳烴、焦油） + 固體固體(炭黑、灰渣炭黑、灰渣)eg: 纖維素熱解化學式： 3C6H10O58H2O+C6H8O（焦油）+2CO2+2CO+CH4+H2+7C 三三熱熱 解解 工工 藝藝 分分類類是否生是否生成爐渣成爐渣造渣型和非造渣型造渣型和非造渣型熱解、熱解、燃燒位燃燒位置置單塔式和雙塔式單塔式和雙塔式產物物產物物理形態理形態氣化方式、液

5、化方式、炭化方式氣化方式、液化方式、炭化方式熱解爐熱解爐結構結構固定床、移動床、流化床和旋轉爐固定床、移動床、流化床和旋轉爐熱解溫熱解溫度不同度不同高溫熱解高溫熱解（10001000）、）、中溫熱解中溫熱解（600-700） 、低、低溫熱解溫熱解（1000，供熱方式幾乎都是，供熱方式幾乎都是直接加熱直接加熱低溫熱解：低溫熱解： T 600。農業、林業和農業產。農業、林業和農業產品加工后的廢物用來生產低硫低灰的炭，生品加工后的廢物用來生產低硫低灰的炭，生產出的炭視其原料和加工的深度不同，可作產出的炭視其原料和加工的深度不同，可作不同等級的活性炭和水煤氣原料。不同等級的活性炭和水煤氣原料。 一個完

6、整的熱解工藝包括：進料系統、反應器、回收凈化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。系統、控制系統幾個部分。熱解反應器熱解反應器包括：固定床、流化床、旋轉爐、分段爐等包括：固定床、流化床、旋轉爐、分段爐等 四、 典型固體廢物的熱解底物流底物流氣體氣體9393315315氣流氣流高溫分解高溫分解融渣或灰渣融渣或灰渣固體廢物固體廢物98098016501650預熱的空預熱的空氣或氣或O O2 2干燥干燥和預和預熱熱水蒸汽水蒸汽典型的固定燃燒床熱解反應器典型的固定燃燒床熱解反應器 結構相對結構相對簡單、氣體熱簡單、氣體熱損失少，系統損失少，系統熱效率較高，熱效率較高

7、，但氣體中易夾但氣體中易夾帶揮發性物質，帶揮發性物質，如焦油、蒸汽如焦油、蒸汽等。等。 流化床熱解反應器流化床熱解反應器1400140018001800排出氣體排出氣體98098016501650破碎的破碎的固體廢物固體廢物灰渣灰渣熱燃料熱燃料蒸汽蒸汽預熱的預熱的空氣或空氣或O O2 2 氣體流速足氣體流速足夠高，固體物料夠高，固體物料始終懸浮。反應始終懸浮。反應性能好，分解效性能好，分解效率高、尺寸小；率高、尺寸小；熱損失大，潔凈熱損失大，潔凈度差，避免灰渣度差，避免灰渣結塊，也適于含結塊，也適于含水量大的物料。水量大的物料。 塑料熱解是近年來國內外非常注重研究的一種能源回收方法，被認為是一

8、種最有效、最科學的回收塑料的途徑。 熱解產物主要是燃料油或化工原料等。 使用的催化劑種類主要有硅鋁類化合物和H-Y、ZSM-5、REY、Ni/REY等各種沸石催化劑。廢塑料的熱解產物及流程廢塑料的熱解產物及流程塑料種類不同時，其熱解溫度也不相同管式蒸餾法熱分解技術管式蒸餾法熱分解技術比較簡單地把廢PS制成液狀單體，而且用于回收單體的分解設備、反應溫度和停留時間均可隨意控制螺旋式熱分解系統采用螺旋攪拌，傳熱均勻，分解速率快，對分解速率慢的聚合物不能完全實現輕質化采用部分塑料的內部加熱方式，具有原料不需熔融、熱效率高、分解速率快。熱解原料的分散不夠均勻，顆粒與氣體的熱交換效率低，管線容易結焦等。熱

9、解設備在槽內的分解過程中進行混合攪拌，物料混合均勻，采用外部加熱，靠溫度來控制成油形狀。缺點就是物料的停留時間長、加熱管表面吸儲炭后會造成傳熱不良，需定期清理p熱解的基本工藝有兩種：一種是將廢塑料加熱熔融，通過熱解生成簡單 的碳氫化合物，然后在催化劑的作用下生成可燃油品。另一種將熱解和催化熱解分為兩段。熱解工藝：熱解工藝：p熱解工藝主要由：前處理熔融熱分解油品回收殘渣處理中和處理排氣處理等七道工序組成橡膠的熱解處理橡膠的熱解處理u廢輪胎高溫熱解靠外部加熱使化學鏈打開, 有機物得以分解或液化、汽化。熱解溫度在250500范圍內，當溫度高于250時, 破碎的輪胎分解出的液態油和氣體隨溫度升高而增加

10、，400以上時依采用的方法不同, 液態油和固態炭黑的產量隨氣體產量的增加而減少。u4% NaOH 溶液是最常用的廢輪胎熱解催化劑, 它能加速高分子鏈的斷裂, 在相同的溫度下可以增加液態油的產量, 同時提高產品的質量。主要是指天然橡膠生產的廢輪胎、廢皮帶、廢膠管等；主要是指天然橡膠生產的廢輪胎、廢皮帶、廢膠管等；而對人工合成的氯丁橡膠、丁腈橡膠，因在熱解時會產生而對人工合成的氯丁橡膠、丁腈橡膠，因在熱解時會產生HCl及及HCN，不適宜熱解。，不適宜熱解。天然橡膠制品的熱解產物：天然橡膠制品的熱解產物：氣體氣體（22%）：甲烷、乙烷、乙烯、丙烯、水、）：甲烷、乙烷、乙烯、丙烯、水、CO2、H2、丁

11、二烯等；丁二烯等；液體液體（27%）：苯、甲苯及其它芳烴；）：苯、甲苯及其它芳烴；炭灰炭灰（39%）；）；鋼絲鋼絲（27%）。）。橡膠的熱解處理橡膠的熱解處理u 輪胎橡膠的熱穩定性分為: 200, 200 300及300以上3個區域。 在200以下無氧存在時, 橡膠較穩定，橡膠作為一種高聚物, 其物理狀態取決于分子的運動形式。 在200 300, 橡膠特性粘數迅速改變, 低分子量的物質被“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。 當溫度高于300時, 橡膠分解加快, 斷裂

12、出來的化學物質分子量較小, 產生的油流動性較好, 而且透明橡膠的熱解處理橡膠的熱解處理幾種橡膠的熱穩定性幾種橡膠的熱穩定性橡膠熱解三相產率橡膠熱解三相產率 流化床熱解橡膠工藝流程流化床熱解橡膠工藝流程 1 1橡膠加料斗；橡膠加料斗；2 2螺旋輸送器；螺旋輸送器；3 3冷卻下伸管；冷卻下伸管；4 4流化床反應器；流化床反應器； 5 5加熱器；加熱器；3 3熱電偶；熱電偶；7 7冷卻器；冷卻器；8 8靜電沉積器；靜電沉積器；9 9深度冷卻器；深度冷卻器； 1010氣旋；氣旋； 1111取樣器；取樣器； 1212氣量計；氣量計； 1313節氣閥；節氣閥； 1414壓氣機；壓氣機； 1515轉子流量機

13、；轉子流量機；1616氣旋氣旋 此外，外國公司還研究了此外，外國公司還研究了用廢輪胎作制水泥燃用廢輪胎作制水泥燃料的試驗料的試驗。結果表明，在水泥原料中投入廢輪。結果表明，在水泥原料中投入廢輪胎，生產每噸水泥可節省胎，生產每噸水泥可節省C號重油號重油3%，輪胎中輪胎中的的S轉變成了轉變成了 SO2 CaSO4，既變成了水泥中既變成了水泥中的有用成分，又防止了的有用成分，又防止了SO2的污染；而金屬絲在的污染；而金屬絲在1200 鍛燒溫度下鍛燒溫度下 Fe2O3 Fe2O3再進一步再進一步與水泥中的與水泥中的CaO及及Al2O3反應轉變成水泥中的組反應轉變成水泥中的組分。分。u城市垃圾中可燃組分

14、日趨增長，紙張、塑料以及合成纖維等占有很大比重。可燃組分，熱解后可回收燃料油和可燃組分，熱解后可回收燃料油和燃料氣燃料氣.因此，城市垃圾作為資源回收也是一個重要的方面。u目前，用于處理城市垃圾的熱解技術方式主要有：移動床熔融爐方式、回轉窯方式、流化床方式、多段爐方式及Flush Pyrolysis方式等。其中，移動床熔融爐方式是城市垃圾熱解技術中最成熟的方法。u城市垃圾熱解后生成的氣體有城市垃圾熱解后生成的氣體有N2、H2、CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4等。等。城市垃圾的熱解城市垃圾的熱解主要熱主要熱 解技術解技術Occidental系系統統新日鐵系統新日鐵系統Purox系統系統La

15、ndgard系系統統流化床系統流化床系統Garret系統系統污泥熱解污泥熱解u 與目前常用的污泥焚燒工藝相比，污泥熱解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，因而是一種非常有前途的污泥處理方法和資源化技術。u可避免SOX、NOX、HCl的二次污染。污泥可單獨熱解，或與垃圾聯合熱解，在一些發達國家如德國、美國及法國等，已先后建成了日處理能力上千噸的聯合處理裝置。u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，以及前段反應中產生的炭黑氣

16、化過程。u通常碳的氣化反應是在9001000下發生的，所以需要控制反應溫度在800以上。污泥熱解污泥熱解污泥脫水 干燥 熱解 炭灰分離 油氣冷凝 熱量回收 二次污染防治污泥熱解流程圖污泥熱解流程圖農用固體廢物中的主要有機成分：農用固體廢物中的主要有機成分：脂肪脂肪、蛋白質蛋白質、淀粉淀粉、纖維素纖維素，熱解后可得到燃料油和燃料氣（，熱解后可得到燃料油和燃料氣（HV：5000 kJ/m3）。這些廢物包括木柴、玉米芯、花生皮、鋸末、稻）。這些廢物包括木柴、玉米芯、花生皮、鋸末、稻殼、果皮等。殼、果皮等。農用固體廢物的熱解農用固體廢物的熱解 是在低于熔點的溫度下熱處理廢物的過程，目的是改變廢物的化學性質和物理性質，以便于后續的資源利用焙燒焙燒固體物料在高溫不發生熔融的條件下