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1、第八章 固体废物的热解本章重点掌握热解的定义、原理、工艺及影响热解过程的工艺参数及热解与焚烧的区别，了解几种典型的固体废物热解工艺。固体废物处理与资源化-第八章固体废弃物热解8-1 热解原理解原理一一热解的定解的定义 热解在英文中使用解在英文中使用“pyrolysis”一一词，在工，在工业上也上也称称为干干馏。它是在无氧或缺氧状。它是在无氧或缺氧状态下加下加热，使之分解，使之分解为：以以氢气、一氧化碳、甲气、一氧化碳、甲烷等低分子碳等低分子碳氢化合物化合物为主的主的可燃性气体；可燃性气体；在常温下在常温下为液液态的包括乙酸、丙酸、甲的包括乙酸、丙酸、甲醇等化合物在内的燃料油；醇等化合物在内的燃
2、料油；纯碳与玻璃、金属、土砂碳与玻璃、金属、土砂等混合形成的炭黑的化学分解等混合形成的炭黑的化学分解过程。程。固体废物处理与资源化-第八章固体废弃物热解过程热量产物热量的利用技术要求、处理成本焚烧放热过程CO2、H2O可发电或供热，适合于就近利用一般热解吸热过程可燃的低分子化合物（包括气态、液态、固态产物）可作为燃料或原料，可贮存和远距离输送较高、处理成本高焚烧法与热解法比较固体废物处理与资源化-第八章固体废弃物热解二二热解原理解原理有机物的热解反应可以用下列通式来表示；有机物 热 gG（气体H2、CO、CO2、H2O） 无氧或缺氧 sS（固体炭黑、炉渣） lL（液体有机酸、芳烃、焦油）纤维素
3、 CO、CO2、H2O、C 左旋葡萄糖 可燃性挥发组分 炭黑燃烧火焰燃烧 1237645O2O2固体废物处理与资源化-第八章固体废弃物热解表8-1 各种固体燃料组成及以C6HxOy表示的固体废物组成固体燃料C6HxOyH/CH2+1/2O2 H2O完全反后的H/C纤维素 C6H10O5 1.670.00/6=0.00木材C6H8.6O4 1.430.6/6=0.1泥炭C6H7.2O2.6 1.202.0/6=0.33褐煤C6H6.7O2 1.102.7/6=0.45半烟煤C6H5.7O1.1 0.953.0/6=0.50烟煤C6H4O0.53 0.672.94/6=0.49半无烟煤C6H2.3
4、O0.14 0.382.0/6=0.33无烟煤C6H1.5O0.07 0.251.4/6=0.23固体废物城市垃圾C6H9.64O3.75 1.612.14/6=0.36新闻纸C6H9.12O3.931.521.2/6=0.20塑料薄膜C6H10.4O1.06 1.738.28/6=1.4厨余物C6H9.93O2.97 1.664.0/6=0.67固体废物处理与资源化-第八章固体废弃物热解热解过程的化学反应包括：裂解反应： 异构反应 去氧去氮过程： 此外，还有环化、热聚合反应等 固体废物处理与资源化-第八章固体废弃物热解三三热解工解工艺热解产物的组成和数量，基本上可由下面因素决定：物料特性及预
5、处理情况热解反应器里的温度水平和物料的停留时间热解的方法：直接加热或间接加热固体废物处理与资源化-第八章固体废弃物热解1按供热方式的分类直接加热法 供给被热解物的热量是被热解物（所处理的废物）部分直接燃烧或者向热解反应器提供补充燃料燃烧时产生的热。 直接加热法的设备简单，而且采用高温，其处理量和产气率也较高，但所产气热值不高，作为单一燃料直接利用还不行，另外，高温热解，在NOX产生的控制上，还需认真考虑。固体废物处理与资源化-第八章固体废弃物热解间接加热法 是将被加热的物料与直接供热介质在热解反应器（或热解炉）中分离开的一种方法。可利用干墙式导热或一种中间介质来来作为传热（热砂料或熔化的某种金
6、属床层）。 间接加热一般而言，其物料被加热的性能较直接加热法差，从而增长了物料在反应器内的停留时间，即间接加热法的生产率是低于直接加热法的，间接加热法不可能采用高温热解方式，这可减轻对NOX产生的顾虑。 固体废物处理与资源化-第八章固体废弃物热解2按热解温度的分类 高温热解 ：热解温度1000 中温热解 热解温度600700之间 低温热解 热解温度600固体废物处理与资源化-第八章固体废弃物热解四影响热解的主要参数温度：热解产品的产量和成分可由控制反应器的温度来有效地改变。温度升高，产气量增加；当温度超过800时，T升高CO/CO2的比值增大；焦炭的碳成分，随着温度和湿度的增加，C含量会降低。
7、 固体废物处理与资源化-第八章固体废弃物热解湿度：主要表现在影响产气的产量和成分、热解的内部化学过程以及影响整个系统的能量平衡。物料中WY的含量增高，其可热解的干物质比例就减少，以应用基为基础的有用热解产物量就少，同时要求的干燥热量增加。这就会带来两种结果：一是系统的外加热量增多，一是净产出能源减少。在热解进行的内部化学反应过程中，水分对产气量和成分都有明显影响。固体废物处理与资源化-第八章固体废弃物热解CH4 2H2O CO2 4H2 900 被热解物料的水分高低与整个系统的能量平衡有直接关系。可用能量导出率R指标进行讨论： 式中：R为能量导出率；hout为热解产气的能量；hin为加入热解系
8、统的能量。500-550 固体废物处理与资源化-第八章固体废弃物热解反应时间 ：反应时间是指反应物料完成反应在炉内的停留时间，与物料尺寸，物料分子结构物性、反应器内的温度水平、热解方式等因素有关，并且影响热解产物的成分和总量 。压力 固体废物热分解一般在常压高温下进行，加压低温热分解时，可以增加油的转化率，但设备、技术要求都比较复杂 。加热速率：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，固体产率增加；高温-高速加热条件下，有机物分子结构发生全面断裂，生成大范围的低分子有机物，产物中气体组分增加。 固体废物处理与资源化-第八章固
9、体废弃物热解8-2热解反解反应器器1.固定床反应器固体废物处理与资源化-第八章固体废弃物热解固体废物处理与资源化-第八章固体废弃物热解2.流化床反应器固体废物处理与资源化-第八章固体废弃物热解3.回转炉固体废物处理与资源化-第八章固体废弃物热解4.双塔循环式热解反应器固体废物处理与资源化-第八章固体废弃物热解8-3 典型固体典型固体废物的物的热解解一一废塑料的塑料的热解解 废塑料热解处理的主要产物为C1C44的燃料油和燃料气以及固体残渣。在通常情况下，热解产生的燃料气基本上在系统内部全部消耗掉，生成的燃料油也部分得到消耗。在配备发电设施的系统中，最终得到的燃料油产品约为总投入物料的40%。 目
10、前，国内大宗的塑料品种主要有：聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）。固体废物处理与资源化-第八章固体废弃物热解1.废塑料热解的一般工艺（1）热分解图固体废物处理与资源化-第八章固体废弃物热解（2）热分解产物 热分解生成物因塑料种类不同而有较大差别。一般热分解反应能产生四类反应产物：烃类气体（碳分子数为C1C5）油品（汽油碳分子数为C5C11），柴油碳分子数为C12C22），重油碳分子数大于C20），石蜡焦炭 不同的反应产物的产量取决于塑料的种类、反应条件、反应器类型和操作方法等。固体废物处理与资源化-第八章固体废弃物热解塑料热分解反应的机理模式废塑料柴油汽油气体
11、重油焦炭焦炭柴油汽油气体气体焦炭焦炭气体固体废物处理与资源化-第八章固体废弃物热解原料PE（）PP（）PS（）混合（）回收率 油 气体93.2 6.3 油 气体83.4 14.6 油 气体91.9 6.1 油 气体90.0 6.0几种典型塑料的热分解回收率固体废物处理与资源化-第八章固体废弃物热解（3）热分解的一般过程前处理分离、粉碎熔融溶解热分解（催化）冷却、凝缩回收生成油生成油中和处理废渣等残渣处理过滤等废塑料残渣、炭、金属等食盐、氯化钙加热可燃性气体（HCl气体） 可燃性气体 （H2、CH4、C2H8）排气处理，再利用（燃料、发电）- （溶剂）废塑料热解油化工艺过程固体废物处理与资源化-
12、第八章固体废弃物热解废塑料PEPPPSPVC熔融（熔融釜）约300微压 中和处理（湿式中和装置）干燥（干燥器)中和处理（HCl吸收塔）热解气体（加热炉燃料）热解（热解釜）约400微压 HClHCl残渣热解气催化热解（催化反应塔）约300微压ZSM-5催化剂 冷却燃料油汽油煤油、柴油分离（分离塔）处理规模为500t/a的KPY型废塑料油化装置系统示意图 固体废物处理与资源化-第八章固体废弃物热解2. 槽式热解工艺分为聚合法和分解槽法固体废物处理与资源化-第八章固体废弃物热解固体废物处理与资源化-第八章固体废弃物热解3. 管式热解工艺固体废物处理与资源化-第八章固体废弃物热解固体废物处理与资源化-
13、第八章固体废弃物热解4. 流化床热解工艺日挥公司与北海道工业开发试验所研究的流化床热分解工艺固体废物处理与资源化-第八章固体废弃物热解5. 催化热解工艺固体废物处理与资源化-第八章固体废弃物热解二、污泥热解工艺流程固体废物处理与资源化-第八章固体废弃物热解固体废物处理与资源化-第八章固体废弃物热解三、城市生活城市垃圾的三、城市生活城市垃圾的热解解 城市垃圾的热解技术可以根据装置的类型分为：移动床熔融炉方式；回转窑方式；流化床方式；多段炉方式；Flush Pyrolysis方式。 固体废物处理与资源化-第八章固体废弃物热解1新日铁系统固体废物处理与资源化-第八章固体废弃物热解2Purox系统（U.C.C纯氧高温热分解法） 美国Union Carbide Corp.开发固体废物处理与资源化-第八章固体废弃物热解3Torrax系统（高温熔融热解法）在美国纽约首先建成固体废物处理与资源化-第八章固体废弃物热解4Occidental系统固体废物处理与资源化-第八章固体废弃物热解5Garret系统（管型瞬间热分解）固体废物处理与资源化-第八章固体废弃物热解6Landgard系统（回转窑热解法）固体废物处理与资源化-第八章固体废弃物热解
