固废污染控制工程--热解处理方式
固体废物热解处理工艺
•此外1t垃圾热解需要的0.2t氧气的制造过程。 •该系统每处理lkg垃圾可以产生热值为11168kJ/m3的可燃性气 体0.712m3
（三）Torrax系统
• 由气化炉、二燃室、一次空气预热器、热回收系统和 尾气净化系统构成。
• 垃圾不经预处理直接投入竖式气化炉中
废物类型不同，热解反应条件不同，热解产物有差异。但热 解过程产生可燃气量大，特别是温度较高情况下，废物有机成 分的50%以上都转化成气态产物。热解后，减容量大，残余碳 渣较少。
• 低温——油类含量相对较多 • 温度升高——全面裂解——气态产物增加，各种有机酸、焦油
、碳渣相对减少 • 较低和较高的加热速率——气体含量高 • 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
• 可燃性气体导入二燃室进一步燃烧，并利用尾气的余热发电。
• 灰渣中残存的热解固相产物 • 炭黑与从炉下部通入的空气在燃烧区发生燃烧反应，通过添
加焦炭来补充碳源。 • 玻璃体和铁，将重金属等有害物质固化在固相中——填埋或
再利用。
(二)Purox系统
•该系统也采用竖式热解炉，破碎后的垃圾从塔顶投料口进入． 依靠垃圾的自重在由上向下移动的过程中，完成垃圾的干燥和 热解。
• 垃圾干燥和热解所需的热量由炉底部通入的预热至 1000℃的空气和炭黑燃烧提供。
(四)Occidental系统
• 特点：垃圾前处理环节多，设备复杂 • 热解：不锈钢制筒式反应器 • 炭黑加热到760℃返回热解反应器供热 • 80℃急冷得到燃料油 • 热解油平均热值24401kJ/kg
（五） 流化床系统
燃气体与水的比例三、典型固体物的热解技术城市垃圾的热解
城市垃圾的热解技术根据其装置类型分：
固体废物热解处理技术
（5）反应器类型
1）反应器是热解反应进行的场所，是整个热解过程的关
键。不同反应器有不同的燃烧床条件和物流方式。
2）一般来说固定燃烧床处理量大，而流态化燃烧床温 度可控制性好。 3）气体与物料逆流行进有利于延长物料在反应器内滞留 时间，从而可提高有机物的转化率；气体与物料顺流行进 可促进热传导，加快热解过程。
（6）供气供氧
空气或氧作为热解反应中的氧化剂，使物料发生部分
燃烧，提供热能以保证热解反应的进行（如下图）。因此，
供给适量的空气或氧是非常重要的，也是需要严格控制 的．供给的可以是空气，也可以是纯氧。由于空气中含有 较多的N2，供给空气时产生的可燃气体的热值较低。供给 纯氧可提高可燃气体的热值，但生产成本也会相应增加。
发生二次裂解， C5 以下分子及H2成分增多，气体产量成
正比增长，而各种酸、焦油、炭渣产量相对减少。城市生 活垃圾热分解产物比例与温度的关系（如下图）。
城市生活垃圾热分解产物比例与温度的关系
（2）加热速率
通过加热温度和加热速率的结合，可控制热解产物中各组
分的生成比例。
1）在低温-低速加热条件下，有机物分子有足够的时间在
1）物料的性质如有机物成分、含水率（如下图）和尺寸大小等对热解
过程有重要影响。 2）有机物成分比例大、热值高的物料，其可热解性相对就好、产品热 值高、可回收性好、残渣也少。 3）物料的含水率低，加热到工作温度所需时间短，干燥和热解过程的
能耗就少。热解生成物与残渣占原有固体之比不受含水率的影响。
4）较小的颗粒尺寸有利于促进热量传递、保证热解过程的顺利进行， 尺寸过大时，情况则相反。
品质量，采用清水冲洗干净，将其晾干，然后用切割机切割为 30cm×45cm 的块状胶块。
固体废物的热解的基本原理和处理技术
二、热解过程及产物
1. 有机物的热解反应可以用下列通式来表示：
上述反应产物的收率取决于原料的化学结构、 物理形态和热解的温度及速度。
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。
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。
(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
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：
固废处理的热解处理
固废处理的热解处理是一种非常有效的处理方式，可以将各种固体废弃物转化成高效优质的能源。
这种处理方法现在已经得到了广泛的应用和推广，在环保领域有着十分重要的作用。
热解处理是一种将固体废弃物通过慢热处理，产生大量的无害气体和活性物质的方法。
这种处理方式的特点是节能、环保、经济，是固体废物处理的新技术，广泛应用于各类废弃物的处理中。
目前，热解处理已经成为了固废处理领域的主流技术之一。
热解处理将固体废弃物转化成气体、油、黑色的焦炭和灰烬等物质。
其中，焦炭和灰烬具备极高的市场价值。
焦炭可用作锅炉燃料，代替传统的煤炭燃料，灰烬则可以用于建筑材料等方面。
而气体和油也可以用作工业燃料，大大降低了能源消耗，缓解了压力。
热解处理的优点有许多。
首先，与传统的垃圾填埋和焚烧方法相比，热解处理方式可以将固体废弃物转化为高效优质的能源，大大减少了废弃物的排放，对环境的污染也大大降低。
其次，热解处理方式具备节能节材的显著特点，可以将固体废弃物转化为高效利用的能源。
最后，热解处理方式成本低廉，处理成本远低于传统的垃圾填埋和焚烧处理方式。
要实现热解处理的有效运作，需要借助于一些核心技术。
例如，筛分技术可以有效地控制废弃物的质量和粒度，减少固体废弃物的操作难度，提高处理效果。
此外，热解炉的设计和制造也是十分重要的环节，热解炉的运作对处理效果和能源利用效果有着重要的影响。
还需要注意的是，热解处理过程中需要注意废弃物的分类，应根据废弃物类别、性质和特点，采用不同的热解处理技术和设备，提高处理效果和安全性。
在未来的环保领域中，热解处理将是一个充满前景的行业。
它将在全球范围内得到广泛的应用和推广，成为一种可持续发展的环保技术。
同时，热解处理技术的不断研究和发展，也将为绿色环保事业做出更大的贡献。
总之，有效地将固体废弃物转化成高效优质的能源，具有很高的环保和经济价值。
未来，热解处理将成为一个充满前景的行业，在全球范围内得到广泛的应用和推广，成为一种可持续发展的环保技术。
固体废物的热解处理技术
随着各国经济生活的不断改善，城市垃圾中的有机物含量越来越多，其中废塑料等高热值废物的增加尤为明显。
城市垃圾中的废塑料成分不仅会在焚烧过程中产生炉膛局部过热，从而造成炉排及耐火衬里的烧损，同时也是二恶英等的主要发生源。
出于各国对焚烧过程中二恶英排放限制的严格化，废塑料的焚烧处理越来越成为关注的焦点问题，在此背景下，废塑料的热解处理技术已成为各国研究开发的热点。
固体废物热解的主要设备是热解装置，称之为热解炉或反应床。
城市垃圾的热解处理技术可依据其所使用热解装置的类型分为：固定床型热解、移动床型热解、回转窑热解、流化床式热解、多段竖炉式热解、管型炉瞬间热解和高温熔融炉热解。
其中，回转窑热解和管型炉瞬间热解方式是最早开发的城市垃圾热解处理技术；立式多段竖炉型主要用于含水较高的有机污泥的处理。
流化床方式有单塔式(热解和燃烧在一个塔炉内进行)和双塔式(热解和燃烧分开在两个塔炉内进行)两种，其中双塔式流化床应用较广泛，已达到工业化生产规模。
此外，高温熔融炉方式是城市垃圾热解中最成熟的方法，它的代表性装置有新日铁、purox和torrax等系统。
(1)固定床型热解系统。
此型热解的代表性装置为立式炉偏心炉排法系统。
废物自炉顶投入，经炉排下部送入的重油、焦油等可燃物之燃烧气体干燥后进行热分解。
炉排分为两层，在上层炉排之上为碳化物、未燃物和灰烬等，用螺旋推进器向左边推移落入下层炉排，在此，将未燃物完全燃烧。
这种操作过程称为偏心炉排法。
热解气体和燃烧气送人焦油回收塔、喷雾水冷却除去焦油后，经气体洗涤塔后用做热解助燃性气体，焦油则在油水分离器中回收。
炉排上部的碳化物层温度为500-600℃，热解炉出口温度为300-400℃。
废物加料口设置双重料斗，可以连续投料而又避免炉内气体逸出。
本方法适合于处理废塑料、废轮胎。
由于干馏法处理能力小，用部分燃烧法可以提高处理速度。
但当分解气体中混入燃烧废气时，其热值会降低，另外炭化物质将被烧掉一部分，其回收率也降低。
固体废物的热解的基本原理和处理技术
2. 污泥浓缩
目的：去除间隙水，含水率从96％～99％下降 到 85％～90％以上，可以用泵输送。
污泥浓缩的目的就是降低污泥中水分．缩小污 泥的体积，但仍保持其流体性质，有利于污 泥的运输、处理与利用。
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
以聚烯烃类塑料为例， 直链碳氢化合物——熔融软化为液体——低
分子碳氢化合物 (碳链范围约为1～44)再通 过合成沸石催化剂——分子量更小的碳氢 化合物。
上图是碳链范围为4000～12000的PE在常 压、450℃条件下热解所得油品的相对分子 质量分布图。
二、热解过程及产物
1. 有机物的热解反应可以用下列通式来表示：
上述反应产物的收率取决于原料的化学结构、 物理形态和热解的温度及速度。
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。
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。
➢一般的固体燃料，剩余H/C值均在0～0.5之间。 ➢美国城市垃圾的该H／c值位于泥煤和褐煤之间； ➢日本城市垃圾的该H/C值则高于所有固体燃料 ——垃圾中塑料含量较高。
➢从氢转换这一点来看．甚至可以说城市垃圾优于普 通的固体燃料。但在实际过程中，还同时发生其他产
1250℃——预热气体和回收蒸汽
固体废物的热解技术
一、固体废物的热解技术
热解(pyrolysis)是指将有机物在无氧或缺氧状态下进行加热 蒸馏，使有机物产生裂解，经冷凝后形成各种新的气体、 液体和固体，从中提取燃料油、油脂和燃料气的过程。
(一)热解原理
热解在工业上也称为干馏，是利用有机物的热不稳定性， 在无氧或缺氧条件下，使有机物受热分解成分子量较小的 可燃气、液态油、固体燃料的机物的热解过程首先是从脱水开始的： 其次是脱甲基：
第一个反应的生成水与第二个反应产物的架桥部分的 次甲基反应：
进一步提高温度，上述反应中生成的芳环化合物再进行裂解、 脱氢、缩合、氢化等反应：
总的反应为：
有机固体 废 热 解 物 气体H（ 2、CH4、CO、CO2等） ＋液体（有机、 酸焦 、油 芳等 烃） ＋固体（炭黑） 、炉渣等
（5）反应器类型：一般固定燃烧床处理量大，而流态燃烧床 温度可控性好。气体与物料逆流行进，转化率高，顺流行 进可促进热传导，加快热解过程。
（二）热解工艺分类
一个完整的热解工艺包括进料系统、反应器、回收净化
系统、控制系统几个部分。其中，反应器部分是整个工艺的
核心，热解过程在其中发生，其类型决定了整个热解反应的
无O2或缺O2 有机固体废物+热量 可燃气+液态油+固体燃料+炉渣
1、热解过程
在热解过程中，其中间产物存在两种变化趋势：由大分子变成小 分子直至气体的裂解过程；由小分子聚合成较大分子的聚合过程。
分解是从脱水开始的：如两分子苯酚聚合脱水；其次是脱甲基或 脱氢、生成水与架桥部分的分解次甲基键进行反应生成CO和H2。
热量由废物燃烧部分燃烧所提供；逆流式物流方向，停留时 间长，保证了废物最大程度地转换成燃料；因气体流速相应 较低，产生气体中夹带的颗粒物质也比较少，减少了对空气 污染的潜在影响。
3-2热解处理
五、固体废物热解工艺
（3） PP 、PE
550℃时产持物以油为主
< 550℃时，得到粘度低的油及黄油类产品
> 550℃时，以燃料气为主
五、固体废物热解工艺
（4） PVC
不能直接得到油和气。 流程特点
（i）带有回收HCl和炭化物的装置，热解进产生的HCl回
收制盐酸。 （.ii）800-900℃下用水蒸汽活化得到优质活性炭。
排放
· · · · · · · · · · ·
砂
尘渣
油
聚苯乙烯热解工艺流程
工艺的特点：
（1）要求经破碎颗粒粒度均匀，小于５mm；
（2）启动时，需要提供经预热的高温空气
（3）部分废物发生燃烧
一旦分解开始，就不需要外部供给热量 （4）热解速度快
五、固体废物热解工艺
ⅲ）热解油的性质、收率及油中苯乙烯单体的收率与温度
三、影响固体废物产物产率的因素 1、操作条件
1）温度 温度越高，气体产率增加，回形炭产率降低
2）压力
固体废物热解一般在常压下进行 2、组成 在固体废物的热解中，废轮胎的热解油产率最高
四、混合固体废物热解存在的问题
1、混合固体废物组成、性质差异给热解操作条件的控 制造成的困难
2、固体废物热解产物给热解技术带来的困难
优点： a. 不需要前处理分选作业；
b. 减轻设备腐蚀与简化后处理；
C. 在炉底产生的炉渣用作建材，加强了废物的综合利用。 缺点： a. 垃圾组成变化大、比重小，操作不易控制； b. 必须投加石灰、焦炭，吹入氧气，处理费用高于焚烧。
五、固体废物热解工艺
2、热解造油
废塑料的处理方法：① 填埋 ② 焚烧 ③ 自然光解法 ④ 再生