热解
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固体废物的热解的技术
（2）加热速率对产品成分比例影响较大。一般，在较低和较 高的加热速率下热解产品气体含量高。
（3）废料在反应器中的保温时间决定了物料分解转化率。 保温时间长，分解转化率高，热解充分，但处理量少； 保温时间短，则热解不完全，但处理量高。 （4）废物成分：有机物成分比例大，热值高，可热解性较好，
产品热值高，可回收性好，残渣少；含水率低，干燥耗热 少，升温到工作温度时间短；较小的颗粒尺寸促进热量传 递，保证热解过程的顺利进行。
（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
轮，成倾斜排列，相邻圆 桶间旋转方向相反，有独 立的一次空气导管，由圆 桶底部经滚筒表面的送气 孔到达废物层。
2、炉床型焚烧炉
采用炉床盛料，燃烧在 炉床上物料表面进行， 适于处理颗粒小或粉末 状固体废物以及泥浆状 废物，分为固定炉床和 活动炉床两大类。 （1）固定炉床－多段炉 又叫多膛炉或机械炉， 是一种有机械传动装置 的多膛焚烧炉，可以长 期连续运行、可靠性相 当高的焚烧装置，广泛 应用于污泥的焚烧处理。 缺点：机械设备较多， 需要较多维修与保养； 需要二次燃烧除臭。 固定床。
（2）活动炉床－旋转窑焚烧炉 活动炉床：转盘式、隧道式、回转式。
旋转窑焚烧炉：应用最多的活动炉床焚烧炉。它是一个略微 倾斜而内衬耐火砖的钢制空心圆筒，窑体通常很长，通 过炉体整体转动达到固体废物均匀混合并沿倾斜角度向 出料端移动。
根据燃烧气体和固体废物前进方向是否一致，旋转窑焚烧炉 分为顺流和逆流两种。前者常用于处理高挥发性固废； 后者常用于处理高
（3）废料在反应器中的保温时间决定了物料分解转化率。 保温时间长，分解转化率高，热解充分，但处理量少； 保温时间短，则热解不完全，但处理量高。 （4）废物成分：有机物成分比例大，热值高，可热解性较好，
产品热值高，可回收性好，残渣少；含水率低，干燥耗热 少，升温到工作温度时间短；较小的颗粒尺寸促进热量传 递，保证热解过程的顺利进行。
（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
轮，成倾斜排列，相邻圆 桶间旋转方向相反，有独 立的一次空气导管，由圆 桶底部经滚筒表面的送气 孔到达废物层。
2、炉床型焚烧炉
采用炉床盛料，燃烧在 炉床上物料表面进行， 适于处理颗粒小或粉末 状固体废物以及泥浆状 废物，分为固定炉床和 活动炉床两大类。 （1）固定炉床－多段炉 又叫多膛炉或机械炉， 是一种有机械传动装置 的多膛焚烧炉，可以长 期连续运行、可靠性相 当高的焚烧装置，广泛 应用于污泥的焚烧处理。 缺点：机械设备较多， 需要较多维修与保养； 需要二次燃烧除臭。 固定床。
（2）活动炉床－旋转窑焚烧炉 活动炉床：转盘式、隧道式、回转式。
旋转窑焚烧炉：应用最多的活动炉床焚烧炉。它是一个略微 倾斜而内衬耐火砖的钢制空心圆筒，窑体通常很长，通 过炉体整体转动达到固体废物均匀混合并沿倾斜角度向 出料端移动。
根据燃烧气体和固体废物前进方向是否一致，旋转窑焚烧炉 分为顺流和逆流两种。前者常用于处理高挥发性固废； 后者常用于处理高
生物质热解技术
所有的动植物和微生物。 生物质能是太阳能以化学能形式储存在生物质中的能量形式，
以生物质为载体的能量。 生物质能直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为
常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种 可再生能源。
2、生物质能的分类
传统生物质能
在发展中国家小规模应用的生物质能，主要包括农村生活用能 （薪柴、秸秆、稻草、稻壳及其它农业生产的废弃物和畜禽粪便 等）；
③ 当温度高于300℃时, 橡胶分解加快, 断裂出来的化学物质分子 量较小, 产生的油流动性较好, 而且透明
橡胶的热解处理
废轮胎高温热解靠外部加热使化学链打开, 有机物得以分 解或液化、汽化。热解温度在250℃～500℃范围内，当温 度高于250℃时, 破碎的轮胎分解出的液态油和气体随温度 升高而增加，400℃以上时依采用的方法不同, 液态油和固 态炭黑的产量随气体产量的增加而减少。
污染
无氧或缺氧 吸热 气、油、炭黑 贮存或远距离运输 二次污染较小
研究报道表明，热解烟气量是焚烧的1/2，NO是焚 烧的1/2，HCl是焚烧的1/25，灰尘是焚烧的1/2。
3 热解的过程及产物
固体废物热解过程是一个复杂的化学反应过程。包括大分 子的键断裂，异构化和小分子的聚合等反应，最后生成各 种较小的分子。
供热方 式
➢直接加热 、间接加热
五
热解温 度不同
➢高温热解、中温热解、低温热解
热
解
热解炉 结构
➢固定床、移动床、流化床和旋转炉
工
艺 分
产物物 理形态
➢气化方式、液化方式、炭化方式
类 热解、
燃烧位 置
➢单塔式和双塔式
是否生 成炉渣
➢造渣型和非造渣型
以生物质为载体的能量。 生物质能直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为
常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种 可再生能源。
2、生物质能的分类
传统生物质能
在发展中国家小规模应用的生物质能，主要包括农村生活用能 （薪柴、秸秆、稻草、稻壳及其它农业生产的废弃物和畜禽粪便 等）；
③ 当温度高于300℃时, 橡胶分解加快, 断裂出来的化学物质分子 量较小, 产生的油流动性较好, 而且透明
橡胶的热解处理
废轮胎高温热解靠外部加热使化学链打开, 有机物得以分 解或液化、汽化。热解温度在250℃～500℃范围内，当温 度高于250℃时, 破碎的轮胎分解出的液态油和气体随温度 升高而增加，400℃以上时依采用的方法不同, 液态油和固 态炭黑的产量随气体产量的增加而减少。
污染
无氧或缺氧 吸热 气、油、炭黑 贮存或远距离运输 二次污染较小
研究报道表明，热解烟气量是焚烧的1/2，NO是焚 烧的1/2，HCl是焚烧的1/25，灰尘是焚烧的1/2。
3 热解的过程及产物
固体废物热解过程是一个复杂的化学反应过程。包括大分 子的键断裂，异构化和小分子的聚合等反应，最后生成各 种较小的分子。
供热方 式
➢直接加热 、间接加热
五
热解温 度不同
➢高温热解、中温热解、低温热解
热
解
热解炉 结构
➢固定床、移动床、流化床和旋转炉
工
艺 分
产物物 理形态
➢气化方式、液化方式、炭化方式
类 热解、
燃烧位 置
➢单塔式和双塔式
是否生 成炉渣
➢造渣型和非造渣型
医疗废物热解焚烧原理
医疗废物热解焚烧原理
医疗废物热解焚烧原理主要涉及两个过程：热解和焚烧。
热解是利用垃圾中有机物的热不稳定性，在无氧或贫氧的条件下将医疗垃圾中的有机成分高温加热，使大分子量的有机物转变为可燃性气体、液体燃料和焦炭的过程。
固体废物的H/C比值越高，越有利于热解。
现有医疗垃圾中针管、输液管等一次性塑料用具明显增多，医疗废物的H/C比值也明显增高，所以医疗废物很适宜用热解方法进行处理。
焚烧则是将热解产生的可燃性气体和剩余的残渣进行燃烧的过程。
初次燃烧室的固定炉层上燃烧，使垃圾有机成分分解为可燃性气体；残渣由炉床尾端连续排出。
可燃性气体再送至二次燃烧室，并供应充分空气使其完全燃烧。
医疗废物的处理需严格遵守环保规定，如有疑问，建议咨询环保专家，获取最准确的信息。
第十章 生物质热解技术
第十章生物质热解技术1 概述热化学转化技术包括燃烧、气化、热解以及直接液化，转化技术与产物的相互关系见图10-1。
热化学转化技术初级产物可以是某种形式的能量携带物，如，木炭（固态）、生物油（液态）或生物质燃气（气态），或者是能量。
这些产物可以被不同的实用技术所使用，也可通过附加过程将其转化为二次能源加以利用。
图10-1 热化学转化技术与产物的相互关系生物质热解、气化和直接液化技术都是以获得高品位的液体或者气体燃料以及化工制品为目的，由于生物质与煤炭具有相似性，它们最初来源于煤化工（包括煤的干馏、气化和液化）。
本章中主要围绕热解展开。
1.1生物质热解概念热解（Pyrolysis又称裂解或者热裂解）是指在隔绝空气或者通入少量空气的条件下，利用热能切断生物质大分子中的化学键，使之转变成为低分子物质的过程。
可用于热解的生物质的种类非常广泛，包括农业生产废弃物及农林产品加工业废弃物、薪柴和城市固体废物等。
关于热解最经典的定义源于斯坦福研究所的J. Jones提出的，他的热解定义为“在不向反应器内通入氧、水蒸气或加热的一氧化碳的条件下，通过间接加热使寒潭有机物发生热化学分解，生成燃料（气体、液体和固体）的过程”。
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，严格地讲不应该称为部分燃烧或缺氧燃烧。
他还提出将严格意义上的热解和部分燃烧或缺氧燃烧引起的气化、液化等热化学过程统称为PTGL（Pyrolysis，Thermal Gasification or Liquification）过程。
生物质由纤维素、半纤维素和木质素三种主要组分组成，纤维素是β-D-葡萄糖通过C1-C4苷键联结起来的链状高分子化合物，半纤维素是脱水糖基的聚合物，当温度高于500℃时，纤维素和半纤维素将挥发成气体并形成少量的炭。
木质素是具有芳香族特性的，非结晶性的，具有三度空间结构的高聚物。
由于木质素中的芳香族成分受热时分解较慢，因而主要形成炭。
热解工艺流程
热解工艺流程
一、原料准备
1.选择适宜的生物质原料
2.粉碎或切割原料至合适尺寸
3.调整原料含水率和颗粒度
二、热解设备调试
1.检查热解设备状态和安全性能
2.设置热解温度和压力参数
3.调试设备以确保正常运行
三、热解反应
1.将原料投入热解设备
2.控制热解温度和反应时间
3.收集热解产物
四、产物处理与分离
1.进行产物气液固分离
2.对气体进行净化和收集
3.进行液态和固态产物处理
五、产品收集与储存
1.收集处理后的产品
2.进行产品质量检验
3.储存合格产品并准备出售。
热解技术的应用领域
热解技术的应用领域
热解技术是一种在高温条件下将物质分解为不同的组分的技术。
它可以应用于许多领域，例如：
1. 生物质能利用：热解技术可用于将生物质转化为生物炭、液体燃料和气体燃料，用于能源生产。
2. 化学工业：热解技术可用于制备各种化学品，如碳黑、焦油、酚醛树脂等。
3. 环保领域：热解技术可以用于处理废弃物，如塑料、橡胶、木材等，将它们转化为有用的物质。
4. 冶金工业：热解技术可以用于提取金属，如铁、铜、铝等。
5. 建筑材料：热解技术可以用于生产建筑材料，如陶瓷、玻璃等。
总之，热解技术在许多领域都有广泛的应用，可以为我们的生活和工业生产带来很多好处。
- 1 -。
固体废弃物的热解
1 热解过程与产物 大分子键的断裂，异构化，小分子的聚合
有机固废 气体（H 2 , CH 4 , CO2 , CO） 有机液体
（有机酸，芳烃，焦油 ） 固体（炭黑，灰渣） 例如纤维素的热解： （ 3 C6 H10O5） 8H 2 0 C6 H 8O(可燃油) 2CO 2C2O CH 4 H 2 7C
•热解产物中有C,H,O等，可以用H/C来评价热解效果 •有机物组分不同，热解起始温度不同。
•不同温度区间反应各异，产物不同。大分子裂解小 分子聚合同时存在
2 有机固废热解工艺
• 按照热解温度 高温热解 >1000度 中温热解 600~700度 低温热解 600度以下 • 按照热解炉构造 固定床，移动床，流化床，旋转炉
3 常见热解工艺流程 1城市垃圾热解技术 • 新日铁系统 图6-6 • Puro系统 图6-7 • Landgard系统 图6-8 • Occidental系统 图6-9 • 双塔循环热解 图6-10 • Garret热分解 美 哥伦比亚大学 对以日处理1000t 投资15年偿 还年息7%.经济技术分析结果 表6-7
第二节 炭，重油裂解 一、热解原理 有机物热不稳定，缺氧高温下发生裂解形成可燃物质。 焚烧是高电极电位下氧化放热分解反应，热解是低电 极电位下吸热分解反应。 热解特点： •固废中有机物转化为燃料气，燃料油，炭黑等 •无氧，缺氧分解导致排气量少，减少环境污染 •废物中的硫，重金属多固定在炭黑中 •NOx生成少，Cr3+ 不会转化为Cr6+
热解二
方法，代表性的系统有新日铁系统、Purox系统和 Torrax系统。
热解反应器
4.1、固定床反应器（固定燃烧 床反应器）
❖ 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。
❖ 由于是缺氧分解，排气量少，有利于减轻对大气环境的二次污染； ❖ 废物中的硫、重金属等有害成分，大部分被固定在炭黑中； ❖ NOX的产量减少。
❖ 废物中的硫、重金属等有害成分，大部分被 固定在炭黑中；
❖ NOX的产量减少。
2. 热解的方式
按加热方式分：直接加热和间接加热方式；
直接加热：由部分废弃物原料直接燃烧供热或利用辅助燃料加热方式； 间接加热：由反应器外侧供应热解所需热量的加热方式；
按热解设备分：固定床式、移动床式、流化床式、回转窑式 等；
(一)新日铁系统
该系统是将热解和熔融一体化的设备，通过控制炉 温和供氧条件，使垃圾在同一炉体内完成干燥、热 解、燃烧和熔融。
干燥段温度约为300℃； 热解段温度为300～1000℃； 熔融段温度为1700～1800℃； 可燃烧性气体热值6工艺的技术要素
有催化剂存在时会改变裂解机理或裂解速度，使产物组分发生改变。聚烯烃在 催化剂存在下分解，其分解速度大大增加，如PE在熔融盐分解炉中有沸石催化 剂存在时，在420—580℃分解，其分解速度提高2～7倍。
❖ 废旧PE和PP聚合物在高温下可以发生裂解，随温度 不同，裂解产物有所变化。
❖ 裂解温度在800℃时，热分解产物大部分是乙烯、丙 烯和甲烷；
❖ 适于焚烧的废物：纸、木材、纤维素、动物性残渣、 无机污泥、有机粉尘、含氯有机废物、城市垃圾、 其他各种混合废物。
热解反应器
4.1、固定床反应器（固定燃烧 床反应器）
❖ 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。
❖ 由于是缺氧分解，排气量少，有利于减轻对大气环境的二次污染； ❖ 废物中的硫、重金属等有害成分，大部分被固定在炭黑中； ❖ NOX的产量减少。
❖ 废物中的硫、重金属等有害成分，大部分被 固定在炭黑中；
❖ NOX的产量减少。
2. 热解的方式
按加热方式分：直接加热和间接加热方式；
直接加热：由部分废弃物原料直接燃烧供热或利用辅助燃料加热方式； 间接加热：由反应器外侧供应热解所需热量的加热方式；
按热解设备分：固定床式、移动床式、流化床式、回转窑式 等；
(一)新日铁系统
该系统是将热解和熔融一体化的设备，通过控制炉 温和供氧条件，使垃圾在同一炉体内完成干燥、热 解、燃烧和熔融。
干燥段温度约为300℃； 热解段温度为300～1000℃； 熔融段温度为1700～1800℃； 可燃烧性气体热值6工艺的技术要素
有催化剂存在时会改变裂解机理或裂解速度，使产物组分发生改变。聚烯烃在 催化剂存在下分解，其分解速度大大增加，如PE在熔融盐分解炉中有沸石催化 剂存在时，在420—580℃分解，其分解速度提高2～7倍。
❖ 废旧PE和PP聚合物在高温下可以发生裂解，随温度 不同，裂解产物有所变化。
❖ 裂解温度在800℃时，热分解产物大部分是乙烯、丙 烯和甲烷；
❖ 适于焚烧的废物：纸、木材、纤维素、动物性残渣、 无机污泥、有机粉尘、含氯有机废物、城市垃圾、 其他各种混合废物。
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③ 当温度高于300℃时, 橡胶分解加快, 断裂出来的化学物 质分子量较小, 产生的油流动性较好, 而且透明。
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废橡胶热解产物
轮胎热解所得产品的组成中气体占22%（重量）、 液体占27%、炭灰占39%、钢丝占12%。 ➢在气体组成主要为甲烷(15.13%)、乙烷(2.95%)、 乙烯(3.99%)、丙烯(2.5%)、一氧化碳(3.8%)，水、 CO2、氢气和丁二烯也占一定的比例。 ➢在液体组成主要是苯(4.75%)、甲苯(3.62%)和其 他芳香族化合物(8.50%)。
低温热解：T<600℃。农业、林业 和农业产品加工后的废物用来生产低硫 低灰的炭，生产出的炭视其原料和加工 的深度不同，可作不同等级的活性炭和 水煤气原料。
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此外，按热分解与燃烧反应是否在同一设备中进行， 热分解过程可分成单塔式和双塔式。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 的状态可分成气化方式、液化方式和碳化方式。还 有的按热解炉的结构将热解分成固定层式、移动层 式或回转式，由于选择方式的不同，构成了诸多不 同的热解流程及热解产物。
影响热解产物的生成比例。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。
3．停留时间 决定物料分解转化率。
为了充分利用原料中的有机物质，尽量脱出 其中的挥发分，应延长物料在反应器中的停 留时间。
停留时间长，热解充分，但处理量少；停留 时间短，则热解不完全，但处理量大。
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4．物料性质
3、热解工艺分类
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直接（内部）供热：供给适量空气使
有机物部分燃烧，提供热解所需热量
按供热方式
（获得低品位燃气）
间接（外部）供热：从外界供给热 解所需热量
（燃气品位高但供热效率低）
高温热解：T>1000℃，供热方式 几乎都是直接加热
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按热解温度
中温热解：T=600～700℃，主要 用在比较单一的废物的热解，如废轮 胎、废塑料热解油化
在实际生产中，有两种分类方法是最常用的：一是 按照生产燃料目的将热解工艺分为热解造油和热解 造气；二是按热解过程控制条件将热解工艺分为高 温分解和气化。
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4、热解的应用
思考：
1、热解的目的是什么？该如何评 价热解效果的好坏？
2、如果要获得目标产物，该如何 控制工艺？
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二、热解影响因素
1、温度（影响最大）
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废旧轮胎具有很强的抗热、 抗机械性，很难降解，几十 年都不会自然消失。长期露 天堆放，占用大量土地，且 极易滋生蚊虫传播疾病，还 容易引发火灾，被人们称为 “黑色污染”。如何把这些 废旧轮胎回收好、利用好是 我们面临的一个非常严峻的 问题。
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轮胎橡胶的热稳定性分为:～ 200℃, 200℃～ 300℃及 300℃以上3个区域。
一般来说，固定燃烧床处理量大，而流态化 燃烧床温度可控性好。气体与物料逆流行进 有利于延长物料在反应器内的滞留时间，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。
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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。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。
① 在200℃以下无氧存在时, 橡胶较稳定，橡胶作为一种 高聚物, 其物理状态取决于分子的运动形式。
② 在200℃～ 300℃, 橡胶特性迅速改变, 低分子量的物质 被“热馏”出来, 残余物成为不溶性干性物。此时橡胶 中的高分子链有些还未断裂, 有些断裂成为较大分子量 的化学物质, 因此产生的油黑而且粘, 分子量大, 碳黑生 成很不完全。
物料的性质如有机物成分、含水率和尺寸大 小等对热解过程有重要影响。
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。
物料颗粒的尺寸较小有利于热量传递、保证 热解过程的顺利进行，尺寸过大时，情况则 相反。
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5．反应器类型
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。
适用范围较广，主要是对热 需考虑废物的组成、性质和
值的要求
数量等
.
固体废物的热解与焚烧相比有下列优点:
①可以将固体废物中的有机物转化为以燃料气、燃料 油和炭黑为主的贮存性能源；
②由于是缺氧分解，排气量少，有利于减轻对大气环 境的二次污染；
③废物中的硫、重金属等有害成分大部分被固定在炭 黑中；
④ 由于保持还原条件，Cr3+不会转化为Cr6+； ⑤ NOx的产生量少。
不同热解工艺的热解产物
工艺 炭化
加压炭化 常规热解
真空热解 快速热解
停留时间 加热速率
几小时～几 天
15min～2h
几小时 5～30min
极低
中速 低速 中速
2～30s
0.1～2s 小于1s 小于1s
中速
高速 高速 极高
温度/℃
主要产物
300～500 焦炭
.
450 400～600 700～900
350～450 400～650 650～900 1000～3000
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热解
.
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提问：木材如何才能变成木炭？ 炭化属于热解中的一种工艺
.
一、热解处理的基本理论
热解是一种古老的工业化生产技术，该 技术最早应用于煤的干馏，所得到的焦 炭产品主要作为冶炼钢铁的燃料。
1. 定义：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、固体燃料的过 程。
可燃气主要包括C1-5的烃类、氢和CO气体； 液态油主要包括甲醇、丙酮、乙酸、C25的烃类 等液态燃料。 固体燃料主要含纯碳和聚合高分子的含碳物。
热解和焚烧对比
焚烧
热解
放热反应
吸热反应
.
有氧
无氧或者缺氧
直接利用燃烧释放的热能 热利用率较低
将固废中蕴藏的热能以可燃 气、液、固的形式驻留
热利用率较高
废气难处理易造成二次污染 不产生大量废气，污染轻
焦炭
焦炭、液体1） 和气体2） 焦炭和气体
液体
液体 液体和气体 气体
注：1）液体成分主要有乙酸、乙醇、丙酮及其他碳水化合物组成的焦油或化合物组成， 可通过进一步处理转化为低级的燃料油；
2）气体成分主要由氢气、甲烷、碳的氧化物等气体组成。
.
三、热解反应器
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，热解反应器 是整个热解工艺的核心，热解过程此发生。不同的 反应器类型往往决定了整个热解反应的方式以及热 解产物的成分。
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❖ 关于热解的最经典的定义是斯坦福研究 所提出的，即在不向反应器内通入氧、 水蒸气或加热的CO条件下，通过间接 加热使含碳有机物发生热化学分解，生 成燃料的过程。
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2.热解原理
有机 热 固 无 O 量 2 或 体 O 2 缺 可 废 液 燃 物 固 态 气体 油 炉燃
焚烧：有机物+O2 = CO2+H2O+其它简单无机物+热量
.
.
Байду номын сангаас
双塔循环式反应器的特点： ①热分解的气体中不混入燃烧废气，热值高达
17000～18900kJ/m3； ②烟气回收热能，减少固熔物与焦油状物质； ③外排废气量少； ④热分解塔上有特殊气体分布板，使气体旋转时形
成薄层流态化； ⑤可去除垃圾中的无机杂质和残渣。
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3．回转窑反应器
该反应器的特点是设备结构简单，操作可靠，只需破 碎预处理，对废物的适应性强，可回收铁和玻璃质。
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四、 热解处理实例
1.废塑料的热解
废旧PE和PP聚合物在高温下可以发生裂解，随温度不同，裂 解产物有所变化。 温度为800℃时，热分解产物大部分是乙烯、丙烯和甲烷； 温度为400-500℃之间，热分解产物有液体、气体、固体残留 物，其中气体占20％-40％，液体35％-70％，残留物10％-30 ％； 在较低温度下裂解产生较多的是高沸点化合物。随温度提高， 低分子量物质含量会提高，在常温下为气体。
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较低温度：大分子→中小分子 （油类含量较 高）
较高温度：二次裂解 较高）
（C5以下分子及H2含量
结合加热速率
低温-低速：有机物分子在最薄弱的接点处分 解，重新结合为热稳定性固体，难以再分解， 固体含量增加。
高温-高速：全面裂解，低分子有机物及气体 组成增加。
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热分解产物比例与温度的关系
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2、加热速率
反应器有很多种，一般根据燃烧床条件和内部物流 方向进行分类。根据燃烧床条件，可分为固定床、 流化床、旋转炉、分段炉等；物流方向是指反应器 内物料与气体的相对流向，可分为顺流、逆流、交 流（错流）等。
1
．
立
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式
热
分 解
立式热分解炉为固定燃烧床反应器
炉
，适合于处理废塑料、废轮胎。
2．双塔循环式反应器
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2. 橡胶的热解处理（废旧轮胎）
据环保部统计资料显示,截至2014年底, 我国机动车保有量达2.64亿辆,其中汽 车1.54亿辆,机动车驾驶人突破3亿人。
有消息称,我国轮胎产量已连续10年居 世界前列,每年产生的废旧轮胎也是全 球第一。业内人士预测,中国废橡胶和 废旧轮胎的生成量会越来越多,据不完 全统计,在2013年,中国废旧轮胎产生量 已经达到2.99亿条,重量达到1080万吨 并以每年约8%-10%的速度在增长。
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废橡胶热解产物
轮胎热解所得产品的组成中气体占22%（重量）、 液体占27%、炭灰占39%、钢丝占12%。 ➢在气体组成主要为甲烷(15.13%)、乙烷(2.95%)、 乙烯(3.99%)、丙烯(2.5%)、一氧化碳(3.8%)，水、 CO2、氢气和丁二烯也占一定的比例。 ➢在液体组成主要是苯(4.75%)、甲苯(3.62%)和其 他芳香族化合物(8.50%)。
低温热解：T<600℃。农业、林业 和农业产品加工后的废物用来生产低硫 低灰的炭，生产出的炭视其原料和加工 的深度不同，可作不同等级的活性炭和 水煤气原料。
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此外，按热分解与燃烧反应是否在同一设备中进行， 热分解过程可分成单塔式和双塔式。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 的状态可分成气化方式、液化方式和碳化方式。还 有的按热解炉的结构将热解分成固定层式、移动层 式或回转式，由于选择方式的不同，构成了诸多不 同的热解流程及热解产物。
影响热解产物的生成比例。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。
3．停留时间 决定物料分解转化率。
为了充分利用原料中的有机物质，尽量脱出 其中的挥发分，应延长物料在反应器中的停 留时间。
停留时间长，热解充分，但处理量少；停留 时间短，则热解不完全，但处理量大。
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4．物料性质
3、热解工艺分类
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直接（内部）供热：供给适量空气使
有机物部分燃烧，提供热解所需热量
按供热方式
（获得低品位燃气）
间接（外部）供热：从外界供给热 解所需热量
（燃气品位高但供热效率低）
高温热解：T>1000℃，供热方式 几乎都是直接加热
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按热解温度
中温热解：T=600～700℃，主要 用在比较单一的废物的热解，如废轮 胎、废塑料热解油化
在实际生产中，有两种分类方法是最常用的：一是 按照生产燃料目的将热解工艺分为热解造油和热解 造气；二是按热解过程控制条件将热解工艺分为高 温分解和气化。
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4、热解的应用
思考：
1、热解的目的是什么？该如何评 价热解效果的好坏？
2、如果要获得目标产物，该如何 控制工艺？
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二、热解影响因素
1、温度（影响最大）
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废旧轮胎具有很强的抗热、 抗机械性，很难降解，几十 年都不会自然消失。长期露 天堆放，占用大量土地，且 极易滋生蚊虫传播疾病，还 容易引发火灾，被人们称为 “黑色污染”。如何把这些 废旧轮胎回收好、利用好是 我们面临的一个非常严峻的 问题。
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轮胎橡胶的热稳定性分为:～ 200℃, 200℃～ 300℃及 300℃以上3个区域。
一般来说，固定燃烧床处理量大，而流态化 燃烧床温度可控性好。气体与物料逆流行进 有利于延长物料在反应器内的滞留时间，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。
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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。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。
① 在200℃以下无氧存在时, 橡胶较稳定，橡胶作为一种 高聚物, 其物理状态取决于分子的运动形式。
② 在200℃～ 300℃, 橡胶特性迅速改变, 低分子量的物质 被“热馏”出来, 残余物成为不溶性干性物。此时橡胶 中的高分子链有些还未断裂, 有些断裂成为较大分子量 的化学物质, 因此产生的油黑而且粘, 分子量大, 碳黑生 成很不完全。
物料的性质如有机物成分、含水率和尺寸大 小等对热解过程有重要影响。
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。
物料颗粒的尺寸较小有利于热量传递、保证 热解过程的顺利进行，尺寸过大时，情况则 相反。
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5．反应器类型
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。
适用范围较广，主要是对热 需考虑废物的组成、性质和
值的要求
数量等
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固体废物的热解与焚烧相比有下列优点:
①可以将固体废物中的有机物转化为以燃料气、燃料 油和炭黑为主的贮存性能源；
②由于是缺氧分解，排气量少，有利于减轻对大气环 境的二次污染；
③废物中的硫、重金属等有害成分大部分被固定在炭 黑中；
④ 由于保持还原条件，Cr3+不会转化为Cr6+； ⑤ NOx的产生量少。
不同热解工艺的热解产物
工艺 炭化
加压炭化 常规热解
真空热解 快速热解
停留时间 加热速率
几小时～几 天
15min～2h
几小时 5～30min
极低
中速 低速 中速
2～30s
0.1～2s 小于1s 小于1s
中速
高速 高速 极高
温度/℃
主要产物
300～500 焦炭
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450 400～600 700～900
350～450 400～650 650～900 1000～3000
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热解
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提问：木材如何才能变成木炭？ 炭化属于热解中的一种工艺
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一、热解处理的基本理论
热解是一种古老的工业化生产技术，该 技术最早应用于煤的干馏，所得到的焦 炭产品主要作为冶炼钢铁的燃料。
1. 定义：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、固体燃料的过 程。
可燃气主要包括C1-5的烃类、氢和CO气体； 液态油主要包括甲醇、丙酮、乙酸、C25的烃类 等液态燃料。 固体燃料主要含纯碳和聚合高分子的含碳物。
热解和焚烧对比
焚烧
热解
放热反应
吸热反应
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有氧
无氧或者缺氧
直接利用燃烧释放的热能 热利用率较低
将固废中蕴藏的热能以可燃 气、液、固的形式驻留
热利用率较高
废气难处理易造成二次污染 不产生大量废气，污染轻
焦炭
焦炭、液体1） 和气体2） 焦炭和气体
液体
液体 液体和气体 气体
注：1）液体成分主要有乙酸、乙醇、丙酮及其他碳水化合物组成的焦油或化合物组成， 可通过进一步处理转化为低级的燃料油；
2）气体成分主要由氢气、甲烷、碳的氧化物等气体组成。
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三、热解反应器
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，热解反应器 是整个热解工艺的核心，热解过程此发生。不同的 反应器类型往往决定了整个热解反应的方式以及热 解产物的成分。
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❖ 关于热解的最经典的定义是斯坦福研究 所提出的，即在不向反应器内通入氧、 水蒸气或加热的CO条件下，通过间接 加热使含碳有机物发生热化学分解，生 成燃料的过程。
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2.热解原理
有机 热 固 无 O 量 2 或 体 O 2 缺 可 废 液 燃 物 固 态 气体 油 炉燃
焚烧：有机物+O2 = CO2+H2O+其它简单无机物+热量
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Байду номын сангаас
双塔循环式反应器的特点： ①热分解的气体中不混入燃烧废气，热值高达
17000～18900kJ/m3； ②烟气回收热能，减少固熔物与焦油状物质； ③外排废气量少； ④热分解塔上有特殊气体分布板，使气体旋转时形
成薄层流态化； ⑤可去除垃圾中的无机杂质和残渣。
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3．回转窑反应器
该反应器的特点是设备结构简单，操作可靠，只需破 碎预处理，对废物的适应性强，可回收铁和玻璃质。
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四、 热解处理实例
1.废塑料的热解
废旧PE和PP聚合物在高温下可以发生裂解，随温度不同，裂 解产物有所变化。 温度为800℃时，热分解产物大部分是乙烯、丙烯和甲烷； 温度为400-500℃之间，热分解产物有液体、气体、固体残留 物，其中气体占20％-40％，液体35％-70％，残留物10％-30 ％； 在较低温度下裂解产生较多的是高沸点化合物。随温度提高， 低分子量物质含量会提高，在常温下为气体。
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较低温度：大分子→中小分子 （油类含量较 高）
较高温度：二次裂解 较高）
（C5以下分子及H2含量
结合加热速率
低温-低速：有机物分子在最薄弱的接点处分 解，重新结合为热稳定性固体，难以再分解， 固体含量增加。
高温-高速：全面裂解，低分子有机物及气体 组成增加。
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热分解产物比例与温度的关系
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2、加热速率
反应器有很多种，一般根据燃烧床条件和内部物流 方向进行分类。根据燃烧床条件，可分为固定床、 流化床、旋转炉、分段炉等；物流方向是指反应器 内物料与气体的相对流向，可分为顺流、逆流、交 流（错流）等。
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立
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式
热
分 解
立式热分解炉为固定燃烧床反应器
炉
，适合于处理废塑料、废轮胎。
2．双塔循环式反应器
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2. 橡胶的热解处理（废旧轮胎）
据环保部统计资料显示,截至2014年底, 我国机动车保有量达2.64亿辆,其中汽 车1.54亿辆,机动车驾驶人突破3亿人。
有消息称,我国轮胎产量已连续10年居 世界前列,每年产生的废旧轮胎也是全 球第一。业内人士预测,中国废橡胶和 废旧轮胎的生成量会越来越多,据不完 全统计,在2013年,中国废旧轮胎产生量 已经达到2.99亿条,重量达到1080万吨 并以每年约8%-10%的速度在增长。