第五章固体废物热解处理技术
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固体废物的热解
• 随着温度的升高，除大分子裂解外，许多 中间产物也发生二次裂解， 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。
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。
固体废物热解处理技术
• 本章主要内容为：固体废物热解定义，以 及与焚烧的区别，热解原理，热解适用对 象、国内外发展趋势。
• 了解固体废物热解定义，以及与焚烧的区 别，流态化热解及国外热解发展趋势。
• 理解热解原理，热解适用对象。 • 掌握典型的热解工艺。
• 8.1 概述
• 定义：有机物在无氧或缺氧状态下加热， 使之分解的过程称为热解。
•
• 3、热解法与焚烧的区别
• 热解法与焚烧法相比是完全不同的两个过程：
①焚烧的产物主要是二氧化碳和水, 而热解的产物主要是 燃的低分子化合物：气态的有氢气、甲烷、一氧化碳； 液态的有甲醇、丙烔、醋酸、乙醛等有机物及焦油、溶 剂油等；固态的主要是焦炭或炭黑。
②焚烧是一个放热过程，而热解需要吸收大量的热量。 ③焚烧产生的热能量大的可用于发电，量小的只可供加
• 在低温-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， 反而产物中固体含量增加；
• 而在高温-高速加热条件下，有机物分子结 构发生全面裂解，产生大范围的低分子有 机物，热解产物中气体的组分增加。
（3）保温时间
• 物料在反应器中的保温时间决定了物料分解 转化率。为了充分利用原料中的有机质，尽 量脱出其中的挥发分，应延长物料在反应器 中的保温时间。
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。
固体废物热解处理技术
• 本章主要内容为：固体废物热解定义，以 及与焚烧的区别，热解原理，热解适用对 象、国内外发展趋势。
• 了解固体废物热解定义，以及与焚烧的区 别，流态化热解及国外热解发展趋势。
• 理解热解原理，热解适用对象。 • 掌握典型的热解工艺。
• 8.1 概述
• 定义：有机物在无氧或缺氧状态下加热， 使之分解的过程称为热解。
•
• 3、热解法与焚烧的区别
• 热解法与焚烧法相比是完全不同的两个过程：
①焚烧的产物主要是二氧化碳和水, 而热解的产物主要是 燃的低分子化合物：气态的有氢气、甲烷、一氧化碳； 液态的有甲醇、丙烔、醋酸、乙醛等有机物及焦油、溶 剂油等；固态的主要是焦炭或炭黑。
②焚烧是一个放热过程，而热解需要吸收大量的热量。 ③焚烧产生的热能量大的可用于发电，量小的只可供加
• 在低温-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， 反而产物中固体含量增加；
• 而在高温-高速加热条件下，有机物分子结 构发生全面裂解，产生大范围的低分子有 机物，热解产物中气体的组分增加。
（3）保温时间
• 物料在反应器中的保温时间决定了物料分解 转化率。为了充分利用原料中的有机质，尽 量脱出其中的挥发分，应延长物料在反应器 中的保温时间。
固体废物的热解处理技术页课件 (一)
固体废物的热解处理技术页课件 (一)随着经济的快速发展和人口的增加，固体废物逐渐增多，尤其是城市垃圾。
固体废物的处理已经成为全球性难题，传统的填埋和焚烧处理方式已经无法满足现代化的需求，因此，热解处理技术逐渐成为固体废物处理的新方向。
热解处理技术是一种将固体废物在高温无氧条件下分解成各种气体，液体和固体的方法。
其中，最为关键的是高温无氧条件，这种条件下可以有效的杀死有害细菌，分解固体有机物，消减固体废物体积，降低对环境的污染。
以下为固体废物的热解处理技术的具体内容：1. 热解反应器热解反应器是热解处理的核心，它的作用是将固体废物加热至高温无氧状态，反应过程中产生的有机化合物经过分解产生燃气和其他的反应产物。
热解反应器分为固定式和流动式两种，主要考虑生产能力和废物性质等因素选用不同的反应器。
2. 热解产物的分离热解产物一般分为燃气，液体和固体三种形态，需要对其进行分离。
燃气可以用于热能回收和发电，而液体和固体需要进一步处理才能得到可再利用的资源。
随着技术的进步，液体和固体的分离变得更精准，可回收的资源也更加丰富。
3. 热解处理设备的优化热解处理设备的优化主要是考虑如何提高热效率，减少二次污染。
常用的优化方式有，采用高效的换热器，防止反应过程中的废气泄漏和废水排放等。
总的来看，固体废物热解处理技术是一项长期的发展任务，需要不断的技术升级和改进。
随着能源紧缺问题的加剧，热解处理技术将成为不可替代的处理方式。
同时，我们也需要加强对热解处理技术的研究和应用，以此促进环境保护和可持续发展。
固体废物的焚烧和热解
见光以及波长更短的紫外线。
火焰性状取决于温度和气流组成。通常温度在1000 ℃ 左右就能形成火焰。废物组分上的原子基团碰撞，还易使废 物分解。
3
2014-03-25
c、燃尽阶段
生成固体残渣的阶段。 特点：可燃物浓度减少，惰性物增加，氧化剂量相对
较大，反应区温度降低。 要改善燃尽阶段的工况，一般常采用的措施如翻动、
辅助燃料用量大 排出气体温度低，有
恶臭。
（三）流化床焚烧炉： 结构：垂直的衬耐火材料的钢
制容器，在焚烧炉的下部安装有气流分布板，板上装 有载热的惰性颗粒，典型的载热体多用砂子。
特点： 传热传质条件好，处理能力大 床层温度均一，易控制 结构简单，便宜，无机械传动零件， 流态化耗能。 大块废物需要提前破碎。 废气中粉尘多，不适合处理污泥。
粗(高位)热值，HHV :化合物在一定温度下反应到达最终产 物的焓的变化。净热值(低位发热量)，NHV:意义与粗热值相 同。不过粗热值产物水为气态。净热值产物水为液态。二者 之差就是水的汽化潜热。
用氧弹热量计测量的是高位发热量。
将粗热值转变成净热值可以通过下式计算：
NHV = HHV − 2420[WH2O + 9(WH - WCl - WF )] 35.5 19
MRC
=
投加废物质量－焚烧残渣质量 投加废物质量－残渣中不可燃烧物质量
×100％
残渣中不可燃物质量= 残渣烧失量×焚烧残渣质量
残渣（600± 25）℃ 3h灼烧后减少的质量占原焚烧残渣质量的百分数。
（三）固体废物的燃烧过程
从工程技术的观点看，需焚烧的物料从送入焚烧炉起，到 形成烟气和固态残渣的整个过程，总称为焚烧过程。它包 括以下三个阶段：
微生物学有机固体废物热解处理课件知识
3
热解是一种古老的工业化生产技术 ——煤的干馏;重油和煤炭的气化;木炭烧制
4
n a fullscale MSW pyrolysis system was built in the
United; California; shut down after only two year of
operation
PVC在加热到200℃左右时开始发生脱氯反应;进一步加热发 生断链反应;
酚醛树脂 脲醛树脂等热硬性塑料则不适合作为热解原料; 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;
35
此图是碳链范 围为4000～ 12000的聚乙烯 PE在常压 450℃ 条件下热解所得 油品的相对分子
为目的的气化热解技术 ✓ 4以制造重油 煤油 汽油为目的的液化热解技术
12
生物能热化学转换系统
13
在欧洲 主要根据处理对象的种类 反应器 的类型和运行条件对热解处理系统进行分 类;研究不同条件下反应产物的性质和组成; 尤其重视各种系统在运行上的特点和问题;
14
15
16
日本有关城市垃圾热解技术的研究是从 1973年实施的star Dust80计划开始的 该计划的中心内容是利用双塔式循环流 化床对城市垃圾中的有机物进行气化; 随 后 又开展了利用单塔式流化床对城市垃 圾中的有机物液化回收燃料油的技术研 究;
气体成分：温度升高;脱氢反应加剧;H2含量增 加;C2H4 C2H6减少；低温时;CO2 CH4等增加;CO 减少; 高温阶段;CO逐渐增加;
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;
29
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。
固体废物处理与资源化第五章 固体废物焚烧技术
5.8 烟气中污染物来源、产生原因及存在形态
烟气中HCl来源于含氯的塑料， SOx来源于纸张和厨房垃圾， NOx来源于厨房垃圾。 烟气中的HCl与粉尘中的碱性成分易发生反应， SOx易与粉尘中的碱性成分和氯化物发生反应。 烟气中汞（Hg）的化学形态在炉内基本上是汞蒸气，经 燃烧室、静电除尘器后基本转变为氯化汞（HgCl2）。 重金属、盐分在高温炉内部分气化，但在烟气冷却过程 中凝聚，成为粉尘。
焚烧过程污染物来源、产生原因及存在形态
污染物 来源 PVC、其它氯代碳氢化合物 HCl HF SO2 HBr NOx 氟代碳氢化合物 橡胶及其它含硫组分 火焰延缓剂 丙烯腈、胺 CO 有机 污染物 各种碳氢化合物 二噁英、呋喃 — 溶剂 多种来源 粉末、沙 Hg Cd Pb 重金属 Zn Cr Ni 其它 温度计、电子元件、电池 涂料、电池、稳定剂/软化剂 多种来源 镀锌原料 不锈钢 不锈钢Ni-Cd电池 — 产生原因 — — — — 热NOx 不完全燃烧 不完全燃烧 化合物的离解及重新合成 挥发性物质的凝结 — — — — — — — 存在形态 气态 气态 气态 气态 气态 气态 气、固态 气、固态 固态 气态 气、固态 气、固态 固态 固态 固态 气、固态
除尘器飞灰浓度 的1/2～1/100
分类收集或燃烧 不充分时，Pb、 Cr6+ 可能会溶出， 成为COD、BOD
除 尘 器 飞 灰
除尘器飞灰以 Na 盐、 K 盐、 湿垃圾质量的 磷酸盐、重金属为多 0.5％～1％
Pb、Zn：0.3％～ 3％；Cd：20～ 40mg/kg；Cr： 200～500mg/kg； Hg：110mg/kg 浓度介于炉渣与 除尘器飞灰之间
5.4 焚烧的产物
《固体废物处理与处置》第五章 固体废物的热化学处理2
(3)城市垃圾热解系统介绍
纯氧高温热分 解工艺——Purox 系统工作原理与新 日铁系统类似，将 空气改为纯氧。该 法的优点是，流程 简单，有机物几乎 全部分解，NOx产 生量极少，垃圾减 量化高；缺点是需 提供纯氧。
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
典型的固体废弃物热解技术 1、城市垃圾的热解 (1)外热式热解
外热法式热解是将垃圾置于密闭的容器中，在绝热的条件 下，热量由反应容器的外面通过器壁进行传递，垃圾被间接加 热而发生分解。因不伴随燃烧反应，可得到15000-25000KJ／m3 高热值燃料气。
外热式回转窑 无空气进入，热解
产品品质较好，具有较 高的热值；加热均匀， 温度合适。但转炉内易 附着碳层，需设置刮刀 装置。
(5)反应时间：停留时间不足，热解不完全；停留时间过长，则装 置处理能力下降。
(6)空气量：热解过程中进体废物的热解？热解与焚烧的区别是 什么？ 2、固体废物热解的特点有哪些？
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
三、热解工艺的分类
按供热方式分类，包括外热法式和内热式； 按热解方式分类，包括高温热解（1000℃以上，一般采用 直接加热法，热解后为液态渣）、中温热解( 600-700℃)和低温 热解（600℃以下）； 按生成物分，可分为气化方式、液化方式和炭化方式； 按热解炉的种类分，包括回转窑、竖井炉、移动床和流化 床等。 按热分解与燃烧反应是否在同一设备中进行：可分为单塔 式和双塔式； 按热解过程是否生成炉渣：可分为造渣型和非造渣型。
纯氧高温热分 解工艺——Purox 系统工作原理与新 日铁系统类似，将 空气改为纯氧。该 法的优点是，流程 简单，有机物几乎 全部分解，NOx产 生量极少，垃圾减 量化高；缺点是需 提供纯氧。
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
典型的固体废弃物热解技术 1、城市垃圾的热解 (1)外热式热解
外热法式热解是将垃圾置于密闭的容器中，在绝热的条件 下，热量由反应容器的外面通过器壁进行传递，垃圾被间接加 热而发生分解。因不伴随燃烧反应，可得到15000-25000KJ／m3 高热值燃料气。
外热式回转窑 无空气进入，热解
产品品质较好，具有较 高的热值；加热均匀， 温度合适。但转炉内易 附着碳层，需设置刮刀 装置。
(5)反应时间：停留时间不足，热解不完全；停留时间过长，则装 置处理能力下降。
(6)空气量：热解过程中进体废物的热解？热解与焚烧的区别是 什么？ 2、固体废物热解的特点有哪些？
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
三、热解工艺的分类
按供热方式分类，包括外热法式和内热式； 按热解方式分类，包括高温热解（1000℃以上，一般采用 直接加热法，热解后为液态渣）、中温热解( 600-700℃)和低温 热解（600℃以下）； 按生成物分，可分为气化方式、液化方式和炭化方式； 按热解炉的种类分，包括回转窑、竖井炉、移动床和流化 床等。 按热分解与燃烧反应是否在同一设备中进行：可分为单塔 式和双塔式； 按热解过程是否生成炉渣：可分为造渣型和非造渣型。
固体废物热解处理工艺PPT课件
• 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
燃气体与水的比例
三、典型固体废物的热解技术
城市垃圾的热解
城市垃圾的热解技术根据其装置类型分：
①移动床熔融炉方式； ②回转窑方式； ③流化床方式； ④多段炉方式； ⑤Flush Pyrolysis方式。
•
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。
• 该系统主要的能量消耗是垃圾破碎过程，
(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
将垃圾破碎至50mm以下的粒径，经定量输 送带传至螺杆进料器，由此投入热解炉内。 载体：石英砂 热分解温度：500℃
THANK YOU
2020/9/30
• 投料口采用双重密封阀结构——目的是防止空气和热解气的漏 入与逸出；
• 竖式炉内垃圾由上向下移动与上升的高温气体进行换热；
• 热解段，在控制厌氧或缺氧状态下有机物发生热解——可燃气 和灰渣。
• 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
、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
燃气体与水的比例
三、典型固体废物的热解技术
城市垃圾的热解
城市垃圾的热解技术根据其装置类型分：
①移动床熔融炉方式； ②回转窑方式； ③流化床方式； ④多段炉方式； ⑤Flush Pyrolysis方式。
•
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。
• 该系统主要的能量消耗是垃圾破碎过程，
(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
将垃圾破碎至50mm以下的粒径，经定量输 送带传至螺杆进料器，由此投入热解炉内。 载体：石英砂 热分解温度：500℃
THANK YOU
2020/9/30
• 投料口采用双重密封阀结构——目的是防止空气和热解气的漏 入与逸出；
• 竖式炉内垃圾由上向下移动与上升的高温气体进行换热；
• 热解段，在控制厌氧或缺氧状态下有机物发生热解——可燃气 和灰渣。
• 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
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第五章 固体废物的热解处理技术
基本原理 典型固体废物的热解
第五章固体废物热解处理技术
资源化的途径之一 固体废物的热解与焚烧相比有以下优点： (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
第五章固体废物热解处理技术
第五章固体废物热解处理技术
国际上早期对热解技术的开发：
以美国为代表的，以回收贮存性能源(燃料气、 燃料油和炭黑)为目的；成分复杂需要配套前处 理＋低熔点物质＋有害物质的混入——城市垃圾 直接热解回收燃料实现工业化生产方面并没有取 得太大的进展。
以日本为代表的，减少焚烧造成的二次污染和需
第五章固体废物热解处理技术
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。
第五章固体废物热解处理技术
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。
第五章固体废物热解处理技术
三、废塑料热解原理
废塑料的种类：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯 (Ps)、聚氯乙烯(PVC)、酚醛树脂、脲醛树脂、PET、 ABS树脂等。
PE、PP、PS、PVC等热塑性塑料当加热到300～ 500℃时，大部分分解成低分子碳氢化合物，特别是 PE、PP、PS其分子构成中只包括碳和氢，热解过程 中不会产生有害气体，是热解油化的主要原料。
要填埋处置的废物量，以无公害型处理系统的开
发为目的。与此相对，将热解作为焚烧处理的辅
助手段，利用热解产物进一步燃烧废物，在改善
废物燃烧特性、减少尾气对大气环境造成二次污
染等方面、许多工业发达国家已经取得了成功的
经验。
第五章固体废物热解处理技术
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
③纯碳与玻璃、金属、土砂等混合形成的炭 黑的化学分解过程。 第五章固体废物热解处理技术
最经典定义：斯坦福研究所的 J．Jones （Stanford Research Institute，SRI) 提出的：
“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，通过间接加热使含碳有机物 发生热化学分解，生成燃料(气体、液体和炭黑) 的过程”。
美国城市垃圾的典型化学组成为 C30H48N0.5S0.05，其H／C值低于纤维索和木 材质．
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。
第五章固体废物热解处理技术
➢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；
第五章固体废物热解处理技术
第五章固体废物热解处理技术
第五章固体废物热解处理技术源自日本有关城市垃圾热解技术的研究是从 1973年实施的star Dust”80计划开始 的．该计划的中心内容是利用双塔式循 环流化床对城市垃圾中的有机物进行气 化。随后．又开展了利用单塔式流化床 对城市垃圾中的有机物液化回收燃料油 的技术研究。
学物质为目的的气化热解技术 (4)以制造重油、煤油、汽油为目的的液化热解
技术
第五章固体废物热解处理技术
生物能热化学转换系统
第五章固体废物热解处理技术
在欧洲．主要根据处理对象的种类、反应 器的类型和运行条件对热解处理系统进行 分类，研究不同条件下反应产物的性质和 组成，尤其重视各种系统在运行上的特点 和问题。
➢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
物的生成反应，不能以此来简单地评价城市垃圾的热
解效果。
第五章固体废物热解处理技术
Kaiser等人曾对城市垃圾中各种有机物进行 过实验室的间歇实验，得到的气体产物组 成，随热解操作条件的变化而变化
第五章固体废物热解处理技术
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(starvedair-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。
第五章固体废物热解处理技术
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。
低温低速——重新结合成热稳定性固体—— 固体产率增加
高温高速——全面裂解——气态产物增加 粒度大物料——均匀需时长——二次反应多
第五章固体废物热解处理技术
3. 固体废物热解是否得到高能量产物，取决于 原料中氢转化为可燃气体与水的比例
——塑料热解制油技术的发展
第五章固体废物热解处理技术
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：
①以氢气、一氧化碳、甲烷等低分子碳氢化 合物为主的可燃性气体；
②在常温下为液态的包括乙酸、丙酮、甲醇 等化合物在内的燃料油；
PVC在加热到200℃左右时开始发生脱氯反应，进一 步加热发生断链反应。
酚醛树脂、脲醛树脂等热硬性塑料则不适合作为热 解原料。
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。
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。
第五章固体废物热解处理技术
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
基本原理 典型固体废物的热解
第五章固体废物热解处理技术
资源化的途径之一 固体废物的热解与焚烧相比有以下优点： (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
第五章固体废物热解处理技术
第五章固体废物热解处理技术
国际上早期对热解技术的开发：
以美国为代表的，以回收贮存性能源(燃料气、 燃料油和炭黑)为目的；成分复杂需要配套前处 理＋低熔点物质＋有害物质的混入——城市垃圾 直接热解回收燃料实现工业化生产方面并没有取 得太大的进展。
以日本为代表的，减少焚烧造成的二次污染和需
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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。
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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。
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三、废塑料热解原理
废塑料的种类：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯 (Ps)、聚氯乙烯(PVC)、酚醛树脂、脲醛树脂、PET、 ABS树脂等。
PE、PP、PS、PVC等热塑性塑料当加热到300～ 500℃时，大部分分解成低分子碳氢化合物，特别是 PE、PP、PS其分子构成中只包括碳和氢，热解过程 中不会产生有害气体，是热解油化的主要原料。
要填埋处置的废物量，以无公害型处理系统的开
发为目的。与此相对，将热解作为焚烧处理的辅
助手段，利用热解产物进一步燃烧废物，在改善
废物燃烧特性、减少尾气对大气环境造成二次污
染等方面、许多工业发达国家已经取得了成功的
经验。
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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
③纯碳与玻璃、金属、土砂等混合形成的炭 黑的化学分解过程。 第五章固体废物热解处理技术
最经典定义：斯坦福研究所的 J．Jones （Stanford Research Institute，SRI) 提出的：
“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，通过间接加热使含碳有机物 发生热化学分解，生成燃料(气体、液体和炭黑) 的过程”。
美国城市垃圾的典型化学组成为 C30H48N0.5S0.05，其H／C值低于纤维索和木 材质．
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。
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➢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；
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第五章固体废物热解处理技术
第五章固体废物热解处理技术源自日本有关城市垃圾热解技术的研究是从 1973年实施的star Dust”80计划开始 的．该计划的中心内容是利用双塔式循 环流化床对城市垃圾中的有机物进行气 化。随后．又开展了利用单塔式流化床 对城市垃圾中的有机物液化回收燃料油 的技术研究。
学物质为目的的气化热解技术 (4)以制造重油、煤油、汽油为目的的液化热解
技术
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生物能热化学转换系统
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在欧洲．主要根据处理对象的种类、反应 器的类型和运行条件对热解处理系统进行 分类，研究不同条件下反应产物的性质和 组成，尤其重视各种系统在运行上的特点 和问题。
➢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
物的生成反应，不能以此来简单地评价城市垃圾的热
解效果。
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Kaiser等人曾对城市垃圾中各种有机物进行 过实验室的间歇实验，得到的气体产物组 成，随热解操作条件的变化而变化
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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(starvedair-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。
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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。
低温低速——重新结合成热稳定性固体—— 固体产率增加
高温高速——全面裂解——气态产物增加 粒度大物料——均匀需时长——二次反应多
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3. 固体废物热解是否得到高能量产物，取决于 原料中氢转化为可燃气体与水的比例
——塑料热解制油技术的发展
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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：
①以氢气、一氧化碳、甲烷等低分子碳氢化 合物为主的可燃性气体；
②在常温下为液态的包括乙酸、丙酮、甲醇 等化合物在内的燃料油；
PVC在加热到200℃左右时开始发生脱氯反应，进一 步加热发生断链反应。
酚醛树脂、脲醛树脂等热硬性塑料则不适合作为热 解原料。
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。
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。
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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