可燃固废热解气化利用技术
固体废物的焚烧和热解)
二恶英等
有机硫化物 或氮化物
有害有机废物，经焚烧处理后要求：主要有害有机 组 成 物 的 破 坏 去 除 率 （ destruction and removal efficiency，简写为DRE）应达到99.9%以上。
DRE
进入焚烧炉的主要有机
有害组成物重量或浓度 排出焚烧炉的主要有机 有害组成物的重量或浓 进入焚烧炉的主要有机 有害组成物的重量或浓 度
水蒸汽
融渣或灰渣
典型的固定燃烧床热解反应器
排出气体 980～1650℉
破碎的 固体废物
1400～1800℉
灰渣
预热的 空气或O2
蒸汽
热燃料
流化床热解反应器
废物
燃料气体再循环
燃
烧
燃烧室
气
蒸馏容器
体
烧嘴
锅炉
回转炉热解反应器
残渣卸出
分离器 燃烧器出口
燃 烧 炉 产品气体
产品气体
气体冷却 洗涤器
去除焦油
流化床焚烧炉是近年发展起来的一种高效 焚烧炉，在工业上具有广泛应用。 优点是:
1） 焚烧时，流化床内粒子处于激烈运动 状态，粒子与气体之间的传热与传质速度 很快，因而单位面积的处理能力很大；
2） 因流化床内处于完全混合状态，所以 加到流化床的固体废物，除特别粗大的块 体之外，都可以瞬间分散均匀；
3） 流化床结构简单，适用于气态、液态、 固体废物的焚烧。
还原焙烧
固体废物中的高价金属氧化物 还原剂 还原焙烧低价金属氧化物或金属
生产中常用的还原剂：固体碳、气体CO和H2 凡是对氧的化学亲和力比对被还原的金属对氧 的化学亲和力大的物质都可以作为该金属氧化物 的还原剂使用。
热解气化一体技术
热解气化一体技术哎呀，说起热解气化一体技术，这可真是个让人头大的话题。
不过别担心，我尽量用大白话给你讲讲，咱们就像在街边小摊儿上聊天一样，轻松点。
首先，这个技术听起来挺高大上的，其实就是把垃圾或者生物质这些乱七八糟的东西，通过高温加热，让它们分解，变成气体和固体残渣。
这个过程，就像是你把一堆树叶子扔进火里，烧啊烧的，最后就剩下灰烬和烟，对吧？具体来说，热解气化一体技术，就是把这个过程搞得更科学、更环保。
咱们先说说热解，这玩意儿就像是个魔术师，能把那些看似没用的东西，变出有用的东西来。
比如，你把一堆湿哒哒的树枝扔进去，经过热解，就能得到一些油啊、气啊，这些都能当燃料用，多好！然后是气化，这个步骤就像是个清洁工，把热解出来的气体再处理一下，去除那些不好的东西，比如硫啊、氮啊这些污染物。
这样处理过的气体，就能更干净，更环保，用起来也更放心。
我记得有一次，我去参观了一个用这种技术处理垃圾的工厂。
那地方可真大，机器轰隆隆的，但是一点儿也不脏。
他们把一大堆垃圾倒进去，然后通过热解气化一体技术，垃圾就变成了有用的能源。
我当时就想，这技术真是太神奇了，能把垃圾变废为宝。
而且，这个技术还有个好处，就是能减少垃圾填埋场的压力。
你想啊，垃圾填埋场那地方，又臭又占地，还污染环境。
但是用了热解气化一体技术，很多垃圾就能变成能源，就不用填埋了，多好啊！总之，热解气化一体技术，就是把那些看似没用的东西，通过高科技的手段，变成有用的东西。
这不仅环保，还能节约资源，真是一举两得。
下次你再听到这个技术，可别觉得它遥不可及，其实它就在我们身边，默默地改变着我们的生活呢。
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：
可燃固废热解气化利用技术
通过热解气化过程，可燃固废体积大幅减小，有 利于减少填埋场地占用和降低处理成本。
无害化处理
在高温条件下，可燃固废中的有害物质得以分解， 实现无害化处理，减少对环境的影响。
缺点分析
技术要求较高
热解气化技术需要较高的温度和压力条件，对设备材质和制造工 艺要求较高，增加了投资和运行成本。
气体净化问题
值产品。
应用领域
热解气化技术可应用于城市生活 垃圾、工业固废、农业废弃物等 多种可燃固废的处理和资源化利
用。
热解气化技术概述
技术原理
热解气化技术是在无氧或缺氧条 件下，通过高温加热使可燃固废 中的大分子有机物裂解为小分子 气体，同时回收能量和资源的过
程。
技术优势
热解气化技术具有处理效率高、 二次污染少、资源化利用率高等 优势。通过该技术可将可燃固废 转化为合成气、燃料油等高附加
03
经济发展
热解气化技术的推广应用有助于推动环保产业发展，创造经济效益和就
业机会。
可燃固废现状及问题
01
02
03
产生量大
随着城市化进程的推进和 工业生产规模的扩大，可 燃固废产生量逐年增长， 处理压力日益加大。
处理方式落后
目前可燃固废处理方式以 填埋和焚烧为主，存在占 地面积大、二次污染严重 等问题。
可燃固废热解气化利用技术
目录
• 引言 • 可燃固废热解气化原理及工艺 • 热解气化产物特性及应用 • 热解气化技术优缺点分析 • 热解气化技术应用现状及前景 • 结论与展望
目录
• 引言 • 可燃固废热解气化原理及工艺 • 热解气化产物特性及应用 • 热解气化技术优缺点分析 • 热解气化技术应用现状及前景 • 结论与展望
科技成果——秸秆热解气化等气化技术
科技成果——秸秆热解气化等气化技术技术类别秸秆燃料化利用技术技术内容秸秆热解气化技术是利用气化装置，以氧气（空气、富氧或纯氧）、水蒸汽或氢气等作为气化剂，在高温条件下，通过热化学反应，将秸秆部分转化为可燃气的过程。
可燃气的主要成分包括CO、H2、CH4。
气化炉是秸秆热解气化的主体设备。
按照运行方式的不同，秸秆气化炉可分为固定床气化炉和流化床气化炉。
技术特征秸秆热解气化的燃气用途广泛，可直接用于发电，或经过净化后为工业锅炉和居民小区锅炉提供燃气，也可用于村镇集中供气。
技术实施注意事项一是合理设定热解反应温度，提高燃气质量。
二是合理通风，保障燃气热值。
三是控制原料含水率，减少热量消耗。
四是选用挥发分低的秸秆，降低燃气焦油含量。
五是选用低灰分秸秆，提高秸秆气化率。
六是根据工艺需要进行秸秆粉碎，提高秸秆热解气化效率。
适用范围适用的秸秆主要有玉米秸、麦秸、稻秆、稻壳、棉秆、油菜秸秆等。
技术标准与规范《GB/T40113.1-2021生物质热解炭气油多联产工程技术规范第1部分：工艺设计》《GH/T1318-2020棉花热解气体产物测定方法》《NY/T1561-2007秸秆燃气灶》《NY/T443-2016生物气化供气系统技术条件及验收规范》《NY/T2908-2016生物质气化集中供气运行与管理规范》《NY/T3337-2018生物质气化集中供气站建设标准》《NY/T3898-2021生物质热解燃气质量评价》《NB/T34004-2011生物质气化集中供气净化装置性能测试方法》《NB/T34011-2012生物质气《DG/T226-2019生物质气化设备》化集中供气污水处理装置技术规范》《DB11/T1322.47-2018安全生产等级评定技术规范第47部分：生物质气化站》。
垃圾固体热解气化技术的工程应用
凡是可进行焚烧处理的废物都可以进行热解处理，尤其是高分子有机废物(塑料、橡胶)的热解处理，可获得高热值的能源物质。
1城市垃圾的热解随着人们生活水平的提高，垃圾中可燃组分日趋增长，纸张、塑料、合成纤维等占有很大比重。
因此，热解城市垃圾，回收燃料油、燃料气是一种新的垃圾能源回收技术。
城市垃圾热解产物主要是热值较低的燃气，若供用户使用需进一步提高热含量。
垃圾焚烧的问题：垃圾易腐烂，释放恶臭，导致运输难和贮存难；垃圾中的氯化物燃烧后产生腐蚀性的氯化氢；焚烧发电效率仅10-15％；产生二恶英；焚烧灰渣含重金属，易导致二次污染。
为此，人们开展了垃圾热解、气化的研究和实践。
美国最早开始固体废物热解技术的开发。
1975年，epa选择回转窑式laNdgard工艺来实现有机物气化的热解目标，建立了1000t/d的生产性设施。
1977年，epa选择CCideNtal工艺作为有机物液化的热解目标，投资1440万美元建立了200t/d的生产性设施，只在设计处理能力20%时运行了225miN，后终止运行。
欧洲固体废物热解系统以10t/d以下为多，以城市垃圾为对象生产气体产物，伴生的油类在后续反应器进一步裂解。
日本于1973年开始热解技术的研究。
新日铁于1979年建成两座50t/d的热解设备，至今已运行30余年，1996年兴建二期工程。
1981年，我国农机科学研究院开展了低热值农村残余废弃物的热解研究，小型农用气化炉已投入生产。
在垃圾热解方面，清华大学与一家环保公司采用lsf立式炉热解垃圾，热解气体进行二次燃烧；浙江大学与某研究所试验研究沸腾锅炉；1）．新日铁系统垃圾由炉顶投料口进入炉内，为了防止空气的混入和热解气体的泄漏，投料口采用双重密封阀结构。
进入炉内的垃圾在竖式炉内由上向下移动，通过与上升的高温气体换热，垃圾中的水分受热蒸发，逐渐降至热解段，在控制的缺氧状态下有机物发生热解，生成可燃气和灰渣。
有机物热解产生可燃性气体导人二燃室进一步燃烧，并利用尾气的余热发电。
垃圾热解气化焚烧技术优势
针对目前的环保问题，企业需要做好环境与生产发展的有机融合，特别是在固体废弃物的处理方面紧跟环保的步伐，固体废弃物急一般固废处理的方法有很多，厂家也有一些，当效果明显，且有真正的一投运项目的不多；其中热解气化技术是固废处理的比较前瞻、实用和高效的处理技术。
热解气化技术要用到的设备有：
（一）热解气化炉
根据垃圾特性，通过炉内分级燃烧的方式，将热解气化工艺与热解可燃性混合气富氧燃烧高效结合。
利用物料热解气化过程中产生的可燃气体（CH4、CO等）进入二燃室进行富氧完全燃烧，彻底分解有害气体和二噁英。
通过调控一次进风量、二次进风量的风速、风量、温度以及下料速度等参数，控制炉膛燃烧工况，合理分配热能的释放，以达到燃尽效果。
垃圾热解气化技术具有几个优势：
设备高度集中占地小；无需添加辅助燃料，投资运行成本低；大气污染物二次防治措施相对简单，排放达标；全封闭运行，自动化控制，降低人为因素对设
备运行的影响，保证设备运行的连续性和稳定性。
（二）往复炉排炉
适用于工业垃圾、生活垃圾、污泥的固体废物处理设备。
利用物料热解气化过程中产生的可燃气体进入二燃室进行富氧完全燃烧，彻底分解有害气体和二噁英。
通过调控风速、风量、温度以及下料速度等参数，控制炉膛燃烧工况，合理分配热能的释放。
本设备还适用于皮革、造纸、印制、纺织等工业固体废物。
本公司的垃圾热解气化设备主要规格有50吨、100吨、200吨。
对于固体废物无害化处理，具有物料无需贮存分类，处理成本低，不涉及占地、选址问题等优点。
技术交流 - 危废热解、气化-燃烧模拟研究
危险废物是指列入《国家危险废物名录》或者根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的具有腐蚀性、毒性、易燃性、反应性等一种以上危险特性的固体、液体或其他形态的废物。
危险废物处置技术包括焚烧处置技术、非焚烧处置技术、安全填埋等。
危险废物热解气化处置工艺指将危险废物先经过热解、再进行高温气化熔融。
高温气化熔融可有效防止二噁英的生成，同时可将重金属熔融于炉渣中，使二噁英类、重金属等二次污染物排放降至最低，接近零排放。
熔融后的灰渣是一种优良的建筑材料，减轻了填埋处置场的负担。
Aspen Plus是一种大型通用流程模拟系统，它用严格的计算方法进行单元和全过程计算，不仅可用于化工过程模拟，而且可用于动力、煤炭利用和环境保护等许多工业领域。
本文利用Aspen Plus软件对由废活性炭、焦油渣、中药渣、皮革组成的混合物料进行了热解-气化/燃烧的模拟研究。
1 危险废物的处置工艺流程将危险废物废活性炭、焦油渣与固体废弃物中药渣、皮革通过配合组成混合危险废物物料（简称混合物料），采用热解-气化技术进行资源化综合利用，其处置工艺流程如图1所示。
混合物料先经过干燥热解处理，热解后的半焦和热解气分别进入高温气化炉进行气化或燃烧。
通过调节氧气比例，实现气化或燃烧工艺模拟，高温气化炉采用液态排渣。
气化/燃烧产生的合成气（烟气）到下游工段继续处理。
2 模型的建立2.1 模拟模型采用Aspen Plus软件进行混合物料的热解-气化工艺模拟，模拟模型如图2所示，其中实线代表物料线路，虚线代表热量线路。
模拟中Aspen Plus操作单元模块说明见表1，物料及热量符号说明见表2。
在25℃和0.4 MPa下，混合物料FQW（非常规组分NC）经过干燥模块DRYING(RYield反应器）后，通过分离模块SEP-1(Sep2类型）除去混合物料中的水分。
接着进入热解模块RPYROLYS(RYield反应器），再通过分离模块SEP-2(Sep2类型）得到热解气体（PYRO-GAS）和半焦（CHAR）。
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可燃固废的主要种类
1、废塑料 2、废橡胶 3、废纸 4、棉布、化纤物 5、竹木 6、皮革 7、其它可燃物
气化燃气的热值及价值、成本
1、每立方燃气热值可达4000-5000大卡 （废塑料的热值每公斤8000大卡以上 ）； 2、可以替代人工煤气和天然气，每方燃 气定价0.3-1.6元；替代天然气，其成本
废塑料等可燃固废气化利用技术 ——可燃固废高值化利用
背 景
• 91亿吨废塑料垃圾——塑料星球
• 外媒称，人类生产超过91亿吨的塑料垃圾，其中 大部分被置于垃圾填埋场或扔入大海。到了2050 年，预计超过130亿吨，地球成为 “塑料星球” 。 • 中国是全球最大塑料生产和消费国，废塑料垃圾 为主的白色污染已经成为公害。与此相关的其它 可燃固废也是堆积成山。 • 新华社：近年我国生活垃圾、工业固体废物、危 险废物等固体废物数量激增，防治固体废物污染 形势严峻，已成为影响生态环境安全的重要因素 。
• 2017-05-22，张德江出席全国人大常委会固体废 物污染环境防治法执法检查组第一次全体会议， 这是《固体废物污染环境防治法》1996年实施以 来的第一次，规格无与伦比的高。 • 全国人大常委会《固体废物污染环境防治法》向 全国发布执法检查调查问卷 • 8月14日至16日，张德江率全国人大常委会执法 检查组到郴州、益阳、长沙等地开展执法检查。
主要目标市场
1、垃圾处理厂
针对没有采取焚烧填埋处理的单位，处理可燃固体废物，替代现有 天然气，富裕部分发电或外供。
2、造纸厂分离塑料，废塑料气化进锅炉 3、协同处理污泥气化，热量污泥处理回用
协同处理污泥气化可以达到抑制污染物的效果。
4、其他使用天然气单位低成本替代
主要商业模式 1、直接成套设备销售（含改造 项目） 2、建设运营 3、合同能源管理模式
知识产权及项目进展
1、知识产权 已经部署和正在部署30项以上专利，一年内突破100项； 2、项目实施 全套工艺开发已经完成，部分工艺在垃圾处理厂正在 验证使用；国内我们正在实施进行一个天处理40-50吨的 废塑料气化利用项目，预计18年上半年可以投运。 3、国外状况 在国外，废塑料热能化利用热解气化，成为可燃气， 典型为在塑料加工企业气化废塑料边角料：2001年，巴斯 夫公司在英国的塑料厂采用GSP气化技术，利用气化后可 燃气燃烧驱动燃气轮机，建设了30MW工业装置。国内气 化应用实例还不多。气化后的可燃气热值可以达到每立方 4000大卡以上，可以采取富氧气化达到更高。
与天然气相比，可以降低50%以上 。
3、每千方不含原料成本，制取成本不超 过100元。
废塑料的成本及来源
• 废塑料的成本：结合国家和地方垃圾处理的相关 政策，可以零成本取得废塑料，同时每吨还有可 能获得一定额度的处理费用补贴。 • 废塑料的来源：一是市政垃圾分类分离出的塑料， 二是箱板纸造纸厂企业从废纸箱原料中分离出的 废塑料。目前箱板纸造纸厂废塑料由于环保因素 （不允许出厂），已经堆积成山，占用了大量的 厂区，成为一大害和一大难题，正在寻找消化出 路。
研发单位
• 圣火科技（河南）有限责任公司 • ——国家发改委首批备案、工信部推荐专 业节能服务公司，节能环保成套设备研发 生产单位；河南省节能减排科技创新示范 企业、河南省知识产权优势企业、河南省 创新型试点企业。
• 河南省洁苑环保科技有限公司 • ——专业垃圾处理、环保运营单位。
现 状
• 垃圾焚烧：
• 已成为可燃垃圾处理的主要方法之一 • 中国环境和学研究院研究员赵章元是垃圾 焚烧“反对派”的代表人物，正是因为存 在二恶英污染风险和投资运行成本过高这 两大弊端，垃圾焚烧在经历了上个世纪80 年代的高潮之后，垃圾烧出一级致癌物， 国外学者也告诫中国人不要推广垃圾焚烧。
现 状
政 策
• 2017，垃圾分类元年
• 2017年李克强总理在政府工作报告中明确 指出：要加强城乡环境综合整治，普遍推 行垃圾分类制度，培育壮大节能环保产业， 使环境改善与经济发展实现双赢 。 • 垃圾分类制度事实上已被提至国家战略层 面 • 垃圾分类背后将是废塑料等固废的集中积 聚和分类化处理利用
动 向：全面加强固废污染防治 全国固废污染防治首次执法大检查
垃圾填埋
• 仍然是我国大多数城市解决生活垃圾出路 的最主要方法，2015年底全国共有上千座 生活垃圾填埋场，85%的城市生活垃圾采 用填埋处理。 • 填埋问题：越来越多的地方无地可填，沼 气、渗滤液处理难度大等，不能实现减量 化、资源化。
新方向----可燃固废气化利用技术
• 减量化、资源化、无害化