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Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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。,8-1,热解原理,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。它是在无氧或缺氧状态下加热，使之分解为：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；在常温下为液态的包括乙酸、丙酸、甲醇等化合物在内的燃料油；纯碳与玻璃、金属、土砂等混合形成的炭黑的化学分解过程。,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,CO,2,、,H,2,O,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,二热解原理,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,H,2,、,CO,、,CO,2,、,H,2,O,）,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,CO,、,CO,2,、,H,2,O,、,C,左旋葡萄糖,可燃性挥发组分,炭黑燃烧,火焰燃烧,1,2,3,7,6,4,5,O,2,O,2,表,8-1,各种固体燃料组成及以,C,6,H,x,O,y,表示的固体废物组成,固体燃料,C,6,H,x,O,y,H/C,H,2,+1/2O,2,H,2,O,完全反后的,H/C,纤维素,C,6,H,10,O,5,1.67,0.00/6=0.00,木材,C,6,H,8.6,O,4,1.43,0.6/6=0.1,泥炭,C,6,H,7.2,O,2.6,1.20,2.0/6=0.33,褐煤,C,6,H,6.7,O,2,1.10,2.7/6=0.45,半烟煤,C,6,H,5.7,O,1.1,0.95,3.0/6=0.50,烟煤,C,6,H,4,O,0.53,0.67,2.94/6=0.49,半无烟煤,C,6,H,2.3,O,0.14,0.38,2.0/6=0.33,无烟煤,C,6,H,1.5,O,0.07,0.25,1.4/6=0.23,固体废物,城市垃圾,C,6,H,9.64,O,3.75,1.61,2.14/6=0.36,新闻纸,C,6,H,9.12,O,3.93,1.52,1.2/6=0.20,塑料薄膜,C,6,H,10.4,O,1.06,1.73,8.28/6=1.4,厨余物,C,6,H,9.93,O,2.97,1.66,4.0/6=0.67,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,三热解工艺,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,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,NO,X,产生的控制上，还需认真考虑。,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。,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,600,700,之间,低温热解 热解温度,600,四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/CO,2,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。,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,W,Y,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。,CH,4,2H,2,O,CO,2,4H,2,900,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；,h,out,为热解产气的能量；,h,in,为加入热解系统的能量。,500-550,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。,8-2,热解反应器,1.,固定床反应器,2.,流化床反应器,3.,回转炉,4.,双塔循环式热解反应器,8-3,典型固体废物的热解,一废塑料的热解,废塑料热解处理的主要产物为,C,1,C,44,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,）。,1.,废塑料热解的一般工艺,（,1,）热分解图,（,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,C,1,C,5,）,油品（汽油碳分子数为,C,5,C,11,），柴油碳分子数为,C,12,C,22,），重油碳分子数大于,C,20,），,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。,塑料热分解反应的机理模式,废塑料,柴油,汽油,气体,重油,焦炭,焦炭,柴油,汽油,气体,气体,焦炭,焦炭,气体,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,（,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 （,H,2,、,CH,4,、,C,2,H,8,）,排气处理，再利用（燃料、发电）,-,（溶剂）,废塑料热解油化工艺过程,废塑料,PE,PP,PS,PVC,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,HCl,HCl,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,2.,槽式热解工艺,分为聚合法和分解槽法,3.,管式热解工艺,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,5.,催化热解工艺,二、污泥热解工艺流程,三、城市生活城市垃圾的热解,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。,1,新日铁系统,2,Purox,系统（,U.C.C,纯氧高温热分解法）,美国,Union Carbide Corp.,开发,3,Torrax,系统（高温熔融热解法）,在美国纽约首先建成,4,Occidental,系统,5,Garret,系统（管型瞬间热分解）,
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