第七章固体废物热解处理办法技术应用.ppt

第七章固体废物热解处理办法技术应用 2 固体废物处理与资源化 主要内容 热解原理 热解工艺 生活垃圾热解 污泥热解 塑料热解 3 固体废物处理与资源化 固体废弃物热化学处理技术 (1) 以产生热、蒸汽、电力为目的的燃烧技术（焚烧）； (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（热解、气化）； (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（气化合成）； (4) 以制造重油、煤油、汽油为目的的液化热解技术（液化）； 4 固体废物处理与资源化 热解原理及方法 热解（Pyrolysis），工业上也称为干馏。利用有机物的不稳定性，在无氧或缺氧状态下对其加热，使有机物发生热裂解，并分解为： ①以氢气、一氧化碳、甲烷、二氧化碳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、芳烃及焦油等化合物在内的燃料油； ③纯碳（炭黑）与（炉渣）玻璃、金属、土砂等混合形成的炭黑等。 这一化学分解过程，称为热解。 5 固体废物处理与资源化 热解技术的特点 固体废物资源化的重要途径之一； 固体废物的热解与焚烧的不同点： (1)热解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，焚烧尾气组分无法利用； (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)热解温度相对较低，废物中的硫、重金属等有害成分大部分被固定在炭黑中，挥发量少，燃烧过程中有害金属挥发量高，尾气的污染性强； (4)由于保持还原条件，Cr3+不会转化为Cr6+； (5)热解过程为吸热过程，焚烧为放热过程。 6 固体废物处理与资源化 有机废物热解过程 7 固体废物处理与资源化 有机废物热解机理 8 固体废物处理与资源化 热解工艺产物 不同热解工艺下生成产物各不相同 9 固体废物处理与资源化 热解类型 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； 按热解方式和产物分：气化、液化和炭化； 气化：废弃物发生不完全燃烧反应的过程； 液化：生成物以液态组分为主的热解过程； 炭化：以获得多孔质固体产物为主的热解过程； 按热解温度分：低温热解、中温热解和高温热解； 低温：600℃以下、中温：600--800 ℃、高温：800 ℃以上； 10 固体废物处理与资源化 热解过程的主要影响因素 热解过程主要受热解温度、含水率、热解时间和废物性质等因素影响； 温度：温度越高，碳氢化合物裂解率越高，液态产物越低、低分子气体产物越高； 含水率：废弃物含水率越大，热解温度越低，高分子碳氢化合物及液态产物越高。高温情况下，改质反应越易进行； 热解时间：时间越短，热解反应越不完全，反之，热解原料层温度梯度小，热解彻底； 废弃物性质：有机质组分越高，越易发生热解反应；高分子有机物完全裂解温度高，纤维质、生物质物质易于裂解； 11 固体废物处理与资源化 热解物料特性及热解温度 其中：Bln代表西柏林的家庭垃圾； SA：代表合成家庭垃圾，其后的百分数为含水率； 12 固体废物处理与资源化 热解反应动力学 固体废物热解动力学方程：da/dt=k·f(a)=Aexp(-E/RT) f(a) 其中：A—前因子； k—反应速率常数，min-1; R—气体常数，8.31J/(mol·K); E—活化能，kJ/mol; T—温度，K; f(a)—固体反应物中未反应产物与反应速度的函数 13 固体废物处理与资源化 城市垃圾热解技术 借鉴城市煤气及焦化技术发展而来； 20世纪70年代，石油危机促使生化垃圾热解技术发展； 前发达国家已经实现大型工业化应用，但仍然存在技术问题和安全问题有待进一步解决，尚未大范围推广； 我国已着手进行基础性研究； 有利于实现从生活垃圾中高效回收燃料气体、液体燃料及多孔质物质。 14 固体废物处理与资源化 国外热解技术发展 美国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)为目的技术开发；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。 15 固体