7—城市生活垃圾的热解处理(2).详解

• 3、固体废物热解法的工艺参数（★）
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关键参数：加热速度、温度时间、废物成分及所产生的气体与炭渣之间相对 的流动方向 气化时影响反应器生产的另一因素是水蒸气喷入，空气供氧程度 1)加热速度对产物气体成分和数量的关系 有实验数据表明，在较低或较高的加热速度下气体的产生量都很高。 2)加热温度对热解产物的产率影响 固体废物热解的液、气、固态炭产率具有热平衡关系，热解温度越高，产 气越多，热解温度低，油的产率高，因此应根据回收目的控制适宜温度。 3)废物的成分和预处理方法对热解产物的影响 固体废物一般都可生产燃气焦油及各种液体，但固体残渣比大部分工业废 物产生的残渣少，如废轮胎的热解油产率高，一公斤废轮胎相当于0.8－0.9公 斤重油 废料中的含水量对最终产品也有影响，含水量越低，将材料加热至工作温 度所需的时间越少，因此预烘干有利于热解反应，但因耗能成本昂贵。 4)其他 在较高工作温度时，反应器内有更多的水形成气态产物，此时若喷入水蒸 气会改变产物中氢和一氧化碳的比例，改变残渣中的炭含量。 空气和氧气作为气化反应器的氧化剂
• 2、热解产物 • 固体废物热解是一个十分复杂的过程，包含大分子的 键断裂、异构化和小分子的聚合等反应，热解过程中有机 物转化成焦木酸（油）、可燃气体和炭渣 • 热解过程产生的液体主要有油类、焦木酸、水等； • 热解过程产生的气体主要有氢、一氧化碳、甲烷、乙 烷等（按数量大小顺序排列） • 方式：热解过程按不同供热方式、产品状态热解炉结构 不同有不同分类 • 按供热方式分为内部加热和外部加热 • 按热分解与燃烧反应是否在同一设备中进行，热分解过程 可分为单塔式和双塔式 • 按热解过程是否生成炉渣可分成造渣型和非造渣型 • 按热解产物的状态分成气化方式、液化方式和碳化方式 • 热解炉的结构分成固定层式、移动层式 、或回转式
旋转窑反应器工作示意图 旋转窑特点在于间接加热，要求材质热传导要好，另废物须破碎，以利于分解反应
• 热解存在的问题分析： • ①热解过程温度越高，越有利于热解反应，但某 些金属（如铜、铅挥发增加，对大气产生污染）； • ②热解流出的液体，有较高的生化需氧量和化学 需氧量，特别是酚类，会损害生物废水处理工艺； • ③热解后的固体废物包括炉渣和玻璃状聚合体， 若不含有机化合物，直接掩埋，不产生污染问题
800℃
还原层 炉篦 还原层
900℃
C+CO2→2CO C+H2O→H2+CO
氧化层 灰 渣 空气
出渣
氧化层
1200℃
C+O2→CO2
空气
固定床反应器工作示意图
固定床反应器热解反应过程
可燃气体
固体 废物
流化态物料
炉体
预热的空气 或氧
蒸汽
Leabharlann Baidu灰渣
流化床反应器工作示意图
热解炉 分解 产物 分离槽 油 品 冷却塔 流化空气
烘干 区高 温分 解
气 体 流
水蒸汽 预热的空气 灰渣 固定燃烧反应器 特点：对于有黏性的固体废 物须 预处理（破碎）防止粘成饼 状堵 塞，另还可保证汽化效果。 预热的空气
悬浮反应器 特点：最近发展起来，潜力大， 但每次仅能处理少量废物，且要 求颗粒细小，保证效率
破碎的城市 固废物
灰渣
预热的空气
热燃料
垃 圾
空气 热解气体 热 解 炉 燃 烧 炉
流化用蒸汽
残 渣
双塔循环式反应器
1．垃圾 2．加料器 3．热解炉 4．流化用蒸汽 5．旋风分离器 6． 焦油去除器 7． 燃料气体冷却洗涤塔 8． 燃料气体（产品）9．助燃炉 10． 燃烧炉 11． 空气进口 12．辅助燃料进口 13．流化用蒸汽 14．燃烧炉排气洗 涤器 15． 排气口 16、17．残渣
流态化燃烧反应器
特点：与固定化相比，气体速度高到可以使颗粒 悬浮起来，汽化效果甚佳，适合处理粒度不大的 废物燃料，但热损失因气流大而增大
进料
进料
可燃气
干燥层
100—250℃ H2O(蒸汽)
干燥层
可燃气
热分解层
300℃ 500℃
气体 (CO、H2、CH4、CO2) +液体（包括焦油和水蒸气） +炭
热分解层
100
产 物 的 收 率 （wt %）
80
气体
60
碳化物质
40
20 焦油 0 450 550 650 温度（℃） 750
冷凝液
850
热分解产物比例与温度的关系
• 4、反应器类型 • 典型的反应类型有固定燃烧反应器、流态 化燃烧反应器、悬浮反应器、旋转窑、输 送式反应器
城市固废 气体 燃烧气 体 废物 废 物 流 干燥预热 高温分解 气 体 流 辅助 燃烧 器
第二节
典型固体废物的热解
熔 化 炉
减压热解反应炉
油槽
燃 气 回 流
HCl
l贮槽
气柜
微波电源
微波加热减压分解废塑料工艺流程
1.废塑料加料斗 2.微波加热熔化炉 7.HCl回收塔 8.钠氏塔 3.热解反应炉 4.微波电源 5.6.冷凝器 9.气柜 10.HCl贮槽 11.油槽
第八章 城市生活垃圾的热解处理
第一节 第二节 概述 典型固体废物的热解
第一节
概述
1、热解（★） 固体废物的热解是在无氧或氧分压较低的条件下，使可燃性固体废物在高温 下分解的操作技术。与焚烧处理区别在于焚烧是放热的，热解是吸热的；产物不 同；利用方式不同，焚烧是将产生的热量发电，而热解产物是燃料油和气方便运 送 研究废物热解的目的使固体废物转化为可储存、可运输的液体燃料或气体燃 料并使剩下的废物干净，惰性固体废物可方便填埋处理 热解原理 热解包括两个过程： （1）裂解过程——由大分子变成小分子、直至气体的过程； （2）聚合过程——由小分子聚合成较大分子的过程 这些反应没有十分明显的阶段性，许多反应是交叉进行的。热解过程可用如下 总反应方程式表示： 有机固体废物 H2、CH4、CO、CO2 等 + 有机酸、芳烃、焦油等 + 炭黑与炉渣 （气体） （有机液体 ） （ 固体）
进料
（a）流化床热分解炉
（b）流化床热分解工艺流程
流化床热解装置及工艺流程
（a）1.分解产品 2.溢流管 3.搅拌浆叶 4.流化用空气入口 5.流动的热媒体管 6.进料器 （b）1.废塑料 2.料斗及进料器 3.流化床热分解炉 4.空气进口 5.燃料入口 6.预热炉 7.冷却塔 8.分离槽 9.后燃室 10.排气 11.生成油品