热解与气化详解(课堂PPT)
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3
a full-scale MSW pyrolysis system was built in the
United, California, shut down after only two year of
operation
4
Sec.1 general statement
热解是把有机固体废物在无氧或缺氧条件下加热分 解的过程。该过程是一个复杂的化学反应过程。包 括大分子的键断裂，异构化和小分子的聚合等反应， 最后生成各种较小的分子。通式如下：
10
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 ✓ (4)以制造重油、煤油、汽油为目的的液化热解技术
11
20
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”。
21
2、 Process and products of pyrolysis热解过程及产物
有机固体废物 热解 (H2、CH4、CO、CO2等)气体＋(有机酸、焦油等) 有机液体＋碳黑＋炉渣
采用热解法生产气体燃料是使有机固体废物在 800～1000℃的温度下分解，最终形成含H2、CH4、 CO 等气体燃料。
5
热值（KJ/m3）
一氧化碳 12636
氢
12761
甲烷
39749
乙烷
69639
及 产
Eg. 纤维素分子裂解
物 3(C6H10O5) 8H2O+C6H8O（可燃油）+2CO+2CO2+Байду номын сангаасH4+H2+7C
生物能热化学转换系统
12
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。
13
14
15
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。
乙烯
63510
乙炔
58464
6
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。
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。
22
2 固体废物热解处理
大分子键断裂、异构化和小分子聚合
热
废物组成、裂解温度、催化剂等
解
过 程
有机固体废物 气体（H2 、CH4 、CO、CO2 ） + 有机液体（有机酸、芳烃、焦油）+ 固体(炭黑、灰)
16
17
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。
热
铬Ⅲ不转为Ⅵ
硫、重金
解
属等大都
的
被固定
NOx产 量少
特
点
排气量小
转为可贮 存性能源
9
热解所得燃料气有两个作用： 一是把热解气体直接送入二级燃烧室燃烧，用于生产
蒸汽和预热空气； 二是通过净化，冷凝除烟尘、水、残油等杂质，生产
出纯度较高的气体燃料，以备它用。所生产的气体燃 料的性质因废物的种类、热解方法而异。热值一般为 4186～9302kJ/m3。 热解法生产液体燃料是使有机固体废物在500～600℃ 的温度下分解，最终形成含有乙酸、丙酸、乙醇、焦 油等的液体燃料。 热解产生的燃料油是具有不同沸点的各种油的混合物， 含水焦油比较多，精制后方能得到热值较高的燃料油。 热值一般为29302kJ/L左右。
18
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
19
Sec.2 principle and technique on pyrolysis热解原理及方法
1、Definition 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； 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。
Chapter 8
pyrolysis on SW 有机固体废物的热解
1
固体废物热解处理
热解 原理
热解 工艺
热解定义及特点、热解过程及产物、有机 固体废物热解机理
热解工艺分类
典型固 城市生活垃圾的热解、废塑料的热解、污 体废物 泥的热解、废橡胶的高温热解、农林废弃 的热解 物的热解
2
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
7
1 固体废物热解处理
热
焚烧
热裂解
解
生物质、塑料类、橡胶等
与
需氧
氧需求 无氧或缺氧
焚
放热
能量
吸热
烧
二氧化碳、水 产物 气、油、炭黑
比
就地利用 利用 贮存或远距离运输
较
二次污染大 污染 二次污染较小
Comparation on the combustion
and the pyrolysis
8
1 固体废物热解处理
a full-scale MSW pyrolysis system was built in the
United, California, shut down after only two year of
operation
4
Sec.1 general statement
热解是把有机固体废物在无氧或缺氧条件下加热分 解的过程。该过程是一个复杂的化学反应过程。包 括大分子的键断裂，异构化和小分子的聚合等反应， 最后生成各种较小的分子。通式如下：
10
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 ✓ (4)以制造重油、煤油、汽油为目的的液化热解技术
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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”。
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2、 Process and products of pyrolysis热解过程及产物
有机固体废物 热解 (H2、CH4、CO、CO2等)气体＋(有机酸、焦油等) 有机液体＋碳黑＋炉渣
采用热解法生产气体燃料是使有机固体废物在 800～1000℃的温度下分解，最终形成含H2、CH4、 CO 等气体燃料。
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热值（KJ/m3）
一氧化碳 12636
氢
12761
甲烷
39749
乙烷
69639
及 产
Eg. 纤维素分子裂解
物 3(C6H10O5) 8H2O+C6H8O（可燃油）+2CO+2CO2+Байду номын сангаасH4+H2+7C
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。
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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。
乙烯
63510
乙炔
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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。
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。
22
2 固体废物热解处理
大分子键断裂、异构化和小分子聚合
热
废物组成、裂解温度、催化剂等
解
过 程
有机固体废物 气体（H2 、CH4 、CO、CO2 ） + 有机液体（有机酸、芳烃、焦油）+ 固体(炭黑、灰)
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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。
热
铬Ⅲ不转为Ⅵ
硫、重金
解
属等大都
的
被固定
NOx产 量少
特
点
排气量小
转为可贮 存性能源
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热解所得燃料气有两个作用： 一是把热解气体直接送入二级燃烧室燃烧，用于生产
蒸汽和预热空气； 二是通过净化，冷凝除烟尘、水、残油等杂质，生产
出纯度较高的气体燃料，以备它用。所生产的气体燃 料的性质因废物的种类、热解方法而异。热值一般为 4186～9302kJ/m3。 热解法生产液体燃料是使有机固体废物在500～600℃ 的温度下分解，最终形成含有乙酸、丙酸、乙醇、焦 油等的液体燃料。 热解产生的燃料油是具有不同沸点的各种油的混合物， 含水焦油比较多，精制后方能得到热值较高的燃料油。 热值一般为29302kJ/L左右。
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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
——塑料热解制油技术的发展
19
Sec.2 principle and technique on pyrolysis热解原理及方法
1、Definition 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； 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。
Chapter 8
pyrolysis on SW 有机固体废物的热解
1
固体废物热解处理
热解 原理
热解 工艺
热解定义及特点、热解过程及产物、有机 固体废物热解机理
热解工艺分类
典型固 城市生活垃圾的热解、废塑料的热解、污 体废物 泥的热解、废橡胶的高温热解、农林废弃 的热解 物的热解
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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
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1 固体废物热解处理
热
焚烧
热裂解
解
生物质、塑料类、橡胶等
与
需氧
氧需求 无氧或缺氧
焚
放热
能量
吸热
烧
二氧化碳、水 产物 气、油、炭黑
比
就地利用 利用 贮存或远距离运输
较
二次污染大 污染 二次污染较小
Comparation on the combustion
and the pyrolysis
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1 固体废物热解处理