第五章固体废物热解处理技术
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固体废物的热解
• 随着温度的升高，除大分子裂解外，许多 中间产物也发生二次裂解， C5 以下分子及 H2成分增多，气体产量成正比增长，而各 种酸、焦油、炭渣产量相对减少。城市生 活垃圾热分解产物比例与温度的关系。
城市生活垃圾热分解产物比例与温度的关系
（2）加热速率
• 通过加热温度和加热速率的结合，可控制 热解产物中各组分的生成比例。
固体废物热解处理技术
• 本章主要内容为：固体废物热解定义，以 及与焚烧的区别，热解原理，热解适用对 象、国内外发展趋势。
• 了解固体废物热解定义，以及与焚烧的区 别，流态化热解及国外热解发展趋势。
• 理解热解原理，热解适用对象。 • 掌握典型的热解工艺。
• 8.1 概述
• 定义：有机物在无氧或缺氧状态下加热， 使之分解的过程称为热解。
•
• 3、热解法与焚烧的区别
• 热解法与焚烧法相比是完全不同的两个过程：
①焚烧的产物主要是二氧化碳和水, 而热解的产物主要是 燃的低分子化合物：气态的有氢气、甲烷、一氧化碳； 液态的有甲醇、丙烔、醋酸、乙醛等有机物及焦油、溶 剂油等；固态的主要是焦炭或炭黑。
②焚烧是一个放热过程，而热解需要吸收大量的热量。 ③焚烧产生的热能量大的可用于发电，量小的只可供加
• 在低温-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， 反而产物中固体含量增加；
• 而在高温-高速加热条件下，有机物分子结 构发生全面裂解，产生大范围的低分子有 机物，热解产物中气体的组分增加。
（3）保温时间
• 物料在反应器中的保温时间决定了物料分解 转化率。为了充分利用原料中的有机质，尽 量脱出其中的挥发分，应延长物料在反应器 中的保温时间。
城市生活垃圾热分解产物比例与温度的关系
（2）加热速率
• 通过加热温度和加热速率的结合，可控制 热解产物中各组分的生成比例。
固体废物热解处理技术
• 本章主要内容为：固体废物热解定义，以 及与焚烧的区别，热解原理，热解适用对 象、国内外发展趋势。
• 了解固体废物热解定义，以及与焚烧的区 别，流态化热解及国外热解发展趋势。
• 理解热解原理，热解适用对象。 • 掌握典型的热解工艺。
• 8.1 概述
• 定义：有机物在无氧或缺氧状态下加热， 使之分解的过程称为热解。
•
• 3、热解法与焚烧的区别
• 热解法与焚烧法相比是完全不同的两个过程：
①焚烧的产物主要是二氧化碳和水, 而热解的产物主要是 燃的低分子化合物：气态的有氢气、甲烷、一氧化碳； 液态的有甲醇、丙烔、醋酸、乙醛等有机物及焦油、溶 剂油等；固态的主要是焦炭或炭黑。
②焚烧是一个放热过程，而热解需要吸收大量的热量。 ③焚烧产生的热能量大的可用于发电，量小的只可供加
• 在低温-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， 反而产物中固体含量增加；
• 而在高温-高速加热条件下，有机物分子结 构发生全面裂解，产生大范围的低分子有 机物，热解产物中气体的组分增加。
（3）保温时间
• 物料在反应器中的保温时间决定了物料分解 转化率。为了充分利用原料中的有机质，尽 量脱出其中的挥发分，应延长物料在反应器 中的保温时间。
固体废物的热解处理技术页课件 (一)
固体废物的热解处理技术页课件 (一)随着经济的快速发展和人口的增加，固体废物逐渐增多，尤其是城市垃圾。
固体废物的处理已经成为全球性难题，传统的填埋和焚烧处理方式已经无法满足现代化的需求，因此，热解处理技术逐渐成为固体废物处理的新方向。
热解处理技术是一种将固体废物在高温无氧条件下分解成各种气体，液体和固体的方法。
其中，最为关键的是高温无氧条件，这种条件下可以有效的杀死有害细菌，分解固体有机物，消减固体废物体积，降低对环境的污染。
以下为固体废物的热解处理技术的具体内容：1. 热解反应器热解反应器是热解处理的核心，它的作用是将固体废物加热至高温无氧状态，反应过程中产生的有机化合物经过分解产生燃气和其他的反应产物。
热解反应器分为固定式和流动式两种，主要考虑生产能力和废物性质等因素选用不同的反应器。
2. 热解产物的分离热解产物一般分为燃气，液体和固体三种形态，需要对其进行分离。
燃气可以用于热能回收和发电，而液体和固体需要进一步处理才能得到可再利用的资源。
随着技术的进步，液体和固体的分离变得更精准，可回收的资源也更加丰富。
3. 热解处理设备的优化热解处理设备的优化主要是考虑如何提高热效率，减少二次污染。
常用的优化方式有，采用高效的换热器，防止反应过程中的废气泄漏和废水排放等。
总的来看，固体废物热解处理技术是一项长期的发展任务，需要不断的技术升级和改进。
随着能源紧缺问题的加剧，热解处理技术将成为不可替代的处理方式。
同时，我们也需要加强对热解处理技术的研究和应用，以此促进环境保护和可持续发展。
固体废物的焚烧和热解
见光以及波长更短的紫外线。
火焰性状取决于温度和气流组成。通常温度在1000 ℃ 左右就能形成火焰。废物组分上的原子基团碰撞，还易使废 物分解。
3
2014-03-25
c、燃尽阶段
生成固体残渣的阶段。 特点：可燃物浓度减少，惰性物增加，氧化剂量相对
较大，反应区温度降低。 要改善燃尽阶段的工况，一般常采用的措施如翻动、
辅助燃料用量大 排出气体温度低，有
恶臭。
（三）流化床焚烧炉： 结构：垂直的衬耐火材料的钢
制容器，在焚烧炉的下部安装有气流分布板，板上装 有载热的惰性颗粒，典型的载热体多用砂子。
特点： 传热传质条件好，处理能力大 床层温度均一，易控制 结构简单，便宜，无机械传动零件， 流态化耗能。 大块废物需要提前破碎。 废气中粉尘多，不适合处理污泥。
粗(高位)热值，HHV :化合物在一定温度下反应到达最终产 物的焓的变化。净热值(低位发热量)，NHV:意义与粗热值相 同。不过粗热值产物水为气态。净热值产物水为液态。二者 之差就是水的汽化潜热。
用氧弹热量计测量的是高位发热量。
将粗热值转变成净热值可以通过下式计算：
NHV = HHV − 2420[WH2O + 9(WH - WCl - WF )] 35.5 19
MRC
=
投加废物质量－焚烧残渣质量 投加废物质量－残渣中不可燃烧物质量
×100％
残渣中不可燃物质量= 残渣烧失量×焚烧残渣质量
残渣（600± 25）℃ 3h灼烧后减少的质量占原焚烧残渣质量的百分数。
（三）固体废物的燃烧过程
从工程技术的观点看，需焚烧的物料从送入焚烧炉起，到 形成烟气和固态残渣的整个过程，总称为焚烧过程。它包 括以下三个阶段：
微生物学有机固体废物热解处理课件知识
3
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
4
n a fullscale MSW pyrolysis system was built in the
United; California; shut down after only two year of
operation
PVC在加热到200℃左右时开始发生脱氯反应;进一步加热发 生断链反应;
酚醛树脂 脲醛树脂等热硬性塑料则不适合作为热解原料; PET ABS树脂等在其分子构造中含有氮 氯等元素;热解过程
中会产生有害气体或腐蚀性气体;也不适宜作为热解原料;
35
此图是碳链范 围为4000～ 12000的聚乙烯 PE在常压 450℃ 条件下热解所得 油品的相对分子
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
12
生物能热化学转换系统
13
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;
14
15
16
日本有关城市垃圾热解技术的研究是从 1973年实施的star Dust80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;
气体成分：温度升高;脱氢反应加剧;H2含量增 加;C2H4 C2H6减少；低温时;CO2 CH4等增加;CO 减少; 高温阶段;CO逐渐增加;
2加热速率对产品成分比例影响较大; 一般;在较低和 较高的加热速率下热解产品气体含量高;
29
固体废物热解处理技术
（5）反应器类型
1）反应器是热解反应进行的场所，是整个热解过程的关
键。不同反应器有不同的燃烧床条件和物流方式。
2）一般来说固定燃烧床处理量大，而流态化燃烧床温 度可控制性好。 3）气体与物料逆流行进有利于延长物料在反应器内滞留 时间，从而可提高有机物的转化率；气体与物料顺流行进 可促进热传导，加快热解过程。
（6）供气供氧
空气或氧作为热解反应中的氧化剂，使物料发生部分
燃烧，提供热能以保证热解反应的进行（如下图）。因此，
供给适量的空气或氧是非常重要的，也是需要严格控制 的．供给的可以是空气，也可以是纯氧。由于空气中含有 较多的N2，供给空气时产生的可燃气体的热值较低。供给 纯氧可提高可燃气体的热值，但生产成本也会相应增加。
发生二次裂解， C5 以下分子及H2成分增多，气体产量成
正比增长，而各种酸、焦油、炭渣产量相对减少。城市生 活垃圾热分解产物比例与温度的关系（如下图）。
城市生活垃圾热分解产物比例与温度的关系
（2）加热速率
通过加热温度和加热速率的结合，可控制热解产物中各组
分的生成比例。
1）在低温-低速加热条件下，有机物分子有足够的时间在
1）物料的性质如有机物成分、含水率（如下图）和尺寸大小等对热解
过程有重要影响。 2）有机物成分比例大、热值高的物料，其可热解性相对就好、产品热 值高、可回收性好、残渣也少。 3）物料的含水率低，加热到工作温度所需时间短，干燥和热解过程的
能耗就少。热解生成物与残渣占原有固体之比不受含水率的影响。
4）较小的颗粒尺寸有利于促进热量传递、保证热解过程的顺利进行， 尺寸过大时，情况则相反。
品质量，采用清水冲洗干净，将其晾干，然后用切割机切割为 30cm×45cm 的块状胶块。
固体废物处理与资源化第五章 固体废物焚烧技术
5.8 烟气中污染物来源、产生原因及存在形态
烟气中HCl来源于含氯的塑料， SOx来源于纸张和厨房垃圾， NOx来源于厨房垃圾。 烟气中的HCl与粉尘中的碱性成分易发生反应， SOx易与粉尘中的碱性成分和氯化物发生反应。 烟气中汞（Hg）的化学形态在炉内基本上是汞蒸气，经 燃烧室、静电除尘器后基本转变为氯化汞（HgCl2）。 重金属、盐分在高温炉内部分气化，但在烟气冷却过程 中凝聚，成为粉尘。
焚烧过程污染物来源、产生原因及存在形态
污染物 来源 PVC、其它氯代碳氢化合物 HCl HF SO2 HBr NOx 氟代碳氢化合物 橡胶及其它含硫组分 火焰延缓剂 丙烯腈、胺 CO 有机 污染物 各种碳氢化合物 二噁英、呋喃 — 溶剂 多种来源 粉末、沙 Hg Cd Pb 重金属 Zn Cr Ni 其它 温度计、电子元件、电池 涂料、电池、稳定剂/软化剂 多种来源 镀锌原料 不锈钢 不锈钢Ni-Cd电池 — 产生原因 — — — — 热NOx 不完全燃烧 不完全燃烧 化合物的离解及重新合成 挥发性物质的凝结 — — — — — — — 存在形态 气态 气态 气态 气态 气态 气态 气、固态 气、固态 固态 气态 气、固态 气、固态 固态 固态 固态 气、固态
除尘器飞灰浓度 的1/2～1/100
分类收集或燃烧 不充分时，Pb、 Cr6+ 可能会溶出， 成为COD、BOD
除 尘 器 飞 灰
除尘器飞灰以 Na 盐、 K 盐、 湿垃圾质量的 磷酸盐、重金属为多 0.5％～1％
Pb、Zn：0.3％～ 3％；Cd：20～ 40mg/kg；Cr： 200～500mg/kg； Hg：110mg/kg 浓度介于炉渣与 除尘器飞灰之间
5.4 焚烧的产物
《固体废物处理与处置》第五章 固体废物的热化学处理2
(3)城市垃圾热解系统介绍
纯氧高温热分 解工艺——Purox 系统工作原理与新 日铁系统类似，将 空气改为纯氧。该 法的优点是，流程 简单，有机物几乎 全部分解，NOx产 生量极少，垃圾减 量化高；缺点是需 提供纯氧。
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
典型的固体废弃物热解技术 1、城市垃圾的热解 (1)外热式热解
外热法式热解是将垃圾置于密闭的容器中，在绝热的条件 下，热量由反应容器的外面通过器壁进行传递，垃圾被间接加 热而发生分解。因不伴随燃烧反应，可得到15000-25000KJ／m3 高热值燃料气。
外热式回转窑 无空气进入，热解
产品品质较好，具有较 高的热值；加热均匀， 温度合适。但转炉内易 附着碳层，需设置刮刀 装置。
(5)反应时间：停留时间不足，热解不完全；停留时间过长，则装 置处理能力下降。
(6)空气量：热解过程中进体废物的热解？热解与焚烧的区别是 什么？ 2、固体废物热解的特点有哪些？
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
三、热解工艺的分类
按供热方式分类，包括外热法式和内热式； 按热解方式分类，包括高温热解（1000℃以上，一般采用 直接加热法，热解后为液态渣）、中温热解( 600-700℃)和低温 热解（600℃以下）； 按生成物分，可分为气化方式、液化方式和炭化方式； 按热解炉的种类分，包括回转窑、竖井炉、移动床和流化 床等。 按热分解与燃烧反应是否在同一设备中进行：可分为单塔 式和双塔式； 按热解过程是否生成炉渣：可分为造渣型和非造渣型。
纯氧高温热分 解工艺——Purox 系统工作原理与新 日铁系统类似，将 空气改为纯氧。该 法的优点是，流程 简单，有机物几乎 全部分解，NOx产 生量极少，垃圾减 量化高；缺点是需 提供纯氧。
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
典型的固体废弃物热解技术 1、城市垃圾的热解 (1)外热式热解
外热法式热解是将垃圾置于密闭的容器中，在绝热的条件 下，热量由反应容器的外面通过器壁进行传递，垃圾被间接加 热而发生分解。因不伴随燃烧反应，可得到15000-25000KJ／m3 高热值燃料气。
外热式回转窑 无空气进入，热解
产品品质较好，具有较 高的热值；加热均匀， 温度合适。但转炉内易 附着碳层，需设置刮刀 装置。
(5)反应时间：停留时间不足，热解不完全；停留时间过长，则装 置处理能力下降。
(6)空气量：热解过程中进体废物的热解？热解与焚烧的区别是 什么？ 2、固体废物热解的特点有哪些？
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
三、热解工艺的分类
按供热方式分类，包括外热法式和内热式； 按热解方式分类，包括高温热解（1000℃以上，一般采用 直接加热法，热解后为液态渣）、中温热解( 600-700℃)和低温 热解（600℃以下）； 按生成物分，可分为气化方式、液化方式和炭化方式； 按热解炉的种类分，包括回转窑、竖井炉、移动床和流化 床等。 按热分解与燃烧反应是否在同一设备中进行：可分为单塔 式和双塔式； 按热解过程是否生成炉渣：可分为造渣型和非造渣型。
固体废物热解处理工艺PPT课件
• 低温——油类含量相对较多 • 温度升高——全面裂解——气态产物增加，各种有机酸、焦油
、碳渣相对减少 • 较低和较高的加热速率——气体含量高 • 固体废物热解是否得到高能量产物，取决于原料中氢转化为可
燃气体与水的比例
三、典型固体废物的热解技术
城市垃圾的热解
城市垃圾的热解技术根据其装置类型分：
①移动床熔融炉方式； ②回转窑方式； ③流化床方式； ④多段炉方式； ⑤Flush Pyrolysis方式。
•
炭黑与从炉下部通入的空气在燃烧区发生燃烧反应，通过
添加焦炭来补充碳源。
•
玻璃体和铁，将重金属等有害物质固化在固相中——填埋
或再利用。
(二)Purox系统
•该系统也采用竖式热解炉，破碎后的垃圾从塔顶投料口进入． 依靠垃圾的自重在由上向下移动的过程中，完成垃圾的干燥和 热解。
• 该系统主要的能量消耗是垃圾破碎过程，
(四)Occidental系统
• 特点：垃圾前处理环节多，设备复杂 • 热解：不锈钢制筒式反应器 • 炭黑加热到760℃返回热解反应器供热 • 80℃急冷得到燃料油 • 热解油平均热值24401kJ/kg
（五） 流化床系统
将垃圾破碎至50mm以下的粒径，经定量输 送带传至螺杆进料器，由此投入热解炉内。 载体：石英砂 热分解温度：500℃
THANK YOU
2020/9/30
• 投料口采用双重密封阀结构——目的是防止空气和热解气的漏 入与逸出；
• 竖式炉内垃圾由上向下移动与上升的高温气体进行换热；
• 热解段，在控制厌氧或缺氧状态下有机物发生热解——可燃气 和灰渣。
• 可燃性气体导入二燃室进一步燃烧，并利用尾气的余热发电。
• 灰渣中残存的热解固相产物
、碳渣相对减少 • 较低和较高的加热速率——气体含量高 • 固体废物热解是否得到高能量产物，取决于原料中氢转化为可
燃气体与水的比例
三、典型固体废物的热解技术
城市垃圾的热解
城市垃圾的热解技术根据其装置类型分：
①移动床熔融炉方式； ②回转窑方式； ③流化床方式； ④多段炉方式； ⑤Flush Pyrolysis方式。
•
炭黑与从炉下部通入的空气在燃烧区发生燃烧反应，通过
添加焦炭来补充碳源。
•
玻璃体和铁，将重金属等有害物质固化在固相中——填埋
或再利用。
(二)Purox系统
•该系统也采用竖式热解炉，破碎后的垃圾从塔顶投料口进入． 依靠垃圾的自重在由上向下移动的过程中，完成垃圾的干燥和 热解。
• 该系统主要的能量消耗是垃圾破碎过程，
(四)Occidental系统
• 特点：垃圾前处理环节多，设备复杂 • 热解：不锈钢制筒式反应器 • 炭黑加热到760℃返回热解反应器供热 • 80℃急冷得到燃料油 • 热解油平均热值24401kJ/kg
（五） 流化床系统
将垃圾破碎至50mm以下的粒径，经定量输 送带传至螺杆进料器，由此投入热解炉内。 载体：石英砂 热分解温度：500℃
THANK YOU
2020/9/30
• 投料口采用双重密封阀结构——目的是防止空气和热解气的漏 入与逸出；
• 竖式炉内垃圾由上向下移动与上升的高温气体进行换热；
• 热解段，在控制厌氧或缺氧状态下有机物发生热解——可燃气 和灰渣。
• 可燃性气体导入二燃室进一步燃烧，并利用尾气的余热发电。
• 灰渣中残存的热解固相产物
固体废物的热解处理技术
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。
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。
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。
3. 固体废物热解是否得到高能量产物，取决于 原料中氢转化为可燃气体与水的比例
美国城市垃圾的典型化学组成为 C30H48N0.5S0.05，其H／C值低于纤维索和木 材质．
日本城市垃圾的典型化学组成为 C30H53N0.34S0.02Cl0.09。其H／C值高于纤维素。
一般的固体燃料，剩余H/C值均在0～0.5之间。 美国城市垃圾的该H／c值位于泥煤和褐煤之间； 日本城市垃圾的该H/C值则高于所有固体燃料 ——垃圾中塑料含量较高。 从氢转换这一点来看．甚至可以说城市垃圾优于普 通的固体燃料。但在实际过程中，还同时发生其他产 物的生成反应，不能以此来简单地评价城市垃圾的热 解效果。
固体废物的热解技术
固体废物的热解技术
一、固体废物的热解技术
热解(pyrolysis)是指将有机物在无氧或缺氧状态下进行加热 蒸馏，使有机物产生裂解，经冷凝后形成各种新的气体、 液体和固体，从中提取燃料油、油脂和燃料气的过程。
(一)热解原理
热解在工业上也称为干馏，是利用有机物的热不稳定性， 在无氧或缺氧条件下，使有机物受热分解成分子量较小的 可燃气、液态油、固体燃料的机物的热解过程首先是从脱水开始的： 其次是脱甲基：
第一个反应的生成水与第二个反应产物的架桥部分的 次甲基反应：
进一步提高温度，上述反应中生成的芳环化合物再进行裂解、 脱氢、缩合、氢化等反应：
总的反应为：
有机固体 废 热 解 物 气体H（ 2、CH4、CO、CO2等） ＋液体（有机、 酸焦 、油 芳等 烃） ＋固体（炭黑） 、炉渣等
（5）反应器类型：一般固定燃烧床处理量大，而流态燃烧床 温度可控性好。气体与物料逆流行进，转化率高，顺流行 进可促进热传导，加快热解过程。
（二）热解工艺分类
一个完整的热解工艺包括进料系统、反应器、回收净化
系统、控制系统几个部分。其中，反应器部分是整个工艺的
核心，热解过程在其中发生，其类型决定了整个热解反应的
无O2或缺O2 有机固体废物+热量 可燃气+液态油+固体燃料+炉渣
1、热解过程
在热解过程中，其中间产物存在两种变化趋势：由大分子变成小 分子直至气体的裂解过程；由小分子聚合成较大分子的聚合过程。
分解是从脱水开始的：如两分子苯酚聚合脱水；其次是脱甲基或 脱氢、生成水与架桥部分的分解次甲基键进行反应生成CO和H2。
热量由废物燃烧部分燃烧所提供；逆流式物流方向，停留时 间长，保证了废物最大程度地转换成燃料；因气体流速相应 较低，产生气体中夹带的颗粒物质也比较少，减少了对空气 污染的潜在影响。
一、固体废物的热解技术
热解(pyrolysis)是指将有机物在无氧或缺氧状态下进行加热 蒸馏，使有机物产生裂解，经冷凝后形成各种新的气体、 液体和固体，从中提取燃料油、油脂和燃料气的过程。
(一)热解原理
热解在工业上也称为干馏，是利用有机物的热不稳定性， 在无氧或缺氧条件下，使有机物受热分解成分子量较小的 可燃气、液态油、固体燃料的机物的热解过程首先是从脱水开始的： 其次是脱甲基：
第一个反应的生成水与第二个反应产物的架桥部分的 次甲基反应：
进一步提高温度，上述反应中生成的芳环化合物再进行裂解、 脱氢、缩合、氢化等反应：
总的反应为：
有机固体 废 热 解 物 气体H（ 2、CH4、CO、CO2等） ＋液体（有机、 酸焦 、油 芳等 烃） ＋固体（炭黑） 、炉渣等
（5）反应器类型：一般固定燃烧床处理量大，而流态燃烧床 温度可控性好。气体与物料逆流行进，转化率高，顺流行 进可促进热传导，加快热解过程。
（二）热解工艺分类
一个完整的热解工艺包括进料系统、反应器、回收净化
系统、控制系统几个部分。其中，反应器部分是整个工艺的
核心，热解过程在其中发生，其类型决定了整个热解反应的
无O2或缺O2 有机固体废物+热量 可燃气+液态油+固体燃料+炉渣
1、热解过程
在热解过程中，其中间产物存在两种变化趋势：由大分子变成小 分子直至气体的裂解过程；由小分子聚合成较大分子的聚合过程。
分解是从脱水开始的：如两分子苯酚聚合脱水；其次是脱甲基或 脱氢、生成水与架桥部分的分解次甲基键进行反应生成CO和H2。
热量由废物燃烧部分燃烧所提供；逆流式物流方向，停留时 间长，保证了废物最大程度地转换成燃料；因气体流速相应 较低，产生气体中夹带的颗粒物质也比较少，减少了对空气 污染的潜在影响。
固体废物热解处理工艺课件
加强有害产物的处理与处置
针对热解过程中产生有害气体和固体 残留物的问题，加强处理和处置技术 研究，降低对环境的影响。
拓展应用领域
研究适用于各种不同类型固体废物的 热解处理技术，拓展热解处理的应用 领域。
提高资源化利用水平
通过技术升级和产业优化，提高固体 废物热解处理产物的附加值和市场竞 争力，促进资源的循环利用。
缺点
技术要求高
01
热解工艺需要高温、无氧或低氧环境，技术难度较大，设备投
资和维护成本较高。
产生有害气体和固体
02
在热解过程中可能产生一些有害气体和固体残留物，需要进一
步处理或处置。
能量消耗大
03
热解过程需要大量的能量输入，对于某些废物种类，其能量回
收效率可能较低。
改进方向
研发高效低耗的工艺技术
通过改进热解反应器的设计、优化操 作参数等手段，降低能耗和物耗，提 高能量回收效率。
特点
热解法具有能源利用率高、减少废物 体积、资源化效果好等优点，适用于 处理各种固体废物，尤其是含有有害 物质的废物。
热解处理工艺的重要性
环境保护
热解法能够有效地减少固体废物的体 积，减轻对环境的压力，同时减少有 害物质的排放，对环境保护具有重要 意义。
资源化利用
经济效益
通过热解法处理固体废物，可以获得 一定的经济效益，为企业提供新的利 润增长点。
05
热解处理工艺的未来发展与展望
技术发展趋势
高效能热解技术
研发更高效、更环保的热解技术，提高热解效率，降低能耗和污 染物排放。
热解与资源化利用结合
将热解技术与资源化利用技术相结合，实现固体废物的资源化利用 ，提高经济效益。
固体废物的热解处理PPT精选文档
状态(固态)的塑料。这类塑料在未交联前，分子链有两个以上可 参加化学反应的基团，交联后分子间相互交叉联接，成为网状的 或立体的三维结构，一旦成型，只能靠切削等二次加工成型。 热塑性塑料：由曲线状大分子组成，加热时分子链上的基团稳定, 分子间不发生化学反应,但能软化并发生粘性流动,冷却后又凝固 硬化；可反复加热-流动-冷却-硬化。 根据受热后的分解产物则可分为以下几种： 解聚反应型塑料：热分解时，聚合物解离、分解成单体，主要是 切断了单体分子间的结合键； 随机分解型塑料：热分解时，链的断裂是随机的，产物为低分子 化合物 过渡分解型塑料：热分解时，产物的比例随塑料的种类与分解温 度的变化而不同；一般，温度越高，气态的低级C-H化合物的含量 越高，分解产物的组分越复杂。
结构及原理（见图8-2）
物料由上部给入，并向下移动，预热的空气和氧气从底部给 入并向上移动，热解气体从顶部排出，残渣通过炉蓖由底部 排出。上部的预热区温度约93～315℃，高温区的温度可达 980～1650℃。
特点：
采用逆流式物流方向，延长了反应时间； 上升气流的阻力大，流速相对较低，热解气体中夹带的固体
产物
产物因塑料而异 例如：塑料中含Cl-、CN－基团，热分解产物中一般
就有HCl、HCN；又，塑料制品中的S含量低，热分 解得到的油品的S含量也低，是一种优质低S燃料油 ，根据这一特性，日本开发了以废塑料和高S重油 混合热解制取低S燃料油的工艺。
32
（2）塑料的分类
按照塑料的性质可分为两类 热固性塑料：在加热和化学固化剂的作用下交联生成的不溶不熔
在燃烧塔内装有热媒体(石英砂)，吸收热量并被流化气推动 成流态化，经管道流入热解塔与垃圾相遇，供给热解能量， 然后再经管道返回燃烧塔，重新加热后再返回热解塔，往复 地在燃烧塔和热解塔内受热和供热。
结构及原理（见图8-2）
物料由上部给入，并向下移动，预热的空气和氧气从底部给 入并向上移动，热解气体从顶部排出，残渣通过炉蓖由底部 排出。上部的预热区温度约93～315℃，高温区的温度可达 980～1650℃。
特点：
采用逆流式物流方向，延长了反应时间； 上升气流的阻力大，流速相对较低，热解气体中夹带的固体
产物
产物因塑料而异 例如：塑料中含Cl-、CN－基团，热分解产物中一般
就有HCl、HCN；又，塑料制品中的S含量低，热分 解得到的油品的S含量也低，是一种优质低S燃料油 ，根据这一特性，日本开发了以废塑料和高S重油 混合热解制取低S燃料油的工艺。
32
（2）塑料的分类
按照塑料的性质可分为两类 热固性塑料：在加热和化学固化剂的作用下交联生成的不溶不熔
在燃烧塔内装有热媒体(石英砂)，吸收热量并被流化气推动 成流态化，经管道流入热解塔与垃圾相遇，供给热解能量， 然后再经管道返回燃烧塔，重新加热后再返回热解塔，往复 地在燃烧塔和热解塔内受热和供热。
固体废物的热解处理课件
06
热解处理的发展趋势与未 来展望
技术改进与创新
1 2 3
新型热解反应器的研发 针对传统热解技术的不足，研究新型热解反应器， 以提高处理效率、降低能耗和减少污染物排放。
热解工艺的优化 通过改进热解工艺参数，如温度、压力和停留时 间等，实现更高效、更环保的热解过程。
热解产物的综合利用 探索热解产物的多元化利用途径，如制备生物燃 料、化学原料和建筑材料等，提高固体废物的资 源化利用率。
热解技术的原理
01
02
03
高温分解
在高温条件下，固体废物 中的有机物质发生热分解 反应，释放出可燃气体和 油类等产物。
化学键断裂
热解过程中，化学键断裂， 将大分子有机物分解为小 分子物质，如烃类、醇类、 酮类等。
能量转化
热解过程将有机物中的化 学能转化为可燃气体和液 体燃料的热能，可用于发 电、供暖等能源利用。
提高能源效率
余热回收利用
将热解过程中的余热进行回收， 用于预热物料、提供工艺热源或 驱动其他设备，提高能源利用效率。
高效换热技术
采用先进的换热器技术和高效传 热介质，降低热损失，提高热能 利用率。
能量集成系统
构建能量集成系统，实现不同工 艺之间的能量互补和优化，进一 步提高能源利用效率。
降低环境影响
固体废物的热解处 理
• 固体废物的定义与分类 • 热解处理技术概述 • 热解处理的优势与局限性 • 热解处理工艺流程 • 热解处理的应用实例 • 热解处理的发展趋势与未来展望
01
固体废物的定义与分类
定义
• 固体废物：是指在生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利 用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态、半固 态和置于容器中的气态的物品、物质以及法律、行政法规规定 纳入固体废物管理的物品、物质。
5固体废物处理与处置-固体废物的热处理
7300
2863
14600
17
5.1.3 固体废物的燃烧过程
可燃物质
助燃物质 引燃火源
必备条件
焚烧
温度 着火条件
蒸发 挥发 分解 烧结、熔融 氧化还原
理论式
CxHyOzNuSvClw + (x + v + y/4 – w/4 – z/2) O2→ xCO2 + wHCl + 0.5uN2 + vSO2 + (y-w) /2 H2O
6
焚烧技术的发展史
我国始于1980′
除尘
资源化
智能化
..
多功能
… 综合性
4
除尘/脱硫/脱硝技术发展
1970~1990 烟气净化投资占1/2~2/3
3 1960’
自控、移动式机械炉排焚烧炉，多 样化，焚烧温度↗850-1100℃以上
2
大型机械化炉排；较高效率的烟气净化系统
20世纪初
（机械、静电除尘和洗涤）
1
机械化连续垃圾焚烧炉，处理能力、焚烧效果、治污↗
19世纪中后期
旋风收尘
焚毁带病毒、病菌的垃圾。→英1874、美1885、法等试验研究，建立间歇 式固定床焚烧炉，效率低，残渣量大，无烟气、残渣处理设施
7
垃圾发电站
高温焚烧已经发展成为一种应用最广、最有前途的生活垃圾和危险废物的 处理方法之一。集焚烧、发电、供热和环境美化为一体。德、法、美、日
从炉内实际过程看，送入的垃圾有的物质还在预热干燥，而 有的物质已经开始燃烧，甚至已燃尽了。
对同一物料来说，物料表面已进入了燃烧阶段，而内部还在 加热干燥。
21
1、干燥------水分汽化、蒸发 传导干燥、对流干燥和辐射干燥 2、热分解------化学分解、聚合反应 放热反应，吸热反应 3、燃烧------可燃物质的快速分解和高温氧化过程 蒸发燃烧（蜡质类）、分解燃烧（纸、木材）、表面燃烧（木炭、
《固体废物处理与处置》章节笔记
《固体废物处理与处置》章节笔记第一章：固体废物概述一、引言固体废物是现代社会不可避免的现象，随着工业化和城市化进程的加快，固体废物的产量和种类也在不断增加。
固体废物的处理与处置问题已成为全球性的环境问题，对人类健康和生态环境构成了严重威胁。
二、固体废物的定义与分类1. 定义固体废物是指在生产、生活和其他活动中产生的，失去了原有使用价值或被抛弃的固态、半固态和置于容器中的气态物品、物质。
这些废物可能包含有机物、无机物、生物体、化学品等多种成分。
2. 分类（1）按来源分类：- 工业固体废物：来源于工业生产过程中的废渣、废料、废品等。
- 生活固体废物：居民日常生活中产生的垃圾，如厨余、塑料、纸张、玻璃、金属等。
- 农业固体废物：农业生产过程中产生的废弃物，如秸秆、粪便、农膜等。
- 危险固体废物：具有毒性、腐蚀性、感染性、放射性等特性的废物，如废电池、废药品、医疗废物等。
（2）按性质分类：- 有机废物：含有碳元素的废物，如食物残渣、植物秸秆、皮革等。
- 无机废物：不含碳元素的废物，如玻璃、陶瓷、砖瓦等。
- 生物废物：来源于生物体或与生物活动相关的废物，如动物尸体、粪便等。
- 放射性废物：含有放射性元素的废物，如核工业产生的废料。
三、固体废物的来源与特征1. 来源- 工业来源：矿山开采、制造业、建筑业、化工等行业产生的固体废物。
- 农业来源：种植业、养殖业、农产品加工等过程中产生的固体废物。
- 生活来源：居民日常生活、商业、服务业等活动中产生的固体废物。
- 其他来源：如医疗机构、科研单位、教育机构等产生的特殊废物。
2. 特征- 物理性质：包括形状、大小、颜色、密度、含水率、堆积密度等。
- 化学性质：包括酸碱性、氧化还原性、稳定性、可燃性、反应性等。
- 生物性质：包括腐败性、传播疾病的能力、生物降解性等。
四、固体废物处理与处置的重要性1. 环境影响- 土壤污染：固体废物中的有害成分渗入土壤，影响土壤结构和肥力。
第05章_有机固体废物热处理技术
5.2
固体废物焚烧技术
5.2.2 焚烧效果的评价指标
固体废物焚烧的目的有：(1) 使废物减量；(2) 使废热释 出而再利用；(3) 使废物中的毒性物质得以摧毁。 在焚烧处理危险废物时，以有害物质破坏去除效率或焚 毁去除率，作为焚烧处理效果的评价指标。焚毁去除率是 指某有机物经焚烧后减少的百分比。
5.2
5.2
4. 焚烧温度
固体废物焚烧技术
5.2.3 焚烧效果的评价指标
焚烧温度取决于废物的燃烧特性（如热值、燃点、含水 率）以及焚烧炉结构、空气量等。一般来说，焚烧温度 越高，废物燃烧所需的停留时间越短，焚烧效率也越高。 但是，如果温度过高，会对炉体材料产生影响，还可能 发生炉排结焦等问题。
5.2
5. 过剩空气
5.2
1. 物料尺寸
固体废物焚烧技术
5.2.3 焚烧效果的评价指标
物料尺寸越小，则所需加热和燃烧时间越短。另外，尺 寸越小，比表面积则越大，与空气的接触随之越充分， 有利于提高焚烧效率。一般来说，固体物质的燃烧时间 与物料粒度的1～2次方成正比。
5.2
2. 停留时间
固体废物焚烧技术
5.2.3 焚烧效果的评价指标
固体废物焚烧技术
5.2.2 焚烧效果的评价指标
在焚烧垃圾及一般性固体废物时，以燃烧效率作为焚烧 处理效果的评价指标。焚烧效率是指烟道排出气体中CO2 浓度与CO2和CO浓度之和的百分比。 在我国的焚烧污染控制标准中，采用热灼减率反映灰渣 中残留可焚烧物质的量。热灼减率是指焚烧残渣经灼热减 少的质量占原焚烧残渣质量的百分数。
固体废物焚烧技术
5.2.3 焚烧效果的评价指标
为了保证氧化反应完全进行，从化学反应的角度应提供 足够的空气。但是，过剩空气的供给会导致燃烧温度的 降低。一般情况下，过剩空气量应控制在理论空气量的 1.7～2.5倍。
固体废物的热解教学课件
筛分
去除固体废物中的异物， 如金属、玻璃等。
干燥
去除固体废物中的水分， 以降低热解过程中的能耗 。
热解
加热
将预处理后的固体废物加热到热 解温度，使其中的有机物发生热
解反应。
热解产物
热解产物包括气体、液体和固体 ，其中气体和液体是重要的能源
和化工原料。
热解温度
热解温度是影响热解产物的重要 因素，不同的废物需要不同的热
料和炭的化学过程。
热解过程
热解过程包括干燥、热解、燃烧和 炭化等阶段，其中有机物在高温下 热解成可燃气体、液体燃料和炭。
热解产物
热解产物包括可燃气体、液体燃料 和炭，其中可燃气体和液体燃料是 热解的主要产物，具有较高的能源 利用价值。
技术
固定床热解技术
回转窑热解技术
固定床热解技术是将固体废物放置在 固定床反应器中进行热解，产物通过 冷凝器进行冷凝，分为气体、液体和 固体三相。
特点
具有污染性、资源性和社会性。
分类
01
02
03
按来源分类
工业固体废物、生活垃圾 以及其他固体废物。
按危害特性分类
一般固体废物和危险固体 废物。
按处理方式分类
可回收利用的废物、不可 回收利用的废物以及有害 废物。
02
热解的原理与技术
原理
热解原理
热解是将固体废物在无氧或少量 氧的条件下，通过高温加热，使 有机物转化为可燃气体、液体燃
热解装备研发
研发新型高效、低耗、环保的 热解反应器及配套设备，提升
热解技术的工程应用能力。
THANKS
感谢观看
开发高效热解炉
研究和开发新型高效热解炉，提高热解效率，降低能耗和投资成本 。
固体废物的热解技术
固体废物的热解技术固体废物中有机物可分为天然的和人工合成的两类。
天然的有橡胶、木材、纸张、蛋白质、淀粉、纤维素、麦杆、废油脂和污泥等。
人工合成的有塑料、合成橡胶、合成纤维等。
随着现代工业发展和人民生活水平的提高，人们的衣、食、住、行中应用到有机高分子材料的机会增多，因此，在固体废物中有机物质的组分不断增加。
这些废物都具有可燃性，能通过焚烧回收能量。
本章主要介绍从有机物的热解中回收燃料气和油品。
第一节概述一、热解概念固体废物热解是利用有机物的热不稳定性，在无氧或缺氧条件下受热分解的过程。
热解法与焚烧法相比是完全不同的二个过程，焚烧是放热的，热解是吸热的；焚烧的产物主要是二氧化碳和水，而热解的产物主要是可燃的低分子化合物：气态的有氢、甲烷、一氧化碳，液态的有甲醇、丙酮、醋酸、乙醛等有机物及焦油、溶剂油等，固态的主要是焦炭或碳黑。
焚烧产生的热能量大的可用于发电，量小的只可供加热水或产生蒸汽，就近利用。
而热解产物是燃料油及燃料气，便于贮藏及远距离输送。
热解原理应用于工业生产已有很长的历史，木材和煤的干馏、重油裂解生产各种燃料油等早已为人们所知。
但将热解原理应用到固体废物制造燃料，还是近几十年的事。
国外利用热解法处理固体废物已达到工业规模，虽然还存在一些问题，但实践表明这是一种有前途的固体废物处理方法。
1927年美国矿业局进行过一些固体废物的热解研究。
60年代，人们开始以城市垃圾为原料的资源化研究，证明热解过程产生的各种气体可作为锅炉燃料。
1970年Sanner等进行实验证明，城市垃圾热解不需要加辅助燃料，能够满足热解过程中所需热量的要求。
1973年Battle研究使用垃圾热解过程所产生的能量超过固体废物含能量的80%获得成功。
原联邦德国于1983年在巴伐利亚的Ebenhausen建设了第一座废轮胎、废塑料、废电缆的热解厂，年处理能力为600-800吨废物。
而后，又在巴伐利亚州的昆斯堡建立了处理城市垃圾的热解工厂，年处理能力为35000吨废物，成为原联邦德国热解新工艺的实验工厂。
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第五章 固体废物的热解处理技术
基本原理 典型固体废物的热解
第五章固体废物热解处理技术
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
第五章固体废物热解处理技术
第五章固体废物热解处理技术
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
第五章固体废物热解处理技术
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。
第五章固体废物热解处理技术
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。
第五章固体废物热解处理技术
三、废塑料热解原理
废塑料的种类：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯 (Ps)、聚氯乙烯(PVC)、酚醛树脂、脲醛树脂、PET、 ABS树脂等。
PE、PP、PS、PVC等热塑性塑料当加热到300～ 500℃时，大部分分解成低分子碳氢化合物，特别是 PE、PP、PS其分子构成中只包括碳和氢，热解过程 中不会产生有害气体，是热解油化的主要原料。
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。
第五章固体废物热解处理技术
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
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。 第五章固体废物热解处理技术
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”。
美国城市垃圾的典型化学组成为 C30H48N0.5S0.05，其H／C值低于纤维索和木 材质．
日本城市垃圾的典型化学组成为 C30H53N0.34S0.02Cl0.09。其H／C值高于纤维素。
第五章固体废物热解处理技术
➢一般的固体燃料，剩余H/C值均在0～0.5之间。
➢美国城市垃圾的该H／c值位于泥煤和褐煤之间；
第五章固体废物热解处理技术
第五章固体废物热解处理技术
第五章固体废物热解处理技术源自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。
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
第五章固体废物热解处理技术
生物能热化学转换系统
第五章固体废物热解处理技术
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。
➢日本城市垃圾的该H/C值则高于所有固体燃料
——垃圾中塑料含量较高。
➢从氢转换这一点来看．甚至可以说城市垃圾优于普
通的固体燃料。但在实际过程中，还同时发生其他产
物的生成反应，不能以此来简单地评价城市垃圾的热
解效果。
第五章固体废物热解处理技术
Kaiser等人曾对城市垃圾中各种有机物进行 过实验室的间歇实验，得到的气体产物组 成，随热解操作条件的变化而变化
第五章固体废物热解处理技术
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(starvedair-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。
第五章固体废物热解处理技术
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。
低温低速——重新结合成热稳定性固体—— 固体产率增加
高温高速——全面裂解——气态产物增加 粒度大物料——均匀需时长——二次反应多
第五章固体废物热解处理技术
3. 固体废物热解是否得到高能量产物，取决于 原料中氢转化为可燃气体与水的比例
——塑料热解制油技术的发展
第五章固体废物热解处理技术
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：
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；
PVC在加热到200℃左右时开始发生脱氯反应，进一 步加热发生断链反应。
酚醛树脂、脲醛树脂等热硬性塑料则不适合作为热 解原料。
PET、ABS树脂等在其分子构造中含有氮、氯等元素， 热解过程中会产生有害气体或腐蚀性气体，也不适 宜作为热解原料。
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。
第五章固体废物热解处理技术
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
基本原理 典型固体废物的热解
第五章固体废物热解处理技术
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
第五章固体废物热解处理技术
第五章固体废物热解处理技术
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
第五章固体废物热解处理技术
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。
第五章固体废物热解处理技术
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。
第五章固体废物热解处理技术
三、废塑料热解原理
废塑料的种类：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯 (Ps)、聚氯乙烯(PVC)、酚醛树脂、脲醛树脂、PET、 ABS树脂等。
PE、PP、PS、PVC等热塑性塑料当加热到300～ 500℃时，大部分分解成低分子碳氢化合物，特别是 PE、PP、PS其分子构成中只包括碳和氢，热解过程 中不会产生有害气体，是热解油化的主要原料。
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。
第五章固体废物热解处理技术
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
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。 第五章固体废物热解处理技术
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”。
美国城市垃圾的典型化学组成为 C30H48N0.5S0.05，其H／C值低于纤维索和木 材质．
日本城市垃圾的典型化学组成为 C30H53N0.34S0.02Cl0.09。其H／C值高于纤维素。
第五章固体废物热解处理技术
➢一般的固体燃料，剩余H/C值均在0～0.5之间。
➢美国城市垃圾的该H／c值位于泥煤和褐煤之间；
第五章固体废物热解处理技术
第五章固体废物热解处理技术
第五章固体废物热解处理技术源自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。
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
第五章固体废物热解处理技术
生物能热化学转换系统
第五章固体废物热解处理技术
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。
➢日本城市垃圾的该H/C值则高于所有固体燃料
——垃圾中塑料含量较高。
➢从氢转换这一点来看．甚至可以说城市垃圾优于普
通的固体燃料。但在实际过程中，还同时发生其他产
物的生成反应，不能以此来简单地评价城市垃圾的热
解效果。
第五章固体废物热解处理技术
Kaiser等人曾对城市垃圾中各种有机物进行 过实验室的间歇实验，得到的气体产物组 成，随热解操作条件的变化而变化
第五章固体废物热解处理技术
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(starvedair-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。
第五章固体废物热解处理技术
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。
低温低速——重新结合成热稳定性固体—— 固体产率增加
高温高速——全面裂解——气态产物增加 粒度大物料——均匀需时长——二次反应多
第五章固体废物热解处理技术
3. 固体废物热解是否得到高能量产物，取决于 原料中氢转化为可燃气体与水的比例
——塑料热解制油技术的发展
第五章固体废物热解处理技术
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：
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；
PVC在加热到200℃左右时开始发生脱氯反应，进一 步加热发生断链反应。
酚醛树脂、脲醛树脂等热硬性塑料则不适合作为热 解原料。
PET、ABS树脂等在其分子构造中含有氮、氯等元素， 热解过程中会产生有害气体或腐蚀性气体，也不适 宜作为热解原料。
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。
第五章固体废物热解处理技术
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