焚烧与热解-东华大学环境学院大三实验报告

《环工综合实验（2）》（焚烧与热解实验）

实验报告

专业环境工程

班级卓越环工1101

姓名黄雪琼

指导教师余阳

成绩

东华大学环境科学与工程学院实验中心

二0一四年四月

实验题目焚烧与热解实验实验类别综合

实验室2142 实验时间2014年4月14日13时~ 16时

实验环境温度:17.7℃湿度:67% 同组人数7 本实验报告由我独立完成，绝无抄袭！承诺人签名

一、实验目的

废物焚烧和热解过程中，有机成分在高温条件下进行分解破坏，实现快速、显著减容。与生化法相比，焚烧和热解热解方法处理周期短、占地面积小、可实现最大程度的减容、延长填埋场使用寿命。与普通焚烧法相比，热解过程产生的二次污染少。热解生成气或液体燃料在空气中燃烧与固体废物直接燃烧相比，不仅燃烧效率高，所引起污染也低。

本实验的目的：

（1）了解焚烧和热解的概念；

（2）熟悉焚烧和热解过程的控制参数。

二、实验仪器及设备

电阻炉：

热解炉

1 实验仪器

1、实验装置

实验装置为一套自制的装置组成。主要由控制装置、热解炉和液体冷凝收集系统三部分组成。

热解炉可选取卧式或立式电炉，要求炉管能耐受800 ℃以上的高温，炉膛密闭。液体冷凝装置要求有一定腐蚀耐受能力。

2 实验材料与仪器仪表

（1）实验材料，可以选取普通混合收集的有机城市生活垃圾，也可选取纸张、塑料、橡胶等单类别的垃圾。

（2）烘箱1台

（3）电解装置1台。

（4）量筒100ml 1支

（5）电子天平1台

三、实验原理

焚烧：

焚烧炉内温度控制在980℃左右，焚烧后体积比原来可缩小50-80%，分类收集的可燃性垃圾经焚烧处理后甚至可缩小90%。近年来，将焚烧处理与高温

(1650-1800℃)热分解、融熔处理结合，以进一步减小体积。

据多种文献报道，每吨垃圾焚烧后会产生大约5000立方米废气，还会留下原有体积一半左右的灰渣。垃圾焚烧后只是把部分污染物由固态转化成气态，其重量和总体积不仅未缩小，还会增加。焚烧炉尾气中排放的上百种主要污染物，组成极其复杂，其中含有许多温室气体和有毒物。当今最好的焚烧设备，在运转正常的情况下，也会释放出数十种有害物质，仅通过过滤、水洗和吸附法很难全部净化。尤其是二恶英类污染物，属于公认的一级致癌物，

此外，焚烧法的巨额耗资和对资源的浪费就更不适合我国和众多发展中国家的国情。建设一座大中型焚烧炉动辄要10亿元人民币，建成投产后的环保的处理成本大约需300元/吨。

热解：

热解是有机物在无氧或缺氧状态下加热，使之分解为气、液、固三种形态的混合物的化学分解过程。其中气体是以氢气、一氧化碳、甲烷等低分子碳氢化合物为主的可燃性气体；液体是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；固体为纯碳与玻璃、金属、土、砂等混合形成的炭黑。

固体废物的热解与焚烧相比有以下优点:

(1) 可以将固体危险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)NOX 的产生量少。

四、实验步骤

（1）称取两股若干物料(树枝）并称重（30克），并将物料分别装入马弗炉和热解炉。

（2）接通电源。升温速度为25℃/min，将炉温升到280℃。

（3）恒温10min。

（4）可能条件下收集气体进行气相色谱分析。

（5）可能条件下测定收集焦油的量，并进行成分分析。

（6）20分钟内，将两炉的温度分别从280 ℃升高到680℃（观察升温过程中的实验现象）。680℃恒温10分钟，然后断电。

（7）待两炉自然降温后（不得立即开启炉膛），观察热处理产物，并称重。

五、实验记录

焚烧：焚烧中期有烟冒出，并有木头香气。冷却至188℃，焚烧较充分，剩余物较少，有白色物生成。树枝初始质量：10.0004g，剩余物重量：0.3424g

焚烧中期冒出的烟焚烧剩余物热解：右端管口处有煤焦油凝结于管壁，并有难闻气味。冷却至159℃，剩余物较多，全为黑色，形态较热解前基本不变。树枝初始质量：10.0114g，剩余物重量：2.2023g。

热解中期管壁凝结的煤焦油热解剩余物

六、数据处理及结论

焚烧处理效率：1-（0.3424/10.0004）=96.58%

热解处理效率：1-（2.2023/10.0114）=78.00%

分析：与其他小组交流后，发现本组实验结果偏大。现原因分析如下：

1.由于焚烧、热解实验中效率调节均为人工调节，由于人为差异可能导致结果差异；

2.由于实验人员经验不足、考虑不周，在实验结束后，将焚烧炉过早打开，

导致余热散出；而实验装置余热对于物料的进一步反映也有一定作用，因此导致结果偏大。同时应指出，这种错误操作对于实验设备的损坏影响较大；

3.热解实验结束后，过早将氮气输入口抽出，不仅非常危险，且对实验装置的损坏也有较大影响，而且对实验结果有一定影响；

4.热解实验后，过早停止关闭氮气罐，及时改正后由于人为误差，对于实验结果也有一定影响：由于空气进入，使物料在有氧情况下反应，而非完全热解。

实验总结：本次实验由于事先学习不足、未能及时与老师沟通，导致实验结果有所偏差；同时虽然本次未出现安全问题，但其中存在的隐患值得我们思考。在实验室做实验不仅要保证实验结果，更要保证实验过程安全，将实验设备损坏降到最低。

七、思考题

1.焚烧和热解的区别是什么？对于高热值的城市生活有机垃圾，你会采用什么方案进行最终处置，为什么?

答：热解：在缺氧或者无氧条件下，通过高温使有机物发生裂解。产生可燃气体混合物、焦油和焦炭等。

焚烧：在氧气充足的情况下，使有机物彻底氧化，产生热量。

两者主要区别如下：

热解的氧化程度比较低，通常是部分燃烧提供热量，会产生焦油等物质，处理复杂，优点在于烟气量少，飞灰量少，还原性气氛下产生二恶英少。产生的可燃气体可利用范围更广泛，适用于一些禁止燃煤的场合。焚烧与之相反。如果纯为了回收热量，焚烧的效率高于热解。但是二恶英、飞灰、氮氧化物等排放较大，需要有完善的尾气处理系统。

固体废物的热解与焚烧相比有以下优点: (1)可以将固体危险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) NOX的产生量少。

对于高热值的城市生活厨余垃圾，我会选用焚烧的方法来处理。

提到“高热值”，大家就应该意识到这是一个提供热量的资源，必需好好加