热解的基本原理和方式[研究知识]

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直接加热（内热式热解）
内热式热解也称为部分 燃烧热分解，反应器中的可 燃性垃圾或部分热解产物燃 烧，以燃烧热使垃圾发生热 分解。通常得到4000-8000 kJ/m3的低品位燃料气。
②① 竖内井热式式熔单融塔气流化化炉炉 结构同简时单进；行热熔解融温、度热低解；和热气 化解，产资物源主化要效是果燃好气；，占热地值面低积， 小二不，次利能污于适染利应小用各。。种垃圾的处理； ③ 内热式气流热分解炉 ④ 内热式回转热分解炉
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；
⑥ 热分解残渣中无腐败性的有机物，而且灰渣熔融能防止金 属类物质溶出；
⑦ 能处理不适合焚烧和填埋的难处理物。
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焚烧wenku.baidu.com热分解的比较
经济方面
焚烧
设备投资规模 投资费用过多 （费用高）
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间接加热（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的高热值燃料气。
③①②外外外热热热式式式回双竖转塔窑井流炉化炉
无空气进入，热解
产热运品解品行、质稳气较定化好，和，燃易具烧有控在较制一，个但反应垃器 圾构高温内产不破造度 生的进高碎复合气热 行。适体值 ，和杂。中； 气液。但混加化化转有热效所均率炉大需内量匀和易氮，热动气效力，率大热低，值，
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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。
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7.1.2.2 热解产物
热解产物中包括：
气体：CH4、H2、H2O、CO、CO2、NH3、H2S、HCN等； 有机液体：有机酸、芳烃、焦油、甲醇、丙酮、乙酸等；
固体残渣：灰渣、炭黑等含纯碳和聚合高分子的含碳物。
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。
低温低速——重新结合成热稳定性固体——固体产率 增加
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(starved-air-combustion)。
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热解是一种传统的生产工艺，大量应用于木材、煤炭、重 油、油母页岩等燃料的加工处理，已经有了非常悠久的历 史。70年代初期，热解被应用于城市固体废物，固体废物 经过这种热解处理后不但可以得到便于储存和运输的燃料 和化学产品，而且在高温条件下所得到的炭渣还会与物料 中某些无机物与重金属成分构成硬而脆的惰性固态产物， 使其后续的填埋处置作业可以更为安全和便利地进行。
设备体积
大
小
废弃物反应 有氧条件下的氧化反应
无氧条件下的还原反应
设备的形态
敞开式結构
封闭式結构
二次污染
Dioxin 重金属的大气污染
无Dioxin. 重金属分解后残渣残留
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固体废物的热解与焚烧相比有下列优点:
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，热解产生的NOx，SOx，HCl 等较少，生成的气体或油能在低空气比下燃烧，有利于减 轻对大气环境的二次污染；
随着现代工业的发展，热解处理已经成为了一种有发展前 景的固体废物处理方法之一。它可以处理城市垃圾，污泥， 废塑料，废橡胶等工业以及农林废物、人畜粪便等在内的 具有一定能量的有机固体废物。
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焚烧和热分解的比较
技术方面
焚烧
热解
空气注入量
需供給充足的氧，因此 排管直径较大
需无氧/低氧 ，因此只需少量氧气 需无氧/低氧 ，因此排管直径较小
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热解反应过程可用下列简式表示：
有机固体废物
可燃性气体+有机液体+固体残渣
热解过程是很复杂的，它与诸多因素有关，例如固体废 物种类、固体废物颗粒尺寸、加热速率、终温、压力、 加热时间、热解气氛等。
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热解反应所需的能量取决于各种产物的生成比。
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 值低于纤维素和木材质。 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。
高温高速——全面裂解——气态产物增加
粒度大物料——均匀需时行长业倾—力—二次反应多
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热解工艺及成分
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7.1.3 热解方式分类
按加热方式
直接（内部）加热：供给适量空气使有机物 部分燃烧，提供热解所需热量
（获得低品位燃气）
间接（外部）加热：从外界供给热解所需 热量
（燃气品位高但供热效率低）
7.1热解的基本原理和方式
7.1.1 概述
热解（pyrolysis）在工业上也称为干馏。
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。热解过程有机物发生化学分解得 到气态、液态或固态可燃物质。
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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”。
热解
低价的设备规模(费用少)
维护费用
维护费用多
维护费用少，简单的管理和 替换零配件即可
操作费用 作业环境 需要面积
操作费用高 恶劣
大 (需要宽敞用地)
操作费用少 好
小(需要少量空间)
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7.1.2 热解原理
7.1.2.1 热解过程
固体废物的热解是一个复杂连续的化学反应过程，它包 含了大分子键的的断裂、异构化和小分子的聚合等反应， 最后生成较小的分子。 在热解的过程中，其中间产物存在两种变化趋势，一是 由大分子变成小分子，直至气体的裂解过程；二是由小 分子聚合成大分子的聚合过程。这些反应没有明显的阶 段性，许多反应是交叉进行的。