生物质热解技术

合集下载
相关主题
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
13
10.3.1 热解工艺分类
按热解、燃烧位置分类
➢ 单塔式 ➢ 双塔式——热解和燃烧在不同的反应器
14
直接加热内热式单塔流化炉
即部分燃烧热分解,反应 器中的可燃性垃圾或部分 热解产物燃烧,以燃烧热 使废物发生热分解。
特点:
设备简单,可采用高温, 处理量和产气率较高;
但所产气热值低,因为N2 和燃烧产生的CO2、H2O等 混在热解气中,通常热值 为4000-8000 kJ/m3,不 能作为燃料直接利用;
第10章 固体废物热解处理技术
Pyrolysis of solidwaste
1
本章主要内容
10.1 概述 10.2 热解原理及其影响因素 10.3 热解工艺类型及其在固体废物处理
中的应用
2
10.1 概述
10.1.1 定义 热解是利用有机物的热不稳定性,在无氧或缺氧条 件下,使有机物在高温下分解,最终成为可燃气、 油、固形炭的过程。
热解常用间接加热的方式,热效率低,特别是大量的热 媒介分离难;而直接加热,产物热值低,回收利用困难。
适宜热分解的有机废物有:废塑料(含氯者除外)、 废橡胶、废轮胎、废油及油泥、废有机污泥、农林 废物。
30
10.5 典型固体废物的热解
废塑料的热解 废橡胶的热解 污泥的热解 农林废物
31
(1)废塑料的热解
低温低速,固体产率提高 高温高速,气体产率增大
9
10.3 热解工艺系统
热解工艺系统包括:
前处理 进料系统 反应器 产品回收净化系统 污染控制系统
10
10.3.1 热解工艺分类
10.3.1 热解工艺分类
按加热方式分类
➢ 直接加热--部分有氧燃烧 ❖ 特点:传热好,但回收气体热值低 ❖ 改善方式:纯氧代替空气供氧——UCC法 需专门的供氧系统,增加热解成本
都能使废物减量化和稳定化
焚烧 不同点 热裂解
需氧
反应 无氧或缺氧
放热 二氧化碳、水 就地利用 二次污染大
机理 吸热 产物 气、油、炭黑 利用 贮存或远距离运输 污染 二次污染较小
29
热解的应用
热解应用少。
因废物种类多样多变,异物、夹杂物多,因此要稳定连 续地热解,在技术上和运转操作上要求都较高,难度较 大。
分(磁)选
干燥预热
橡胶热解
油气冷凝
轮胎热解产物:气体22%,液体27%,炭 灰39,钢丝12%(德国汉堡大学研究结果)
热量回收 废气循环
39
废橡胶的热解处理
热解产物
➢ 热解适用于天然橡胶产品废物,热解产品复杂, 随温度不同略有变化。
➢ 人工合成的氯丁橡胶、丁腈橡胶由于热解时产生 HCl和HCN,不宜热解。
Purox系统工艺流程图
处理1t垃圾需0.2tO2,产生0.7m3可燃气,热效率58%
26
城市垃圾热解方式的经济技术评价
27
**废物热解处理的特点
➢缺氧分解,产物可回用,污染少。
硫、重金 属等大都 被固定
铬Ⅲ不转为Ⅵ NOx产 量少
排气量小
转为可贮 存性能源
28
热解与焚烧比较
相同点
处理对象相似:生物质、塑料类、橡胶等 都是加热分解过程
有机固体废物
可燃性气体(H2 、CH4 、CO、CO2 )
+ 有机液体(有机酸、芳烃、焦油)+ 固体(炭黑、灰)
Eg. 纤维素分子裂解
3(C6H10O5)
8H2O+C6H8O(可燃油) 液体油 +2CO+2CO2+CH4+H2 气体
产 物
+7C
固体
5
10.2.2 热解技术影响因素
影响有机固废热解产物的主要因素:
融渣或灰渣
➢ 结构相对简单、气体热损失少,系统热效率较高;
➢ 但气体中易夹带挥发性物质,如焦油、蒸汽等。 18
(2)移动床热解装置
Battelle法
• 垃圾进料不匀 • 熔融渣出料困难
气封给料器 成品气体出口
干燥预热区 热分解区
炭化物气化区 灰分堆积区 旋转炉栅
接灰槽 气封排灰装置
600℃ 空气-水蒸气进口
➢ 所以合理确定废塑料热解温度范围是工艺设计的关键。
随机反应型塑料受热分解为无一定数目的C 原子和H原子结合的低分子化合物;
大塑料受热分解产物两者兼而有之。
33
废塑料的热解速度
聚烯烃类塑料的热分解速度与支、侧链取代基有关。 热分解速度的排序是:HDPE<LDPE<PP<PS。
高密度聚乙烯HDPE热解温度为447℃, 低密度聚乙烯LDPE的热解温度为417 ℃ , 聚丙烯PP的热解温度为407℃, 聚苯乙烯PS为376℃, 聚氯乙烯PVC塑料热分解时先在较低温度(200—360℃)
适用范围:
城市垃圾、污泥、废塑料、废橡胶、废树脂等工业和 农业废弃物,还有石油、煤等具有一定能量的有机固 体废弃物。
3
10.1.2 热解技术的历史和发展
1 几百年前
.. … 4 1970’–1980’
2 1929
3 1960’
开始工业化,联邦德国废 轮胎、塑料、电缆热解厂
开始城市垃圾热解回收资源实验
21
10.3.2 城市生活垃圾的热解
城市垃圾中可燃组分日趋增长,纸张、塑料以及合成纤维 等占有很大比重。可燃组分热解后可回收燃料油和燃料气, 因此,城市垃圾热解回收能源也是一个重要的方面。 一是以美国为代表的、以回收贮存性能源(燃料气、燃 料油和炭黑)为目的; 二是以日本为代表的、以减少焚烧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。
19
(3)旋转窑——外热式间接供热
间Байду номын сангаас加热
产品-可燃气热值较高;
要求废物必须破碎较细(小于5cm)以利于热传导,保证反应进行
完全。
燃料气体再循环
锅炉
废物

燃烧室
烧 气
蒸馏容器

烧嘴
直接加热—landgard工艺
残渣卸出
*
10.3.1 热解工艺分类
热解工艺按反应物或产品分类:
热解造油工艺 热解造气工艺 城市垃圾热解工艺 污泥热解工艺
经济效应分析
支出:
1、生产场地450平方米,包括150平方米的石棉瓦简易厂 棚,存料 及 辅助面积300平方米。
2、生产成本(原料以废轮胎为例,设备以YL-18型为例) ➢ a、8吨废轮胎(出油率45%):8吨*1600元/吨=12800元 ➢ b、煤400公斤400元 ➢ c、水电200元 ➢ d、催化剂、化学药品60元 ➢ e、工人工资200元/日 ➢ f、税--环保项目免税 ➢ g、其它50元 ➢ i、合计:13710.00元
42
经济效应分析
收入:日产出计算(以YL-18型设备计) 日产成品油:8吨废轮胎×出油率45%=3.6吨 毛利 ➢ YL-18型每天的营业额为3.6吨×4700.00元/吨 =16920.00元 净收益 ➢ YL-18型每天的净收益为16920.00-13710.00 =3210.00元/天
➢ 反应温度
➢ 温度是热解过程最重要的控制参数。 ➢ 温度变化对产品产量、成分比例有较大的影响。
如图示 表10-2 表10-3 表10-4
8
10.2.2 热解技术影响因素
加热方式
直接加热方式供热多,但产品气体热值低。 间接加热方式热效率低,但产品气体热值高。
加热速率也是重要因素(表10-5)。
高温NOx控制问题。
内热式单塔流化炉
间接加热双塔循环流化床热解炉
在绝热的条件下,热量由 反应容器的外面通过器壁 或热介质进行传递,垃圾 被间接加热而发生分解。
特点:
热解器里无燃烧反应,可得 到15000-25000kJ/m3的 运行稳定,易控制,但垃圾 破碎和液化所需动力大,构
造复杂。
热值高
—— 管式 —— 流化床
(聚合浴、分解槽) (管式蒸馏、螺旋式)
比较简单地把废 PS制成液状单体 (用重油溶解或 分解),而且用 于回收单体的分 解设备、反应温 度和停留时间均 可随意控制。
➢由于抽料泵会造 部分塑料燃烧 成减压,物料在分 加热,热解原 解管内停留时间不 料的分散不够 稳定; 高温分解 均匀,颗粒与 时气化率高;分解 气体的热交换 速度慢的聚合物不 效率低,管线 能完全实现轻质化; 容易结焦等。 外部加热耗能较大。
美国矿物局典型固体废物的热解气化研究
制焦炭
在我国,热解气化技术主要用于农业废弃物和 工业有机废渣的能源化转化方面.
4
10.2 热解原理及其影响因素
热解是一个复杂的化学反应过程。包括大分子的键断裂、
异构化和小分子的热聚值合达等6反39应0-1,00最00后kJ生/k成g 各种较小的分子。 热值达12800-21700kJ/kg
城市垃圾的热解技术主要有:回转窑、移动床熔融炉等。
(1)回转窑热解系统——Landgard工艺
以有机物气化为目标;前处理简单,对垃圾组成适应性强; 装置简单,操作可靠
产燃气1.5m3/kg垃圾 热回收效率68%
23
(2)管型瞬间热解工艺——Garrett法
由于原料经两次破碎至0.36mm,故热解可很快完成。但预 处理复杂,难以长期稳定运行。
43
(3)污泥的热解
从1970S开始,热解技术作为从城市垃圾和工业固 体废物等可燃性固体废物回收能量的技术得到了广 泛的开发。
但是,对于具有负热值的污泥,该技术的应用不能 以回收能量为主要目的,其重点主要放在解决焚烧 存在的问题,即实现污泥的节能型低污染处理。
其工艺如下:
(3)高温熔融炉热解—Andco-Torrax系统
热解熔融为一体的复合处理工艺;烟尘至二燃室燃烧;惰性物 质被熔融成玻璃体。 垃圾
干燥 热解 燃烧 熔融
25
纯氧高温热解——Purox系统
有机物几乎全部 分解,热分解温 度高达1650℃ , 由于不是供应空 气而是采用纯氧, NOx发生量很少。 垃圾减量较多, 约为95%~98%; 突出的优点是对 垃圾不需要或只 需要简单的破碎 和分选加工。
前处理

熔融


热解

油品回收


残渣处理

综合处理

排气处理
热解目前被认为是一种最有效、最科学的回收废塑料的途径
产物是燃料油或化工原料:
同一温度下不同塑料,或同一塑料在不同温度下可分解得到不同的产物
32
废塑料的热解产物
解聚反应型塑料受热分解为单体;
➢ 有研究发现,PE、PP、PS、PVC四种塑料在500 ℃直接 热解,可获得较高产率的液态烃或苯乙烯单体,而低于或 高于该温度都会发生分解不完全或液态烃产率低的现象。
热解流程
40
橡胶流化床热解工艺流程
流化床热解橡胶工艺流程
1-橡胶加料斗;2-螺旋输送器;3-冷却下伸管;4-流化床反应器; 5-加热器;3-热电偶;7-冷却器;8-静电沉积器;9-深度冷却器; 10-气旋; 11-取样器; 12-气量计; 13-节气阀; 14-压气机;
15-转子流量机;16--气旋
量少
双塔循环流化床热解反应器
热分解及燃烧反应分开在两个塔中进行
10.3.1 热解工艺分类
按反应器分类: 立式炉热分解法
➢ 固定床 ➢ 移动床 ➢ 流化床
回转窑热分解法
17
(1)固定床热解装置
气体
固体废物 底物流
干燥和预热
高温分解
300~400℃ 气流
500~600℃
预热的空 气或O2
水蒸汽
➢ 特点:
管式蒸馏法热分解技术 螺旋式热分解系统 流化床热分解系统
36
油化工艺各种方法的比较
37
废塑料热解处理一般工艺流程
废塑料 脱HCL回收盐酸
(400~500 ℃)
收集筛选 破碎 熔融 热分解 热解气 冷凝
(230~280 ℃)
金属、泥砂、
残渣
织物等
未凝气
燃烧
回收油
废气
38
(2)废橡胶的热解
轮胎破碎
➢ 间接加热—加热介质热传导 ❖ 特点:热效率低,回收气体热值高 ❖ 改善方式:减小颗粒尺寸
12
10.3.1 热解工艺分类
按热解温度分类
① 低温热解:600 ℃以下, ❖ 农林废物制炭和水煤气
② 中温热解:600-700℃ ❖ 如废轮胎、废塑料热解造油
③ 高温热解:1000℃以上, ❖ 炼焦煤→焦炭+煤气; ❖ 高温纯氧直接加热熔融→玻璃态渣→建材骨料
释放出HCl产生多烃,然后再在较高温度(<500℃)下进 一步分解。
34
几种典型废塑料的热裂解回收率和产物的组成及含量
原料
PE/%
PP/%
PS/% 混合/%
油 气体 油 气体 油 气体 油 气体 回收率
93.2 6.3 83.4 14.6 91.9 6.1 90.0 6.0
35
废塑料的热解设备
槽式
物料特性 反应温度——热解终温 加热方式 加热速率等
6
10.2.2 热解技术影响因素 废物特性:
废物成分、粒度和含水率等直接影响热解 温度、速度和产物产率。
有机物成分比例大,含水率低,热值高, 颗粒小,则可热解性相对较好,产品热值 高,可回收性好,残渣少。
7
10.2.2 热解技术影响因素
相关文档
最新文档