8-固体废物的热解处理.ppt
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– 单塔式：燃烧与热解在同一设备中进行： – 双塔式：燃烧与热解分别在各自的设备中进行。
• 按炉渣的可生成性(二种)
– 造渣型热解 – 非造渣型热解
• 按热解产物的状态(三种)
– 气化方式；液化方式；炭化方式
• 按热解炉的结构
– 固定层式；移动层式；回转式等
8.1.3 热解反应器(pyrolysis reactor)
有机废物的热解是利用有机物的热不稳定性、导热系数 (W/cm2·k)和熔融热(J／kg)等热性能的差异，在还原条件下进行的 吸热分解过程。
从热解的概念可以看出，热解是一个复杂的化学反应过程， 是有机物的分解与缩合共同作用的化学转化过程，不仅包括大分子 的化学键断裂、异构化，也包括小分子的聚合反应。有机物热解的 最终产物理论上应当是单体，但实际上,其热解产物除单体外，还有 ：聚合度较低的齐聚物，分子量不等的烃类及其衍生物。
8 固体废物的热解(pyrolysis)处理
• 概述 • 典型固体废物的热解
8.1 概述
• 热解原理(Pyrolysis principles) • 热解方式(Pyrolysis scheme) • 热解反应器(Pyrolysis reactor) • 热解工艺(Pyrolysis technology)
–也有采用直接加热的回转窑，直接加热时，原料与 热气体逆向流动。
物较少； – 粘性原料易结块，需预先干燥； – 上行气流温度降低快，产品中焦油含量高,易堵塞气化部分的
管道。
图8-2 典型的固定燃烧床热解反应器
（2）流化床反应器(Fluidized bed reactor)
• 结构及原理（见图8-3）
– 原料从中部给入，热气体从底部给入，并且热气体的流速足 以使物料呈悬浮状态。
a. 温度(temperature)
温度是热解过程最重要的控制参数。在较低温度下 ，有机大分子裂解成较多的中小分子，油类含量较多； 温度升高，中间产物发生二次裂解，C5以下分子及H2成 分较多，气体产量成正比增长，各种酸、焦油、炭渣减 少。
典型热分解产物比例与温度的关系见图8-1。
图8-1 热解产物比例与温度的关系
（3）热解与焚烧的区别
热解与焚烧的区别可以归纳于下表
焚烧
热解
热效应
放热、氧化
吸热、还原
反应产物
CO2、H2O
可燃的低分子化合物
释能方式 及应用
产生的热能只能就近 利用(发电Biblioteka Baidu加热水或 产生蒸汽)
产生燃料油气，可贮 存和远距离输送
（4）热解过程控制
热解过程的几个关键参数是： • 温度(temperature) • 加热速率(heat-up speed) • 保温时间(heat preservation time) • 废物的性质(waste quality) • 反应器类型(reactor stamp)
反应器主要依据燃烧床及内部物流方向进行分类 ，种类较多，介绍四种：
• 固定床反应器(Fixed bed reactor) • 流化床反应器(Fluidized bed reactor) • 回转窑（旋转窑） • 双塔循环式反应器(Double tower circulating reactor)
（1）固定床反应器(Fixed bed reactor)
• 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
（2）主要化学反应
一般认为，有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：
有机固体废物 热解 气体（H 2、CH 4、CO、CO2等） ＋液体（有机酸、芳烃 、焦油等） ＋固体（炭黑、炉渣等 ）
b. 加热速率(heat-up speed)
一般： 加热速率较低时热解产品气体含量高； 提高加热速率，则产品中的水分及有机物液体的
含量逐渐增多。
c.保温时间(heat preservation time)
• 保温时间是决定物料分解转化率的重要参数。 • 保温时间太长，转化率高，但处理能力降低， 故应综合考虑。
8.1.1 热解原理(Pyrolysis principles)
• 热解的概念 • 主要化学反应 • 热解与焚烧的区别 • 热解过程的控制
（1）概念
• 概念一 热解是一种在缺氧或无氧条件下的燃烧过程，是在低电极电
位还原条件下的吸热分解反应，也称为干馏或炭化过程(煤气工程， 及焦化就是热解过程)。 • 概念二
d.废物性质(waste quality)
• 废物中有机物含量高，水分低，粒度小，均有 利于热解。 • 热解有机质的总转化率是指挥发性产品与原料 中的有机质的重量比，一般以产品中灰分的重量 为示踪剂.
e.反应器类型(reactor stamp)
• 固定床处理量大，流态床温度可控性好； • 气体与物料逆流可延长反应时间，顺流则可促 进热传导，加快热解过程。
8.1.2 热解方式(Pyrolysis scheme)
热解方式因热解过程的供热方式、产品状态、热 解炉结构等方面的不同而不同。 • 按供热方式(两种)
– 外加热：外部供给热解所需能量，热效率低； – 内加热：供给适量空气使可燃物部分燃烧提供能量，热效率高，得
到普遍应用。
• 按燃烧与热解过程是否在同一反应器中进行(二种)
• 特点
–物料不容易堆积结块; –热解速度快； –热损失大（热解与出口温度基本相等） –排出气体中固态物质含量高。
图8-3 流化床反应器
（3）回转窑（旋转窑）
• 结构及原理（见图8-4）
–是一种间接加热的高温反应器。低速转动的倾斜圆 筒可以使物料由给料端向排料端缓慢移动，圆筒的 中部通过燃烧室，温度通过圆筒壁传导给物料，使 物料热解，残渣在排料端靠自重排出，气体则由排 料端的上部收集。燃烧室由耐火材料砌筑，圆筒用 金属制造。
• 按炉渣的可生成性(二种)
– 造渣型热解 – 非造渣型热解
• 按热解产物的状态(三种)
– 气化方式；液化方式；炭化方式
• 按热解炉的结构
– 固定层式；移动层式；回转式等
8.1.3 热解反应器(pyrolysis reactor)
有机废物的热解是利用有机物的热不稳定性、导热系数 (W/cm2·k)和熔融热(J／kg)等热性能的差异，在还原条件下进行的 吸热分解过程。
从热解的概念可以看出，热解是一个复杂的化学反应过程， 是有机物的分解与缩合共同作用的化学转化过程，不仅包括大分子 的化学键断裂、异构化，也包括小分子的聚合反应。有机物热解的 最终产物理论上应当是单体，但实际上,其热解产物除单体外，还有 ：聚合度较低的齐聚物，分子量不等的烃类及其衍生物。
8 固体废物的热解(pyrolysis)处理
• 概述 • 典型固体废物的热解
8.1 概述
• 热解原理(Pyrolysis principles) • 热解方式(Pyrolysis scheme) • 热解反应器(Pyrolysis reactor) • 热解工艺(Pyrolysis technology)
–也有采用直接加热的回转窑，直接加热时，原料与 热气体逆向流动。
物较少； – 粘性原料易结块，需预先干燥； – 上行气流温度降低快，产品中焦油含量高,易堵塞气化部分的
管道。
图8-2 典型的固定燃烧床热解反应器
（2）流化床反应器(Fluidized bed reactor)
• 结构及原理（见图8-3）
– 原料从中部给入，热气体从底部给入，并且热气体的流速足 以使物料呈悬浮状态。
a. 温度(temperature)
温度是热解过程最重要的控制参数。在较低温度下 ，有机大分子裂解成较多的中小分子，油类含量较多； 温度升高，中间产物发生二次裂解，C5以下分子及H2成 分较多，气体产量成正比增长，各种酸、焦油、炭渣减 少。
典型热分解产物比例与温度的关系见图8-1。
图8-1 热解产物比例与温度的关系
（3）热解与焚烧的区别
热解与焚烧的区别可以归纳于下表
焚烧
热解
热效应
放热、氧化
吸热、还原
反应产物
CO2、H2O
可燃的低分子化合物
释能方式 及应用
产生的热能只能就近 利用(发电Biblioteka Baidu加热水或 产生蒸汽)
产生燃料油气，可贮 存和远距离输送
（4）热解过程控制
热解过程的几个关键参数是： • 温度(temperature) • 加热速率(heat-up speed) • 保温时间(heat preservation time) • 废物的性质(waste quality) • 反应器类型(reactor stamp)
反应器主要依据燃烧床及内部物流方向进行分类 ，种类较多，介绍四种：
• 固定床反应器(Fixed bed reactor) • 流化床反应器(Fluidized bed reactor) • 回转窑（旋转窑） • 双塔循环式反应器(Double tower circulating reactor)
（1）固定床反应器(Fixed bed reactor)
• 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
（2）主要化学反应
一般认为，有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：
有机固体废物 热解 气体（H 2、CH 4、CO、CO2等） ＋液体（有机酸、芳烃 、焦油等） ＋固体（炭黑、炉渣等 ）
b. 加热速率(heat-up speed)
一般： 加热速率较低时热解产品气体含量高； 提高加热速率，则产品中的水分及有机物液体的
含量逐渐增多。
c.保温时间(heat preservation time)
• 保温时间是决定物料分解转化率的重要参数。 • 保温时间太长，转化率高，但处理能力降低， 故应综合考虑。
8.1.1 热解原理(Pyrolysis principles)
• 热解的概念 • 主要化学反应 • 热解与焚烧的区别 • 热解过程的控制
（1）概念
• 概念一 热解是一种在缺氧或无氧条件下的燃烧过程，是在低电极电
位还原条件下的吸热分解反应，也称为干馏或炭化过程(煤气工程， 及焦化就是热解过程)。 • 概念二
d.废物性质(waste quality)
• 废物中有机物含量高，水分低，粒度小，均有 利于热解。 • 热解有机质的总转化率是指挥发性产品与原料 中的有机质的重量比，一般以产品中灰分的重量 为示踪剂.
e.反应器类型(reactor stamp)
• 固定床处理量大，流态床温度可控性好； • 气体与物料逆流可延长反应时间，顺流则可促 进热传导，加快热解过程。
8.1.2 热解方式(Pyrolysis scheme)
热解方式因热解过程的供热方式、产品状态、热 解炉结构等方面的不同而不同。 • 按供热方式(两种)
– 外加热：外部供给热解所需能量，热效率低； – 内加热：供给适量空气使可燃物部分燃烧提供能量，热效率高，得
到普遍应用。
• 按燃烧与热解过程是否在同一反应器中进行(二种)
• 特点
–物料不容易堆积结块; –热解速度快； –热损失大（热解与出口温度基本相等） –排出气体中固态物质含量高。
图8-3 流化床反应器
（3）回转窑（旋转窑）
• 结构及原理（见图8-4）
–是一种间接加热的高温反应器。低速转动的倾斜圆 筒可以使物料由给料端向排料端缓慢移动，圆筒的 中部通过燃烧室，温度通过圆筒壁传导给物料，使 物料热解，残渣在排料端靠自重排出，气体则由排 料端的上部收集。燃烧室由耐火材料砌筑，圆筒用 金属制造。