18-固体废物的焚烧和热解-1解析

（1）固体废物焚烧的原理
有机物或可燃无机物+O2 = 简单成分的气体+固体废渣+热量 某种废物的热量=某种废物的热值该种废物的重量 固体废物的热值 热值：单位质量的固体废物完全燃烧所释放出来的热量，kJ/kg
表6.1
废 物
热 值
城市垃圾与几种典型燃料的热值，kJ/kg
常州垃圾 1997
3007
b. 加热速率 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 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。
d.废物性质
废物中有机物含量高，水分低，粒度小，均有利于热解。
图11-52
双塔循环式流化床热解装置
热解法的应用（P279） 废塑料的热解 污泥的热解
二、固体废物的焚烧
焚烧法是一种高温热处理技术，即以一定的过剩空气量 与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧化焚烧反应，可 同时实现废物无害化、减量化、资源化的处理技术。 大多数有机物的焚烧温度范围在800～1100℃之间，通 常在800～900℃左右。 可燃的固体废物基本是有机物，由大量的碳、氢、氧元 素组成。有些还含有氮、硫、磷和卤素等元素。这些元 素在焚烧过程中与空气中的氧起反应，生成各种氧化物 或部分元素的氢化物。
固体废物的热转化技术
固体废物热转化：在高温条件下使固体废 物中可回收利用的物质转化为能源的过程，特 别适合有机固体废物的资源化。
热解
热转化 焚烧
一、固体废物的热解 （1）热解原理与热解产物
异构化、小分子的聚合反应等。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
热解是一个复杂的化学反应过程，包括大分子的化学键断裂、
燃 烧 室 蒸 馏 容 器 烧嘴 锅炉
废物
燃 烧 气 体
回转炉热解反应器
残渣卸出
双塔循环式反应器
由热解和燃烧两个塔组成，两塔之间管道相连，垃圾在 热解塔中热解，所需热量由热解产生的炭及燃油在燃烧 塔内燃烧供给。 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。 垃圾在热解塔内受热分解，生成的气体一部分作为热解 塔内的流动化气体循环使用，一部分成为产品燃烧气， 热解生成的炭和油品作为燃烧塔中的燃料，加热石英砂。 垃圾中的无机物、残渣从两个塔的下部排出。
气原料。
（4）热解反应器 包括：固定床、
流化床、
旋转炉、 双塔循环式反应器
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 特点：
气体 固体废物
干燥和预热
•采用逆流式物流方向， 延长了反应时间； •上升气流阻力大，流
93～315℃
结构及原理
间接加热的高温反应器。倾斜圆筒低速转动，物料由给料端 向排料端缓慢移动，圆筒中部通过燃烧室，温度由圆筒壁传 导给物料使之热解，残渣在排料端靠自重排出，气体由上部 收集。燃烧室由耐火材料砌筑，圆筒用金属制造。 也有直接加热的回转窑，加热时原料与热气体逆向流动。
特点：
可燃气热值高（物料不与空气接触） 热效率低（间接加热） 燃料气体再循环
分离器 燃烧器出口 燃 烧 炉 产品气体 气体冷却 洗涤器 热 分 解 炉 去除焦油 旋风分离器
排气口
产品气体
固体废物
固体废物 燃料气体 炭 燃 烧 炉
燃烧气体 洗涤装置
空气
流ห้องสมุดไป่ตู้气体
加料器 热分解槽
辅助燃料
辅助燃料炉
残渣
空气
流化用的蒸汽
流化用蒸汽
残渣 残渣
残渣
（a）固体废物热分解塔
(b)固形炭燃烧塔
废物的性质 反应器类型
a. 温度 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。
图8-1 热解产物比例与温度的关系
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。
（3）热解工艺：
直接（内部）供热：供给适量空气使 有机物部分燃烧，提供热解所需热量， 热效率高，得到普遍应用 按供热方式 间接（外部）供热：从外界供给热 解所需热量，热效率低
煤矸石
芜湖垃圾 1997
2863
杭州垃圾 1997
4452
广州垃圾 1996
4412
上海污水厂 污泥
合度较低的齐聚物，分子量不等的烃类及其衍生物。
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）
不同的废物类型，不同的热解反应条件，热解产物 都有差异。
（2）热解过程控制
热解过程的几个关键参数是：
温度
加热速率
保温时间
高温热解：T>1000℃，供热方式几乎都 是直接加热 中温热解： T=600～700℃，主要用在 比较单一的废物的热解，如废轮胎、废 按热解温度 塑料热解油化 低温热解： T< 600℃。农业、林业和农 业产品加工后的废物用来生产低硫低灰 的炭，生产出的炭视其原料和加工的深
度不同，可作不同等级的活性炭和水煤
气流
速相对较低，热解气体
中夹带的固体物较少； •粘性原料易结块，需
底物流
高温分解
980～1650℃
预热的空 气或O2 融渣或灰渣
预先干燥；
•上行气流温度降低快， 产品中焦油含量高,易
水蒸汽
堵塞气化部分管道
典型的固定燃烧床热解反应器
排出气体 980～1650℉
结构及原理 原料从中部给入，热气 破碎的 体从底部给入，并且热 固体废物 1400～1800℉ 气体的流速足以使物料 呈悬浮状态 特点 灰渣 物料不容易堆积结块; 预热的 热解速度快； 热燃料 空气或O2 热损失大（热解与出口 蒸汽 温度基本相等） 排出气体中固态物质含 流化床热解反应器 量高