生活垃圾热解技术

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文档大全生活垃圾热解技术

本期目录

综述

• 1

政策、标准

•国外相关法律法规 ---------------------------------------------------------------------------------- 13

新闻动态

• 1

院信息

•科技管理 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 18 •标准管理 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 19

定义

热解(Pyrolysis)是指生活垃圾在没有氧化剂（空气、氧气、水蒸气等）存在或只提供有限氧的条件下，加热到逾500℃，通过热化学反应将生物质大分子物质（木质素、纤维素和半纤维素）分解成较小分子的燃料物质（固态炭、可燃气、生物油）的热化学转化技术方法。

通式

有机固体废物(H2、CH4、CO、CO2等)气体＋(有机酸、焦油等)有机液体＋碳黑＋炉渣

产物

热解的产物主要有可燃气、生物油和固体黑炭。

可燃气（合成气）可用于民用炊事和取暖，烘干谷物、木材、果品、炒茶，发电，区域供热，工业企业用蒸汽等。在生物质能开发水平较高的国家，还用气化燃气作化工原料，如合成甲醇、氨等，甚至考虑作燃料电池的燃料。

生物油是高能量载体，基本上不含硫、氮和金属成分，是一种绿色燃料。

固体黑炭可用作工业燃料，制作碳基肥，改善土壤性能等。

优势

1、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；

2、废物中的硫、重金属等有害成分大部分被固定在固体炭黑中；

3、由于保持还原条件，Cr3+不会转化为Cr6+；(4)NO x的产生量少。

原理

从化学反应的角度对热解进行分析，生物质在热解过程中发生了复杂的热化学反应，包括分子键断裂、异构化和小分子聚合等反应。木材、林业废弃物和农作物废弃物等的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素。热重分析结果表明，纤维素在52℃时开始热解，随着温度的升高，热解反应速度加快，到350~370℃时，分解为低分子产物，其热解过程为：

(C6H10O5)n→nC6H10O5

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C6H10O5→H2O+2CH3-CO-CHO

CH3-CO-CHO+H2→CH3-CO-CH2OH

CH3-CO-CH2OH+H2→CH3-CHOH-CH2+H2O

半纤维素结构上带有支链，是木材中最不稳定的组分，在225～325℃分解，比纤维素更易热分解，其热解机理与纤维素相似。

从物质迁移、能量传递的角度对其进行分析，在生物质热解过程中，热量首先传递到颗粒表面，再由表面传到颗粒部。热解过程由外至逐层进行，生物质颗粒被加热的成分迅速裂解成木炭和挥发分。其中，挥发分由可冷凝气体和不可冷凝气体组成，可冷凝气体经过快速冷凝可以得到生物油。一次裂解反应生成生物质炭、一次生物油和不可冷凝气体。在多孔隙生物质颗粒部的挥发分将进一步裂解，形成不可冷凝气体和热稳定的二次生物油。同时，当挥发分气体离开生物颗粒时，还将穿越周围的气相组分，在这里进一步裂化分解，称为二次裂解反应。

分类

根据反应条件和控制参数的不同，生物质热解工艺基本上可以分为慢速热解（炭化，carbonization）、快速热解（液化fast pyrolysis）、气化(gasification)、烘培(torrefaction)等。

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热解的传热反应过程发生在极短的时间，强烈的热效应直接产生热解产物，再迅速淬冷，通常在0.5s急冷至350℃以下，最大限度地增加了液态产物(油)。

气化在高温（750~900℃）下的热解过程，以

气体产物为主。

750~900℃5% 10% 85%

烘培一般低于290℃，固体停留时间在

10~60min，主要获得固体产物，一般用

于预处理，改善原料的性能。

200~290℃，

反应时间

10~60min

在冷凝的情

况下低于

5%，否则无

80% 20%

工艺

城市垃圾常见的热解工艺包括：

（1）新日铁系统

该系统是将热解和熔融一体化的设备，通过控制炉温和供氧条件，使垃圾在同一炉体完成干燥、热解、燃烧和熔融。干燥段温度约为300℃，热解段温度为300～1000℃，熔融段温度为1700～1800℃，可燃烧性气体热值6276-10460 kJ/m3。投料口采用双重密封阀结构，可燃性气体导入二燃室进一步燃烧．并利用尾气的余热发电。灰渣中残存的热解固相产物——炭黑与从炉下部通入的空气在燃烧区发生燃烧反应，通过添加焦炭来补充碳源。

图1新日铁系统工艺流程图

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（2）Purox系统

又称为U.C.C.纯氧高温热分解法，采用竖式热解炉，破碎后的垃圾从塔顶投料口进入．依靠垃圾的自重在由上向下移动的过程中，完成垃圾的干燥和热解。底部燃烧温度：1650℃。

该系统主要的能量消耗是垃圾破碎过程和1t垃圾热解需要的0.2t氧气的制造过程。该系统每处理

1kg垃圾可以产生热值为11168kJ/m3的可燃性气体0.712m3，该气体以90％的效率在锅炉中燃烧回收热量，系统总体的热效率为58％。

图 2 Purox系统工艺流程图

（3）Torrax系统

由气化炉、二燃室、一次空气预热器、热回收系统和尾气净化系统构成。垃圾不经预处理直接投入竖式气化炉中。垃圾干燥和热解所需的热量由炉底部通入的预热至1000℃的空气和炭黑燃烧提供。二次燃烧室温度1400℃，出口气体温度1150～1250℃。

垃圾热值的大约35％用于助燃空气的加热和设施所需电力的供应，提供给余热锅炉的热量达57％，即相当于垃圾热值的大约37％作为蒸汽得到回收。

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