固体废物的热解技术

10固体废物的热解技术固体废物中有机物可分为自然的和人工合成的两类。自然的有橡胶、木材、纸张、蛋白质、淀粉、纤维素、麦杆、废油脂和污泥等。人工合成的有塑料、合机物的热解中回收燃料气和油品。第一节概述一、热解概念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物：气态的有氢、甲烷、一氧化碳，液态的有甲醇、丙酮、醋酸、乙醛等有机物便于贮藏及远距离输送。题，但实践说明这是一种有前途的固体废物处理方法。1927年美国矿业局进展过一些固体废物的热解争论。60年月，人们开头以1970年Sanner等进展试验证明，城市垃圾热解不需要加关心燃料，能够满足热解过程中所需热量的要求。1973年Battle争论使用垃圾热解过程所产生的能量超过固体废物含能量的80%获得成功。原联邦德国于1983年在巴伐利亚的Ebenhausen建设了第一座废轮胎、废塑料、废电缆的热解厂，年处理力量为600-800吨废物。而后，又在巴伐利亚州的昆斯堡建立了处理城市垃圾的热解工厂，年处理力量为35000吨废物，成为原联邦德国热解工艺的试验工厂。美国纽约市也建立了承受纯氧高温热解法日处理力量达3000吨的热解工厂。1981年我国农机科学争论院，利用低热解的农村废物进展了热解燃气装置二、热解原理如下：有机固体废物(H2、CH4、CO、CO2)气体+〔有机酸、芳烃、焦油〕有机液体+炭黑+炉渣例如，纤维素热解3(C6H10O5) 8H2O+C6H8O+2CO+2CO2+CH4+H2+7C其中：C6H8O代表液态的油品。三、热解方式热分解过程由于供热方式、产品状态、热解炉构造等方面的不同，热解方式外部供热效率低，不及内部加热好，故承受内部加热的方式较多。按热分解与燃转式，由于选择方式的不同，构成了诸多不同的热解流程及热解产物。其次节典型固体废物的热解如下：一、塑料的热解产物及工艺流程〔一〕热解产物塑料。a-100%的分解成单体。子和氢原子结合的低分子化合物。这类塑料有聚乙烯、聚氯乙烯等。大多数塑料的受热分解，二者兼而有之。各种分解产物的比例，随塑料的种类、分解的温度而不同，一般温度越高，气态的〔低级的〕碳氢化合物的比例越高。由于产物组分简单要分解出各种单个组分比较困难，一般只以气态、液态和HClHCN，而塑料制品中为此，日本开发了废塑料与高硫重油混合热解以制得低硫燃料油的工艺。〔二〕热解流程0.07-0.3kcal/(··℃〔相当于干木材，当加热到熔点温度〔100-250℃〕时，中心温度还很低，连续加热，外部温度可500℃以上并产生碳化，而内部温度才到达可熔化的程度。由于外部炭化阻碍开发了独特的废塑料热解流程。1、减压分解流程197263吨/8-1。230-280℃使塑料熔融。如含聚氯400-500℃〔6.7×104Pa确定〕分解，生成的气体经冷却液化回收燃料油。2、聚烯烃浴热解流程〔低温热分解流程〕这是日本川崎重工开发的一种方法。它是利用聚氯乙烯〔PVC〕脱HCl的温度比聚乙烯〔P、聚丙烯〔PP〕和聚苯乙烯〔PS〕分解的温度低这一特点，PPPS400PVC8-2PVC、PE、PP、PS380-400PE、PP、PS的热浴媒体中，PVCHClPE、PP、PS熔融形成热浴媒体，PE、PP、PS渐渐分解。分解产物有HClC1—C30的碳CO，N2，H2O及残渣等。HCl、C1—C4是气体，C5—C6HCl，代替导热系数小的热传导。由于分解温度低没有金属〔PVC的稳定剂〕的飞散。3、流化床法〔5%〕废塑料燃烧产生热量供加热用。流400-4505-20mm大小的废塑料经运输机送入分解炉，从热媒体获得其他方法低。本方法操作简洁，掌握简洁，适合于负荷波动较大的状况选用。二、橡胶的热解产物及工艺流程〔一〕废橡胶热解产物部门的废皮带和废胶管等。人工合成的氯丁橡胶，丁腈橡胶由于热解时会产生HClHCN，不宜热解。废轮胎热解的产物格外简单，轮胎热解所得产品的组成中气体占22%〔重量39%12%(15.13%)、乙烷(2.95%)、乙烯(3.99%)、丙烯(2.5%)、一氧化碳(3.8%)，水、CO2、氢气和丁二烯也占肯定的比例。在液体组成主要是苯(4.75%)、甲苯(3.62%)和其他芳香族化合物(8.50%)。在气体和液体中还有微量的硫化氢及噻吩，但硫含量都低于标碳含量也增加。〔二〕热解流程6为某试验厂的流程图。废轮胎经剪切裂开机裂开至小于5mm，轮缘及钢丝帘子50L/h，流化气体由氮及循环热解气组成。热解气流经除尘器与固体分别，再经未冷凝的气体作为燃料气为热解供给热能或作流化气体使用。900mm×900mm，整轮胎不经裂开即能进展加工，可节约大量裂开费用。7成的气体用于流化床，另一局部燃烧为分解反响供给热量。的是一堆弯曲的钢丝。钢丝由伸入流化床内的移动格栅移走。余热量可供给其用。0.1%。含氧化锌和硫剩余局部可以回收氧化锌。Eskel-mann公司正打算6000-10000吨的芳香族馏分商业性工厂。1979年普林斯顿轮胎公司与日本水泥公司共同争论了废轮胎作水泥燃料的剪切裂开至肯定粒度，投入水泥窑〔回转窑〕在1500℃左右高温燃烧，废轮胎和炭黑产生37260kJ/kg的热量。废轮胎中的硫氧化成二氧化硫，在有金属氧化物存在时进一步氧化成三氧化硫，与水泥原料石灰结合生成CaSO4,变成水泥成分之一，防止了二氧化硫的污染，金属丝在1200Fe2O3，进一步CaO，Al2O3反响也转成为水泥的组分之一。由于水泥窑身比较长，燃烧完全，不会产生黑烟及臭气。报告说，投入废轮胎后每吨水泥可节约C号重油3%。由于该项技术成果发表时，正值其次次石油危机之际，日本各水泥厂19798月统计，承受此法的水泥厂家达2115.8万吨废轮胎。三、城市垃圾的热解产物及工艺流程〔一〕城市垃圾热解产物垃圾成分热解温度以及热解装置有关。〔二〕热解工艺流程能否用于我国还有待争论。1经适当裂开除去重组分的城市垃圾从炉顶的气锁加600℃的空气-水蒸气混合气，炉子的温度由上产生的残渣经回转炉栅从炉底排出。空气-水蒸汽与残渣换热使排出的残渣温度接近室温，热解产生的气体从炉顶出口排出。炉内压力为700mmHO。生成的气体2

在1%以下。由于含大量2 2 2 4 26 24N3770-7540kJ/m3。2 N2、双塔循环式流淌床热分解的工艺：该工艺由荏原-工技院及月岛机械分别8-7。热媒体〔砂〕在燃烧炉内吸取热量并被流化气煽动成流化态，经连络管到热分解塔与垃圾相遇，供给热分解所需的热量，经连络管返回燃烧炉内，再被加热返回加热热媒体，在两个塔中使用特别的气体分散板，伴有旋回作用，形成浅层流淌层。垃圾中的无机物，残渣随流化的热媒体砂的旋回作用从两塔的下部，边与流此可得高热值燃料气〔16700-18800kJ/m3；在燃烧炉内热媒体向上流淌，可防N一，可以避开局部过热；由于燃烧温度低，产生的NOx少，特别适合于处理热塑性塑料含量高的垃圾的热解；可以防止结块。3、管型瞬间热分解：垃圾从贮藏坑中被抓斗吊起送上皮带输送机，由裂开机裂开至约5厘米大小，经风力分选后枯燥脱水，再筛分以除去不燃组分。不燃输送入管式分解炉。该炉为外加热式热分解炉，炉温约为500℃、常压、无催化〔3.18×104kJ/18600kJ/mN31136L60kg70kg〔2.09×104kJ/k。此法由于前处理工程简单，裂开过程动力消耗量大，运转费用高。4垃圾经锤式裂开机裂开至10cm以下，放在贮槽内，用生气体。空气用量为理论用量的40%，使垃圾局部燃烧，调整气体的温度在气体，发热量为4600-5000kJ/m3。热值的大小与垃圾组成有关。燃烧残渣由水N成适应性大，装置构造简洁，操作牢靠性高。在美国MarylandBaltimoreEPA1000厂。处理力量为该市居民排出垃圾一半。窑长3060291000kg5、高温熔融热分解：该工艺流程是将城市垃圾转变成能量并副粒状熔渣的流程。其特点是在气化炉中用预热到1000℃的空气将分解出来的炭燃烧，产生16501150-1250℃，85%进废热锅炉，15%8-10。垃圾不经前处理〔粗大的垃圾切断到1米以下〕用吊车投入进料输送机上，炭化，在熔融区与预热过的空气相遇，燃烧产生CO和CO2

组分的温度上升至1650℃而熔融，成为熔渣由出口水槽连续流入的水冷却，成烧室，补充适当的空气，混合燃烧，完全燃烧的气体约1150-1250℃，自二次燃烧室排放出来，这局部高温气体85%进入废热锅炉生产蒸汽，15%用来预热进入气化炉的一次燃烧空气。熔融，熔渣的体积只有原垃圾体积的3-5%，可大幅度地减容，由于没有炉栅，1971年OrchardPark7526、纯氧高温热分解UCC垃圾由炉顶参加并在炉内缓慢下移。纯氧气中包括水蒸汽、由高沸点有机物冷凝的油雾和少量飞灰，其余气体混合物以2CO CO2

H90%。此种气体的热值不高，只有12900-13800kJ/m3。COHOCO

HCO2及22HCO及22

2 2及2HS，可从中及235800-36500kJ/m3。在燃烧区，一些不行燃成分，形成惰性物质如玻璃、金属等材料的熔融体，流经炉底的水封槽，成为坚硬的颗粒状熔渣。本方法垃圾不需前处理，流程简洁。有机物几乎全局部解，分解温度高达1650℃，由于不是供给空气而是承受纯氧，NOx

产生量极少。垃圾减量较多，约95-98%，本法的关键是能否供给廉价的纯氧。Columbia8-11000UCC法处理费用UCC方法最好，对环境影响小，运转简洁，产品适应面广，其净处理费用也不高，大约与纽约市填埋处理同样量的垃圾费用相当。四、农用固体废物的热解产物及工艺流程得到燃料油和燃料气。早在50年月，我国就从农业的废玉米芯中提取糠醛，作为化工原料，固然也可作燃料。我国农机科学院设计的小型热解气化炉，可用于局部农业固体废物的热解，8-2所示。五、污泥热解产物及热解工艺染问题如废气中含SOx、NOx、HCl，残渣含重金属；有些热值不高的污泥还需关心燃料；含有铬的污泥燃烧时使相当大的一局部铬氧化成毒性较高的六价铬塑料，橡胶等不同，它含有大量的水分，需要将水分枯燥到20-30%，再进展热加热更有利。〔一〕污泥热解流程P227。污泥与枯燥过的一局部污泥在搅拌器中混合去水后可作为燃烧气在燃烧室中使用。热解产生的气体经冷却后可回收油或热8000C生蒸汽用于枯燥，假设能量缺乏时可在燃烧室加补助燃料。〔二〕污泥与垃圾联合热解圾与污泥进展联合热解，这样可以更有效地回收热能。1971年以来西欧各国相继建成了一些联合处理装置。在原联邦德国建设的3170168090%1975年开头运转，产生的蒸汽除用于污泥处理外，还可供局部加热使用。法国也建成三套联合热解处理装置。美国联合碳化物公司于1974年建立了2006处联合热解处理系统。它们分别位于加利福利亚的Cantra，明尼苏达州的固体废物与污