文档介绍：第八章城市生活垃圾的热解处理
第一节概述
第二节典型固体废物的热解
1、热解(★)
固体废物的热解是在无氧或氧分压较低的条件下,使可燃性固体废物在高温下分解的操作技术。与焚烧处理区别在于焚烧是放热的,热解是吸热的;产物不同;利用方式不同,焚烧是将产生的热量发电,而热解产物是燃料油和气方便运送
研究废物热解的目的使固体废物转化为可储存、可运输的液体燃料或气体燃料并使剩下的废物干净,惰性固体废物可方便填埋处理
热解原理
热解包括两个过程:
(1)裂解过程——由大分子变成小分子、直至气体的过程;
(2)聚合过程——由小分子聚合成较大分子的过程
这些反应没有十分明显的阶段性,许多反应是交叉进行的。热解过程可用如下总反应方程式表示:
 
有机固体废物
H2、CH4、CO、CO2 等+ 有机酸、芳烃、焦油等+ 炭黑与炉渣
(气体) (有机液体) ( 固体)
第一节概述
2、热解产物
固体废物热解是一个十分复杂的过程,包含大分子的键断裂、异构化和小分子的聚合等反应,热解过程中有机物转化成焦木酸(油)、可燃气体和炭渣
热解过程产生的液体主要有油类、焦木酸、水等;
热解过程产生的气体主要有氢、一氧化碳、甲烷、乙烷等(按数量大小顺序排列)
方式:热解过程按不同供热方式、产品状态热解炉结构不同有不同分类
按供热方式分为内部加热和外部加热
按热分解与燃烧反应是否在同一设备中进行,热分解过程可分为单塔式和双塔式
按热解过程是否生成炉渣可分成造渣型和非造渣型
按热解产物的状态分成气化方式、液化方式和碳化方式
热解炉的结构分成固定层式、移动层式、或回转式
双塔循环式反应器
6. 焦油去除器 7. 燃料气体冷却洗涤塔 8. 燃料气体(产品) 10. 燃烧炉 11. 空气进口 15. 排气口 16、
垃圾
残渣
热解气体
流化用蒸汽
空气
热解炉
燃烧炉
3、固体废物热解法的工艺参数(★)
关键参数:加热速度、温度时间、废物成分及所产生的气体与炭渣之间相对的流动方向
气化时影响反应器生产的另一因素是水蒸气喷入,空气供氧程度
1)加热速度对产物气体成分和数量的关系
有实验数据表明,在较低或较高的加热速度下气体的产生量都很高。
2)加热温度对热解产物的产率影响
固体废物热解的液、气、固态炭产率具有热平衡关系,热解温度越高,产气越多,热解温度低,油的产率高,因此应根据回收目的控制适宜温度。
3)废物的成分和预处理方法对热解产物的影响
固体废物一般都可生产燃气焦油及各种液体,但固体残渣比大部分工业废物产生的残渣少,如废轮胎的热解油产率高,-
废料中的含水量对最终产品也有影响,含水量越低,将材料加热至工作温度所需的时间越少,因此预烘干有利于热解反应,但因耗能成本昂贵。
4)其他
在较高工作温度时,反应器内有更多的水形成气态产物,此时若喷入水蒸气会改变产物中氢和一氧化碳的比例,改变残渣中的炭含量。
空气和氧气作为气化反应器的氧化剂
产
物
的
收
率
(wt
%)
100
80
60
40
20
0
450
550
650
750
850
焦油
冷凝液
气体
碳化物质
温度(℃)
热分解产物比例与温度的关系
4、反应器类型
典型的反应类型有固定燃烧反应器、流态化燃烧反应器、悬浮反应器、旋转窑、输送式反应器
预热的空气
水蒸汽
灰渣
气体流
废物流
城市固废
气体
高温分解
干燥预热
辅助
燃烧
器
烘干
区高
温分
解
废物
气体流
燃烧气体
预热的空气
固定燃烧反应器
特点:对于有黏性的固体废物须
预处理(破碎)防止粘成饼状堵
塞,另还可保证汽化效果。
悬浮反应器
特点:最近发展起来,潜力大,
但每次仅能处理少量废物,且要求颗粒细小,保证效率
流态化燃烧反应器
特点:与固定化相比,气体速度高到可以使颗粒悬浮起来,汽化效果甚佳,适合处理粒度不大的废物燃料,但热损失因气流大而增大
热燃料
灰渣
破碎的城市固废物
预热的空气
可燃气
进料
炉篦
干燥层
热分解层
还原层
氧化层
空气
灰
渣
气体(CO、H2、CH4、CO2)
+液体(包括焦油和水蒸气)
+炭
干燥层
100—250℃
热分解层
300℃
500℃
800℃
还原层
900℃
氧化层
1200℃
可燃气
空气
H2O(蒸汽)
C+O2→CO2
C+CO2→2CO
C+H2O→H2+CO
进料
出渣
固定床反应器工作示意图固定床反应