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固体废弃物处置技术第八章固体废物的热解固体废物中有机物可分为天然的和人工合成的两类。天然的有橡胶、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、合成橡胶、合成纤维等。这些废物都具有可燃性，能通过焚烧回收能源。本章主要介绍从有机物的热解中回收燃料气和油品。第一节概述定义: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的过程。热解法与焚烧比较焚烧是放热的，热解是吸热的;焚烧的产物主要是二氧化碳和水，而热解的产物主要是可燃的低分子化合物：气态的有氢、甲烷、一氧化碳，液态的有甲醇、丙酮、醋酸、乙醛等有机物及焦油、溶剂油等;固态的主要是焦炭或碳黑。焚烧产生的热能量大的可用于发电，量小的只可供加热水或产生蒸汽，就近利用。而热解产物是燃料油及燃料气，便于贮藏及远距离输送。二、热解原理固体废物热解过程是一个复杂的化学反应过程。包含大分子的键断裂，异构化和小分子的聚合等反应，最后生成各种较小的分子。热解过程可以用通式表示如下；三、热解方式热分解过程由于供热方式、产品状态、热解炉结构等方面的不同，热解方式各异。按供热方式可分成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，热分解过程可分成单塔式和双塔式。按热解过程是否生成炉渣可分成造渣型和非造渣型。按热解产物的状态可分成气化方式、液化方式和碳化方式。按热解炉的结构分成固定层式、移动层式或回转式。第＝节典型固体废物的热解一、废塑料的热解产物及工艺流程塑料的分类：受热分解后的产物解聚反应型塑料随机分解型塑料中间分解型塑料解聚反应型塑料受热分解时聚合物解离、分解成单体，主要是切断了单体分子之间的结合键。聚氧化甲烯、聚α-甲基苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、四氟乙烯塑料等。随机分解型塑料受热分解时链的断裂是随机的，因此产生无一定数目的碳原子和氢原子结合的低分子化合物。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。二、热解流程特点：①导热系数较低0.07-0.3kcal/(m.h.℃)(相当于干木材)，当加热到熔点温度(100-250℃)时，中心温度还很低，继续加热，外部温度可达500℃以上并产生碳化，而内部温度才达到可熔化的程度。由于外部炭化妨碍内部的分解，故热效低下。塑料品种多，废塑料品种混杂，分选困难。因此开发了独特的废塑料热解流程。日本三洋电机根据塑料导热系数低的特点开发利用微波炉与热风炉加热、减压蒸馏的流程②2．聚烯烃浴热解流程(低温热分解流程)3．流化床法为了使热分解炉内温度均一，改善传热效果，多使用流化床热分解炉。流化用的气体可用预热过的空气，部分(约5％)废塑料燃烧产生热量供加热用．三、城市垃圾的热解产物及工艺流程[一)城市垃圾热解产物城市垃圾中含可燃组分、纸张、塑料以及合成纤维等占有很大比重。因此，城市垃圾作为资源回收也是一个重要的方面。热解以回收燃料油及燃料气是一种资源回收途径，其产物的组分与垃圾成分、热解温度以及热解装置有关。(二)热解工艺流程说明：不同国家垃圾的组分不同，流程也不大相同，以美国和日本开发的热解工艺为例1、移动床热分解工艺说明：经碎除去去重组分的城市垃圾从炉顶进入热解炉，从炉底送入约600℃的空气—水蒸气混合气炉子的温度由上到下逐渐增加。炉顶为预热区，依次为热分解区和气化区。垃圾经过各区分解后产生的残渣经回转炉栅从炉底排出。生成的气体：N2、H2、CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4等含N2高，热值低6002．双塔循环式流动床热分解的工艺原理：该工艺由荏原—工技院及月岛机械分别开发。二者共同点都是将热分解及燃烧反应分开在两个塔中进行，热解所需的热量由热解生成的固体炭或燃料气在燃烧塔内燃烧来供给。惰性的热媒体(砂)在燃烧炉内吸收热量并被流化气鼓动成流态化，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，再被加热返回热解炉。优点：燃烧的废气不进入产品气体中，因此可得高热值燃料气；在燃烧炉内热媒体向上扰动，可防止热媒体结块；因炭燃烧需要的空气量少，向外排气少；在流化床内温度均一，可以避免局部过热；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．管型瞬间热分解特点：破碎（５mm）风力分选（二次破碎）筛分（磁选浮选）外加热式热分解炉气、发热量高缺点：此法由于前处理工程复杂，破碎过程动力消耗量大，运转费用高。4．回转窑热解法温度控制730-760;此分解流程由于前处理简单，对垃圾组成适应性大，装置构造简单，操作可靠性高。5．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产粒状熔渣的流程。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1650℃的高温将无机残渣熔融，热解产生的燃料气在二次燃烧室燃烧，产生的高温气体约1150一1250℃，85％进入热锅炉，１５％预热空气。6．纯氧高温热分解UCC流程此方法气体以coco2h2为主，热值低；燃烧区，可形成坚硬的颗粒状熔渣。本方法垃圾不需前处理，流程简单。有机物几乎全部分解，分解温度高达1650℃，由于不是供应空气而是采用纯氧，NOx产生量极少。垃圾减量较多，约为95—98％，本法的关键是能否提供廉价的纯氧四、污泥热解一、燃烧处理存在问题：１、会产生二次污染问题如废气中sox、Ｎox、Hcl等，残渣含重金属；有些热值不高的污泥还需辅助燃料；含铬的污泥焚烧时使相当大的一部分铬转化成毒性较高的六价铬等热解：需干燥；干燥可直接加热也可间接加热，为防止臭气逸出用间接加热特别是蒸汽间接加热更有利。二、热解流程三、污泥与垃圾联合热解废橡胶热解（自学）