固体废物的热解技术.doc

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1、固体废物的热解技术怙1体废物屮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。随着现代工业发展和人民牛活水平的提高，人们的衣、食、住、行屮应用到有机高分子材料的机会增多，因此，在固体废物屮有机物质的组分不断增加。这些废物都具有可燃性，能通过焚烧回收能量。本章主要介绍从有机物的热解屮回收燃料气和油品。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的过程。热解法与焚烧法相比是完全不同的二个过程，焚烧是放热的，热解是吸热的；焚烧的产物主

2、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、内酮、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。焚烧产牛的热能量大的可用于发电，量小的只可供加热水或产牛蒸汽，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。热解原理应用于工业牛产己有很长的历史，木材和煤的干饴、重油裂解牛产各种燃料油等早己为人们所知。但将热解原理应用到間体废物制造燃料，还是近儿十年的事。国外利用热解法处理固体废物已达到工业规模，虽然还存在一些问题，但实践表明这是一种有前途的尚体废物处理方法。1927年美国矿业局进行过-•些

3、固体废物的热解研究。60年代，人们开始以城市垃圾为原料的资源化研究，证明热解过程产牛的各种气体可作为锅炉燃料。1970年Sanner等进行实验证明，城市垃圾热解不需要加辅助燃料，能够满足热解过程屮所需热量的要求。1973年Battle研究使用垃圾热解过程所产牛的能量超过尚体废物含能量的80%获得成功。原联邦徳国于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，年处理能力为600・800吨废物。而后，乂在巴伐利亚州的昆斯堡建立了处理城市垃圾的热解工厂，年处理能力为35000吨废物，成为原联邦徳国热解新工艺的实验工厂。美国纽约市也

4、建立了采用纯氧高温热解法日处理能力达3000吨的热解工厂。1981年我国农机科学研究院，利用低热解的农村废物进行了热解燃气装置的试验取得成功。小型农用气化炉已定点牛产，为解决农用动力和牛活能源，找到了方便可行的代用途径。二、热解原理固体废物热解过稈•是一个复杂的化学反应过程。包含大分子的键断裂，杲构化和小分子的聚合等反应，最后牛成各种较小的分子。热解过程可以用通式表示如下：有机固体废物(H2>CH4>CO、CO2)气休+(有机酸、芳桂、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:。

5、6出0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、热解炉结构等方面的不同，热解方式各界。按供热方式可分成内部加热和外部加热。外部加热是从外部供给热解所需要的能量。内部加热是供给适量空气使可燃物部分燃烧，提供热解所需要的热能。外部供热效率低，不及内部加热好，故采用内部加热的方式较多。按热分解与燃烧反应是否在同一设备屮进行，热分解过程可分成单塔式和双塔式。按热解过程是否牛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。还有的按热解炉的结构将热解分成固定层式、移动层式或回转式，由于选择方式的不同，构成了诸多不同的热解流程

6、及热解产物。第二节典型固体废物的热解高分子尚体废物的热解产物，随高分子的种类及热解条件而有所不同，现讨论如下：一、塑料的热解产物及工艺流程(-)热解产物塑料的品种除前面提到过的热塑性及热固性二大类外，由其受热分解后的产物又可分成解聚反应型塑料和随机分解型塑料，以及二者兼血有Z的屮间分解型塑料。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Z间的结合键。这类塑料有聚氧化甲烯、聚"■甲基苯乙烯、聚甲基内烯酸甲酯、四氟乙烯塑料等，它们儿乎100%的分解成单体。随机分解型塑料受热分解时链的断裂是随机的，因此产牛无一定数H的碳原子和氢原子结合的低分子化合

7、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。由于产物组分复杂要分解出各种单个组分比较困难，一般只以气态、液态和I古I态三类组分回收利用，此外，还有利用塑料的不完全燃烧回收炭黑的热解类型。塑料屮含氯、氤基团的，热分解产品屮一般含HC1和HCN,而塑料制品屮含硫较少，热分解得到的油品含硫分也相应较低下，是一种优质的低硫燃料油，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）热解流程由于塑料具有：①导热系数较低0.07