热解的基本原理和方式.ppt

《热解的基本原理和方式.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、7.1热解的基本原理和方式7.1.1概述热解（pyrolysis）在工业上也称为干馏。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。热解过程有机物发生化学分解得到气态、液态或固态可燃物质。最经典定义：斯坦福研究所的J．Jones（StanfordResearchInstitute，SRI)提出的：“在不向反应器内通入氧、水蒸气或加热的一氧化碳的条件下，通过间接加热使含碳有机物发生热化学分解，生成燃料(气体、液体和炭黑)的过程”。他认为通过部分燃烧热解产物来直接提供热解所需热量的情况，应该称为部分燃烧(Partial-comb

2、ustion)或缺氧燃烧(starved-air-combustion)。随着现代工业的发展，热解处理已经成为了一种有发展前景的固体废物处理方法之一。它可以处理城市垃圾，污泥，废塑料，废橡胶等工业以及农林废物、人畜粪便等在内的具有一定能量的有机固体废物。热解是一种传统的生产工艺，大量应用于木材、煤炭、重油、油母页岩等燃料的加工处理，已经有了非常悠久的历史。70年代初期，热解被应用于城市固体废物，固体废物经过这种热解处理后不但可以得到便于储存和运输的燃料和化学产品，而且在高温条件下所得到的炭渣还会与物料中某些无机物与重金属成分构成硬而脆的惰性固态产物，

3、使其后续的填埋处置作业可以更为安全和便利地进行。技术方面焚烧热解空气注入量需供給充足的氧，因此排管直径较大需无氧/低氧，因此只需少量氧气需无氧/低氧，因此排管直径较小设备体积大小废弃物反应有氧条件下的氧化反应无氧条件下的还原反应设备的形态敞开式結构封闭式結构二次污染Dioxin重金属的大气污染无Dioxin.重金属分解后残渣残留焚烧和热分解的比较固体废物的热解与焚烧相比有下列优点:可以将固体废物中的有机物转化为以燃料气、燃料油和炭黑为主的贮存性能源；由于是缺氧分解，排气量少，热解产生的NOx，SOx，HCl等较少，生成的气体或油能在低空气比下燃烧，有

4、利于减轻对大气环境的二次污染；废物中的硫、重金属等有害成分大部分被固定在炭黑中；由于保持还原条件，Cr3+不会转化为Cr6+；NOx的产生量少；热分解残渣中无腐败性的有机物，而且灰渣熔融能防止金属类物质溶出；能处理不适合焚烧和填埋的难处理物。经济方面焚烧和热分解的比较焚烧热解设备投资规模投资费用过多（费用高）低价的设备规模(费用少)维护费用维护费用多维护费用少，简单的管理和替换零配件即可操作费用操作费用高操作费用少作业环境恶劣好需要面积大(需要宽敞用地)小(需要少量空间)7.1.2热解原理7.1.2.1热解过程固体废物的热解是一个复杂连续的化学反应过

5、程，它包含了大分子键的的断裂、异构化和小分子的聚合等反应，最后生成较小的分子。在热解的过程中，其中间产物存在两种变化趋势，一是由大分子变成小分子，直至气体的裂解过程；二是由小分子聚合成大分子的聚合过程。这些反应没有明显的阶段性，许多反应是交叉进行的。热解反应过程可用下列简式表示：有机固体废物可燃性气体+有机液体+固体残渣热解过程是很复杂的，它与诸多因素有关，例如固体废物种类、固体废物颗粒尺寸、加热速率、终温、压力、加热时间、热解气氛等。固体废物热解是否得到高能量产物，取决于原料中氢转化为可燃气体与水的比例。美国城市垃圾的典型化学组成为C30H48N0

6、.5S0.05，其H/C值低于纤维素和木材质。日本城市垃圾的典型化学组成为C30H53N0.34S0.02Cl0.09。其H/C值高于纤维素。热解反应所需的能量取决于各种产物的生成比。一般的固体燃料，剩余H/C值均在0～0.5之间。美国城市垃圾的该H/C值位于泥煤和褐煤之间；日本城市垃圾的该H/C值则高于所有固体燃料——垃圾中塑料含量较高。从氢转换这一点来看，甚至可以说城市垃圾优于普通的固体燃料。但在实际过程中，还同时发生其他产物的生成反应，不能以此来简单地评价城市垃圾的热解效果。热解产物中包括：气体：CH4、H2、H2O、CO、CO2、NH3、H2

7、S、HCN等；有机液体：有机酸、芳烃、焦油、甲醇、丙酮、乙酸等；固体残渣：灰渣、炭黑等含纯碳和聚合高分子的含碳物。上述反应产物的收率取决于原料的化学结构、物理形态和热解的温度及速度。7.1.2.2热解产物低温低速——重新结合成热稳定性固体——固体产率增加高温高速——全面裂解——气态产物增加粒度大物料——均匀需时长——二次反应多热解工艺及成分按加热方式直接（内部）加热：供给适量空气使有机物部分燃烧，提供热解所需热量（获得低品位燃气）间接（外部）加热：从外界供给热解所需热量（燃气品位高但供热效率低）7.1.3热解方式分类直接加热（内热式热解）内热式热解也

8、称为部分燃烧热分解，反应器中的可燃性垃圾或部分热解产物燃烧，以燃烧热使垃圾发生热分解。通常得到4000-80