固體廢物熱解處理環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置1、熱解的定義和特點(diǎn)熱解（Pyrolysis）：是將有機(jī)物在無(wú)氧或缺氧狀態(tài)加熱，使之成為氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)可燃物質(zhì)的化學(xué)分解過(guò)程。熱解技術(shù)是一種傳統(tǒng)的工業(yè)化作業(yè)，大量應(yīng)用于木材、煤炭、重油等燃料的加工處理。例如：木材通過(guò)熱解干餾可得到木炭；以焦煤為主要成分通過(guò)煤的熱解炭化可得到焦炭；以氣煤、半焦等為原料通過(guò)熱解氣化可得到煤氣。環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置熱解的主要特點(diǎn)可將固體廢物中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為以燃料氣、油和炭黑為主的儲(chǔ)存性能源；由于是無(wú)氧或缺氧分解，排氣量少，因此，采用熱解工藝有利于減輕對(duì)大氣環(huán)境的二次污染；廢物中的硫、重金屬等有害成分大部分被固定在炭黑中；由于保持還原條件，Cr3+不會(huì)轉(zhuǎn)化為Cr6+

；NOx的產(chǎn)生量少。環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置熱解與焚燒的區(qū)別焚燒熱解需氧氧化反應(yīng)過(guò)程無(wú)氧或缺氧反應(yīng)過(guò)程放熱吸熱產(chǎn)物為二氧化碳和水產(chǎn)物為可燃的低分子化合物、無(wú)機(jī)氣體產(chǎn)生的熱能一般就近直接利用產(chǎn)生的可燃性產(chǎn)物如油、氣、炭黑可儲(chǔ)存及遠(yuǎn)程輸送環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置2、熱解的過(guò)程及產(chǎn)物熱解反應(yīng)過(guò)程可用下述通式表示：環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置以纖維素?zé)岱纸鉃槔涵h(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置熱解產(chǎn)物熱解過(guò)程的主要產(chǎn)物有：可燃性氣體：H2、CO、CH4、C2H4和其它少量高分子碳?xì)浠衔餁?。熱值可達(dá)6390~10230kJ/kg(固體廢物)，而維持熱解過(guò)程所需的熱量約為2560kJ/kg(固體廢物)，故剩余氣體變成熱解過(guò)程的有使用價(jià)值的產(chǎn)品。有機(jī)液體：復(fù)雜的化學(xué)混合物（焦木酸）、焦油、烴類油。固體殘?jiān)禾亢?，即輕質(zhì)碳素物質(zhì)，熱值約為12800~21700kJ/kg。環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置熱解產(chǎn)物的產(chǎn)量、構(gòu)成與熱解原料成分、熱解溫度、加熱速率和反應(yīng)時(shí)間等參數(shù)有關(guān)。環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置3、熱解技術(shù)影響因素影響熱解的主要因素包括：廢物成分物料的預(yù)處理含水率反應(yīng)溫度加熱速率環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置

廢物成分由于廢物的組分不同而致熱解的超始溫度各有差異，因此，對(duì)熱解過(guò)程的產(chǎn)物成分及產(chǎn)率也有較大影響。環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置

物料的預(yù)處理若物料顆粒大，則傳熱速及傳質(zhì)速率較慢、熱解二次反應(yīng)增多，對(duì)產(chǎn)物成分有不利影響。而顆粒較小將促進(jìn)熱量傳遞，從而使高溫?zé)峤夥磻?yīng)更容易進(jìn)行。有必要對(duì)熱解原料進(jìn)行適當(dāng)破碎預(yù)處理，使其粒度既細(xì)小而又均勻。環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置

含水率通常含水率越低，物料加熱速率越快，越有利于得到較高產(chǎn)率的可燃性氣體。環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置反應(yīng)溫度環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置加熱速率環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置總體上講，在低溫加熱條件下，有機(jī)物分子有足夠的時(shí)間在其最薄弱的接點(diǎn)處分解，并重新結(jié)合為熱穩(wěn)定性固體，而難以進(jìn)一步分解，此時(shí)的固體產(chǎn)率增加；而在高溫、高速加熱條件下，有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)發(fā)生全面熱解，生成大范圍的低分子有機(jī)物，產(chǎn)物中的氣體組分有所增加。環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置4、熱解工藝分類按加熱方式分類：間接加熱：將物料與直接供熱介質(zhì)在熱解反應(yīng)器（或熱解爐）中分開(kāi)的一種熱解過(guò)程?？衫瞄g壁式導(dǎo)熱或以一種中間介質(zhì)（熱砂料）來(lái)傳熱，加熱被熱解物料。適用于小規(guī)模處理場(chǎng)合。直接加熱：熱解反應(yīng)所需的熱量是被熱解物料直接燃燒（注：物料部分燃燒或熱解產(chǎn)物燃燒）或向熱解反應(yīng)器提供的補(bǔ)充燃料燃燒產(chǎn)生的熱。環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置按熱解溫度分類：低溫?zé)峤猓簾峤鉁囟纫话阍?00oC以下，適用于農(nóng)、林業(yè)廢物生產(chǎn)低硫低灰分的炭。中溫?zé)峤猓簾峤鉁囟纫话阍?00oC~700oC之間，適用于單一物料（如廢輪胎、塑料）的熱解轉(zhuǎn)化。高溫?zé)峤猓簾峤鉁囟纫话阍?000oC以上。環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置按熱解爐的結(jié)構(gòu)分類：固定床熱解爐移動(dòng)床熱解爐流化床熱解爐旋轉(zhuǎn)爐按熱解產(chǎn)物的物理形態(tài)分類：氣化方式液化方式炭化方式環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置按熱分解與燃燒反應(yīng)是否在同一設(shè)備中進(jìn)行分類：?jiǎn)嗡诫p塔式按熱解過(guò)程是否生成熔渣分類：造渣型非造渣型環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置5、典型固體廢物的熱解城市生活垃圾的熱解污泥的熱解農(nóng)林廢物的熱解廢塑料的熱解廢橡膠的熱解環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置5.1城市生活垃圾的熱解新日鐵系統(tǒng)Purox系統(tǒng)Landgard系統(tǒng)Occidental系統(tǒng)Garret系統(tǒng)環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置（1）新日鐵系統(tǒng)是一種熱解和熔融為一體的綜合處理工藝，通過(guò)控制爐溫及供氧條件，使垃圾在同一爐內(nèi)完成干燥、熱解、燃燒和熔融。系統(tǒng)采用豎式熱解熔融爐。系統(tǒng)采用空氣作為助燃?xì)?。環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置干燥段溫度約為300oC；熱解段溫度為300~1000oC；熔融段溫度約為1700~1800oC?？刹豢諝饣颦h(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置空氣環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置（2）Purox系統(tǒng)Purox系統(tǒng)又稱為UCC純氧高溫?zé)岱纸夥ǎ怯擅绹?guó)聯(lián)合碳化公司（UnionCarbideCorp）開(kāi)發(fā)的城市垃圾熱解工藝，于1974年在西弗吉尼亞州建成了處理能力180t/d的生產(chǎn)裝置。系統(tǒng)采用豎式熱解熔融爐。系統(tǒng)采用純氧作為助燃?xì)?。工作原理：純氧由爐底送入燃燒區(qū)，參與垃圾燃燒。熔融渣爐底連續(xù)排出，經(jīng)水冷后形成堅(jiān)硬的顆粒物質(zhì)。熱解氣以90oC的溫度從爐頂排出，凈化后含有約75%的CO和H2，其體積比約為2:1。Purox系統(tǒng)的參量主要消耗在垃圾的破碎和熱解所需助燃氧氣的制造。環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置（3）回轉(zhuǎn)窯式熱解系統(tǒng)（Landgard系統(tǒng)）回轉(zhuǎn)窯式熱解系統(tǒng)（蔣P258）環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置（4）Occidental系統(tǒng)Occidental系統(tǒng)是由美國(guó)OccidentalResearchCorporation(ORC)開(kāi)發(fā)的以有機(jī)物液化為目標(biāo)的熱解技術(shù)。Occidental系統(tǒng)熱解設(shè)備為一不銹鋼筒式熱解反應(yīng)器。工作過(guò)程：有機(jī)原料由空氣輸送至爐內(nèi)，與加熱至760oC的炭黑混合在一起，在通過(guò)反應(yīng)器的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)熱解。熱解氣、固混合體首先經(jīng)過(guò)旋風(fēng)分離器分離出炭黑顆粒，在炭黑燃燒器燃燒加溫后送至熱解反應(yīng)器用作后續(xù)有機(jī)物熱解的熱源。熱解氣體經(jīng)80oC急冷分離出燃料油進(jìn)入油罐，未液化的殘余氣體一部分用作垃圾輸送載體，其余部分用作加熱炭黑和送料載氣的熱源。環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置（5）Garret系統(tǒng)Garret系統(tǒng)是由美國(guó)Garret研究和發(fā)展公司開(kāi)發(fā)的熱分解系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用外加熱式熱解爐。工作過(guò)程：經(jīng)過(guò)二次破碎的粒度約0.36mm的輕組成由氣流送入管式熱解爐，該爐為外加熱式熱解爐，爐溫約為500oC，有機(jī)物在送入的瞬間即已分解，產(chǎn)品經(jīng)旋風(fēng)分離器除去炭粒，再經(jīng)冷凝分離后得到油品。環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置5.2污泥的熱解優(yōu)點(diǎn)：操作系統(tǒng)封閉，污泥減容率高，無(wú)污染氣體排放，幾乎所有的重金屬顆粒都?xì)埩粼诠腆w剩余物中，在熱解的同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)能量的自給和資源的回收，是一種非常有前途的污泥處理方和資源化技術(shù)。將干燥污泥放入保持一定溫度的反應(yīng)管中，最終可得到可燃性氣、常溫下為液態(tài)的燃料油、焦油以及包括炭黑在內(nèi)的殘?jiān)?。環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置隨著熱解溫度的提高，污泥轉(zhuǎn)化為氣態(tài)物質(zhì)的比率上升，固態(tài)殘?jiān)嚷氏陆?。環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置污泥熱解工藝污泥熱解的爐型通常采用豎式多段爐。主要工序：污泥脫水→干燥→熱解→炭灰分離→油氣冷凝→熱量回收→二次污染防治。環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置污泥的低溫?zé)峤庠谛∮?00C、常壓和缺氧條件下，借助污泥中所含的硅酸鋁和重金屬（尤其是銅）的催化作用，將污泥中的脂類和蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)變成碳?xì)浠衔?，最終產(chǎn)物為燃料油、氣和炭。第一座工業(yè)規(guī)模的污泥煉油廠建于澳大利亞的柏斯，處理干污泥量可達(dá)25t/d。環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置5.3農(nóng)林廢棄物的熱解我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，每年有大量的農(nóng)林廢棄物產(chǎn)生，僅秸稈一項(xiàng)每年就有約7×108t。農(nóng)業(yè)廢料的組成主要是糖類（碳水化合物），其中C、O、H的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)70~90%，其次含有豐富的N、P、S、Si等常量元素，以及多種微量元素，屬于典型的有機(jī)物質(zhì)。干燥后的農(nóng)業(yè)廢料熱值一般為12000~16000kJ/kg。環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置武漢再次被霧霾籠罩仍為周邊省份焚燒秸稈所致環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置武漢再次被霧霾籠罩仍為周邊省份焚燒秸稈所致記者從湖北省環(huán)保廳了解到,據(jù)環(huán)保部衛(wèi)星監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示,6月上旬開(kāi)始,部分省份出現(xiàn)了秸稈焚燒現(xiàn)象,這是6月11日武漢發(fā)生嚴(yán)重灰霾天氣的污染源。6月13日,江蘇、河南、山東、安徽等地仍有1600多個(gè)秸稈焚燒火點(diǎn)。6月14日,河南商丘、駐馬店和安徽宿州等地仍有較多火點(diǎn),并成為6月15日武漢第二輪霧霾天氣的污染源。武漢中心氣象臺(tái)首席預(yù)報(bào)員徐雙柱說(shuō),正當(dāng)周邊部分省份焚燒秸稈時(shí),空氣濕度大、逆溫層、偏北風(fēng)這3種天氣現(xiàn)象在武漢同時(shí)出現(xiàn),于是,就形成了霧霾。具體來(lái)說(shuō),6月10日和14日,即兩輪霧霾的前一天,武漢均出現(xiàn)了降雨,造成空氣濕度較大,易使空氣中的懸浮顆粒凝結(jié)成霾；6月11日和15日,受偏北氣流影響,周邊省份焚燒秸稈的煙霧被吹到了武漢；6月11日和15日,武漢出現(xiàn)逆溫現(xiàn)象,即氣溫隨高度的增加而升高,造成空氣難以對(duì)流,不利于污染物擴(kuò)散。環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置（1）農(nóng)林廢棄物生產(chǎn)草煤氣熱解原理：在空氣供應(yīng)不足的情況下，在較低溫度下燃燒農(nóng)林廢棄物，可生成一氧化碳和氫氣為主要成分的可燃?xì)怏w，俗稱草煤氣。草煤氣生成原理如圖所示：環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置常用氣化爐的類型有：上吸式氣化爐改進(jìn)型上吸式氣化爐下吸式氣化爐循環(huán)流化床氣化爐環(huán)境專業(yè)課：固體廢物處理與處置上吸式氣化爐濕物料從頂部加入后，被上升熱氣流干燥并將水蒸氣排出，干燥后的物料下降時(shí)被熱氣流加熱并熱解，釋放出揮發(fā)組分。剩余的炭繼續(xù)下降，并與上升的CO2和水蒸氣反應(yīng)，還原成CO、H2及有機(jī)可燃?xì)怏w，剩余的炭繼續(xù)下行，在爐底被進(jìn)入的空氣氧化，產(chǎn)生的燃燒熱