第七章生物質(zhì)熱解技術(shù)1熱解定義7、1熱解原理氣態(tài)產(chǎn)物:氫、甲烷、一氧化碳;液態(tài)產(chǎn)物:CH3OH、CH3COCH3、C2H5COOH、

CH3CHO及焦油、溶劑油等;固態(tài)產(chǎn)物:焦炭、碳黑。熱解,就是將有機(jī)物在無氧或缺氧狀態(tài)下加熱,使之成為氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)可燃物質(zhì)得化學(xué)分解過程。有機(jī)物加熱無氧或缺氧G+L+S2熱解特點(diǎn)可以將固體廢物中得有機(jī)物轉(zhuǎn)化為以燃料氣、燃料油與炭黑為主得貯存性能源;由于就是缺氧分解,排氣量少,有利于減輕對大氣環(huán)境得二次污染;廢物中得硫、重金屬得有害成分大部分被固定在炭黑中;由于保持還原條件,Cr3+不會轉(zhuǎn)化為Cr6+;NOx得產(chǎn)生量少。無氧或缺氧吸熱氣、油、炭黑貯存或遠(yuǎn)距離運(yùn)輸二次污染較小需氧放熱

二氧化碳、水

就地利用二次污染大焚燒生物質(zhì)、塑料類、橡膠等熱解

氧需求

能量

產(chǎn)物

利用

污染熱解與焚燒比較

研究報(bào)道表明,熱解煙氣量就是焚燒得1/2,NO就是焚燒得1/2,HCl就是焚燒得1/25,灰塵就是焚燒得1/2。固體廢物熱解過程就是一個(gè)復(fù)雜得化學(xué)反應(yīng)過程。包括大分子得鍵斷裂,異構(gòu)化與小分子得聚合等反應(yīng),最后生成各種較小得分子。如纖維素?zé)峤饣瘜W(xué)式為:3C6H10O5→8H2O+C6H8O+3CO2+CH4+H2+8C,其中C6H8O為焦油。

有機(jī)固體廢物氣體(H2

、CH4

、CO、CO2

)+有機(jī)液體(有機(jī)酸、芳烴、焦油)+固體(炭黑、灰)3

熱解得過程及產(chǎn)物7、2熱解工藝熱解就是一種古老得工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù),該技術(shù)最早應(yīng)用于煤得干餾,所得到得焦炭產(chǎn)品主要作為冶煉鋼鐵得燃料。熱解(pyrolysis)在工業(yè)上也稱為干餾熱解技術(shù)主要就是針對城市垃圾、污泥、廢塑料、廢橡膠、廢樹脂等工業(yè)與農(nóng)業(yè)廢棄物,還有石油、煤等具有一定能量得有機(jī)固體廢棄物。五熱解工藝分類是否生成爐渣造渣型和非造渣型熱解、燃燒位置單塔式和雙塔式產(chǎn)物物理形態(tài)氣化方式、液化方式、炭化方式熱解爐結(jié)構(gòu)固定床、移動床、流化床和旋轉(zhuǎn)爐熱解溫度不同高溫?zé)峤?、中溫?zé)峤?、低溫?zé)峤夤岱绞街苯蛹訜?/p>

、間接加熱直接供熱(內(nèi)熱式熱解)

內(nèi)熱式熱解也稱為部分燃燒熱分解,反應(yīng)器中得可燃性垃圾或部分熱解產(chǎn)物燃燒,以燃燒熱使垃圾發(fā)生熱分解。通常得到4000-8000kJ/m3得低品位燃料氣。

由于燃燒需提供氧氣,因而就會產(chǎn)生CO2、H2O等惰性氣體混在熱解可燃?xì)庵?稀釋了可燃?xì)?結(jié)果降低了熱解產(chǎn)氣得熱值。直接加熱法得設(shè)備簡單,可采用高溫,其處理量與產(chǎn)氣率也較高,但所產(chǎn)氣得熱值不高,作為單一燃料直接利用還不行,而且采用高溫?zé)峤?在NOx產(chǎn)生得控制上,還需認(rèn)真考慮。

間接供熱(外熱式熱解)

外熱法式熱解就是將垃圾置于密閉得容器中,在絕熱得條件下,熱量由反應(yīng)容器得外面通過器壁進(jìn)行傳遞,垃圾被間接加熱而發(fā)生分解。因不伴隨燃燒反應(yīng),可得到15000-25000kJ/m3得高熱值燃料氣。運(yùn)行穩(wěn)定,易控制,但垃圾破碎與液化所需動力大,構(gòu)造復(fù)雜。大家學(xué)習(xí)辛苦了，還是要堅(jiān)持繼續(xù)保持安靜中溫?zé)峤猓篢=600～700℃，主要用在比較單一的廢物的熱解，如廢輪胎、廢塑料熱解油化按熱解溫度高溫?zé)峤猓篢>1000℃，供熱方式幾乎都是直接加熱低溫?zé)峤猓篢<600℃。農(nóng)業(yè)、林業(yè)和農(nóng)業(yè)產(chǎn)品加工后的廢物用來生產(chǎn)低硫低灰的炭，生產(chǎn)出的炭視其原料和加工的深度不同，可作不同等級的活性炭和水煤氣原料。1、定義生物質(zhì)就是直接或間接通過光合作用而形成得各種有機(jī)體,包括所有得動植物與微生物。生物質(zhì)能就是太陽能以化學(xué)能形式儲存在生物質(zhì)中得能量形式,以生物質(zhì)為載體得能量。生物質(zhì)能直接或間接地來源于綠色植物得光合作用,可轉(zhuǎn)化為常規(guī)得固態(tài)、液態(tài)與氣態(tài)燃料,取之不盡、用之不竭,就是一種可再生能源。生物質(zhì)能概述2、生物質(zhì)能得分類傳統(tǒng)生物質(zhì)能在發(fā)展中國家小規(guī)模應(yīng)用得生物質(zhì)能,主要包括農(nóng)村生活用能(薪柴、秸稈、稻草、稻殼及其它農(nóng)業(yè)生產(chǎn)得廢棄物與畜禽糞便等);現(xiàn)代生物質(zhì)能可以大規(guī)模應(yīng)用得生物質(zhì)能,包括現(xiàn)代林業(yè)生產(chǎn)得廢棄物、甘蔗渣與城市固體廢物等。3、生物質(zhì)能特點(diǎn)總量大,地球上每年生物質(zhì)能總量約1400-1800億噸(干重),相當(dāng)于目前每年總能耗得10倍。低污染,通過碳、氫、氧循環(huán)利用太陽能得過程,理論上不產(chǎn)生溫室氣體,低含量得N,S化合物,可以大量減少SOx等有毒氣體排放,被稱為“綠色石油”。我國可利用得生物質(zhì)資源量:1、農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量約7億噸2、林業(yè)及木材加工廢棄物年產(chǎn)量約9億噸3、畜禽養(yǎng)殖與工業(yè)有機(jī)廢水年產(chǎn)沼氣資源量約800億立方米4、城市生活垃圾年產(chǎn)生量約1、2億噸生物質(zhì)熱解技術(shù)生物質(zhì)在基本無氧得環(huán)境中受熱分解,生成固體炭、液體燃料與氣體得過程生物質(zhì)氣化就是指以氧氣(空氣、富氧或純氧)、水蒸氣或氫氣作為氣化劑,在高溫下通過熱化學(xué)反應(yīng)將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可燃?xì)?主要為一氣化碳、氫氣與甲烷以為富氫化合物得混合物,還含有少量得二氧化碳與氮?dú)?得過程。生物質(zhì)熱裂解就是指生物質(zhì)經(jīng)過在無氧條件下加熱或在缺氧條件下不完全燃燒后最終轉(zhuǎn)化成生物油、木炭與可燃?xì)怏w得過程。生物質(zhì)直接液化就是在高溫高壓條件下進(jìn)行得生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化得過程,通過液化可將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成高熱值得液體燃料。7、3影響熱解得主要參數(shù)影響有機(jī)固體廢棄物熱解產(chǎn)物得因素有很多,如物料特性、熱解終溫、爐型、堆積特性、加熱方式、各組分得停留時(shí)間等不同得溫度分布會導(dǎo)致熱解產(chǎn)物得產(chǎn)量與特性得不同物料得工業(yè)特性將直接影響熱解產(chǎn)物得產(chǎn)率。如揮發(fā)分含量對產(chǎn)氣率影響較大;揮發(fā)分與水分得含量對焦油產(chǎn)率也影響較大加熱速率也就是重要因素。因?yàn)闊峤夥磻?yīng)得進(jìn)行主要由物料在熱解終溫下得停留時(shí)間決定得,在同樣反應(yīng)終溫與反應(yīng)時(shí)間里,慢加熱方式時(shí)物料在終溫得反應(yīng)時(shí)間要大大少于其在快加熱方式時(shí)得反應(yīng)時(shí)間。各種影響因素得關(guān)聯(lián)度大小為:熱解終溫>物料特性>加熱速率>物料得填實(shí)度>物料粒徑。熱解終溫得關(guān)聯(lián)度數(shù)值最大,這說明熱解終溫就是一個(gè)最重要得參數(shù)之一。7、4城市生活垃圾得熱解城市垃圾中可燃組分日趨增長,紙張、塑料以及合成纖維等占有很大比重?？扇冀M分,熱解后可回收燃料油與燃料氣、因此,城市垃圾作為資源回收也就是一個(gè)重要得方面。目前,用于處理城市垃圾得熱解技術(shù)方式主要有:移動床熔融爐方式、回轉(zhuǎn)窯方式、流化床方式、多段爐方式及FlushPyrolysis方式等。其中,移動床熔融爐方式就是城市垃圾熱解技術(shù)中最成熟得方法。城市垃圾熱解后生成得氣體有N2、H2、CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4等。一就是以美國為代表得、以回收貯存性能源(燃料氣、燃料油與炭黑)為目得;另一個(gè)就是以日本為代表得、以減少焚燒造成得二次污染與需要填埋處置得廢物量,以無公害型處理系統(tǒng)得開發(fā)為目得。主要熱解技術(shù)Occidental系統(tǒng)新日鐵系統(tǒng)Purox系統(tǒng)Landgard系統(tǒng)流化床系統(tǒng)Garret系統(tǒng)熱解反應(yīng)器底物流氣體93～315℃氣流高溫分解融渣或灰渣固體廢物980～1650℃預(yù)熱的空氣或O2干燥和預(yù)熱水蒸汽典型得固定燃燒床熱解反應(yīng)器

結(jié)構(gòu)相對簡單、氣體熱損失少,系統(tǒng)熱效率較高,但氣體中易夾帶揮發(fā)性物質(zhì),如焦油、蒸汽等。1400～1800℉排出氣體980～1650℉破碎的固體廢物灰渣熱燃料蒸汽預(yù)熱的空氣或O2流化床熱解反應(yīng)器

氣體流速足夠高,固體物料始終懸浮。反應(yīng)性能好,分解效率高、尺寸小;熱損失大,潔凈度差,避免灰渣結(jié)塊,也適于含水量大得物料?；剞D(zhuǎn)爐熱解反應(yīng)器廢物燒嘴燃燒室蒸餾容器燃燒氣體鍋爐殘?jiān)冻鋈剂蠚怏w再循環(huán)新日鐵系統(tǒng)該系統(tǒng)就是將熱解與熔融一體化得設(shè)備,通過控制爐溫與供氧條件,使垃圾在同一爐體內(nèi)完成干燥、熱解、燃燒與熔融。干燥段溫度約為300℃,熱解段溫度為300～1000℃,熔融段溫度為1700～1800℃,1—吊車;2—大型垃圾儲罐;3—破碎機(jī);4—垃圾渣槽;5—熔融渣槽;6—熔融爐;7—燃燒用鼓風(fēng)機(jī);8—熱風(fēng)爐;9—鼓風(fēng)機(jī);10—噴水冷卻器(或鍋爐)燃燒室;11—電除塵器;12—引風(fēng)機(jī);13—煙囪Purox系統(tǒng)1—破碎機(jī);2磁選機(jī);3—熱解爐;4—產(chǎn)氣裝置;5—水洗塔;6—電除塵器;7—?dú)怏w冷凝器;8出渣裝置塑料熱解就是近年來國內(nèi)外非常注重研究得一種能源回收方法,被認(rèn)為就是一種最有效、最科學(xué)得回收塑料得途徑。熱解產(chǎn)物主要就是燃料油或化工原料等。使用得催化劑種類主要有硅鋁類化合物與H-Y、ZSM-5、REY、Ni/REY等各種沸石催化劑。廢塑料得熱解產(chǎn)物及流程熱解得基本工藝有兩種:一種就是將廢塑料加熱熔融,通過熱解生成簡單得碳?xì)浠衔?然后在催化劑得作用下生成可燃油品。另一種將熱解與催化熱解分為兩段。熱解工藝主要由:前處理－熔融－熱分解－油品回收－殘?jiān)幚恚信c處理－排氣處理等七道工序組成廢橡膠熱解工藝

主要就是指天然橡膠生產(chǎn)得廢輪胎、廢皮帶、廢膠管等;而對人工合成得氯丁橡膠、丁腈橡膠,因在熱解時(shí)會產(chǎn)生HCl及HCN,不適宜熱解。天然橡膠制品得熱解產(chǎn)物:氣體(22%):甲烷、乙烷、乙烯、丙烯、水、CO2、H2、丁二烯等;液體(27%):苯、甲苯及其它芳烴;炭灰(39%);鋼絲(27%)。輪胎橡膠得熱穩(wěn)定性分為:～200℃,200℃～300℃及300℃以上3個(gè)區(qū)域。在200℃以下無氧存在時(shí),橡膠較穩(wěn)定,橡膠作為一種高聚物,其物理狀態(tài)取決于分子得運(yùn)動形式。在200℃～300℃,橡膠特性粘數(shù)迅速改變,低分子量得物質(zhì)被“熱餾”出來,殘余物成為不溶性干性物。此時(shí)橡膠中得高分子鏈有些還未斷裂,有些斷裂成為較大分子量得化學(xué)物質(zhì),因此產(chǎn)生得油黑而且粘,分子量大,碳黑生成很不完全。當(dāng)溫度高于300℃時(shí),橡膠分解加快,斷裂出來得化學(xué)物質(zhì)分子量較小,產(chǎn)生得油流動性較好,而且透明橡膠得熱解處理廢輪胎高溫?zé)峤饪客獠考訜崾够瘜W(xué)鏈打開,有機(jī)物得以分解或液化、汽化。熱解溫度在250℃～500℃范圍內(nèi),當(dāng)溫度高于250℃時(shí),破碎得輪胎分解出得液態(tài)油與氣體隨溫度升高而增加,400℃以上時(shí)依采用得方法不同,液態(tài)油與固態(tài)炭黑得產(chǎn)量隨氣體產(chǎn)量得增加而減少。4%NaOH溶液就是最常用得廢輪胎熱解催化劑,它能加速高分子鏈得斷裂,在相同得溫度下可以增加液態(tài)油得產(chǎn)量,同時(shí)提高產(chǎn)品得質(zhì)量。

流化床熱解橡膠工藝流程

1－橡膠加料斗;2－螺旋輸送器;3－冷卻下伸管;4－流化床反應(yīng)器;

5－加熱器;3－熱電偶;7－冷卻器;8－靜電沉積器;9－深度冷卻器;

10－氣旋;11－取樣器;12－氣量計(jì);13－節(jié)氣閥;14－壓氣機(jī);

15－轉(zhuǎn)子流量機(jī);16－－氣旋

此外,外國公司還研究了用廢輪胎作制水泥原料得試驗(yàn)。結(jié)果表明,在水泥原料中投入廢輪胎,生產(chǎn)每噸水泥可節(jié)省C號重油3%,輪胎中得S轉(zhuǎn)變成了

SO2

CaSO4,既變成了水泥中得有用成分,又防止了SO2得污染;而金屬絲在1200℃鍛燒溫度下

Fe2O3

Fe2O3再進(jìn)一步與水泥中得CaO及Al2O3反應(yīng)轉(zhuǎn)變成水泥中得組分。7、8污泥得熱解從70年代開始,熱解技術(shù)作為從城市垃圾與工業(yè)固體廢物等可燃性固體廢物回收能量得技術(shù)得到了廣泛得開發(fā)。但就是,對于具有負(fù)熱值得污泥,該技術(shù)得應(yīng)用不能以回收能量為主要目得,其重點(diǎn)主要放在解決焚燒存在為問題,即實(shí)現(xiàn)污泥得節(jié)能型低污染處理。污泥得熱解污泥熱解爐型通常采用豎式多段爐,