固体废物第七章生物质热解技术讲稿.ppt

固体废物第七章生物质热解技术固体废物第七章生物质热解技术第一页，讲稿共三十六页哦1 热解定义热解定义7.1 热解原理气态产物：氢、甲烷、一氧化碳；液态产物：CH3OH、CH3COCH3、C2H5COOH、CH3CHO及焦油、溶剂油等；固态产物：焦炭、碳黑。热解，是将有机物在无氧或缺氧状态下加热，使之成为气态、液态或固态可燃物质的化学分解过程。有机物加热无氧或缺氧G+L+S第二页，讲稿共三十六页哦2 热解特点热解特点n 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；n 由于是缺氧分解，排气量少，有利于减轻对大气环境的二次污染；n 废物中的硫、重金属的有害成分大部分被固定在炭黑中；n 由于保持还原条件，Cr3+不会转化为Cr6+；NOx的产生量少。第三页，讲稿共三十六页哦热 解 与 焚烧 比较 研究报道表明，热解烟气量是焚烧的1/2，NO是焚烧的1/2，HCl是焚烧的1/25，灰尘是焚烧的1/2。第四页，讲稿共三十六页哦 固体废物热解过程是一个复杂的化学反应过程。包括大分子的键断裂，异构化和小分子的聚合等反应，最后生成各种较小的分子。如纤维素热解化学式为：3C6H10O58H2O+C6H8O+3CO2+CH4+H2+8C，其中C6H8O为焦油。有机固体废物 气体（H2、CH4、CO、CO2）+有机液体（有机酸、芳烃、焦油）+固体(炭黑、灰)气体液体固体有机物热绝热或缺氧3 3 热解的过程及产物第五页，讲稿共三十六页哦7.2 热解工艺热解是一种古老的工业化生产技术，该技术最早应用于煤的干馏，热解是一种古老的工业化生产技术，该技术最早应用于煤的干馏，所得到的焦炭产品主要作为冶炼钢铁的燃料。所得到的焦炭产品主要作为冶炼钢铁的燃料。热解热解(pyrolysis)在工业上也称为干馏在工业上也称为干馏热解技术主要是针对城市垃圾、污泥、废塑料、废橡胶、废热解技术主要是针对城市垃圾、污泥、废塑料、废橡胶、废树脂等工业和农业废弃物，还有石油、煤等具有一定能量的树脂等工业和农业废弃物，还有石油、煤等具有一定能量的有机固体废弃物。有机固体废弃物。第六页，讲稿共三十六页哦五热 解 工 艺 分类是否生成炉渣n造渣型和非造渣型造渣型和非造渣型热解、燃烧位置n单塔式和双塔式单塔式和双塔式产物物理形态n气化方式、液化方式、炭化方式气化方式、液化方式、炭化方式热解炉结构n固定床、移动床、流化床和旋转炉固定床、移动床、流化床和旋转炉热解温度不同n高温热解、中温热解、低温热解高温热解、中温热解、低温热解供热方式n直接加热直接加热 、间接加热、间接加热第七页，讲稿共三十六页哦直接供热（内热式热解）内热式热解也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4000-8000 kJ/m3的低品位燃料气。由于燃烧需提供氧气，因而就会产生CO2、H2O等惰性气体混在热解可燃气中，稀释了可燃气，结果降低了热解产气的热值。直接加热法的设备简单，可采用高温，其处理量和产气率也较高，但所产气的热值不高，作为单一燃料直接利用还不行，而且采用高温热解，在NOx产生的控制上，还需认真考虑。第八页，讲稿共三十六页哦 间接供热（外热式热解）外热法式热解是将垃圾置于密闭的容器中，在绝热的条件下，热量由反应容器的外面通过器壁进行传递，垃圾被间接加热而发生分解。因不伴随燃烧反应，可得到15000-25000kJ/m3的高热值燃料气。运行稳定，易控制，但垃圾破碎和液化所需动力大，构造复杂。第九页，讲稿共三十六页哦中温热解：T=600700，主要用在比较单一的废物的热解，如废轮胎、废塑料热解油化按热解温度高温热解：T1000，供热方式几乎都是直接加热低温热解：T物料特性加热速率物料的填实度物料粒径。热解终温的关联度数值最大，这说明热解终温是一个最重要的参数之一。第十七页，讲稿共三十六页哦7.4 城市生活垃圾的热解城市生活垃圾的热解n城市垃圾中可燃组分日趋增长，纸张、塑料以及合成纤维等占有很大比重。可燃组分，热解后可回收燃料油和燃料气.因此，城市垃圾作为资源回收也是一个重要的方面。n目前，用于处理城市垃圾的热解技术方式主要有：移动床熔融炉方式、回转窑方式、流化床方式、多段炉方式及Flush Pyrolysis方式等。其中，移动床熔融炉方式是城市垃圾热解技术中最成熟的方法。n城市垃圾热解后生成的气体有N2、H2、CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4等。第十八页，讲稿共三十六页哦n一是以美国为代表的、以回收贮存性能源（燃料气、燃料油和炭黑）为目的；一是以美国为代表的、以回收贮存性能源（燃料气、燃料油和炭黑）为目的；n另一个是以日本为代表的、以减少焚烧造成的二次污染和需要填埋处置的废物量，以另一个是以日本为代表的、以减少焚烧造成的二次污染和需要填埋处置的废物量，以无公害型处理系统的开发为目的。无公害型处理系统的开发为目的。主要热 解技术Occidental系统新日铁系统Purox系统Landgard系统流化床系统Garret系统第十九页，讲稿共三十六页哦热解反应器热解反应器底物流气体93315气流高温分解融渣或灰渣固体废物9801650预热的空气或O2干燥和预热水蒸汽典型的固定燃烧床热解反应器 结构相对简单、气体热损失少，系统热效率较高，但气体中易夹带挥发性物质，如焦油、蒸汽等。第二十页，讲稿共三十六页哦14001800排出气体9801650破碎的固体废物灰渣热燃料蒸汽预热的空气或O2流化床热解反应器流化床热解反应器 气体流速足够高，固体物料始终悬浮。反应性能好，分解效率高、尺寸小；热损失大，洁净度差，避免灰渣结块，也适于含水量大的物料。第二十一页，讲稿共三十六页哦回转炉热解反应器回转炉热解反应器废物烧嘴燃烧室蒸馏容器燃烧气体锅炉残渣卸出燃料气体再循环第二十二页，讲稿共三十六页哦第二十三页，讲稿共三十六页哦第二十四页，讲稿共三十六页哦新日铁系统新日铁系统n该系统是将热解和熔融一体化的设备，通过控制炉温和供氧条件，使垃圾在同一该系统是将热解和熔融一体化的设备，通过控制炉温和供氧条件，使垃圾在同一炉体内完成干燥、热解、燃烧和熔融。干燥段温度约为炉体内完成干燥、热解、燃烧和熔融。干燥段温度约为300，热解段温度为，热解段温度为3001000，熔融段温度为，熔融段温度为17001800，1吊车；2大型垃圾储罐；3破碎机；4垃圾渣槽；5熔融渣槽；6熔融炉；7燃烧用鼓风机；8热风炉；9鼓风机；10喷水冷却器（或锅炉）燃烧室；11电除尘器；12引风机；13烟囱第二十五页，讲稿共三十六页哦Purox系统系统 1破碎机；2磁选机；3热解炉；4产气装置；5水洗塔；6电除尘器；7气体冷凝器；8出渣装置第二十六页，讲稿共三十六页哦n塑料热解是近年来国内外非常注重研究的一种能源回收方法，被认为是一种最有效、最科学的回收塑料的途径。n热解产物主要是燃料油或化工原料等。n使用的催化剂种类主要有硅铝类化合物和H-Y、ZSM-5、REY、Ni/REY等各种沸石催化剂。废塑料的热解产物及流程第二十七页，讲稿共三十六页哦n热解的基本工艺有两种：一种是将废塑料加热熔融，通过热解生成简单 的碳氢化合物，然后在催化剂的作用下生成可燃油品。另一种将热解和催化热解分为两段。n热解工艺主要由：前处理熔融热分解油品回收残渣处理中和处理排气处理等七道工序组成第二十八页，讲稿共三十六页哦第二十九页，讲稿共三十六页哦第三十页，讲稿共三十六页哦废橡胶热解工艺废橡胶热解工艺 主要是指天然橡胶生产的废轮胎、废皮带、废胶管等；而对人工合成的氯丁橡胶、丁腈橡胶，因在热解时会产生HCl及HCN，不适宜热解。天然橡胶制品的热解产物：气体（22%）：甲烷、乙烷、乙烯、丙烯、水、CO2、H2、丁二烯等；液体（27%）：苯、甲苯及其它芳烃；炭灰（39%）；钢丝（27%）。第三十一页，讲稿共三十六页哦n轮胎橡胶的热稳定性分为:200,200 300及300以上3个区域。n在200以下无氧存在时,橡胶较稳定，橡胶作为一种高聚物,其物理状态取决于分子的运动形式。n在200 300,橡胶特性粘数迅速改变,低分子量的物质被“热馏”出来,残余物成为不溶性干性物。此时橡胶中的高分子链有些还未断裂,有些断裂成为较大分子量的化学物质,因此产生的油黑而且粘,分子量大,碳黑生成很不完全。n当温度高于300时,橡胶分解加快,断裂出来的化学物质分子量较小,产生的油流动性较好,而且透明第三十二页，讲稿共三十六页哦橡胶的热解处理橡胶的热解处理n废轮胎高温热解靠外部加热使化学链打开,有机物得以分解或液化、汽化。热解温度在250500范围内，当温度高于250时,破碎的轮胎分解出的液态油和气体随温度升高而增加，400以上时依采用的方法不同,液态油和固态炭黑的产量随气体产量的增加而减少。n 4%NaOH 溶液是最常用的废轮胎热解催化剂,它能加速高分子链的断裂,在相同的温度下可以增加液态油的产量,同时提高产品的质量。第三十三页，讲稿共三十六页哦 流化床热解橡胶工艺流程 1橡胶加料斗；2螺旋输送器；3冷却下伸管；4流化床反应器；5加热器；3热电偶；7冷却器；8静电沉积器；9深度冷却器；10气旋；11取样器；12气量计；13节气阀；14压气机；15转子流量机；16气旋第三十四页，讲稿共三十六页哦 此外，外国公司还研究了用废轮胎作制水泥原料的试验。结果表明，在水泥原料中投入废轮胎，生产每吨水泥可节省C号重油3%，轮胎中的S转变成了 SO2 CaSO4，既变成了水泥中的有用成分，又防止了SO2的污染；而金属丝在1200 锻烧温度下 Fe2O3 Fe2O3再进一步与水泥中的CaO及Al2O3反应转变成水泥中的组分。第三十五页，讲稿共三十六页哦7.8 污泥的热解污泥的热解n从从70年代开始，热解技术作为从城市垃圾和工业年代开始，热解技术作为从城市垃圾和工业固体废物等可燃性固体废物回收能量的技术得到固体废物等可燃性固体废物回收能量的技术得到了广泛的开发。了广泛的开发。n但是，对于具有负热值的污泥，该技术的应用不但是，对于具有负热值的污泥，该技术的应用不能以回收能量为主要目的，其重点主要放在解决能以回收能量为主要目的，其重点主要放在解决焚烧存在为问题，即实现污泥的节能型低污染处焚烧存在为问题，即实现污泥的节能型低污染处理。理。第三十六页，讲稿共三十六页哦