第六章固体废物的热处理 (2)优秀课件.ppt

第六章固体废物的热处理1第1页，本讲稿共63页【概念】【概念】焚烧焚烧 干燥干燥热裂解热裂解 焙烧焙烧 热值热值 燃烧温度燃烧温度 DRE 热灼减量比热灼减量比 焚烧效率焚烧效率 【方法原理】【方法原理】焚焚烧烧原原理理；热热平平衡衡和和烟烟气气分分析析；焚焚烧烧工工艺艺系系统统组组成成；焚焚烧烧炉炉系系统统选选择择；热热解解原原理理；典典型型固固体体废废物物的的热热解；焙烧方法。解；焙烧方法。本章重点本章重点第2页，本讲稿共63页处理方法处理方法焚烧处理焚烧处理热裂解热裂解焙烧处焙烧处理理其它热其它热处理方法处理方法焚烧（焚烧（焚烧（焚烧（incinerationincineration）:生活垃圾和生活垃圾和生活垃圾和生活垃圾和危险废物的燃烧（具有强烈放热效危险废物的燃烧（具有强烈放热效危险废物的燃烧（具有强烈放热效危险废物的燃烧（具有强烈放热效应、有基态和电子激发态的自由基应、有基态和电子激发态的自由基应、有基态和电子激发态的自由基应、有基态和电子激发态的自由基出现、并伴有光辐射的化学反应现出现、并伴有光辐射的化学反应现出现、并伴有光辐射的化学反应现出现、并伴有光辐射的化学反应现象象象象 ）热解热解热解热解:是将有机物在无氧或缺氧是将有机物在无氧或缺氧是将有机物在无氧或缺氧是将有机物在无氧或缺氧状态下加热，使之成为气态、液状态下加热，使之成为气态、液状态下加热，使之成为气态、液状态下加热，使之成为气态、液态或固态可燃物质的化学分解过态或固态可燃物质的化学分解过态或固态可燃物质的化学分解过态或固态可燃物质的化学分解过程。程。程。程。焙烧焙烧焙烧焙烧:在低于熔点的温度下热处理废在低于熔点的温度下热处理废在低于熔点的温度下热处理废在低于熔点的温度下热处理废物改变废物的物理化学性质以利于后物改变废物的物理化学性质以利于后物改变废物的物理化学性质以利于后物改变废物的物理化学性质以利于后续资源化利用的处理过程续资源化利用的处理过程续资源化利用的处理过程续资源化利用的处理过程干燥脱水干燥脱水干燥脱水干燥脱水热分解热分解热分解热分解烧成烧成烧成烧成1 14 42 23 3第3页，本讲稿共63页1焚烧处理焚烧处理机械化连续垃圾焚烧炉。处理能力、焚烧效果、治污机械化连续垃圾焚烧炉。处理能力、焚烧效果、治污 焚毁带病毒、病菌的垃圾。焚毁带病毒、病菌的垃圾。英、美、法等试验研究，建立焚烧炉英、美、法等试验研究，建立焚烧炉19世纪中后期世纪中后期20世纪初世纪初1960大型机械化炉排；较高效率的烟气净化系统大型机械化炉排；较高效率的烟气净化系统 19701990自控、移动式机械炉排焚烧自控、移动式机械炉排焚烧炉、多样化、炉、多样化、T 除尘除尘资源化资源化智能化智能化多功能多功能综合性综合性1234垃圾焚烧演示垃圾焚烧演示.我国始于我国始于1980第4页，本讲稿共63页1焚烧处理焚烧处理焚烧焚烧原理原理燃烧、燃烧机理、燃烧技术、主要影响因素燃烧、燃烧机理、燃烧技术、主要影响因素热平衡及热平衡及烟气分析烟气分析固体废物热值、燃烧温度、空气和烟气量计算固体废物热值、燃烧温度、空气和烟气量计算焚烧焚烧工艺工艺焚烧工艺系统组成焚烧工艺系统组成焚烧炉焚烧炉系统系统焚烧炉、余热利用系统、焚烧炉选评焚烧炉、余热利用系统、焚烧炉选评第5页，本讲稿共63页1焚烧处理焚烧处理焚焚烧烧机机理理 温度温度温度温度着火条件着火条件着火条件着火条件可燃物质可燃物质可燃物质可燃物质助燃物质助燃物质助燃物质助燃物质引燃火源引燃火源引燃火源引燃火源蒸发蒸发挥发挥发分解分解烧结、熔融烧结、熔融氧化还原氧化还原CxHyOzNuSvClw+(x+v+y/4 w/4 z/2)O2 xCO2+wHCl+0.5uN2+vSO2+(y-w)/2 H2O 焚烧焚烧焚烧焚烧第6页，本讲稿共63页1焚烧处理焚烧处理焚焚烧烧机机 理理干燥干燥是利用焚烧系统是利用焚烧系统热能，使入炉固热能，使入炉固体废物水分汽化、体废物水分汽化、蒸发的过程蒸发的过程传导、对流和辐传导、对流和辐射三种干燥方式射三种干燥方式需要消耗较多能需要消耗较多能量量热分解热分解是固体废物中的是固体废物中的有机可燃物质，有机可燃物质，在高温作用下进在高温作用下进行化学分解和聚行化学分解和聚合反应的过程合反应的过程热分解的转化率热分解的转化率取决于热分解反取决于热分解反应的热力学特性应的热力学特性和动力学行为和动力学行为燃烧燃烧是可燃物质的快是可燃物质的快速分解和高温氧速分解和高温氧化过程化过程根据种类和性质根据种类和性质不同，分为蒸发不同，分为蒸发燃烧、分解燃烧、燃烧、分解燃烧、表面燃烧表面燃烧主要污染物：烟主要污染物：烟气和残渣气和残渣第7页，本讲稿共63页1焚烧处理焚烧处理焚焚烧烧技技术术层状燃烧技术层状燃烧技术过程稳定、技术过程稳定、技术成熟、应用广成熟、应用广固定炉排焚烧炉、固定炉排焚烧炉、水平机械焚烧炉、水平机械焚烧炉、倾斜机械焚烧炉倾斜机械焚烧炉等等辐射、烟气对流，辐射、烟气对流，翻转及搅动翻转及搅动炉型设计和配风炉型设计和配风设计设计流化燃烧技术流化燃烧技术较成熟，可处理较成熟，可处理低热值、高水分低热值、高水分废物，但对入料废物，但对入料要求均匀化、细要求均匀化、细小化小化流化床焚烧炉流化床焚烧炉空气流和烟气流空气流和烟气流快速移动，物料快速移动，物料流态化状态流态化状态旋转燃烧技术旋转燃烧技术较成熟、效率高较成熟、效率高回转窑焚烧炉回转窑焚烧炉滚筒、抄板滚筒、抄板第8页，本讲稿共63页1焚烧处理焚烧处理焚烧影焚烧影响因素响因素固体废物性质：可燃成份、固体废物性质：可燃成份、固体废物性质：可燃成份、固体废物性质：可燃成份、有毒害物质、水分有毒害物质、水分有毒害物质、水分有毒害物质、水分焚烧温度：焚烧温度：焚烧温度：焚烧温度：850950 850950,1150,1150供氧量和物料混合程供氧量和物料混合程供氧量和物料混合程供氧量和物料混合程度度度度:过剩空气系数过剩空气系数过剩空气系数过剩空气系数停留时间停留时间停留时间停留时间:1.52h;2s1.52h;2s废物料层厚度、运废物料层厚度、运动方式、预热温度动方式、预热温度进气方式、燃烧器性进气方式、燃烧器性能、烟净化系统阻力能、烟净化系统阻力第9页，本讲稿共63页1焚烧处理焚烧处理固固体体废废物物热热值值:单位质量固体废物在完全燃烧时释放出的热量单位质量固体废物在完全燃烧时释放出的热量单位质量固体废物在完全燃烧时释放出的热量单位质量固体废物在完全燃烧时释放出的热量热值热值热值热值HHVHHVLHVLHVDulongDulong公式、公式、公式、公式、SteuerSteuer公式、公式、公式、公式、ScheurerScheurer公式等公式等公式等公式等能量能量能量能量守恒守恒守恒守恒废物热量废物热量废物热量废物热量+辅助燃料热量辅助燃料热量辅助燃料热量辅助燃料热量+助燃空气热量助燃空气热量助燃空气热量助燃空气热量有用热量有用热量有用热量有用热量+化学不完全燃烧热损化学不完全燃烧热损化学不完全燃烧热损化学不完全燃烧热损+机械热损机械热损机械热损机械热损+烟气显热烟气显热烟气显热烟气显热+灰渣显热灰渣显热灰渣显热灰渣显热QQ1 1第10页，本讲稿共63页1焚烧处理焚烧处理固固体体废废物物燃燃烧烧温温度度:在焚烧系统处于衡压、绝热状态，系统所有能量都用于提在焚烧系统处于衡压、绝热状态，系统所有能量都用于提在焚烧系统处于衡压、绝热状态，系统所有能量都用于提在焚烧系统处于衡压、绝热状态，系统所有能量都用于提高系统温度和物料的含热时，焚烧系统的最终温度高系统温度和物料的含热时，焚烧系统的最终温度高系统温度和物料的含热时，焚烧系统的最终温度高系统温度和物料的含热时，焚烧系统的最终温度绝热燃烧温度绝热燃烧温度绝热燃烧温度绝热燃烧温度实际燃烧温度实际燃烧温度实际燃烧温度实际燃烧温度近似近似近似近似计算计算计算计算第11页，本讲稿共63页1焚烧处理焚烧处理空空气气和和烟烟气气量量计计算算:完成燃烧反应的最少空气量完成燃烧反应的最少空气量完成燃烧反应的最少空气量完成燃烧反应的最少空气量理论空气量理论空气量理论空气量理论空气量实际空气量实际空气量实际空气量实际空气量烟气量烟气量烟气量烟气量第12页，本讲稿共63页1焚烧处理焚烧处理焚焚烧烧工工艺艺工艺工艺系统系统空气系统空气系统前处理系统前处理系统进料系统进料系统焚烧炉系统焚烧炉系统其它系统其它系统烟气系统烟气系统第13页，本讲稿共63页1焚烧处理焚烧处理焚焚烧烧工工艺艺前前处处理理及及进进料料系系统统 接受接受 贮存贮存 分选分选 破碎破碎 定量给料定量给料定量给料定量给料 车辆、地衡、控制间、垃车辆、地衡、控制间、垃车辆、地衡、控制间、垃车辆、地衡、控制间、垃 圾池、吊车、抓斗、破碎和筛圾池、吊车、抓斗、破碎和筛分设备、磁选机，以及臭气和渗滤液收集、分设备、磁选机，以及臭气和渗滤液收集、处理设施等。处理设施等。螺旋给料、炉排进料、推螺旋给料、炉排进料、推进器给料等进器给料等操作操作操作操作设备、设施设备、设施设备、设施设备、设施构筑物构筑物构筑物构筑物第14页，本讲稿共63页1焚烧处理焚烧处理焚焚烧烧工工艺艺焚焚烧烧炉炉系系统统气化热解炉气化热解炉气化热解炉气化热解炉气化熔融炉气化熔融炉气化熔融炉气化熔融炉电子束焚烧电子束焚烧电子束焚烧电子束焚烧炉炉炉炉离子焚烧炉离子焚烧炉离子焚烧炉离子焚烧炉催化焚烧炉催化焚烧炉催化焚烧炉催化焚烧炉固定炉排固定炉排固定炉排固定炉排焚烧炉焚烧炉焚烧炉焚烧炉水平链条炉水平链条炉水平链条炉水平链条炉排焚烧炉排焚烧炉排焚烧炉排焚烧炉倾斜机械炉倾斜机械炉倾斜机械炉倾斜机械炉排焚烧炉排焚烧炉排焚烧炉排焚烧炉回转式焚烧回转式焚烧回转式焚烧回转式焚烧炉炉炉炉流化床焚烧流化床焚烧流化床焚烧流化床焚烧炉炉炉炉立式焚烧炉立式焚烧炉立式焚烧炉立式焚烧炉焚烧焚烧焚烧焚烧炉炉炉炉第15页，本讲稿共63页1焚烧处理焚烧处理焚焚烧烧工工艺艺焚焚烧烧炉炉系系统统炉排有炉排有效面积效面积A.燃烧室燃烧室有效容有效容积积V.停留时停留时间间.第16页，本讲稿共63页1焚烧处理焚烧处理焚焚烧烧工工艺艺空空气气系系统统主要主要设施设施通风管道、进气系统、风机和空气预热器等助燃助燃空气空气一次助燃空气：60%80%，干燥段15%、燃烧段75%、燃烬段10%二次助燃空气：20%40%，火焰上和二次燃烧室空气换热换热器预器预热热余热锅炉后，200280第17页，本讲稿共63页1焚烧处理焚烧处理焚焚烧烧工工艺艺烟烟气气系系统统PCDDs:TCDDs PCDFs酸性气体酸性气体:HF、SOX、NOX、HCl重金属重金属汞、镉、铅汞、镉、铅烟尘烟尘催化氧化催化氧化催化氧化催化氧化化学吸收化学吸收化学吸收化学吸收氧化还原氧化还原氧化还原氧化还原湿式洗涤湿式洗涤湿式洗涤湿式洗涤物理吸附物理吸附物理吸附物理吸附静电除尘静电除尘静电除尘静电除尘袋式过滤袋式过滤袋式过滤袋式过滤离心分离离心分离离心分离离心分离重力沉降重力沉降重力沉降重力沉降反应器反应器反应器反应器洗涤塔洗涤塔洗涤塔洗涤塔吸附塔吸附塔吸附塔吸附塔静电除尘器静电除尘器静电除尘器静电除尘器布袋除尘器布袋除尘器布袋除尘器布袋除尘器旋风除尘器旋风除尘器旋风除尘器旋风除尘器沉降室沉降室沉降室沉降室A A 控制燃烧温度控制燃烧温度控制燃烧温度控制燃烧温度和停留时间；和停留时间；和停留时间；和停留时间；B B 减少烟气减少烟气减少烟气减少烟气200500200500停停停停留时间；留时间；留时间；留时间；C C 有效净化有效净化有效净化有效净化第18页，本讲稿共63页1焚烧处理焚烧处理焚焚烧烧工工艺艺其其它它系系统统灰渣系统灰渣系统废水处理系统废水处理系统余热系统余热系统发电系统发电系统自动控制系统自动控制系统第19页，本讲稿共63页1焚烧处理焚烧处理焚焚烧烧炉炉的的选选评评炉型炉型优点优点缺点缺点机械焚机械焚烧炉烧炉容量大（单炉容量达容量大（单炉容量达100500t/d）、效）、效率高、焚烧彻底、公害易处理、燃烧稳率高、焚烧彻底、公害易处理、燃烧稳定、控管容易、余热利用高定、控管容易、余热利用高造价高、技术复杂、维修费高，需连造价高、技术复杂、维修费高，需连续运转、运行管理要求高续运转、运行管理要求高回转式回转式焚烧炉焚烧炉垃圾搅拌及干燥性好、可适用中小容量垃圾搅拌及干燥性好、可适用中小容量（单炉容（单炉容100400t/d）、）、可高温安全燃可高温安全燃烧，烧，残灰颗粒小残灰颗粒小连续传动装置复杂、炉内的耐火材料连续传动装置复杂、炉内的耐火材料易损坏易损坏控气式控气式焚烧炉焚烧炉适用中小容量（单炉容量适用中小容量（单炉容量150t/d）、）、构造简单、装置可移动、机动性强构造简单、装置可移动、机动性强燃烧不完全、燃烧效率低、燃烧不完全、燃烧效率低、使用年使用年限短、限短、平均建造成本较高平均建造成本较高流化床流化床焚烧炉焚烧炉容量适中（单炉容量容量适中（单炉容量50200t/d）、）、燃烧温度较低（燃烧温度较低（750850）、）、热传导热传导好、公害低、好、公害低、烧效率高烧效率高操作技术高、燃料种类受到限制、进操作技术高、燃料种类受到限制、进料颗粒较小、单位处理量所需动力高、料颗粒较小、单位处理量所需动力高、炉床材料易冲蚀损坏炉床材料易冲蚀损坏垃圾衍垃圾衍生燃料生燃料焚烧炉焚烧炉适用大容量（单炉容适用大容量（单炉容200750t/d）焚烧、）焚烧、余热利用率高、可资源回收余热利用率高、可资源回收造价昂贵、设备构造复杂、技术复杂、造价昂贵、设备构造复杂、技术复杂、不适合高水分垃圾不适合高水分垃圾第20页，本讲稿共63页1焚烧处理焚烧处理焚焚烧烧炉炉的的选选评评焚焚烧烧效效果果黑度，烟气量黑度，烟气量1234目测法目测法目测法目测法热灼减量法热灼减量法热灼减量法热灼减量法二氧化碳法二氧化碳法二氧化碳法二氧化碳法DREDRE第21页，本讲稿共63页1焚烧处理焚烧处理参参考考资资料料1 1 张益，赵由才主编张益，赵由才主编张益，赵由才主编张益，赵由才主编.生活垃圾焚烧技术生活垃圾焚烧技术生活垃圾焚烧技术生活垃圾焚烧技术.化学工业出版社化学工业出版社化学工业出版社化学工业出版社.20002000年年年年8 8月月月月2 2 汉才主编汉才主编汉才主编汉才主编.燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染.华中理工大学出版社华中理工大学出版社华中理工大学出版社华中理工大学出版社.1992.1992年年年年7 7月月月月3 3 曹本善编著曹本善编著曹本善编著曹本善编著.垃圾焚化厂兴建与操作务实垃圾焚化厂兴建与操作务实垃圾焚化厂兴建与操作务实垃圾焚化厂兴建与操作务实.中国建筑工业出中国建筑工业出中国建筑工业出中国建筑工业出版社版社版社版社.2002.2002年年年年4 4月月月月第22页，本讲稿共63页2固体废物热解处理固体废物热解处理热解热解原理原理热解定义及特点、热解过程及产物、有机热解定义及特点、热解过程及产物、有机固体废物热解机理固体废物热解机理热解热解工艺工艺热解工艺分类热解工艺分类典型固典型固体废物体废物的热解的热解城市生活垃圾的热解、废塑料的热解、污城市生活垃圾的热解、废塑料的热解、污泥的热解、废橡胶的高温热解、农林废弃泥的热解、废橡胶的高温热解、农林废弃物的热解物的热解第23页，本讲稿共63页2固体废物热解处理固体废物热解处理热热解解与与焚焚烧烧比比较较需氧需氧需氧需氧放热放热放热放热二氧化碳、水二氧化碳、水二氧化碳、水二氧化碳、水就地利用就地利用就地利用就地利用二次污染大二次污染大二次污染大二次污染大无氧或缺氧无氧或缺氧无氧或缺氧无氧或缺氧吸热吸热吸热吸热气、油、炭黑气、油、炭黑气、油、炭黑气、油、炭黑贮存或远距离运输贮存或远距离运输贮存或远距离运输贮存或远距离运输二次污染较小二次污染较小二次污染较小二次污染较小热裂解热裂解焚烧焚烧氧需求氧需求氧需求氧需求氧需求氧需求氧需求氧需求能量能量能量能量产物产物产物产物利用利用利用利用污染污染污染污染生物质、塑料类、橡胶等生物质、塑料类、橡胶等第24页，本讲稿共63页2固体废物热解处理固体废物热解处理热热解解的的特特点点铬铬不转为不转为NOx产产量少量少转为可贮转为可贮存性能源存性能源排气量小排气量小硫、重金硫、重金属等大都属等大都被固定被固定第25页，本讲稿共63页2固体废物热解处理固体废物热解处理热热解解过过程程及及产产物物有机固体废物 气体（H2、CH4、CO、CO2）+有机液体（有机酸、芳烃、焦油）+固体(炭黑、灰)3(C6H10O5)8H2O+C6H8O（可燃油）+2CO+2CO2+CH4+H2+7C大分子键断裂、异构化和小分子聚合大分子键断裂、异构化和小分子聚合大分子键断裂、异构化和小分子聚合大分子键断裂、异构化和小分子聚合废物组成、裂解温度、催化剂等废物组成、裂解温度、催化剂等废物组成、裂解温度、催化剂等废物组成、裂解温度、催化剂等Eg.Eg.纤维素分子裂解纤维素分子裂解纤维素分子裂解纤维素分子裂解第26页，本讲稿共63页2固体废物热解处理固体废物热解处理热热解解动动力力学学第27页，本讲稿共63页2固体废物热解处理固体废物热解处理热热解解工工艺艺分分类类是否生是否生成炉渣成炉渣造渣型和非造渣型热解、热解、燃烧位燃烧位置置单塔式和双塔式产物物产物物理形态理形态气化方式、液化方式、炭化方式热解炉热解炉结构结构固定床、移动床、流化床和旋转炉热解温热解温度不同度不同高温热解、中温热解、低温热解供热方供热方式式直接加热、间接加热第28页，本讲稿共63页 造气 造油双塔循环式转窑式管式快速热解电炉法固体废物热解处理固体废物热解处理2热热解解常常用用工工艺艺第29页，本讲稿共63页SW热解造气是使其在一定温度下转变成气体燃料。1、双塔循环式工艺：1）原料定量投入热解炉内；2）与来自燃烧炉返回的砂混合；3）热解炉内400-700热解生成燃气。4）气体进入净化系统，一部分供燃烧炉，一部分作分解炉搅拌、浮动用5）热解产生的炭送燃烧炉燃烧。6）被加热的砂送回到热解炉。固体废物热解处理固体废物热解处理2热热解解常常用用工工艺艺热热解解造造气气第30页，本讲稿共63页-SW中固态炭燃烧，放热反应在焚烧炉内进行。因此使热解塔生成的气体不含烟气。故获得高热值的燃气。-热载体：砂子 粒度要求：0.3-燃烧室用空气助燃。固体废物热解处理固体废物热解处理2热热解解常常用用工工艺艺双双塔塔热热解解第31页，本讲稿共63页-颗粒循环浮动、传质、传热速度快，单位面积处理能力大。-物料在床内分散均匀，床内温度均衡，易控制。-有载体蓄热、无急冷急热现象。-分塔进行，燃气纯度高。固体废物热解处理固体废物热解处理2热热解解常常用用工工艺艺双双塔塔热热解解-循环流动，动力费用高。-物料粒度大小要接近，砂子0.3；SW5-20，破碎要求高。-结构较复杂，操作也较难。-载体飞出量大。双塔热解的优点双塔热解的优点双塔热解的缺点双塔热解的缺点第32页，本讲稿共63页 将SW用锤式破碎机破碎成10以下。然后用活塞给料器将空气挤出并自动连续地送入回转窑内，在窑的出口喷入燃烧气逆流直接加热垃圾，使其受热分解而气化。残渣落入水槽内急剧冷却，然后回收铁和玻璃。气体以除尘而得可燃气。固体废物热解处理固体废物热解处理2热热解解常常用用工工艺艺回转窑回转窑热分解热分解造气造气第33页，本讲稿共63页-预处理只破碎不分选，比较简单。-处理效率高，适应性强，设备结构简单，操作可靠。固体废物热解处理固体废物热解处理2热热解解常常用用工工艺艺回回转转窑窑热热分分解解造造气气-热效率低。-占地面积大。-造价、运转费用大。回转窑热回转窑热分解造气优点分解造气优点回转窑热回转窑热分解造气缺点分解造气缺点第34页，本讲稿共63页-主要用于废旧轮胎、废塑料。-美国矿业部热解造油工艺（电炉法）原料：以城市垃圾、工业垃圾（塑料、树脂）为原料。以城市垃圾为热解原料，装入蒸馏罐内，采用电炉外部加热，系统内部没有氧气参与的不完全燃烧。物料在蒸馏罐内发生分解蒸馏，馏出物经焦油收集器收集焦油，而后经冷凝器回收另一部分油，气体最后经洗涤收集。固体废物热解处理固体废物热解处理2热热解解常常用用工工艺艺热热解解造造油油第35页，本讲稿共63页管式快速热解工艺管式快速热解工艺将垃圾破碎成5大小的碎块，经风选和干燥筛分除去玻璃、金属后，二次破碎成0.36左右的碎粒，采用气流输送。在外加热管式炉内，瞬间加热分解。经气固分离，得到炭黑，在经气液分离后，得到热解油和可燃气。固体废物热解处理固体废物热解处理2热热解解常常用用工工艺艺热热解解造造油油第36页，本讲稿共63页-低温分解，有害成分挥发少，产物大部分是液体燃料。固体废物热解处理固体废物热解处理2热热解解常常用用工工艺艺管管式式快快速速热热解解工工艺艺-预处理复杂，破碎能耗高。管式快速热管式快速热解工艺优点解工艺优点管式快速热管式快速热解工艺缺点解工艺缺点第37页，本讲稿共63页2固体废物热解处理固体废物热解处理城城市市生生活活垃垃圾圾的的热热解解主要热主要热解技术解技术Occidental系统系统新日铁系统新日铁系统Purox系统系统Landgard系统系统流化床系统流化床系统Garret系统系统各各系系统统优优缺缺点点?第38页，本讲稿共63页2固体废物热解处理固体废物热解处理城城市市生生活活垃垃圾圾主要主要热热解技解技术术新日铁系统新日铁系统热解和熔融为一热解和熔融为一体，控制炉温及体，控制炉温及控氧，完成干燥、控氧，完成干燥、热解、燃烧和熔热解、燃烧和熔融融垃圾由上而下移垃圾由上而下移动，与上升的高动，与上升的高温气体进行换热，温气体进行换热，将重金属等有害将重金属等有害物质固化在固相物质固化在固相中，可燃气体可中，可燃气体可以用于热能发电以用于热能发电Purox系统系统能量主要消耗在能量主要消耗在垃圾的破碎和垃垃圾的破碎和垃圾热解所需要助圾热解所需要助燃气的制造上燃气的制造上纯氧由炉底送入纯氧由炉底送入燃烧区，参与垃燃烧区，参与垃圾燃烧圾燃烧熔融渣由炉底连熔融渣由炉底连续排除续排除气体热值约为气体热值约为1118KJ/m3Landgard系统系统前处理简单，对前处理简单，对垃圾组成适应性垃圾组成适应性强，装置构造简强，装置构造简单，操作可靠性单，操作可靠性高高破碎进入破碎进入 储料仓储料仓 送入回转窑产生送入回转窑产生可燃气体，用作可燃气体，用作锅炉燃料，炉渣锅炉燃料，炉渣排出进入分离器，排出进入分离器，进行分类进行分类第39页，本讲稿共63页2固体废物热解处理固体废物热解处理城城市市生生活活垃垃圾圾主要主要热热解技解技术术Occidental系统系统炭黑产量大，热炭黑产量大，热量不能充分释放量不能充分释放垃圾预处理和热垃圾预处理和热解解两次破碎、一次两次破碎、一次磁选、一次风选、磁选、一次风选、一次跳汰分离一次跳汰分离热解原料与加热热解原料与加热至至760炭黑混合炭黑混合热解热解流化床系统流化床系统破碎破碎50mm以下，以下，与石英砂混合，与石英砂混合，在热解气和助燃在热解气和助燃空气作用线形成空气作用线形成流态化并热交换流态化并热交换Garret系统系统前处理工艺复杂，前处理工艺复杂，破碎过程动力消破碎过程动力消耗大，运转费用耗大，运转费用高高两次破碎、两次两次破碎、两次风选、干燥、筛风选、干燥、筛分，送入热解炉分，送入热解炉第40页，本讲稿共63页2固体废物热解处理固体废物热解处理废废塑塑料料的的热热解解产物产物产物产物是燃是燃是燃是燃料油料油料油料油或化或化或化或化工原工原工原工原料料料料第41页，本讲稿共63页2固体废物热解处理固体废物热解处理废废塑塑料料的的热热解解槽式槽式槽式槽式(聚合浴、分解槽聚合浴、分解槽聚合浴、分解槽聚合浴、分解槽)管式（管式蒸馏、螺旋式）管式（管式蒸馏、螺旋式）管式（管式蒸馏、螺旋式）管式（管式蒸馏、螺旋式）流化床流化床流化床流化床管式蒸馏法热分解技术管式蒸馏法热分解技术管式蒸馏法热分解技术管式蒸馏法热分解技术螺旋式热分解系统螺旋式热分解系统螺旋式热分解系统螺旋式热分解系统流化床热分解系统流化床热分解系统流化床热分解系统流化床热分解系统比较简单地把废比较简单地把废PS制制成液状单体，而且用成液状单体，而且用于回收单体的分解设于回收单体的分解设备、反应温度和停留备、反应温度和停留时间均可随意控制。时间均可随意控制。由于抽料泵会造成减压，由于抽料泵会造成减压，物料在分解管内停留时间不物料在分解管内停留时间不稳定；稳定；高温分解时气化率高；高温分解时气化率高；分解速度慢的聚合物不分解速度慢的聚合物不能完全实现轻质化；能完全实现轻质化；由于是外部加热，所以由于是外部加热，所以耗能比较大。耗能比较大。热解原料的分热解原料的分散不够均匀，散不够均匀，颗粒与气体的颗粒与气体的热交换效率低，热交换效率低，管线容易结焦管线容易结焦等。等。第42页，本讲稿共63页2固体废物热解处理固体废物热解处理污污泥泥的的热热解解污泥脱水干燥热解炭灰分离油气冷凝热量回收二次污染防治 第43页，本讲稿共63页2固体废物热解处理固体废物热解处理废废橡橡胶胶的的热热解解轮胎破碎分（磁）选干燥预热橡胶热解油气冷凝热量回收废气净化 第44页，本讲稿共63页2固体废物热解处理固体废物热解处理参参考考资资料料1 George Tchobanoglous,Hilary Theisen,Samuel Vigil 1 George Tchobanoglous,Hilary Theisen,Samuel Vigil Integrated Solid Waste ManagementM.McGraw-Hill Integrated Solid Waste ManagementM.McGraw-Hill：New York.2000.03New York.2000.032 2 姚向君等姚向君等姚向君等姚向君等.生物质能资源清洁转化利用技术生物质能资源清洁转化利用技术生物质能资源清洁转化利用技术生物质能资源清洁转化利用技术M.M.北京：化工出版社北京：化工出版社北京：化工出版社北京：化工出版社.2005.2005年年年年3 3 陈勇等陈勇等陈勇等陈勇等.固体废弃物能源利用固体废弃物能源利用固体废弃物能源利用固体废弃物能源利用M.M.广州：华南理工大学出版社广州：华南理工大学出版社广州：华南理工大学出版社广州：华南理工大学出版社.2002.2002年年年年4 4 刘均科等刘均科等刘均科等刘均科等.塑料废弃物的回收与利用技术塑料废弃物的回收与利用技术塑料废弃物的回收与利用技术塑料废弃物的回收与利用技术M.M.北京：石化出北京：石化出北京：石化出北京：石化出版社版社版社版社.2001.2001年年年年第45页，本讲稿共63页3其它热处理其它热处理固固体体废废物物的的焙焙烧烧 方方法法还原焙烧还原焙烧硫酸化焙烧硫酸化焙烧氯化焙烧氯化焙烧钠化焙烧钠化焙烧离析焙烧离析焙烧烧结焙烧烧结焙烧分解焙烧分解焙烧氧化焙烧氧化焙烧各各各各种种种种焙焙焙焙烧烧烧烧的的的的适适适适用用用用对对对对象象象象？各各各各种种种种焙焙焙焙烧烧烧烧方方方方法法法法的的的的原原原原理理理理？第46页，本讲稿共63页3固体废物热解处理固体废物热解处理固固体体废废物物的的焙焙烧烧氯氯化化焙焙烧烧氯化焙烧：将烧渣与氯化剂混合，在一定温度下让其中有价金属转变为气相或凝聚相的金属氯化物而与其余组分分离。-根据焙烧温度不同:中温氯化焙烧（500-600）和高温氯化焙烧（1000-1200）。-根据分离方法的不同：氯化溶出法和氯化挥发法。分类分类概念概念第47页，本讲稿共63页3固体废物热解处理固体废物热解处理固固体体废废物物的的焙焙烧烧氯氯化化焙焙烧烧生成的金属氯化物呈固态留于熔砂中，继而用水或稀酸浸出，再从浸出液中提取与分离金属将烧渣在1200-1250下氯化焙烧生成的金属氯化物呈气态挥发，而直接与其它组分分离。挥发出的金属氯化物于冷凝系统收集后，再用化学方法提取分离金属。高温氯化焙烧氯化挥发法中温氯化焙烧氯化溶出法第48页，本讲稿共63页3固体废物热解处理固体废物热解处理固固体体废废物物的的焙焙烧烧氯氯化化焙焙烧烧常用氯化剂：氯气、氯化氢、四氯化碳、氯化钙、氯化钠、氯化铵最常用的为氯气、氯化钠、氯化钙氯化焙烧原理：中温氯化焙烧氯化物的热稳定性。高温氯化焙烧氯化物的挥发性。第49页，本讲稿共63页3固体废物热解处理固体废物热解处理固固体体废废物物的的焙焙烧烧氯氯化化焙焙烧烧-氯化物的热稳定性：中温氯化焙烧是基于氯化物之间的热稳定性的差异。氯化物受热时，容易发生分解，其热稳定性高，有利于氯化焙烧。-如何判断生成的氯化物的热稳定性呢？标准生成自由焓G0。第50页，本讲稿共63页3固体废物热解处理固体废物热解处理固固体体废废物物的的焙焙烧烧氯氯化化焙焙烧烧判别氯化物的热稳定性判断依据：标准状态下氯化物的生成自由焓G0（kJ/mol）。自由焓判别条件：G00时反应不能自发进行；G00时反应能自发进行；G0=0时为平衡过程。结论：G00，表明金属能被氯化，其值越低，金属氯化反应越易进行，生成的金属氯化物的热稳定性越高；G00，表明金属难以被氯化，其值越高，金属氯化反应越难进行，生成的金属氯化物的热稳定性越低；第51页，本讲稿共63页3固体废物热解处理固体废物热解处理固固体体废废物物的的焙焙烧烧氯氯化化焙焙烧烧G0计算：（1）反应自由焓的变化值，等于生成物的生成自由焓之和减去反应物的生成自由焓之和：G0=G0生成物G0反应物（2）单质的标准生成自由焓等于零。第52页，本讲稿共63页3固体废物热解处理固体废物热解处理固固体体废废物物的的焙焙烧烧氯氯化化焙焙烧烧例1：试判断500条件下，氯化钠能否与氧化锌发生反应。解：查表：G0ZnCl2=-78*4.18（kJ/mol）G0Na2O=-148*4.18（kJ/mol）G0ZnO=-130*4.18（kJ/mol）G0NaCl=-160*4.18（kJ/mol）G0500=G0ZnCl2+G0Na2OG0ZnO2G0NaCl =（-78-148+2*160+130）*4.18 =224*4.18（kJ/mol）G00反应不能自发进行。说明固体氯化剂一般不能与金属氧化物直接反应。第53页，本讲稿共63页3固体废物热解处理固体废物热解处理固固体体废废物物的的焙焙烧烧氯氯化化焙焙烧烧金属氧化物的氯化反应 在自然界中，有价金属的存在形式，大多以氧化物的形态存在。氧化铁、四氧化三铁、三氧化二铁、氧化亚铜、氧化铜、氧化钾、氧化钠、氧化钙、氧化镁等等。因此烧渣的氯化焙烧主要是金属氧化物与氯化物之间的反应。在此，我们取几种氯化剂加以说明：MO氯气；MO氯化氢；MO固体氯化剂。第54页，本讲稿共63页3固体废物热解处理固体废物热解处理固固体体废废物物的的焙焙烧烧氯氯化化焙焙烧烧MO氯气系的反应G01=G0MCl2G0MO（其中反应式中有两项是单质，标准生成自由焓的值为零）氯化反应技术经验总结1）通过计算比较可以得出金属氧化物进行氯化反应的难易程度是不同的：氧化银氧化钙氧化汞氧化铅氧化镉氧化亚铜氧化锌 易 难 第55页，本讲稿共63页3固体废物热解处理固体废物热解处理固固体体废废物物的的焙焙烧烧氯氯化化焙焙烧烧氯化反应技术经验总结2）有些金属氧化物在氯气中比较稳定，难于氯化：如：氧化镁、三氧化二铝、二氧化钛、三氧化二铬为使其氯化，需采取两种方法：方法一：提高氯气/氧气的值：方法二：加还原剂碳或一氧化碳：以降低体系中的含氧量，使反应向正方向进行。第56页，本讲稿共63页3固体废物热解处理固体废物热解处理固固体体废废物物的的焙焙烧烧氯氯化化焙焙烧烧（2）MOHCl系的反应 MO+2HC l MCl2+H2OG02=G0MCl2+G0H2OG0MOG0HCl 由于是可逆的，为避免氯化焙烧过程中发生氯化物水解，使正向反应顺利进行，需采取如下措施：A、加大氯化氢与水的量的比值（尽可能使物料干燥，减少水份，加大氯化氢的浓度）B、添加还原剂碳或一氧化碳第57页，本讲稿共63页3固体废物热解处理固体废物热解处理固固体体废废物物的的焙焙烧烧氯氯化化焙焙烧烧（3）MO固体氯化剂系的反应-固体氯化剂：氯化钠、氯化钙在焙烧过程中，氯化钠、氯化钙受体系中的其它组分作用，分解产生氯气和氯化氢，继而再与金属氧化物反应。-原理：A受气相中的氧气和二氧化硫的作用：B受三氧化硫的作用C受二氧化硅、氧气和水的作用第58页，本讲稿共63页3固体废物热解处理固体废物热解处理固固体体废废物物的的焙焙烧烧氯氯化化焙焙烧烧高温氯化焙烧原理：高温氯化焙烧原理：依据：氯化物的蒸汽压 形成的金属氯化物在一定温度下易挥发一般情况下：1、随着温度的升高，某些氯化物的蒸汽压增高。2、不同金属氯化物的挥发能力不同氯化银氯化铜氯化锰氯化钴氯化亚铁氯化镍氯化焙烧的优缺点氯化焙烧的优缺点优点：1）氯化剂来源广，易得，价钱便宜。2）工艺成熟，流程简单，操作方便。缺点：1）浸出作业复杂。2）有腐蚀，能耗较大。在应用此技术之前，一定要分析有价金属的含量做经济概算。第59页，本讲稿共63页3固体废物热解处理固体废物热解处理固固体体废废物物的的焙焙烧烧氯氯化化焙焙烧烧氯化焙烧工艺氯化焙烧工艺1、氯化溶出法：南京钢铁厂 2、氯化挥发法：河南开封钢铁厂采用此法。以烧结渣为原料，以氯化钙为氯化剂，经过混合、造粒干燥后，回转窑以1250的高温中进行氯化焙烧，烧结后的烟气用稀酸吸收，回收有色金属，烧结后的球团送高炉炼铁。第60页，本讲稿共63页3固体废物热解处理固体废物热解处理固固体体废废物物的的焙焙烧烧氯氯化化焙焙烧烧 氯化挥发法工艺流程第61页，本讲稿共63页3其它热处理其它热处理参参考考资资料料1 1 彭长琪主编彭长琪主编彭长琪主编彭长琪主编.固体废物工程固体废物工程固体废物工程固体废物工程M.M.武汉武汉武汉武汉 ：武汉理工大学出版社：武汉理工大学出版社：武汉理工大学出版社：武汉理工大学出版社.2004.2004年年年年22娄性义主编娄性义主编娄性义主编娄性义主编.固体废物处理与利用固体废物处理与利用固体废物处理与利用固体废物处理与利用M.M.北京：冶金工业出版社北京：冶金工业出版社北京：冶金工业出版社北京：冶金工业出版社.1996.1996年年年年33杨慧芬，张强编著杨慧芬，张强编著杨慧芬，张强编著杨慧芬，张强编著.固体废物资源化固体废物资源化固体废物资源化固体废物资源化.北京：化学工业出版社北京：化学工业出版社北京：化学工业出版社北京：化学工业出版社.2004.2004年年年年第62页，本讲稿共63页谢谢谢谢QUESTION？第63页，本讲稿共63页