第六章_固体废物的热处理 (2)PPT讲稿.ppt

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1、第六章_固体废物的热处理第1页，共86页，编辑于2022年，星期三第六章第六章 固体废物热处理固体废物热处理Chapter 5 Thermal Treatment of Solid Waste第2页，共86页，编辑于2022年，星期三热处理：热处理：利用热物理方法改变固体废物状态的过程，广泛应用于固体废物的预利用热物理方法改变固体废物状态的过程，广泛应用于固体废物的预处理中，热处理包括干燥脱水、热分解、烧成、焙烧等。处理中，热处理包括干燥脱水、热分解、烧成、焙烧等。固体废物的热化学处理（热转化处理）：固体废物的热化学处理（热转化处理）：在高温条件下使固体废物中可回收利在高温条件下使固体废物中可

2、回收利用的物质转化为能源的过程。主要包括焚烧、热解等。用的物质转化为能源的过程。主要包括焚烧、热解等。第3页，共86页，编辑于2022年，星期三 热化学处理的优点：热化学处理的优点：1 1）处理时间短。流化床焚烧炉几分钟即可使垃圾燃烧完全，炉排式焚）处理时间短。流化床焚烧炉几分钟即可使垃圾燃烧完全，炉排式焚烧炉垃圾停留时间仅烧炉垃圾停留时间仅1 1小时。小时。2 2）减容效果好，焚烧残渣体积是原来的）减容效果好，焚烧残渣体积是原来的8%-12%8%-12%，如经分选后的垃，如经分选后的垃圾残渣仅圾残渣仅2%-3%2%-3%。3 3）消毒彻底，减轻或消除后续处置过程对环境的影响，是处理带有）消毒

3、彻底，减轻或消除后续处置过程对环境的影响，是处理带有病原菌垃圾和有机污染垃圾的良好方法。病原菌垃圾和有机污染垃圾的良好方法。4 4）焚烧厂占地面积相对较小，不超过）焚烧厂占地面积相对较小，不超过5hm5hm2 2。5 5）回收能源和资源。）回收能源和资源。第4页，共86页，编辑于2022年，星期三热化学处理存在的问题：热化学处理存在的问题：1 1）投资和运行费用高；）投资和运行费用高；2 2）操作运行复杂；）操作运行复杂；3 3）焚烧使垃圾利用率降低；）焚烧使垃圾利用率降低；4 4）同时带来二次污染。）同时带来二次污染。第5页，共86页，编辑于2022年，星期三处理方法处理方法焚烧处理焚烧处理

4、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）:固体废物高固体废物高固体废物高固体废物高温分解和深度氧化的处理过程（具温分解和深度氧化的处理过程（具温分解和深度氧化的处理过程（具温分解和深度氧化的处理过程（具有强烈放热效应、有基态和电子激有强烈放热效应、有基态和电子激有强烈放热效应、有基态和电子激有强烈放热效应、有基态和电子激发态的自由基出现、并伴有光辐射发态的自由基出现、并伴有光辐射发态的自由基出现、并伴有光辐射发态的自由基出现、并伴有光辐射的化学反应现象的化学反应现象的化学反应现象的化学反应现象 ）热解热

5、解热解热解:是将有机物在无氧或缺是将有机物在无氧或缺是将有机物在无氧或缺是将有机物在无氧或缺氧状态下加热，使之成为气氧状态下加热，使之成为气氧状态下加热，使之成为气氧状态下加热，使之成为气态、液态或固态可燃物质的态、液态或固态可燃物质的态、液态或固态可燃物质的态、液态或固态可燃物质的化学分解过化学分解过化学分解过化学分解过 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

6、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6页，共86页，编辑于2022年，星期三1焚烧处理焚烧处理发展史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 焚烧带病毒、病菌的垃圾。焚烧带病毒、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

7、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.我国始于我国始于1980 第7页，共86页，编辑于2022年，星期三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8页，共86页，

8、编辑于2022年，星期三燃烧是燃烧是具有强烈放热效应、有基态和电子激发态的自由基出现，并伴具有强烈放热效应、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象有光辐射的化学反应现象焚焚 烧烧 机机 理理三要素三要素 可燃物质可燃物质可燃物质可燃物质 助燃物质助燃物质 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 焚烧焚烧焚烧焚烧传热传质过程传热传质过程 温度温度温度温度 着火条件着火条件着火条件着火条件 第9页，共86页，

9、编辑于2022年，星期三 着火着火是可燃是可燃物质与助燃物质由缓慢放热反应转变为强烈放热反应物质与助燃物质由缓慢放热反应转变为强烈放热反应的过程。可的过程。可燃燃物质着火实际是燃烧系统的热力学、动力学、流体力物质着火实际是燃烧系统的热力学、动力学、流体力学等各种因素共同作用的综合结果。常见的燃烧着火方式：化学自学等各种因素共同作用的综合结果。常见的燃烧着火方式：化学自然燃烧、热燃烧、强迫点燃燃烧三种。然燃烧、热燃烧、强迫点燃燃烧三种。燃烧实际上是燃烧实际上是干燥脱水、热化学分解、氧化还原反应干燥脱水、热化学分解、氧化还原反应的综合作用过程。的综合作用过程。干燥是利用焚烧系统热能使入炉固体废物水

10、分气化蒸气的过程；按热量传干燥是利用焚烧系统热能使入炉固体废物水分气化蒸气的过程；按热量传递的方式，可将干燥分为传导干燥、对流干燥和辐射干燥三种方式。热分递的方式，可将干燥分为传导干燥、对流干燥和辐射干燥三种方式。热分解是固体废物中的有机可燃物质在高温作用下，进行化学分解和聚合反应解是固体废物中的有机可燃物质在高温作用下，进行化学分解和聚合反应的过程。燃烧是可燃物质的快速分解和高温氧化过程；根据可燃物质种类的过程。燃烧是可燃物质的快速分解和高温氧化过程；根据可燃物质种类和性质的不同，燃烧过程可划分为蒸发燃烧、分解燃烧和表面燃烧三种机和性质的不同，燃烧过程可划分为蒸发燃烧、分解燃烧和表面燃烧三种

11、机理。理。焚焚 烧烧 机机 理理第10页，共86页，编辑于2022年，星期三 焚烧炉烟气的气态污染物种类很多，但以焚烧炉烟气的气态污染物种类很多，但以SOxSOx、COxCOx、NOxNOx、HClHCl、HFHF、二噁英类（、二噁英类（PCDDsPCDDs）物质为主。烟气中）物质为主。烟气中SOxSOx主要来源于废纸和厨房主要来源于废纸和厨房垃圾；垃圾；HClHCl主要类源于含氯的废塑料。烟气中一部分主要类源于含氯的废塑料。烟气中一部分NOxNOx（热力型（热力型NOxNOx）来源于空气中的氮，另一部分）来源于空气中的氮，另一部分NOxNOx（燃料型（燃料型NOxNOx）来源于厨）来源于厨房

12、垃圾。而二噁英类（房垃圾。而二噁英类（PCDDsPCDDs）污染物质，可能来源于固体废物中的）污染物质，可能来源于固体废物中的废塑料、废药品，也可能由其前驱体物质在焚烧炉内生成或在焚烧炉废塑料、废药品，也可能由其前驱体物质在焚烧炉内生成或在焚烧炉外生成。外生成。固体废物焚烧处理的产渣量及残渣性质，与固体废物种类、焚固体废物焚烧处理的产渣量及残渣性质，与固体废物种类、焚烧炉炉型、焚烧条件等有关。通常固体废物焚烧处理的产渣量很小，烧炉炉型、焚烧条件等有关。通常固体废物焚烧处理的产渣量很小，如生活垃圾焚烧处理产渣率一般为如生活垃圾焚烧处理产渣率一般为7 715%15%。残渣的化学组成主要是钙、。残渣

13、的化学组成主要是钙、硅、铁、铝、镁氧化物及重金属氧化物，性质相对较为稳定。硅、铁、铝、镁氧化物及重金属氧化物，性质相对较为稳定。焚焚 烧烧 产产物物第11页，共86页，编辑于2022年，星期三焚焚 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

14、、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12页，共86页，编辑于2022年，星期三焚烧影焚烧影 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（一般）（一般）（一般）（一般）,1150,1150 供氧量和物料混

15、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:1.52h1.52h（垃圾）（垃圾）（垃圾）（垃圾）;2s;2s（烟气）（烟气）（烟气）（烟气）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（停留时间、温度、湍流度和空气过剩率停留时间、温度、湍流度和空气过剩率停留时间、温度、湍流度和空气过剩率停留时间、温度、湍流度和空气过剩率）第13页，共86页，编辑于2022年，星期三固固体体废废物物热热值值:单位

16、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氧弹量热计氧弹量热计氧弹量热计氧弹量热计能量能量能量能量 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

17、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高位热值是指燃料在完全燃烧时释放出来的全部热量，即在燃烧生成物中的水蒸汽凝结成水时的发热量，也称毛热。低位热值是指燃料完全燃烧，其燃烧产物中的水蒸汽以气态存在时的发热量，也称净热。单位是：千卡千克或千焦耳千克。第14页，共86页，编辑于2022年，星期三第15页，共86页，编辑于2022年，星期三固固体体废废物物燃燃烧烧温温度度:在焚烧系统处于恒压、绝热状态，系统所有能量都用于提高在焚烧系统处于恒压、绝热状态，系统所有能量都用于提高

18、在焚烧系统处于恒压、绝热状态，系统所有能量都用于提高在焚烧系统处于恒压、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系统温度和物料的含热时，焚烧系统的最终温度系统温度和物料的含热时，焚烧系统的最终温度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16页，共86页，编辑于2022年，星期三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

19、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17页，共86页，编辑于2022年，星期三第18页，共86页，编辑于2022年，星期三焚焚 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19页，共86页，编辑于2022年，星期三第20页，共86页，编辑于2022年，星期三焚焚 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 车辆、地衡、控制间、垃车辆、地衡、控制间、垃 圾池、吊车、抓斗、破碎和圾池、吊

20、车、抓斗、破碎和筛分设备、磁选机，以及臭气和渗滤液筛分设备、磁选机，以及臭气和渗滤液收集、处理设施等。收集、处理设施等。螺旋给料、炉排进螺旋给料、炉排进料、推进器给料等料、推进器给料等 操作操作设备、设施设备、设施 构筑物构筑物构筑物构筑物第21页，共86页，编辑于2022年，星期三焚焚 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

21、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 炉炉第22页，共86页，编辑于2022年，星期三焚焚 烧烧 工工 艺艺空空 气气 系系 统统主要主要 设施设施抽风、通风管道、进气系统、风机和空抽风、通风管道、进气系统、风机和空气预热器等气预热器等 助燃助燃空气空气一次助燃空气：一次助燃空气：60%80%，干燥段，干燥段15%、燃烧段、燃烧段75%、燃烬段

22、、燃烬段10%二次助燃空气：二次助燃空气：20%40%，火焰上和，火焰上和二次燃烧室空气二次燃烧室空气 换热换热器预器预热热余热锅炉后，余热锅炉后，200280 第23页，共86页，编辑于2022年，星期三焚焚 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

23、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 控制燃烧温控制燃烧温控制燃烧温控制燃烧温度和停留时间；度和停留时间；度和停留时间；度和停留时间；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24页，共86页，编辑于2022年，星期三

24、焚焚 烧烧 工工 艺艺其其 它它 系系 统统灰渣系统灰渣系统 灰渣灰渣收集收集冷却冷却输送输送渣池渣池抓吊抓吊处理或外运处理或外运 灰渣漏斗、滑槽、水池或喷水器、排渣机械、抓提设备、输送灰渣漏斗、滑槽、水池或喷水器、排渣机械、抓提设备、输送机械、磁选机等。机械、磁选机等。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25页，共86页，编辑于2022年，星期三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、

25、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

26、烧效率低、燃烧不完全、燃烧效率低、使用年限使用年限短、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）、）、热传导好、热传导好、公害低、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

27、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26页，共86页，编辑于2022年，星期三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 1 2 3 4 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DRE DRE 有害有机物破坏去除率有害有机物破坏去除率有害有机物破坏去除率有害有机物破坏去除率第27页，共86页，编辑于2022年，星期三热解热解 原理原理热解定义及特点、热解过程及产物、有机固热解定义及特点、热解过程及产物、有机固体废物热解机理体废物

28、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、污泥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、农林废弃物的的热解、废橡胶的高温热解、农林废弃物的热解热解 2固体废物热解处理固体废物热解处理第28页，共86页，编辑于2022年，星期三热热 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 吸热吸热 气、油、炭黑气、油、炭黑 贮存或远距离运输

29、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。第29页，共86页，编辑于2022年，星期三热热 解解 的的 特特 点点铬铬铬铬不转为不转为不转为不转为NONOx x产产产产 量少量少量少量少转为可贮存性能源转为可贮存性能源转为可贮存性能源转为可贮存性能源 燃料气、燃料油和炭黑燃料气、燃料油和炭黑燃料气、燃料油

30、和炭黑燃料气、燃料油和炭黑排气量小排气量小排气量小排气量小 环境污染小环境污染小环境污染小环境污染小硫、重金硫、重金硫、重金硫、重金 属等大都属等大都属等大都属等大都 被固定在炭黑中被固定在炭黑中被固定在炭黑中被固定在炭黑中第30页，共86页，编辑于2022年，星期三热热解解过过程程及及产产物物有机固体废物有机固体废物 气体（气体（H H2 2 、CHCH4 4 、COCO、COCO2 2 ）+有机液体（有机酸、芳烃、焦油）有机液体（有机酸、芳烃、焦油）+固体固体(炭黑、灰炭黑、灰)3(C3(C6 6H H1010O O5 5)8H)8H2 2O+CO+C6 6H H8 8O O（可燃油）（可

31、燃油）+2CO+2CO+2CO+2CO2 2+CH+CH4 4+H+H2 2+7C+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31页，共86页，编辑于2022年，星期三玉米秆在不同升温速率下的TG，DTG曲线 热解的基本过程第32页，共86页，编辑于2022年，星期三热热 解解 动动 力力 学学第33页，共86页，编辑于2022年，星期三不同可燃固体不同可燃固体废废物物热热解解动

32、动力学参数力学参数 样样 品品 温度范温度范围围/K E/（KJ/mol）A/min-1 纸纸 527628 74.71 2.7710106 6 布布 483628 81.95 1.3410106 6 草木草木 410631 39.93 317.38 厨余厨余 387624 9201001 24.67 327.35 1.13 2.4910101515 塑料塑料 690780 290.12 5.5610101919 第34页，共86页，编辑于2022年，星期三热热 解解 工工 艺艺 分分类类是否生是否生成炉渣成炉渣渣造型和非造渣型渣造型和非造渣型 热解、热解、燃烧位燃烧位置置单塔式和双塔式单塔式

33、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（高温热解（1000以上）、中温热解（以上）、中温热解（600-700）、低）、低温热解（温热解（600以下）以下）供热方供热方式式直接加热直接加热 、间接加热、间接加热 第35页，共86页，编辑于2022年，星期三第36页，共86页，编辑于2022年，星期三热热 解解 设设备备内热式设内热式设备备外热式设外热式设备备密闭的容器中，在绝氧的条件下，热量由反应器的外面通过器密闭的容器中，在绝氧

34、的条件下，热量由反应器的外面通过器壁进行传递，垃圾被间接加热而分解的过程就是外热式分解。壁进行传递，垃圾被间接加热而分解的过程就是外热式分解。设备有设备有外热式回转窑、竖井炉、二塔流化床外热式回转窑、竖井炉、二塔流化床也称部分燃烧热分解方式。反应器中的可燃性垃圾或热分解中也称部分燃烧热分解方式。反应器中的可燃性垃圾或热分解中分解生成的碳的部分燃烧，利用此燃烧热式垃圾发生分解。设分解生成的碳的部分燃烧，利用此燃烧热式垃圾发生分解。设备有单塔流化炉、竖井炉、气流热分解炉及回转窑等。备有单塔流化炉、竖井炉、气流热分解炉及回转窑等。第37页，共86页，编辑于2022年，星期三热解影热解影 响因素响因素

35、热分解温度热分解温度热分解温度热分解温度 固体废物的含水率固体废物的含水率固体废物的含水率固体废物的含水率 热分解速度热分解速度热分解速度热分解速度 空气量空气量 第38页，共86页，编辑于2022年，星期三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39页，共86页，编辑于2022年，星期三新日铁方式垃圾热解熔融处理工艺流程新日铁方式垃圾热解熔融处理工艺流程 热解和熔融为一体的复合处理工艺，垃圾在同一炉内完成干燥（30

36、0oC）、热解（300-1000oC）、燃烧和熔融（1800oC）。重金属固化在玻璃体内。热解气热值8000kJ/m3。第40页，共86页，编辑于2022年，星期三 PuroxPurox系统工艺流程示意图系统工艺流程示意图 纯氧高温热分解法，由Union Carbide开发，用于城市垃圾的热解。热解气含75%的CO和H2，热值12000kJ/m3，由底部排出的熔融渣经水冷后形成坚硬的颗粒物。系统能耗主要为破碎和氧气制造。系统总体热效率为58%。第41页，共86页，编辑于2022年，星期三1收收料料库库 2破破碎碎机机 3储储料料仓仓 4回回转转窑窑 5冷冷却却装装置置 6磁磁体体 7循循环环水

37、水 8气气体体净净化化装装置置 9热热交交换换器器 10气体洗涤器气体洗涤器 11风机风机 12排气管排气管 LandgardLandgard热分解系统原理图热分解系统原理图Monsanto公司开发，破碎的废物用回转窑进行热解，窑内气体与固体的运动方向相反。每公斤垃圾产可燃气1.5m3，热值5000kJ/m3。第42页，共86页，编辑于2022年，星期三 OccidentalOccidental系统工艺流程示意图系统工艺流程示意图 由美国的Occidental Research Corporation开发，分为预处理和热解两大处理系统，热解设备为不锈钢筒式反应器，废料由空气输送至炉内，与760

38、oC的炭黑混合燃烧提供热源。主要产物为热解油，热值24000kJ/kg。第43页，共86页，编辑于2022年，星期三1垃圾垃圾 2贮槽贮槽 3热分解塔热分解塔 4、10旋风分离器旋风分离器 5燃烧塔燃烧塔 6废气洗涤废气洗涤 7鼓风机鼓风机 8生生成成气气 9换换热热器器 11电电除除尘尘器器 12冷冷却却塔塔 13气气柜柜 14烟烟囱囱 15烧烧嘴嘴 16废废水水处处理理机机组组 17油油装装置置 18脱水装置脱水装置 19加料器加料器 20砂仓砂仓 21蒸汽发生器蒸汽发生器 月岛机械双塔循环式热解装置工艺流程图月岛机械双塔循环式热解装置工艺流程图 日本工业技术院研制，石英砂和热解气、助燃空

39、气形成流化加热，500oC热解。第44页，共86页，编辑于2022年，星期三1前前破破碎碎机机 2气气力力分分选选 3干干燥燥器器 4筛筛选选 5细细破破碎碎 6热热分分解解反反应应器器 7无机物处理系统无机物处理系统 Garret Garret 热分解系统工艺流程图热分解系统工艺流程图由美国Garret研究和开发公司开发，经破碎、风选、干燥脱水、筛分磁选、浮选可回收70%的玻璃和金属，轻组分破碎后由气流送入管式热解炉，由外加热至500oC热解，产物油热值31000kJ/L，气热值18000kJ/m3。第45页，共86页，编辑于2022年，星期三 3）城市垃圾热解方式的经济技术评价）城市垃圾热

40、解方式的经济技术评价 美国哥伦比亚大学技术中心，对从城市垃圾回收能量的不同方法美国哥伦比亚大学技术中心，对从城市垃圾回收能量的不同方法进行了比较和评价，主要从对环境的影响、运转的可靠性和经济可行进行了比较和评价，主要从对环境的影响、运转的可靠性和经济可行性几个方面进行了比较。从经济比较的结果来看，以性几个方面进行了比较。从经济比较的结果来看，以Purox法处理费法处理费用最低，而用最低，而Garret法处理费用最高。尽管从产生的液态燃料易于贮法处理费用最高。尽管从产生的液态燃料易于贮存和运输这点来看，存和运输这点来看，Garret法有其优点，但由于此法生产的焦油粘性法有其优点，但由于此法生产的

41、焦油粘性大、辐射性强，在贮藏时易聚合，不能混掺于油中，而且回收的气体大、辐射性强，在贮藏时易聚合，不能混掺于油中，而且回收的气体热值低，使用受到限制。比较而言，在这些方法中，以热值低，使用受到限制。比较而言，在这些方法中，以Purox方法最方法最好，对环境影响小、运转简单、产品适应面广、净处理费用也不高，与纽约好，对环境影响小、运转简单、产品适应面广、净处理费用也不高，与纽约市填埋处理垃圾的费用大致相当。市填埋处理垃圾的费用大致相当。第46页，共86页，编辑于2022年，星期三 城市垃圾回收能量方法的评价比较城市垃圾回收能量方法的评价比较 （1000t/d1000t/d）项目项目 Landga

42、rdLandgard法法 GarrettGarrett法法 TorraxTorrax法法 PuroxPurox法法 投资额（日元投资额（日元/t/t）偿还费（日元偿还费（日元/t/t）运转费（日元运转费（日元/t/t）运转费总额（日元运转费总额（日元/t/t）回收资源折价（日元回收资源折价（日元/t/t）净处理费用（日元净处理费用（日元/t/t）645 645 2151 2151 3606 3606 5757 5757 3930 3930 18271827657 657 2184 2184 3683 3683 5877 5877 2835 2835 30423042485 485 1644 1

43、644 3273 3273 4917 4917 2070 2070 28472847687 687 2280 2280 3576 3576 5856 5856 4668 4668 11881188第47页，共86页，编辑于2022年，星期三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在500oC可以得到较高产率的液态烃和苯乙烯单体，低于该温度会发生热解不完全或过度热解而导致产率降低。为了得到更多的目的产物，一般需要加催化剂，如硅铝类化合物和各种分子筛。第48页，共86页，编辑于2022年，星期三废废塑塑料料的的热热解解设设备备

44、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在槽内的分解过程中进在槽内的分解过程中进行混合搅拌，物料混合行混合搅拌，物料混合均匀，采用外部加热，均匀，采用外部加热，靠温度来控制成油形状。靠温度来控制成油形状。该法物料的停留时间较该法物料的停留时间较长，加热管表面析出炭长，加热管表面析出炭后会造成传热不良，须后会造成传热不良，须定期清理排出。定期清理排出。管式蒸馏先用重油溶解或管式蒸馏先用重油溶解或分解废塑料，然后再进入分解废塑料，然后再进入分解

45、炉；螺旋式反应器则分解炉；螺旋式反应器则采用螺旋搅拌，传热均匀，采用螺旋搅拌，传热均匀，分解速度快，但对分解速分解速度快，但对分解速度较慢的聚合物不能完全度较慢的聚合物不能完全实现轻质化。实现轻质化。采用部分塑料燃采用部分塑料燃烧的内部加热方烧的内部加热方式，具有原料不式，具有原料不须熔融、热效率须熔融、热效率高、分解速度快高、分解速度快等优点。等优点。第49页，共86页，编辑于2022年，星期三废废塑塑料料的的热热解解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

46、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物料在分解管内停留时间不稳定；间不稳定；高温分解时高温分解时气化率高；气化率高；分解速度慢分解速度慢的聚合物不能完全实现的聚合物不能完全实现轻质化；轻质化；由于是外部加由于是外部加热，所以耗能比较大。热，所以耗能比较大。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

47、容易结焦管线容易结焦等。等。第50页，共86页，编辑于2022年，星期三1溶解槽溶解槽 2管式分解炉管式分解炉 3分离槽分离槽 4油品回收系统油品回收系统 5补燃器补燃器 图图 管式蒸馏法热分解工艺流程图管式蒸馏法热分解工艺流程图 第51页，共86页，编辑于2022年，星期三1 传送机传送机 2破碎机破碎机 3筒仓筒仓 4气流干燥机气流干燥机 5料斗料斗 6袋滤机袋滤机 7熔融炉熔融炉 8热风炉热风炉 9微波电源微波电源 10贮液槽贮液槽 11螺旋式反应器螺旋式反应器 12残渣排出机残渣排出机 13蒸馏塔蒸馏塔 14煤气洗涤器煤气洗涤器 15燃烧炉燃烧炉 16重油贮槽重油贮槽 17轻重油贮槽轻

48、重油贮槽 18盐酸回收塔盐酸回收塔 19盐酸槽盐酸槽 20中和槽中和槽 21碱槽碱槽 22中和废液贮槽中和废液贮槽 图图 螺旋式热分解系统工艺流程图螺旋式热分解系统工艺流程图 第52页，共86页，编辑于2022年，星期三（a）流化床热分解炉流化床热分解炉 （b）系统工艺流程系统工艺流程 1砂加料口砂加料口 2,9螺旋加料器螺旋加料器 3摆线减速器摆线减速器 4起重机起重机 5给料槽给料槽 6平板送料器平板送料器 7传送带传送带 8传送带称传送带称 10密封罐密封罐 11流化床热分解炉流化床热分解炉 12垫片垫片 13蒸馏塔蒸馏塔 14冷却塔冷却塔 15烟雾分离器烟雾分离器 16排气筒排气筒 1

49、7脱膜筒脱膜筒 18水洗槽水洗槽 19油水分离槽油水分离槽 20送风机送风机 21尾气燃烧炉尾气燃烧炉 22焦炭滚筒焦炭滚筒 23盐酸回收塔盐酸回收塔 24贮罐贮罐 25排风机排风机 26清洗塔清洗塔 27中和槽中和槽 28油罐油罐 29压缩机压缩机 图图 流化床热分解系统工艺流程图流化床热分解系统工艺流程图第53页，共86页，编辑于2022年，星期三污泥的热解特点：与焚烧相比，优点有操作系统封闭，减容率高，无污染气体排放，几乎所有的重金属颗粒都残留在固体剩余物中，能实现能量的自给和资源的回收。产物：可燃性气体，液态燃料油焦油，炭黑残渣。第54页，共86页，编辑于2022年，星期三污污泥泥的的

50、热热解解污泥脱水 干燥 热解 炭灰分离 油气冷凝 热量回收 二次污染防治二次燃烧 第55页，共86页，编辑于2022年，星期三1 定量进料器定量进料器 2蒸汽干燥器蒸汽干燥器 31号水洗塔号水洗塔 4热解炉热解炉 5热风炉热风炉 6燃烧室燃烧室 7余热锅炉余热锅炉 82号水洗塔号水洗塔 9吸水塔吸水塔 10湿式电除尘器湿式电除尘器 11碱循环槽碱循环槽 12灰槽灰槽 13烟囱烟囱 图图 污泥干燥污泥干燥-热解系统示意图热解系统示意图污泥热解主要工序：脱水、干燥、热解、炭灰分离、油气冷凝、热量回收、二次污染防治等。第56页，共86页，编辑于2022年，星期三图图 污泥低温热解工艺流程污泥低温热解