固體廢物的熱解技術(shù)

1、固體廢物的熱解技術(shù) 固體廢物中有機(jī)物可分為天然的和人工合成的兩類。天然的有橡膠、木材、 紙張、蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素、麥桿、廢油脂和污泥等。人工合成的有塑料、合 成橡膠、合成纖維等。 隨著現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展和人民生活水平的提高， 人們的衣、食、 住、行中應(yīng)用到有機(jī)高分子材料的機(jī)會(huì)增多， 因此，在固體廢物中有機(jī)物質(zhì)的組 分不斷增加。 這些廢物都具有可燃性， 能通過焚燒回收能量。 本章主要介紹從有 機(jī)物的熱解中回收燃料氣和油品。第一節(jié) 概述一、熱解概念固體廢物熱解是利用有機(jī)物的熱不穩(wěn)定性，在無氧或缺氧條件下受熱分解 的過程。熱解法與焚燒法相比是完全不同的二個(gè)過程， 焚燒是放熱的， 熱解是吸 熱的；焚燒的產(chǎn)

2、物主要是二氧化碳和水， 而熱解的產(chǎn)物主要是可燃的低分子化合 物：氣態(tài)的有氫、甲烷、一氧化碳，液態(tài)的有甲醇、丙酮、醋酸、乙醛等有機(jī)物 及焦油、溶劑油等， 固態(tài)的主要是焦炭或碳黑。 焚燒產(chǎn)生的熱能量大的可用于發(fā) 電，量小的只可供加熱水或產(chǎn)生蒸汽， 就近利用。而熱解產(chǎn)物是燃料油及燃料氣， 便于貯藏及遠(yuǎn)距離輸送。熱解原理應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)已有很長的歷史， 木材和煤的干餾、 重油裂解生產(chǎn) 各種燃料油等早已為人們所知。 但將熱解原理應(yīng)用到固體廢物制造燃料， 還是近 幾十年的事。 國外利用熱解法處理固體廢物已達(dá)到工業(yè)規(guī)模， 雖然還存在一些問 題，但實(shí)踐表明這是一種有前途的固體廢物處理方法。1927年美國礦業(yè)局進(jìn)

3、行過一些固體廢物的熱解研究。 60 年代，人們開始以 城市垃圾為原料的資源化研究，證明熱解過程產(chǎn)生的各種氣體可作為鍋爐燃料。 1970年Sanner等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)證明，城市垃圾熱解不需要加輔助燃料，能夠滿足熱 解過程中所需熱量的要求。 1973 年 Battle 研究使用垃圾熱解過程所產(chǎn)生的能量 超過固體廢物含能量的 80%獲得成功。原聯(lián)邦德國于 1983 年在巴伐利亞的 Ebe nhausen建設(shè)了第一座廢輪胎、廢塑料、廢電纜的熱解廠，年處理能力為 600-800 噸廢物。而后，又在巴伐利亞州的昆斯堡建立了處理城市垃圾的熱解工 廠，年處理能力為 35000噸廢物， 成為原聯(lián)邦德國熱解新工藝的實(shí)驗(yàn)

4、工廠。 美國 紐約市也建立了采用純氧高溫?zé)峤夥ㄈ仗幚砟芰_(dá) 3000噸的熱解工廠。1981 年我國農(nóng)機(jī)科學(xué)研究院，利用低熱解的農(nóng)村廢物進(jìn)行了熱解燃?xì)庋b置的試驗(yàn)取得成功。 小型農(nóng)用氣化爐已定點(diǎn)生產(chǎn)， 為解決農(nóng)用動(dòng)力和生活能源， 找到了方便可行的代用途徑。二、熱解原理固體廢物熱解過程是一個(gè)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過程。包含大分子的鍵斷裂，異構(gòu) 化和小分子的聚合等反應(yīng)，最后生成各種較小的分子。熱解過程可以用通式表示 如下：有機(jī)固體廢物一（出、CH4、CO、CO2）氣體+ （有機(jī)酸、芳烴、焦油）有機(jī)液體+炭黑+爐渣例如，纖維素?zé)峤?3（C6HioO5） 8H2O+C6H8O+2CO+2CO2+CH4+H2+7C

5、其中：C6H8O代表液態(tài)的油品。三、熱解方式熱分解過程由于供熱方式、產(chǎn)品狀態(tài)、熱解爐結(jié)構(gòu)等方面的不同，熱解方式 各異。按供熱方式可分成內(nèi)部加熱和外部加熱。 外部加熱是從外部供給熱解所需 要的能量。內(nèi)部加熱是供給適量空氣使可燃物部分燃燒， 提供熱解所需要的熱能。 外部供熱效率低，不及內(nèi)部加熱好，故采用內(nèi)部加熱的方式較多。按熱分解與燃 燒反應(yīng)是否在同一設(shè)備中進(jìn)行，熱分解過程可分成單塔式和雙塔式。 按熱解過程 是否生成爐渣可分成造渣型和非造渣型。 按熱解產(chǎn)物的狀態(tài)可分成氣化方式、 液 化方式和碳化方式。還有的按熱解爐的結(jié)構(gòu)將熱解分成固定層式、移動(dòng)層式或回 轉(zhuǎn)式，由于選擇方式的不同，構(gòu)成了諸多不同的熱

6、解流程及熱解產(chǎn)物。第二節(jié)典型固體廢物的熱解高分子固體廢物的熱解產(chǎn)物，隨高分子的種類及熱解條件而有所不同， 現(xiàn)討 論如下：一、塑料的熱解產(chǎn)物及工藝流程（一）熱解產(chǎn)物塑料的品種除前面提到過的熱塑性及熱固性二大類外， 由其受熱分解后的產(chǎn) 物又可分成解聚反應(yīng)型塑料和隨機(jī)分解型塑料， 以及二者兼而有之的中間分解型 塑料。解聚反應(yīng)型塑料受熱分解時(shí)聚合物解離、分解成單體，主要是切斷了單體分 子之間的結(jié)合鍵。這類塑料有聚氧化甲烯、聚a-甲基苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、 四氟乙烯塑料等，它們幾乎100%的分解成單體。隨機(jī)分解型塑料受熱分解時(shí)鏈的斷裂是隨機(jī)的， 因此產(chǎn)生無一定數(shù)目的碳原 子和氫原子結(jié)合的低分子化合物

7、。這類塑料有聚乙烯、聚氯乙烯等。大多數(shù)塑料的受熱分解， 二者兼而有之。 各種分解產(chǎn)物的比例， 隨塑料的種 類、分解的溫度而不同，一般溫度越高，氣態(tài)的（低級(jí)的）碳?xì)浠衔锏谋壤?高。由于產(chǎn)物組分復(fù)雜要分解出各種單個(gè)組分比較困難， 一般只以氣態(tài)、 液態(tài)和 固態(tài)三類組分回收利用， 此外，還有利用塑料的不完全燃燒回收炭黑的熱解類型。塑料中含氯、氰基團(tuán)的，熱分解產(chǎn)品中一般含 HCl 和 HCN ，而塑料制品中 含硫較少，熱分解得到的油品含硫分也相應(yīng)較低下，是一種優(yōu)質(zhì)的低硫燃料油， 為此，日本開發(fā)了廢塑料與高硫重油混合熱解以制得低硫燃料油的工藝。（二）熱解流程由于塑料具有：導(dǎo)熱系數(shù)較低 0.07-0.3

8、kcal/（m hC ）（相當(dāng)于干木材）， 當(dāng)加熱到熔點(diǎn)溫度（100-250 C ）時(shí)，中心溫度還很低，繼續(xù)加熱，外部溫度可 達(dá)500C以上并產(chǎn)生碳化，而內(nèi)部溫度才達(dá)到可熔化的程度。由于外部炭化妨礙 內(nèi)部的分解，故熱效率低下。塑料品種多，廢塑料品種混雜，分選困難。因此 開發(fā)了獨(dú)特的廢塑料熱解流程。1、減壓分解流程日本三洋電機(jī)根據(jù)塑料導(dǎo)熱系數(shù)低的特點(diǎn)開發(fā)利用微波爐與熱風(fēng)爐加熱、 減 壓蒸餾的流程，于1972年6月完成 3噸/天處理量的試驗(yàn)性工廠。 其流程見圖 8-1。 經(jīng)破碎的廢塑料送入熔化爐， 并在其中加入發(fā)熱效率高的熱媒體如碳粒， 當(dāng)微波 照射時(shí)產(chǎn)生熱量。由熱風(fēng)爐與微波同時(shí)加熱至230-28

9、0C使塑料熔融。如含聚氯乙烯時(shí)產(chǎn)生的氯化氫可在氯化氫回收塔回收， 熔融的塑料除去金屬等不熔融的物 質(zhì)以后，送入反應(yīng)爐，用熱風(fēng)加熱到400-500C（ 6.7X IPa絕對(duì)）分解，生成的氣體經(jīng)冷卻液化回收燃料油。2、聚烯烴浴熱解流程（低溫?zé)岱纸饬鞒蹋┻@是日本川崎重工開發(fā)的一種方法。它是利用聚氯乙烯（PVC）脫HCI的溫度比聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和聚苯乙烯（PS）分解的溫度低這一特點(diǎn)， 將PE、PP、PS在接近400C時(shí)熔融，形成熔融液浴使PVC受熱分解。該流程見 圖8-2。把PVC、PE、PP、PS加入到380-400C的PE、PP、PS的熱浴媒體中， 分解溫度低的PVC首先脫除HCI汽

10、化，以后PE、PP、PS熔融形成熱浴媒體， 再根據(jù)停留時(shí)間的長短PE、PP、PS逐漸分解。分解產(chǎn)物有HCI和C1 C30的碳 氫化合物，此外還有 CO， N2， H2O 及殘?jiān)取?HCl、 C1C4 是氣體， C5C6 是液狀，C7C30為油脂狀的碳?xì)浠?，?jīng)冷凝塔及水洗塔，回收油品及HCl, 氣體經(jīng)堿洗后作為燃料氣燃燒供給熱解需要的熱量。 本流程的優(yōu)點(diǎn)是用對(duì)流傳熱 代替導(dǎo)熱系數(shù)小的熱傳導(dǎo)。由于分解溫度低沒有金屬( PVC 的穩(wěn)定劑)的飛散。3、流化床法為了使熱分解爐內(nèi)溫度均一， 改善傳熱效果， 多使用流化床熱分解爐。 流化 用的氣體可用預(yù)熱過的空氣，部分(約 5%)廢塑料燃燒產(chǎn)生熱量供加熱

11、用。流 程見圖8-3。熱媒體用0.3mm粒徑的砂，從熱風(fēng)預(yù)熱爐來的熱風(fēng)把媒體層加熱到 400-450 C，破碎成5-20mm大小的廢塑料經(jīng)運(yùn)輸機(jī)送入分解爐，從熱媒體獲得 熱量進(jìn)行分解， 同時(shí)部分廢塑料燃燒產(chǎn)生熱量， 貯藏于熱媒體中加熱塑料， 供給 分解需要的能量。 正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)， 預(yù)熱爐停止使用。 流動(dòng)層內(nèi)設(shè)置攪拌漿， 以保證 流化床層溫度均一， 同時(shí)防止廢塑料與熱媒體粘附在一起變成塊狀物阻止流化的 進(jìn)行。該熱解爐的優(yōu)點(diǎn)是內(nèi)熱式供熱， 熱效率高。 但由于部分塑料燃燒， 產(chǎn)生的 非活性氣體 N2， H2O 及 CO2 等夾在熱解氣中，熱解氣體熱值不高，回收率也較 其他方法低。本方法操作簡單，控制容

12、易，適合于負(fù)荷波動(dòng)較大的情況選用。二、橡膠的熱解產(chǎn)物及工藝流程(一) 廢橡膠熱解產(chǎn)物橡膠分天然與人工合成兩類。 廢橡膠主要是指天然橡膠生產(chǎn)的廢輪胎， 工業(yè) 部門的廢皮帶和廢膠管等。人工合成的氯丁橡膠，丁腈橡膠由于熱解時(shí)會(huì)產(chǎn)生 HCl 和 HCN ，不宜熱解。廢輪胎熱解的產(chǎn)物非常復(fù)雜，輪胎熱解所得產(chǎn)品的組成中氣體占22%(重量)、液體占 27%、炭灰占 39%、鋼絲占 12%。在氣體組成主要為甲烷 (15.13%)、 乙烷(2.95%)、乙烯(3.99%)、丙烯(2.5%)、一氧化碳(3.8%),水、CO2、氫氣和丁 二烯也占一定的比例。在液體組成主要是苯 (4.75%)、甲苯 (3.62%)和

13、其他芳香族 化合物 (8.50%)。在氣體和液體中還有微量的硫化氫及噻吩，但硫含量都低于標(biāo) 準(zhǔn)。熱解產(chǎn)品組成隨熱解溫度不同略有變化， 溫度增加氣體含量增加而油品減少， 碳含量也增加。(二) 熱解流程廢輪胎的熱解爐主要應(yīng)用流化床及回轉(zhuǎn)窯， 現(xiàn)已達(dá)到實(shí)用階段， 圖 8-5(P216) 為某實(shí)驗(yàn)廠的流程圖。廢輪胎經(jīng)剪切破碎機(jī)破碎至小于5mm,輪緣及鋼絲簾子布等絕大部分被分離出來， 用磁選去除金屬絲。 輪胎粒子經(jīng)螺旋加料器等進(jìn)入直 徑為5cm,流化區(qū)為8cm，底鋪石英砂的電加熱反應(yīng)器中。 流化床的氣流速率為 50L/h,流化氣體由氮及循環(huán)熱解氣組成。熱解氣流經(jīng)除塵器與固體分離，再經(jīng) 靜電沉積器除去炭灰

14、，在深度冷卻器和氣液分離器中將熱解所得油品冷凝下來， 未冷凝的氣體作為燃料氣為熱解提供熱能或作流化氣體使用。由于上述工藝要求進(jìn)料切成小塊， 預(yù)加工費(fèi)用較大。 故日本、 美國、前聯(lián)邦 德國等公司與漢堡公司合作， 在聯(lián)邦技術(shù)研究部的推動(dòng)下， 在漢堡研究院建立了 日加工1.5-2.5t的廢輪胎的實(shí)驗(yàn)性流化床反應(yīng)器。該流化床內(nèi)部尺寸為900mmX 900mm,整輪胎不經(jīng)破碎即能進(jìn)行加工，可節(jié)省大量破碎費(fèi)用。流化床用砂或炭黑組成， 由分置為二層的 7 根幅射火管間接加熱。 一部分生 成的氣體用于流化床,另一部分燃燒為分解反應(yīng)提供熱量。整輪胎通過氣鎖進(jìn)入反應(yīng)器, 輪胎到達(dá)流化床后, 慢慢地沉入砂內(nèi), 熱的

15、砂 粒覆蓋在它的表面, 使輪胎熱透而軟化, 流化床內(nèi)的砂粒與軟化的輪胎不斷交換 能量、發(fā)生磨擦, 使輪胎漸漸分解, 二三分鐘后輪胎全部分解完, 在砂床內(nèi)殘留 的是一堆彎曲的鋼絲。鋼絲由伸入流化床內(nèi)的移動(dòng)格柵移走。熱解產(chǎn)物連同流化氣體經(jīng)過旋風(fēng)分離器及靜電除塵器, 將橡膠、 填料、炭黑 和氧化鋅分離除去。 氣體通過油洗滌器冷卻, 分離出含芳香族高的油品。 最后得 到含甲烷和乙烯較高的熱解氣體。 整個(gè)過程所需要的能量不僅可以自給, 還有剩 余熱量可供給其用。產(chǎn)品中芳香烴餾分含硫量小于 0.4%,氣體含硫量小于 0.1%。含氧化鋅和硫 化物的碳黑,通過氣流分選器可以得到符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的炭黑, 再應(yīng)用于橡

16、膠工業(yè)。 殘余部分可以回收氧化鋅。采用整輪胎的流化床熱解工藝，在經(jīng)濟(jì)上是合算的。Eskel-ma nn公司正計(jì)劃 建立一家采用整只廢輪胎和含有碳?xì)浠衔飶U料作原料年產(chǎn) 6000-10000噸的芳 香族餾分商業(yè)性工廠。1979 年普林斯頓輪胎公司與日本水泥公司共同研究了廢輪胎作水泥燃料的 試驗(yàn)：該方法主要考慮廢輪胎含有鐵和硫, 它們是水泥所需要的組分, 輪胎中的 橡膠及炭黑是燃料, 可以提供水泥燒制所需要的能量。 其工藝流程為先將廢輪胎 剪切破碎至一定粒度，投入水泥窯（回轉(zhuǎn)窯）在1500C左右高溫燃燒，廢輪胎和炭黑產(chǎn)生 37260kJ/kg 的熱量。廢輪胎中的硫氧化成二氧化硫,在有金屬氧化 物存

17、在時(shí)進(jìn)一步氧化成三氧化硫，與水泥原料石灰結(jié)合生成CaSO4,變成水泥成分之一，防止了二氧化硫的污染，金屬絲在 1200E熔化與氧生成Fe2O3，進(jìn)一步 與水泥原料CaO, AI2O3反應(yīng)也轉(zhuǎn)成為水泥的組分之一。由于水泥窯身比較長， 輪胎在水泥窯中比在一般焚燒爐中停留時(shí)間長，并且水泥窯內(nèi)溫度高達(dá)1500C， 燃燒完全，不會(huì)產(chǎn)生黑煙及臭氣。報(bào)告說，投入廢輪胎后每噸水泥可節(jié)省 C 號(hào) 重油 3%。由于該項(xiàng)技術(shù)成果發(fā)表時(shí)，正當(dāng)?shù)诙问臀C(jī)之際，日本各水泥廠 爭相采用，據(jù) 1979 年 8 月統(tǒng)計(jì)，采用此法的水泥廠家達(dá) 21 家，可處理 15.8 萬 噸廢輪胎。三、城市垃圾的熱解產(chǎn)物及工藝流程（一）城

18、市垃圾熱解產(chǎn)物隨著工業(yè)增長， 人民生活水平的提高， 城市垃圾中含可燃組分日趨增長， 紙 張、塑料以及合成纖維等占有很大比重。 因此，城市垃圾作為資源回收也是一個(gè) 重要的方面。 熱解以回收燃料油及燃料氣是一種資源回收途徑， 其產(chǎn)物的組分與 垃圾成分熱解溫度以及熱解裝置有關(guān)。（二）熱解工藝流程 有關(guān)城市垃圾熱解的研究美國和日本結(jié)合本國城市垃圾的特點(diǎn)， 開發(fā)了許多 工藝流程， 有些已達(dá)實(shí)用階段。 由于垃圾組分的不同， 有些流程在美國實(shí)用， 但 對(duì)日本不適用。 同樣，我國的城市垃圾成分又不同于美國和日本， 這些工藝過程 能否用于我國還有待研究。1、移動(dòng)床熱分解工藝： 經(jīng)適當(dāng)破碎除去重組分的城市垃圾從爐

19、頂?shù)臍怄i加 料斗進(jìn)入熱解爐，從爐底送入約 600C的空氣-水蒸氣混合氣，爐子的溫度由上 到下逐漸增加。 爐頂為預(yù)熱區(qū)， 依次為熱分解區(qū)和氣化區(qū)。 垃圾經(jīng)過各區(qū)分解后 產(chǎn)生的殘?jiān)?jīng)回轉(zhuǎn)爐柵從爐底排出?？諝?-水蒸汽與殘?jiān)鼡Q熱使排出的殘?jiān)鼫囟?接近室溫，熱解產(chǎn)生的氣體從爐頂出口排出。 爐內(nèi)壓力為700mmH。生成的氣體 含243% H2和CO均為21% CO12% CH1.8%、CH、C2H4在1%以下。由于含大量 的2,熱值非常低，約為 3770-7540kJ/mN。2、雙塔循環(huán)式流動(dòng)床熱分解的工藝： 該工藝由荏原 -工技院及月島機(jī)械分別 開發(fā)。二者共同點(diǎn)都是將熱分解及燃燒反應(yīng)分開在兩個(gè)塔中進(jìn)行

20、， 流程見圖 8-7。 熱解所需的熱量， 由熱解生成的固體炭或燃料氣在燃燒塔內(nèi)燃燒來供給。 惰性的 熱媒體（砂）在燃燒爐內(nèi)吸收熱量并被流化氣鼓動(dòng)成流化態(tài)， 經(jīng)連絡(luò)管到熱分解 塔與垃圾相遇， 供給熱分解所需的熱量， 經(jīng)連絡(luò)管返回燃燒爐內(nèi)， 再被加熱返回 熱解爐。受熱的垃圾在熱分解爐內(nèi)分解， 生成的氣體一部分作為熱分解爐的流動(dòng) 化氣體循環(huán)使用， 一部分為產(chǎn)品。 而生成的炭及油品， 在燃燒爐內(nèi)作為燃料使用， 加熱熱媒體， 在兩個(gè)塔中使用特殊的氣體分散板， 伴有旋回作用， 形成淺層流動(dòng) 層。垃圾中的無機(jī)物， 殘?jiān)S流化的熱媒體砂的旋回作用從兩塔的下部， 邊與流化的砂分級(jí)邊有效的選擇排出。 雙塔的優(yōu)點(diǎn)是

21、燃燒的廢氣不進(jìn)入產(chǎn)品氣體中， 因 此可得高熱值燃料氣（16700-18800kJ/m）；在燃燒爐內(nèi)熱媒體向上流動(dòng)，可防 止熱媒體結(jié)塊； 因炭燃燒需要的空氣量少， 向外排出廢氣少； 在流化床內(nèi)溫度均 一，可以避免局部過熱；由于燃燒溫度低，產(chǎn)生的NOx 少，特別適合于處理熱塑性塑料含量高的垃圾的熱解；可以防止結(jié)塊。3、管型瞬間熱分解： 垃圾從貯藏坑中被抓斗吊起送上皮帶輸送機(jī)，由破碎機(jī)破碎至約 5 厘米大小， 經(jīng)風(fēng)力分選后干燥脫水， 再篩分以除去不燃組分。 不燃 組分送到磁選及浮選工段， 在浮選工段可以得到純度為 99.7%的玻璃， 回收 70% 的玻璃和金屬。 由風(fēng)力分選獲得的輕組分經(jīng)二次破碎成約

22、 0.36mm 大小， 由氣流 輸送入管式分解爐。該爐為外加熱式熱分解爐，爐溫約為500 E、常壓、無催化劑。有機(jī)物在送入的瞬間即行分解， 產(chǎn)品經(jīng)旋風(fēng)分離器除去炭末， 再經(jīng)冷卻后熱 解冷凝， 分離后得到油品。 氣體作為加熱管式爐的燃料。 由于是間接加熱得到的 油、氣，發(fā)熱量都較高。（油的熱值為3.18X 104kJ/L,氣的熱值為18600kJ/mN3）。 1噸垃圾可得136L油、約60kg鐵和70kg碳（熱值2.09 X 104kJ/kg）。此法由于前處理工程復(fù)雜，破碎過程動(dòng)力消耗量大，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高。4、回轉(zhuǎn)窯熱解法： 垃圾經(jīng)錘式破碎機(jī)破碎至 10cm 以下，放在貯槽內(nèi)，用 油壓活塞送料機(jī)自動(dòng)

23、連續(xù)的向回轉(zhuǎn)窯送料， 垃圾與燃燒氣體對(duì)流而被加熱分解產(chǎn) 生氣體?？諝庥昧繛槔碚撚昧康?40%，使垃圾部分燃燒，調(diào)節(jié)氣體的溫度在3 730-760 C，為了防止殘?jiān)廴?，需保持?090E以下，每公斤垃圾約產(chǎn)生1.5 m 氣體，發(fā)熱量為4600-5000 kJ/mN3。熱值的大小與垃圾組成有關(guān)。焚燒殘?jiān)伤?封熄火槽急冷， 從中可回收鐵和玻璃。 熱解產(chǎn)生的氣體在后燃室完全燃燒， 進(jìn)入 廢熱鍋爐可產(chǎn)生47atm的蒸汽用于發(fā)電。此分解流程由于前處理簡單，對(duì)垃圾組 成適應(yīng)性大，裝置構(gòu)造簡單，操作可靠性高。在美國Maryland州的Baltimore市由EPA資助建設(shè)日處理1000噸的實(shí)驗(yàn)工 廠。處理能

24、力為該市居民排出垃圾一半。窯長 30米，直徑 60厘米，每分鐘轉(zhuǎn) 2 轉(zhuǎn)，二次燃燒產(chǎn)生的氣體，用二個(gè)并列的廢熱鍋爐回收 91000kg的蒸汽。5、高溫熔融熱分解： 該工藝流程是將城市垃圾轉(zhuǎn)變成能量并副粒狀熔渣的流程。其特點(diǎn)是在氣化爐中用預(yù)熱到1000 r的空氣將分解出來的炭燃燒，產(chǎn)生1650r的高溫將無機(jī)殘?jiān)廴?，熱解產(chǎn)生的燃料氣在二次燃燒室燃燒，產(chǎn)生的高溫氣體約 1150-1250r， 85%進(jìn)廢熱鍋爐， 15%預(yù)熱空氣。詳見流程圖 8-10。垃圾不經(jīng)前處理（粗大的垃圾切斷到 1 米以下）用吊車投入進(jìn)料輸送機(jī)上，送入氣化爐頂， 下降時(shí)與高溫氣體相遇， 首先進(jìn)行干燥，然后進(jìn)行熱分解， 產(chǎn)生 炭

25、化，在熔融區(qū)與預(yù)熱過的空氣相遇， 燃燒產(chǎn)生CO和CO,放出的熱量，使惰性 組分的溫度升高至1650 r而熔融，成為熔渣由出口水槽連續(xù)流入的水冷卻，成 為黑色豆粒狀的熔渣。 熱解產(chǎn)生的氣體與氣化爐一次燃燒產(chǎn)生的氣體送入二次燃 燒室，補(bǔ)充適當(dāng)?shù)目諝?，混合燃燒，完全燃燒的氣體約1150-1250 C,自二次燃燒室排放出來，這部分高溫氣體 85%進(jìn)入廢熱鍋爐生產(chǎn)蒸汽， 15%用來預(yù)熱進(jìn)入 氣化爐的一次燃燒空氣。熔渣的成分含鐵、 玻璃等無機(jī)物質(zhì)， 可以代替碎石作建材的骨料。 由于高溫 熔融，熔渣的體積只有原垃圾體積的3-5%，可大幅度地減容，因?yàn)闆]有爐柵，不存在高溫?zé)龎臓t柵的問題。該系統(tǒng)比較容易進(jìn)行自動(dòng)

26、控制，易管理， 1971 年 在紐約州的 OrchardPark 建造了一個(gè)日處理 75噸的裝置，運(yùn)轉(zhuǎn)良好。6、純氧高溫?zé)岱纸?UCC 流程： 垃圾由爐頂加入并在爐內(nèi)緩慢下移。純氧 從爐底送入首先到達(dá)燃燒區(qū)， 參與垃圾燃燒。 垃圾燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔馀c向下移 動(dòng)的垃圾在爐體中部相互作用， 有機(jī)物在還原狀態(tài)下發(fā)生熱解。 熱解氣向上運(yùn)動(dòng) 穿過上部垃圾層并使其干燥。 最后， 煙氣離開熱解爐去凈化系統(tǒng)處理回收。 此煙 氣中包括水蒸汽、由高沸點(diǎn)有機(jī)物冷凝的油霧和少量飛灰，其余氣體混合物以CO、CO2、H2為主，約占90%。此種氣體的熱值不高，只有 12900-13800kJ/m 為了使氣體的熱值與管道天然

27、氣熱值相當(dāng)， 在系統(tǒng)后面有一甲烷化過程， 使低熱 值氣體先經(jīng)加壓變換，在催化劑參加下 CO與H2O反應(yīng)變成CO2和H2。當(dāng)CO 及H2的比達(dá)到甲烷化的要求，再將氣體經(jīng)洗滌器除去部分 CO2及H2S，可從中 回收元素硫， 經(jīng)洗滌的氣體進(jìn)入一系列甲烷化裝置， 得到人造天然氣， 其熱值可 達(dá) 35800-36500kJ/m3。在燃燒區(qū)，一些不可燃成分，形成惰性物質(zhì)如玻璃、金屬等材料的熔融體， 流經(jīng)爐底的水封槽，成為堅(jiān)硬的顆粒狀熔渣。本方法垃圾不需前處理，流程簡單。有機(jī)物幾乎全部分解，分解溫度高達(dá)1650C，由于不是供應(yīng)空氣而是采用純氧，NO產(chǎn)生量極少。垃圾減量較多，約為 95-98%，本法的關(guān)鍵是能

28、否提供廉價(jià)的純氧。美國 Columbia 大學(xué)的技術(shù)中心，對(duì)從城市垃圾回收能量的方法進(jìn)行比較和 評(píng)價(jià)。主要從對(duì)環(huán)境的影響、運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性和經(jīng)濟(jì)可行性幾個(gè)方面進(jìn)行了比較， 經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果見表 8-1 。以每日處理 1000噸為基準(zhǔn)以日元計(jì)算，投資金額假設(shè) 15 年償還， 年息 7%。比經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果來看， 以純氧高溫?zé)岱纸?UCC 法處理費(fèi)用 最低，而管型瞬間熱分解的處理費(fèi)用最高。 盡管從產(chǎn)生的液體燃料易于貯藏和輸 送這一點(diǎn)來看， 管型瞬間熱分解法有其優(yōu)點(diǎn)， 但因此法生產(chǎn)的焦油， 粘性高、 腐 蝕性強(qiáng)，在貯藏過程中有聚合的傾向， 不能混摻于油中。 而且回收的氣體熱值低， 使用受到限制。 高溫熔融熱分解

29、法也有同樣的缺點(diǎn)。 在這幾種方法中以純氧高溫 熱分解 UCC 方法最好，對(duì)環(huán)境影響小，運(yùn)轉(zhuǎn)簡單，產(chǎn)品適應(yīng)面廣，其凈處理費(fèi) 用也不高，大約與紐約市填埋處理同樣量的垃圾費(fèi)用相當(dāng)。四、農(nóng)用固體廢物的熱解產(chǎn)物及工藝流程 農(nóng)業(yè)固體廢物中存在大量的脂肪、 蛋白質(zhì)、淀粉和纖維素， 也可以經(jīng)熱解而 得到燃料油和燃料氣。早在 50 年代，我國就從農(nóng)業(yè)的廢玉米芯中提取糠醛，作 為化工原料，當(dāng)然也可作燃料。我國農(nóng)機(jī)科學(xué)院設(shè)計(jì)的小型熱解氣化爐，可用于部分農(nóng)業(yè)固體廢物的熱解， 產(chǎn)生氣體的成分如表 8-2 所示。五、污泥熱解產(chǎn)物及熱解工藝 有機(jī)污泥一般都采用焚燒法處理以回收能量， 但在焚燒過程中會(huì)產(chǎn)生二次污 染問題如廢氣中含 SOx、NOx、HCI，殘?jiān)亟饘?；有些熱值不高的污泥還需 輔助燃料；含有鉻的污泥焚燒時(shí)使相當(dāng)大的一部分鉻氧化成毒性較高的六價(jià)鉻 等，如采用污泥熱解的方法以回收能量可以避免以上問題。 但是污泥與前面所述 塑料，橡