《熱解》精品課件

處理方法焚燒處理熱解焙燒處理其它熱處理方法焚燒（incineration）:生活垃圾和危險廢物的燃燒（具有強烈放熱效應(yīng)、有基態(tài)和電子激發(fā)態(tài)的自由基出現(xiàn)、并伴有光輻射的化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象

）熱解:是將有機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)的化學(xué)分解過程。焙燒:在低于熔點的溫度下熱處理廢物改變廢物的物理化學(xué)性質(zhì)以利于后續(xù)資源化利用的處理過程干燥脫水熱分解燒成14232021/8/231最新PPTPyrolysisofSW第九章固體廢物的熱解處理2021/8/232最新PPT熱解原理熱解定義及特點、熱解過程及產(chǎn)物、有機固體廢物熱解機理熱解工藝熱解工藝分類典型固體廢物的熱解城市生活垃圾的熱解、廢塑料的熱解、污泥的熱解、廢橡膠的高溫?zé)峤?、農(nóng)林廢棄物的熱解2021/8/233最新PPT第一節(jié)熱解概述第二節(jié)典型固體廢物的熱解2021/8/234最新PPT熱解是一種古老的工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)，該技術(shù)最早應(yīng)用于煤的干餾，所得到的焦炭產(chǎn)品主要作為冶煉鋼鐵的燃料。熱解(pyrolysis)在工業(yè)上也稱為干餾第一節(jié)概述2021/8/235最新PPT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，是將有機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)的化學(xué)分解過程。有機物加熱無氧或缺氧G+L+S一、熱解定義2021/8/236最新PPT可以將固體廢物中的有機物轉(zhuǎn)化為以燃料氣、燃料油和炭黑為主的貯存性能源；由于是缺氧分解，排氣量少，有利于減輕對大氣環(huán)境的二次污染；廢物中的硫、重金屬的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的產(chǎn)生量少。二、熱解的特點2021/8/237最新PPT無氧或缺氧吸熱氣、油、炭黑貯存或遠(yuǎn)距離運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

研究報道表明，熱解煙氣量是焚燒的1/2，NO是焚燒的1/2，HCl是焚燒的1/25，灰塵是焚燒的1/2。2021/8/238最新PPT（一）熱解的過程及產(chǎn)物固體廢物熱解過程是一個復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過程。包括大分子的鍵斷裂，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。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。

有機固體廢物氣體（H2

、CH4

、CO、CO2

）+有機液體（有機酸、芳烴、焦油）+固體(炭黑、灰)三、熱解原理2021/8/239最新PPT熱解動力學(xué)（二）有機固體廢物熱解機理三、熱解原理2021/8/2310最新PPT四、影響有機固體廢棄物熱解產(chǎn)物的因素影響有機固體廢棄物熱解產(chǎn)物的因素有很多，如物料特性、熱解終溫、爐型、堆積特性、加熱方式、各組分的停留時間等各種影響因素的關(guān)聯(lián)度大小為：熱解終溫>物料特性>加熱速率>物料的填實度>物料粒徑。熱解終溫的關(guān)聯(lián)度數(shù)值最大，這說明熱解終溫是一個最重要的參數(shù)之一。不同的溫度分布會導(dǎo)致熱解產(chǎn)物的產(chǎn)量和特性的不同2021/8/2311最新PPT例：橡膠熱解產(chǎn)品組成與溫度的關(guān)系2021/8/2312最新PPT物料的工業(yè)分析特性將直接影響熱解產(chǎn)物的產(chǎn)率。如揮發(fā)分含量對產(chǎn)氣率影響較大；揮發(fā)分和水分的含量對焦油產(chǎn)率也影響較大加熱速率也是重要因素。因為熱解反應(yīng)的進(jìn)行主要由物料在熱解終溫下的停留時間決定的，在同樣反應(yīng)終溫和反應(yīng)時間里，慢加熱方式時物料在終溫的反應(yīng)時間要大大少于其在快加熱方式時的反應(yīng)時間。四、影響有機固體廢棄物熱解產(chǎn)物的因素2021/8/2313最新PPT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)峤狻⒌蜏責(zé)峤夤岱绞街苯蛹訜?/p>

、間接加熱

直接（內(nèi)部）供熱：熱解反應(yīng)所需的熱量是被熱解物直接燃燒或向熱解反應(yīng)器提供的補充燃料燃燒所產(chǎn)生的熱間接（外部）供熱：將被熱解物料于直接供熱介質(zhì)在熱解反應(yīng)器中分開的熱解方法2021/8/2314最新PPT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。2021/8/2315最新PPT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)器中的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的低品位燃料氣。①內(nèi)熱式單塔流化爐結(jié)構(gòu)簡單；熱解溫度低；熱解產(chǎn)物主要是燃?xì)?，熱值低，不利于利用。②豎井式熔融氣化爐同時進(jìn)行熔融、熱解和氣化，資源化效果好；占地面積小，能適應(yīng)各種垃圾的處理；二次污染小。③內(nèi)熱式氣流熱分解爐④內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)熱分解爐2021/8/2316最新PPT

間接供熱（外熱式熱解）

外熱法式熱解是將垃圾置于密閉的容器中，在絕熱的條件下，熱量由反應(yīng)容器的外面通過器壁進(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的高熱值燃料氣。①外熱式回轉(zhuǎn)窯無空氣進(jìn)入，熱解產(chǎn)品品質(zhì)較好，具有較高的熱值；加熱均勻，溫度合適。但轉(zhuǎn)爐內(nèi)易附著碳層，需設(shè)置刮刀裝置。②外熱式豎井爐

熱解、氣化和燃燒在一個反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，氣化效率和熱效率低，產(chǎn)生氣體中混有大量氮氣，熱值不高。③外熱式雙塔流化爐運行穩(wěn)定，易控制，但垃圾破碎和液化所需動力大，構(gòu)造復(fù)雜。2021/8/2317最新PPT一個完整的熱解工藝包括：進(jìn)料系統(tǒng)、反應(yīng)器、回收凈化系統(tǒng)、控制系統(tǒng)幾個部分。熱解反應(yīng)器包括：固定床、流化床、旋轉(zhuǎn)爐、分段爐等第二節(jié)典型固體廢物的熱解2021/8/2318最新PPT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)熱水蒸汽典型的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。2021/8/2319最新PPT

流化床熱解反應(yīng)器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

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??；熱損失大，潔凈度差，避免灰渣結(jié)塊，也適于含水量大的物料。2021/8/2320最新PPT2021/8/2321最新PPT塑料熱解是近年來國內(nèi)外非常注重研究的一種能源回收方法，被認(rèn)為是一種最有效、最科學(xué)的回收塑料的途徑。熱解產(chǎn)物主要是燃料油或化工原料等。使用的催化劑種類主要有硅鋁類化合物和H-Y、ZSM-5、REY、Ni/REY等各種沸石催化劑。廢塑料的熱解產(chǎn)物及流程2021/8/2322最新PPT塑料種類不同時，其熱解溫度也不相同2021/8/2323最新PPT槽式(聚合浴、分解槽)——管式（管式蒸餾、螺旋式）——流化床管式蒸餾法熱分解技術(shù)比較簡單地把廢PS制成液狀單體，而且用于回收單體的分解設(shè)備、反應(yīng)溫度和停留時間均可隨意控制螺旋式熱分解系統(tǒng)采用螺旋攪拌，傳熱均勻，分解速率快，對分解速率慢的聚合物不能完全實現(xiàn)輕質(zhì)化采用部分塑料的內(nèi)部加熱方式，具有原料不需熔融、熱效率高、分解速率快。熱解原料的分散不夠均勻，顆粒與氣體的熱交換效率低，管線容易結(jié)焦等。

熱解設(shè)備在槽內(nèi)的分解過程中進(jìn)行混合攪拌，物料混合均勻，采用外部加熱，靠溫度來控制成油形狀。缺點就是物料的停留時間長、加熱管表面吸儲炭后會造成傳熱不良，需定期清理2021/8/2324最新PPT熱解的基本工藝有兩種：一種是將廢塑料加熱熔融，通過熱解生成簡單的碳?xì)浠衔?，然后在催化劑的作用下生成可燃油品。另一種將熱解和催化熱解分為兩段。熱解工藝：熱解工藝主要由：前處理－熔融－熱分解－油品回收－殘渣處理－中和處理－排氣處理等七道工序組成2021/8/2325最新PPT2021/8/2326最新PPT2021/8/2327最新PPT2021/8/2328最新PPT2021/8/2329最新PPT橡膠的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,破碎的輪胎分解出的液態(tài)油和氣體隨溫度升高而增加，400℃以上時依采用的方法不同,液態(tài)油和固態(tài)炭黑的產(chǎn)量隨氣體產(chǎn)量的增加而減少。4%NaOH溶液是最常用的廢輪胎熱解催化劑,它能加速高分子鏈的斷裂,在相同的溫度下可以增加液態(tài)油的產(chǎn)量,同時提高產(chǎn)品的質(zhì)量。2021/8/2330最新PPT主要是指天然橡膠生產(chǎn)的廢輪胎、廢皮帶、廢膠管等；而對人工合成的氯丁橡膠、丁腈橡膠，因在熱解時會產(chǎn)生HCl及HCN，不適宜熱解。天然橡膠制品的熱解產(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%）。橡膠的熱解處理2021/8/2331最新PPT輪胎橡膠的熱穩(wěn)定性分為:～200℃,200℃～300℃及300℃以上3個區(qū)域。在200℃以下無氧存在時,橡膠較穩(wěn)定，橡膠作為一種高聚物,其物理狀態(tài)取決于分子的運動形式。在200℃～300℃,橡膠特性粘數(shù)迅速改變,低分子量的物質(zhì)被“熱餾”出來,殘余物成為不溶性干性物。此時橡膠中的高分子鏈有些還未斷裂,有些斷裂成為較大分子量的化學(xué)物質(zhì),因此產(chǎn)生的油黑而且粘,分子量大,碳黑生成很不完全。當(dāng)溫度高于300℃時,橡膠分解加快,斷裂出來的化學(xué)物質(zhì)分子量較小,產(chǎn)生的油流動性較好,而且透明橡膠的熱解處理2021/8/2332最新PPT幾種橡膠的熱穩(wěn)定性2021/8/2333最新PPT橡膠熱解三相產(chǎn)率2021/8/2334最新PPT

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；13－節(jié)氣閥；14－壓氣機；

15－轉(zhuǎn)子流量機；16－－氣旋2021/8/2335最新PPT

此外，外國公司還研究了用廢輪胎作制水泥燃料的試驗。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%，輪胎中的S轉(zhuǎn)變成了

SO2

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

Fe2O3

Fe2O3再進(jìn)一步與水泥中的CaO及Al2O3反應(yīng)轉(zhuǎn)變成水泥中的組分。2021/8/2336最新PPT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和燃料氣.因此，城市垃圾作為資源回收也是一個重要的方面。目前，用于處理城市垃圾的熱解技術(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，移動床熔融爐方式是城市垃圾熱解技術(shù)中最成熟的方法。城市垃圾熱解后生成的氣體有N2、H2、CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4等。城市垃圾的熱解主要熱解技術(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)各系統(tǒng)優(yōu)缺點2021/8/2337最新PPT2021/8/2338最新PPT2021/8/2339最新PPT污泥熱解

與目前常用的污泥焚燒工藝相比，污泥熱解的主要優(yōu)點是操作系統(tǒng)封閉，污泥減容率高，無污染氣體排放，幾乎所有的重金屬顆粒都?xì)埩粼诠腆w剩余物中，在熱解的同時還可實現(xiàn)能量的自給和資源的回收，因而是一種非常有前途的污泥處理方法和資源化技術(shù)?？杀苊釹OX、NOX、HCl的二次污染。污泥可單獨熱解，或與垃圾聯(lián)合熱解，在一些發(fā)達(dá)國家如德國、美國及法國等，已先后建成了日處理能力上千噸的聯(lián)合處理裝置。2021/8/2340最新PPT干燥的污泥熱解可以分為前段反應(yīng)速率較快的部分和后段反應(yīng)速率較慢的部分。后段反應(yīng)主要是難分解的有機物繼續(xù)反應(yīng)，以及前段反應(yīng)中產(chǎn)生的炭黑氣化過程。通常碳的氣化反應(yīng)是在900~1000℃下發(fā)生的，所以需要控制反應(yīng)溫度在800℃以上。污泥熱解2021/8/2341最新PPT污泥脫水干燥熱解炭灰分離油氣冷凝熱量回收二次污染防治

污泥熱解流程圖2021/8/2342最新PPT農(nóng)用固體廢物中的主要有機成分：脂肪、蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素，熱解后可得到燃料油和燃料氣（HV：~5000kJ/m3）。這些廢物包括木柴、玉米芯、花生皮、鋸末、稻殼、果皮等。農(nóng)用固體廢物的熱解2021/8/2343最新PPT是在低于熔點的溫度下熱處理廢物的過程，目的是改變廢物的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)，以便于后續(xù)的資源利用焙燒固體物料在高溫不發(fā)生熔融的條件下進(jìn)行的反應(yīng)過程，可以有氧化、熱解、還原、鹵化等，通常用于無機化工和冶金工業(yè)2021/8/2344最新PPT固體廢物的焙燒方法還原焙燒硫酸化焙燒氯化焙燒鈉化焙燒離析焙燒燒結(jié)焙燒分解焙燒氧化焙燒各種焙燒的適用對象各種焙燒方法的原理影響固體物料焙燒的轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)速度的主要因素是焙燒溫度、固體物料的粒度、固體顆粒外表面性質(zhì)、物料配比以及氣相中各反應(yīng)組分的分壓等。2021/8/2345最新PPT1．影響固體廢物焚燒處理的主要因素有哪些?3．在垃圾焚燒處理過程中,二惡英產(chǎn)生的原因和控制措施8．若甲苯燃燒反應(yīng)的活化能和頻率因子分別為E=236.17kJ/mol和A=2.28×1013s-1，焚燒溫度為1000Co，試計算焚燒停留多長時間才能使甲苯氧化破壞去除率達(dá)99.99%以上？10.何為固廢的熱解？11.熱解與焚燒的區(qū)別是什么？12.固體廢物熱解的特點是什么？本章習(xí)題2021/8/2346最新PPT9、人的價值，在招收誘惑的一瞬間被決定。03-2月-2303-2月-23Friday,February3,202310、低頭要有勇氣，抬頭要有低氣。***2/3/20234:30:22PM11、人總是珍惜為得到。03-2月-23**Feb-2303-Feb-2312、人亂于心，不寬余請。***Friday,February3,202313、生氣是拿別人做錯的事來懲罰自己。03-2月-2303-2月-23**03February202314、抱最大的希望，作最大的努力。03二月2023**03-2月-2315、一個人炫耀什么，說明他內(nèi)心缺少什么。。二月23*03-2月-23*03February202316、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。**2/3/202317、一個人即使已登上頂峰，也仍要自強不息。***03-2月-23謝謝大家2021/8/2347最新PPT9、人的價值，在招收誘惑的一瞬間被決定。03-2月-2303-2月-23Friday,February3,