固體廢物的熱解技術(shù)

10固體廢物的熱解技術(shù)固體廢物中有機物可分為自然的和人工合成的兩類。自然的有橡膠、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、合機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物的熱不穩(wěn)定性，在無氧或缺氧條件下受熱分解物：氣態(tài)的有氫、甲烷、一氧化碳，液態(tài)的有甲醇、丙酮、醋酸、乙醛等有機物便于貯藏及遠距離輸送。題，但實踐說明這是一種有前途的固體廢物處理方法。1927年美國礦業(yè)局進展過一些固體廢物的熱解爭論。60年月，人們開頭以1970年Sanner等進展試驗證明，城市垃圾熱解不需要加關(guān)心燃料，能夠滿足熱解過程中所需熱量的要求。1973年Battle爭論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Ebenhausen建設(shè)了第一座廢輪胎、廢塑料、廢電纜的熱解廠，年處理力量為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，年處理力量為35000噸廢物，成為原聯(lián)邦德國熱解工藝的試驗工廠。美國紐約市也建立了承受純氧高溫?zé)峤夥ㄈ仗幚砹α窟_3000噸的熱解工廠。1981年我國農(nóng)機科學(xué)爭論院，利用低熱解的農(nóng)村廢物進展了熱解燃氣裝置二、熱解原理如下：有機固體廢物(H2、CH4、CO、CO2)氣體+〔有機酸、芳烴、焦油〕有機液體+炭黑+爐渣例如，纖維素?zé)峤?(C6H10O5) 8H2O+C6H8O+2CO+2CO2+CH4+H2+7C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)、熱解爐構(gòu)造等方面的不同，熱解方式外部供熱效率低，不及內(nèi)部加熱好，故承受內(nèi)部加熱的方式較多。按熱分解與燃轉(zhuǎn)式，由于選擇方式的不同，構(gòu)成了諸多不同的熱解流程及熱解產(chǎn)物。其次節(jié)典型固體廢物的熱解如下：一、塑料的熱解產(chǎn)物及工藝流程〔一〕熱解產(chǎn)物塑料。a-100%的分解成單體。子和氫原子結(jié)合的低分子化合物。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〔低級的〕碳氫化合物的比例越高。由于產(chǎn)物組分簡單要分解出各種單個組分比較困難，一般只以氣態(tài)、液態(tài)和HClHCN，而塑料制品中為此，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?！捕碂峤饬鞒?.07-0.3kcal/(··℃〔相當(dāng)于干木材，當(dāng)加熱到熔點溫度〔100-250℃〕時，中心溫度還很低，連續(xù)加熱，外部溫度可500℃以上并產(chǎn)生碳化，而內(nèi)部溫度才到達可熔化的程度。由于外部炭化阻礙開發(fā)了獨特的廢塑料熱解流程。1、減壓分解流程197263噸/8-1。230-280℃使塑料熔融。如含聚氯400-500℃〔6.7×104Pa確定〕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)岱纸饬鞒獭尺@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HCl的溫度比聚乙烯〔P、聚丙烯〔PP〕和聚苯乙烯〔PS〕分解的溫度低這一特點，PPPS400PVC8-2PVC、PE、PP、PS380-400PE、PP、PS的熱浴媒體中，PVCHClPE、PP、PS熔融形成熱浴媒體，PE、PP、PS漸漸分解。分解產(chǎn)物有HClC1—C30的碳CO，N2，H2O及殘渣等。HCl、C1—C4是氣體，C5—C6HCl，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〔5%〕廢塑料燃燒產(chǎn)生熱量供加熱用。流400-4505-20mm大小的廢塑料經(jīng)運輸機送入分解爐，從熱媒體獲得其他方法低。本方法操作簡潔，掌握簡潔，適合于負荷波動較大的狀況選用。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會產(chǎn)生HClHCN，不宜熱解。廢輪胎熱解的產(chǎn)物格外簡單，輪胎熱解所得產(chǎn)品的組成中氣體占22%〔重量39%12%(15.13%)、乙烷(2.95%)、乙烯(3.99%)、丙烯(2.5%)、一氧化碳(3.8%)，水、CO2、氫氣和丁二烯也占肯定的比例。在液體組成主要是苯(4.75%)、甲苯(3.62%)和其他芳香族化合物(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)碳含量也增加?！捕碂峤饬鞒?為某試驗廠的流程圖。廢輪胎經(jīng)剪切裂開機裂開至小于5mm，輪緣及鋼絲簾子50L/h，流化氣體由氮及循環(huán)熱解氣組成。熱解氣流經(jīng)除塵器與固體分別，再經(jīng)未冷凝的氣體作為燃料氣為熱解供給熱能或作流化氣體使用。900mm×900mm，整輪胎不經(jīng)裂開即能進展加工，可節(jié)約大量裂開費用。7成的氣體用于流化床，另一局部燃燒為分解反響供給熱量。的是一堆彎曲的鋼絲。鋼絲由伸入流化床內(nèi)的移動格柵移走。余熱量可供給其用。0.1%。含氧化鋅和硫剩余局部可以回收氧化鋅。Eskel-mann公司正打算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爭論了廢輪胎作水泥燃料的剪切裂開至肯定粒度，投入水泥窯〔回轉(zhuǎn)窯〕在1500℃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，在有金屬氧化物存在時進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1200Fe2O3，進一步CaO，Al2O3反響也轉(zhuǎn)成為水泥的組分之一。由于水泥窯身比較長，燃燒完全，不會產(chǎn)生黑煙及臭氣。報告說，投入廢輪胎后每噸水泥可節(jié)約C號重油3%。由于該項技術(shù)成果發(fā)表時，正值其次次石油危機之際，日本各水泥廠19798月統(tǒng)計，承受此法的水泥廠家達2115.8萬噸廢輪胎。三、城市垃圾的熱解產(chǎn)物及工藝流程〔一〕城市垃圾熱解產(chǎn)物垃圾成分熱解溫度以及熱解裝置有關(guān)?！捕碂峤夤に嚵鞒棠芊裼糜谖覈€有待爭論。1經(jīng)適當(dāng)裂開除去重組分的城市垃圾從爐頂?shù)臍怄i加600℃的空氣-水蒸氣混合氣，爐子的溫度由上產(chǎn)生的殘渣經(jīng)回轉(zhuǎn)爐柵從爐底排出。空氣-水蒸汽與殘渣換熱使排出的殘渣溫度接近室溫，熱解產(chǎn)生的氣體從爐頂出口排出。爐內(nèi)壓力為700mmHO。生成的氣體2

在1%以下。由于含大量2 2 2 4 26 24N3770-7540kJ/m3。2 N2、雙塔循環(huán)式流淌床熱分解的工藝：該工藝由荏原-工技院及月島機械分別8-7。熱媒體〔砂〕在燃燒爐內(nèi)吸取熱量并被流化氣煽動成流化態(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)，再被加熱返回加熱熱媒體，在兩個塔中使用特別的氣體分散板，伴有旋回作用，形成淺層流淌層。垃圾中的無機物，殘渣隨流化的熱媒體砂的旋回作用從兩塔的下部，邊與流此可得高熱值燃料氣〔16700-18800kJ/m3；在燃燒爐內(nèi)熱媒體向上流淌，可防N一，可以避開局部過熱；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，由裂開機裂開至約5厘米大小，經(jīng)風(fēng)力分選后枯燥脫水，再篩分以除去不燃組分。不燃輸送入管式分解爐。該爐為外加熱式熱分解爐，爐溫約為500℃、常壓、無催化〔3.18×104kJ/18600kJ/mN31136L60kg70kg〔2.09×104kJ/k。此法由于前處理工程簡單，裂開過程動力消耗量大，運轉(zhuǎn)費用高。4垃圾經(jīng)錘式裂開機裂開至10cm以下，放在貯槽內(nèi)，用生氣體?？諝庥昧繛槔碚撚昧康?0%，使垃圾局部燃燒，調(diào)整氣體的溫度在氣體，發(fā)熱量為4600-5000kJ/m3。熱值的大小與垃圾組成有關(guān)。燃燒殘渣由水N成適應(yīng)性大，裝置構(gòu)造簡潔，操作牢靠性高。在美國MarylandBaltimoreEPA1000廠。處理力量為該市居民排出垃圾一半。窯長3060291000kg5、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。其特點是在氣化爐中用預(yù)熱到1000℃的空氣將分解出來的炭燃燒，產(chǎn)生16501150-1250℃，85%進廢熱鍋爐，15%8-10。垃圾不經(jīng)前處理〔粗大的垃圾切斷到1米以下〕用吊車投入進料輸送機上，炭化，在熔融區(qū)與預(yù)熱過的空氣相遇，燃燒產(chǎn)生CO和CO2

組分的溫度上升至1650℃而熔融，成為熔渣由出口水槽連續(xù)流入的水冷卻，成燒室，補充適當(dāng)?shù)目諝猓旌先紵?，完全燃燒的氣體約1150-1250℃，自二次燃燒室排放出來，這局部高溫氣體85%進入廢熱鍋爐生產(chǎn)蒸汽，15%用來預(yù)熱進入氣化爐的一次燃燒空氣。熔融，熔渣的體積只有原垃圾體積的3-5%，可大幅度地減容，由于沒有爐柵，1971年OrchardPark7526、純氧高溫?zé)岱纸釻CC垃圾由爐頂參加并在爐內(nèi)緩慢下移。純氧氣中包括水蒸汽、由高沸點有機物冷凝的油霧和少量飛灰，其余氣體混合物以2CO CO2

H90%。此種氣體的熱值不高，只有12900-13800kJ/m3。COHOCO

HCO2及22HCO及22

2 2及2HS，可從中及235800-36500kJ/m3。在燃燒區(qū)，一些不行燃成分，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，成為堅硬的顆粒狀熔渣。本方法垃圾不需前處理，流程簡潔。有機物幾乎全局部解，分解溫度高達1650℃，由于不是供給空氣而是承受純氧，NOx

產(chǎn)生量極少。垃圾減量較多，約95-98%，本法的關(guān)鍵是能否供給廉價的純氧。Columbia8-11000UCC法處理費用UCC方法最好，對環(huán)境影響小，運轉(zhuǎn)簡潔，產(chǎn)品適應(yīng)面廣，其凈處理費用也不高，大約與紐約市填埋處理同樣量的垃圾費用相當(dāng)。四、農(nóng)用固體廢物的熱解產(chǎn)物及工藝流程得到燃料油和燃料氣。早在50年月，我國就從農(nóng)業(yè)的廢玉米芯中提取糠醛，作為化工原料，固然也可作燃料。我國農(nóng)機科學(xué)院設(shè)計的小型熱解氣化爐，可用于局部農(nóng)業(yè)固體廢物的熱解，8-2所示。五、污泥熱解產(chǎn)物及熱解工藝染問題如廢氣中含SOx、NOx、HCl，殘渣含重金屬；有些熱值不高的污泥還需關(guān)心燃料；含有鉻的污泥燃燒時使相當(dāng)大的一局部鉻氧化成毒性較高的六價鉻塑料，橡膠等不同，它含有大量的水分，需要將水分枯燥到20-30%，再進展熱加熱更有利?！惨弧澄勰酂峤饬鞒蘌227。污泥與枯燥過的一局部污泥在攪拌器中混合去水后可作為燃燒氣在燃燒室中使用。熱解產(chǎn)生的氣體經(jīng)冷卻后可回收油或熱8000C生蒸汽用于枯燥，假設(shè)能量缺乏時可在燃燒室加補助燃料?！捕澄勰嗯c垃圾聯(lián)合熱解圾與污泥進展聯(lián)合熱解，這樣可以更有效地回收熱能。1971年以來西歐各國相繼建成了一些聯(lián)合處理裝置。在原聯(lián)邦德國建設(shè)的3170168090%1975年開頭運轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的蒸汽除用于污泥處理外，還可供局部加熱使用。法國也建成三套聯(lián)合熱解處理裝置。美國聯(lián)合碳化物公司于1974年建立了2006處聯(lián)合熱解處理系統(tǒng)。它們分別位于加利福利亞的Cantra，明尼蘇達州的固體廢物與污