【正文】 ler and sons ,1987 ? 思考題 ? 對(duì)于采用焚燒處理的固體廢物需要達(dá)到什么樣的基本要求 ， 焚燒處理具有什么特點(diǎn) ？ ? 影響固體廢物焚燒的主要因素有哪些 ， 實(shí)際控制因素是什么 ？ ? 有害固體廢物的焚燒要求達(dá)到什么標(biāo)準(zhǔn) ？ ? 焚燒會(huì)產(chǎn)生什么樣的二次污染 ， 怎樣防治 ？ 固體廢物的熱解 (pyrolysis)處理 ? 概述 ? 典型固體廢物的熱解 概述 ? 熱解原理 (Pyrolysis principles) ? 熱解方式 (Pyrolysis scheme) ? 熱解反應(yīng)器 (Pyrolysis reactor) ? 熱解工藝 (Pyrolysis technology) 熱解原理 (Pyrolysis principles) ? 熱解的概念 ? 主要化學(xué)反應(yīng) ? 熱解與焚燒的區(qū)別 ? 熱解過(guò)程的控制 （ 1）概念 熱解是將有機(jī)物在缺氧或無(wú)氧條件下加熱 ， 使之成為氣態(tài) 、 液態(tài)和固態(tài)可燃物質(zhì)的化學(xué)分解過(guò)程 。 有機(jī)物熱解的最終產(chǎn)物理論上應(yīng)當(dāng)是單體 ， 但實(shí)際上 ,其熱解產(chǎn)物除單體外 ， 還有：聚合度較低的齊聚物 ， 分子量不等的烴類(lèi)及其衍生物 。上部的預(yù)熱區(qū)溫度約93～ 315℃ ，高溫區(qū)的溫度可達(dá)980～ 1650℃ 。 （ 2）流化床反應(yīng)器 (Fluidized bed reactor) ? 結(jié)構(gòu)及原理 （ 見(jiàn)圖 623） ? 特點(diǎn) ? 物料不容易堆積結(jié)塊 。 圖 623 流化床反應(yīng)器 原料從中部給入，熱氣體從底部給入，并且熱氣體的流速足以使物料呈懸浮狀態(tài)。低速傾斜圓筒可以使物料由給料端向排料端緩慢移動(dòng)，圓筒的中部通過(guò)燃燒室，溫度通過(guò)圓筒壁傳導(dǎo)給物料，使物料熱解，殘?jiān)谂帕隙丝孔灾嘏懦觯瑲怏w則由排料端的上部收集。 也有采用直接加熱的回轉(zhuǎn)窯，直接加熱時(shí)，原料與熱氣體逆向流動(dòng)。 ? 在燃燒塔內(nèi)裝有熱媒體 (石英砂 )， 吸收熱量并被流化氣推動(dòng)成流態(tài)化 ， 經(jīng)管道流入熱解塔與垃圾相遇 ， 供給熱解能量 ，然后再經(jīng)管道返回燃燒塔 ， 重新加熱后再返回?zé)峤馑?， 往復(fù)地在燃燒塔和熱解塔內(nèi)受熱和供熱 。 ? 在兩個(gè)塔中有特制的氣體分散板旋回運(yùn)動(dòng) ， 形成淺層流動(dòng)層 ，垃圾中的無(wú)機(jī)物 、 殘?jiān)S流化的熱媒體的旋回作用從兩個(gè)塔的下部排出 。 雙塔熱解法的優(yōu)點(diǎn) ? 燃燒的廢氣不進(jìn)入產(chǎn)品氣體中 ， 因此可得到高熱值 的燃燒氣； ? 燃燒塔中熱媒體向上流動(dòng) ， 可防止熱媒體結(jié)塊； ? 炭燃燒需要的空氣量少 ， 向外排出廢氣少； ? 流化床內(nèi)溫度均一 ， 可避免局部過(guò)熱； ? 由于燃燒溫度低 ， 產(chǎn)生的 NOx少 ， 特別適用于處理熱 塑性塑料含量高的垃圾 。 (其中有些組分是單體 ， 其它組分則是基本的有機(jī)原料 ) ? 產(chǎn)物 ? 產(chǎn)物因塑料而異 ? 例如：塑料中含 Cl、 CN－ 基團(tuán) ， 熱分解產(chǎn)物中一般就有 HCl、 HCN；塑料制品中的 S含量低 ， 熱分解得到的油品的 S含量也低 ， 是一種優(yōu)質(zhì)低 S燃料油 ， 根據(jù)這一特性 ， 日本開(kāi)發(fā)了以廢塑料和高 S重油混合熱解制取低 S燃料油的工藝 。 這類(lèi)塑料在未交聯(lián)前 ， 分子鏈有兩個(gè)以上可參加化學(xué)反應(yīng)的基團(tuán) ， 交聯(lián)后分子間相互交叉聯(lián)接 ， 成為網(wǎng)狀的或立體的三維結(jié)構(gòu) ， 一旦成型 ， 只能靠切削等二次加工成型 。 根據(jù)受熱后的分解產(chǎn)物則可分為以下幾種 ： ? 解聚反應(yīng)型塑料 ：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間的結(jié)合鍵； ? 隨機(jī)分解型塑料 ：熱分解時(shí) ， 鏈的斷裂是隨機(jī)的 ， 產(chǎn)物為低分子化合物 ? 過(guò)渡分解型塑料 ：熱分解時(shí) ， 產(chǎn)物的比例隨塑料的種類(lèi)與分解溫度的變化而不同；一般 ， 溫度越高 ， 氣態(tài)的低級(jí) CH化合物的含量越高 ， 分解產(chǎn)物的組分越復(fù)雜 。 螺旋式分解 先以微波加熱熔融，然后送入溫度更高的螺旋反應(yīng)器中分解，最后分別回收油品。 優(yōu)點(diǎn)是溫度較低 ， 氣態(tài)產(chǎn)物中沒(méi)有固態(tài)物 。 ? 流化床的結(jié)構(gòu)及其熱解工藝 見(jiàn) 圖 86； ? 流化床采用 ， 廢塑料破碎成5～ 20mm大小經(jīng)料斗和給料器進(jìn)入熱解爐 ， 預(yù)熱爐產(chǎn)生的熱風(fēng)將媒體加熱到 400—500℃ ， 熱解產(chǎn)生的氣體經(jīng)冷卻塔 8后冷凝成油品進(jìn)入分離槽 ， 剩余的氣體經(jīng)后燃室9進(jìn)一步燃燒以防止二次污染 。 圖 626 流化床的工藝結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)： 1產(chǎn)品 。 流化床熱解流程： 1廢塑料； 2料斗及進(jìn)料器； 3流化床熱分解爐； 4空氣進(jìn)口； 5燃料入口； 6預(yù)熱爐； 7冷卻塔； 8分離槽； 9后燃室； 10排氣； 11生成油品 廢橡膠的熱解 ? 熱解產(chǎn)物 ? 熱解流程 ? 用廢輪胎作水泥燃料 (1)熱解產(chǎn)物 ? 橡膠有天然橡膠和人工橡膠兩大類(lèi) 。 由于人工橡膠熱解會(huì)產(chǎn)生 HCl和 HCN而不宜熱解處理 ， ? 故熱解主要用于 天然廢舊橡膠 。 ? 上述熱解產(chǎn)物的組成隨熱解溫度略有變化 ， 一般 ， 溫度增加 ， 氣體含量增加 。 ? 砂床內(nèi)殘留的是一堆彎曲的鋼絲 ， 由伸入流化床內(nèi)的移動(dòng)式格柵移走； ? 熱解產(chǎn)物連同流化氣體經(jīng)旋風(fēng)分離器 、 靜電除塵器將橡膠 、 填料和炭黑及 ZnO分離去除：氣體通過(guò)油洗滌器冷卻 ， 分離出芳香族較高的油品 ， 及含甲烷和乙烯較高的氣體 。 ? 原理： 輪胎中的 S氧化為 SO3； S＋ O2→SO 3 SO3與水泥原料中的氧化鈣反應(yīng) SO3＋ CaO→CaSO 4； 金屬絲 → 熔化 （ 1200℃ ） → 氧化 → Fe2O3+CaO+Al2O3→CFA( 鐵鋁酸鈣 ) 城市垃圾的熱解 ? 熱解產(chǎn)物 ? 熱解工藝 (1)熱解產(chǎn)物 ? 隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的發(fā)展 ， 人民生活水平的提高 ，城市垃圾中的有機(jī)組分的含量不斷增加 ， 紙張 、 塑料和合成纖維已占有很大比重 。 ? 熱解產(chǎn)物 ? 人造天然氣 ， 熱解油 ， 和熔渣等 。 現(xiàn)主要介紹美國(guó)和日本開(kāi)發(fā)的垃圾熱解工藝 。 ? 移動(dòng)床特點(diǎn) ， 已如前述 。其工藝如下： 原料 → 破碎 (5mm)→ 風(fēng)力分選 (去除不燃物 )→ 干燥 → 不燃物 → 磁選 → 浮選 (分別回收鐵、玻璃 ) 篩上輕組分 → 二次破碎 ()→ 氣流輸送 → 管式熱解爐→ 旋風(fēng)分離器 (去除炭粉 )→ 冷卻 → 熱解油冷凝 → 輕油產(chǎn)品 篩分 ↓ 氣體 (管式爐燃料 ) c. 回轉(zhuǎn)窯熱解法 錘式破碎 (lOcm)→ 貯槽 → 油壓活塞給料機(jī) → 回轉(zhuǎn)窯 垃圾與燃料氣體對(duì)流而被熱解 ， 產(chǎn)生氣體 → 后燃燒室完全燃燒 → 廢熱鍋爐發(fā)電 d. 高溫熔融熱解法 ? 工藝過(guò)程： 垃圾 (無(wú)需預(yù)處理 )→ 由上部給入氣化爐 → 下降→ 與高溫氣體相遇 → 干燥 、 熱解 、 炭化 → 下降到熔融區(qū) → 與預(yù)熱氣體相遇 → 燃燒產(chǎn)生 CO、CO2并放出熱量 → 升溫至 1650℃ → 惰性組分熔融 → 水槽冷卻成黑色豆粒狀熔渣 → 建材骨料 ? 熱解產(chǎn)生的氣體供廢熱鍋爐產(chǎn)生蒸氣 。 ? 垃圾由爐頂進(jìn)入 ,純氧由爐底進(jìn)入 ， 參加垃圾的燃燒 ，燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔馀c下移的垃圾在爐體中部相互作用 ， 有機(jī)物發(fā)生熱解 ， 熱解氣向上運(yùn)動(dòng)穿過(guò)垃圾層 ，然后離開(kāi)熱解爐進(jìn)入洗滌器凈化回收 ， 由于煙氣中含有水蒸氣 、 高沸點(diǎn)有機(jī)物冷凝的油霧 、 少量飛灰 、 及CO、 CO2為主混合氣體 ， 故熱值不高 ， 將其進(jìn)一步經(jīng)甲烷化處理 ， 獲得人造天然氣 。 ? 該法的優(yōu)點(diǎn)是 ， 流程簡(jiǎn)單 ， 有機(jī)物幾乎全部分解 ，NOx產(chǎn)生量極少 ， 垃圾減量化高； ? 缺點(diǎn)是需提供純氧 。 污泥的熱解處理 ? 有機(jī)污泥的燒法可以回收熱能 ， 但焚燒產(chǎn)生二次污染 ， 廢氣中又含有 SO NOx、 HCl及二惡英等 ， 而殘?jiān)泻兄亟饘匐x子 ， 如 Cr氧化為Cr+6， 毒性更大；此外 ， 對(duì)于低熱值的污泥還需要輔助燃料 。 ? 污泥熱解流程：需將水分干燥到 20～ 30％ ， 一般采用蒸氣間接加熱干燥 ， 可防止臭氣逸出 。 ? 采用水墻式焚燒爐 ， 首先用焚燒爐的煙氣在干燥室將脫水污泥干燥到固體含量達(dá) 90％ ， 成為干燥污泥粉； 然后用煙氣將干燥粉吹進(jìn)焚燒爐進(jìn)行燃燒 ， 產(chǎn)生的熱量和蒸氣除用于污泥處理外 ， 還可供局部加熱利用 。 推薦文獻(xiàn)與思考題： ? 推薦文獻(xiàn)： ? 熊祖鴻等 . 城市固體垃圾的熱解特性的研究 . 華北水利水電學(xué)院學(xué)報(bào) . （ 4） ? 冉景煜等 . 重慶城市垃圾組分與熱解特性 . 重慶大學(xué)學(xué)報(bào) . （ 6） ? 冀 新等 . 我國(guó)廢塑料油化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景 . 化工環(huán)保 . （ 6） ? 思考題 ? 熱解的原理 ， 并寫(xiě)出熱解總的反應(yīng)式 。 ? 熱解工藝有哪幾種 ， 其各自的主要處理對(duì)象是什么 ？ ? 影響熱解過(guò)程的主要因素有哪些 ？ 怎樣影響 ？ ? 熱解裝置主要有哪幾種 ？ 各有什么特點(diǎn) ？