固体废物热解处理技术70页PPT

主要知识点
热处理技术定义、分类及特点 焚烧定义及目的 焚烧基本原理 焚烧控制四大参数 焚烧技术指标 焚烧参数计算 焚烧系统组成 焚烧产生的大气污染物及其控制 热解定义
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1.固体废物热处理技术
定义 种类 技术特点
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热处理定义
在设备中以高温分解和深度氧化为主要手段， 通过改变废物的化学、物理或生物特性和组成 来处理固体废物的过程。
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热处理分类
焚烧 热解 熔融 干化（主要用于污泥处理） 湿式氧化 烧结 其他方法
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热处理技术特点
优点： 1. 减容效果好 2. 消毒彻底 3. 减轻或消除后续处置过程对环境的影响 4. 回收资源与能量
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缺点： 1. 投资和运行费用高 2. 操作运行复杂 3. 二次污染与公众反应
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过剩空气
废物焚烧所需空气量，是由废物燃烧所需的理论 空气量和为了供氧充分而加入的过剩空气量两 部分所组成的。
燃烧或焚烧排气的污染物排放标准是以50％过 剩空气为基准，由于过剩空气无法直接测量， 因此以7％过剩氧气为基准，再根据实际过剩 氧气量加以调整。
过剩空气系数
过剩空气率
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-
O 2
)
9300S
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例：某固体废物含可燃物70%、水分20%、惰性物 （即灰分）10%，固体废物的可燃物元素组成为 碳28%、氢4%、氧23%、氮4%、硫1%。假设： 固体废物的热值为11630kJ/kg;炉栅残渣含碳量 5%；空气进入炉膛的温度为65℃，离开炉栅残渣 的温度为650℃；残渣的比热为0.323kJ/(kg.℃)； 水的汽化潜热2420kJ/kg;辐射损失为总炉膛输入 热量的0.5%；碳的热值为32564kJ/kg。试计算这 种废物燃烧后可利用的热值。

• 低温——油类含量相对较多 • 温度升高——全面裂解——气态产物增加，各种有机酸、焦油
、碳渣相对减少 • 较低和较高的加热速率——气体含量高 • 固体废物热解是否得到高能量产物，取决于原料中氢转化为可
燃气体与水的比例
三、典型固体废物的热解技术
城市垃圾的热解
城市垃圾的热解技术根据其装置类型分：
①移动床熔融炉方式； ②回转窑方式； ③流化床方式； ④多段炉方式； ⑤Flush Pyrolysis方式。
•
炭黑与从炉下部通入的空气在燃烧区发生燃烧反应，通过
添加焦炭来补充碳源。
•
玻璃体和铁，将重金属等有害物质固化在固相中——填埋
或再利用。
(二)Purox系统
•该系统也采用竖式热解炉，破碎后的垃圾从塔顶投料口进入． 依靠垃圾的自重在由上向下移动的过程中，完成垃圾的干燥和 热解。
• 该系统主要的能量消耗是垃圾破碎过程，
(四)Occidental系统
• 特点：垃圾前处理环节多，设备复杂 • 热解：不锈钢制筒式反应器 • 炭黑加热到760℃返回热解反应器供热 • 80℃急冷得到燃料油 • 热解油平均热值24401kJ/kg
（五） 流化床系统
将垃圾破碎至50mm以下的粒径，经定量输 送带传至螺杆进料器，由此投入热解炉内。 载体：石英砂 热分解温度：500℃
THANK YOU
2020/9/30
• 投料口采用双重密封阀结构——目的是防止空气和热解气的漏 入与逸出；
• 竖式炉内垃圾由上向下移动与上升的高温气体进行换热；
• 热解段，在控制厌氧或缺氧状态下有机物发生热解——可燃气 和灰渣。
• 可燃性气体导入二燃室进一步燃烧，并利用尾气的余热发电。
• 灰渣中残存的热解固相产物

加强有害产物的处理与处置
针对热解过程中产生有害气体和固体 残留物的问题，加强处理和处置技术 研究，降低对环境的影响。
拓展应用领域
研究适用于各种不同类型固体废物的 热解处理技术，拓展热解处理的应用 领域。
提高资源化利用水平
通过技术升级和产业优化，提高固体 废物热解处理产物的附加值和市场竞 争力，促进资源的循环利用。
缺点
技术要求高
01
热解工艺需要高温、无氧或低氧环境，技术难度较大，设备投
资和维护成本较高。
产生有害气体和固体
02
在热解过程中可能产生一些有害气体和固体残留物，需要进一
步处理或处置。
能量消耗大
03
热解过程需要大量的能量输入，对于某些废物种类，其能量回
收效率可能较低。
改进方向
研发高效低耗的工艺技术
通过改进热解反应器的设计、优化操 作参数等手段，降低能耗和物耗，提 高能量回收效率。
特点
热解法具有能源利用率高、减少废物 体积、资源化效果好等优点，适用于 处理各种固体废物，尤其是含有有害 物质的废物。
热解处理工艺的重要性
环境保护
热解法能够有效地减少固体废物的体 积，减轻对环境的压力，同时减少有 害物质的排放，对环境保护具有重要 意义。
资源化利用
经济效益
通过热解法处理固体废物，可以获得 一定的经济效益，为企业提供新的利 润增长点。
05
热解处理工艺的未来发展与展望
技术发展趋势
高效能热解技术
研发更高效、更环保的热解技术，提高热解效率，降低能耗和污 染物排放。
热解与资源化利用结合
将热解技术与资源化利用技术相结合，实现固体废物的资源化利用 ，提高经济效益。

➢固体物料在高温不发生熔融得条件下进行得反应过程,可以有 氧化、热解、还原、卤化等,通常用于无机化工与冶金工业
固
烧结焙烧
体 废 物 得 焙 烧
方
各 种 焙 烧 方 法 得 原 理
分解焙烧
各
氧化焙烧
种
焙
还原焙烧
烧
得
硫酸化焙烧
适
氯化焙烧
用
对
钠化焙烧
象
法
离析焙烧
影响固体物料焙烧得转化率与反应速度得主要因素就是焙 烧温度、 固体物料得粒度、 固体颗粒外表面性质、物料配 比以及气相中各反应组分得分压等。
需氧
氧需求
热
解 放热
能量
与 焚
二氧化碳、水
产物
烧 就地利用
利用
比
较 二次污染大
污染
无氧或缺氧 吸热 气、油、炭黑 贮存或远距离运输 二次污染较小
研究报道表明,热解烟气量就是焚烧得1/2,NO就是 焚烧得1/2,HCl就是焚烧得1/25,灰尘就是焚烧得1/2。
三、热解原理
(一)热解得过程及产物
固体废物热解过程就是一个复杂得化学反应过程。包括大分 子得键断裂,异构化与小分子得聚合等反应,最后生成各种 较小得分子。
不同得温度分布会导致热解产物得产量与特性得不同
例:橡胶热解 产品组成与 温度得关系
四、影响有机固体废弃物热解产物得因素
物料得工业分析特性将直接影响热解产物得产率。如挥发 分含量对产气率影响较大;挥发分与水分得含量对焦油产 率也影响较大
加热速率也就是重要因素。因为热解反应得进行主要由物 料在热解终温下得停留时间决定得,在同样反应终温与反 应时间里,慢加热方式时物料在终温得反应时间要大大少 于其在快加热方式时得反应时间。

状态(固态)的塑料。这类塑料在未交联前，分子链有两个以上可 参加化学反应的基团，交联后分子间相互交叉联接，成为网状的 或立体的三维结构，一旦成型，只能靠切削等二次加工成型。 热塑性塑料：由曲线状大分子组成，加热时分子链上的基团稳定, 分子间不发生化学反应,但能软化并发生粘性流动,冷却后又凝固 硬化；可反复加热-流动-冷却-硬化。 根据受热后的分解产物则可分为以下几种： 解聚反应型塑料：热分解时，聚合物解离、分解成单体，主要是 切断了单体分子间的结合键； 随机分解型塑料：热分解时，链的断裂是随机的，产物为低分子 化合物 过渡分解型塑料：热分解时，产物的比例随塑料的种类与分解温 度的变化而不同；一般，温度越高，气态的低级C-H化合物的含量 越高，分解产物的组分越复杂。
结构及原理（见图8-2）
物料由上部给入，并向下移动，预热的空气和氧气从底部给 入并向上移动，热解气体从顶部排出，残渣通过炉蓖由底部 排出。上部的预热区温度约93～315℃，高温区的温度可达 980～1650℃。
特点：
采用逆流式物流方向，延长了反应时间； 上升气流的阻力大，流速相对较低，热解气体中夹带的固体
产物
产物因塑料而异 例如：塑料中含Cl-、CN－基团，热分解产物中一般
就有HCl、HCN；又，塑料制品中的S含量低，热分 解得到的油品的S含量也低，是一种优质低S燃料油 ，根据这一特性，日本开发了以废塑料和高S重油 混合热解制取低S燃料油的工艺。
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（2）塑料的分类
按照塑料的性质可分为两类 热固性塑料：在加热和化学固化剂的作用下交联生成的不溶不熔
在燃烧塔内装有热媒体(石英砂)，吸收热量并被流化气推动 成流态化，经管道流入热解塔与垃圾相遇，供给热解能量， 然后再经管道返回燃烧塔，重新加热后再返回热解塔，往复 地在燃烧塔和热解塔内受热和供热。

固体废物的处理与处置
多 媒 体 网 络
第八章 固体废物的热解
第八章 固体废物的热解
一、热解概念
固体废物热解是利用有机物的热不稳定性，
在无氧或缺氧条件下受热分解的过程。
二、热解原理
固体废物热解过程是一个复杂的化学反应过程。包
含大分子的键断裂，异构化和小分子的聚合等反应， 最后生成各种较小的分子。热解过程可以用通式表 示如下： 有机固体废物 (H2、CH4、CO、CO2)气体+（有 机酸、芳烃、焦油）有机液体+炭黑+炉渣 例如，纤维素热解3(C6H10O5) 8H2O+C6H8O+2CO+2CO2+CH4+H2+7C 其中：C6H8O代表液态的油品。
淀粉和纤维素，也可以经热解而得到燃料油 和燃料气。
五、污泥热解产物及热解工艺
（一）污泥热解流程
污泥与干燥过的一部分污泥在搅拌器中混合
进入干燥器干燥，然后送入热解炉。从干燥 器出来的气体在冷水塔中经冷却凝缩去水后 可作为燃烧气在燃烧室中使用。热解产生的 气体经冷却后可回收油或热量。气体导入燃 烧室在8000C以上燃烧。燃烧室产生的高温 气体在废热锅炉中产生蒸汽用于干燥，若能 量不足时可在燃烧室加补助燃料。
（二）污泥与垃圾联合热解
固体废物与污泥联合热解有以下特点：



固体废物中有用的无机物可以直接回收，有机物 的热量亦被回收利用。 尾气经过多级净化处理，废水经过一般处理均能 达到允许排放的标准。 残渣中的微量元素可进行填埋处理，而占地面积 只有传统填埋面积的20-30%，还可省去传统填埋 前的预处理。 固体废物与污泥联合热解处理的方法改变了污泥 热解处理的地位，大大提高了污泥作为能源的竞 争能力。

固体废物的热解处理技术资料
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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Hale Waihona Puke 30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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06
热解处理的发展趋势与未 来展望
技术改进与创新
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新型热解反应器的研发 针对传统热解技术的不足，研究新型热解反应器， 以提高处理效率、降低能耗和减少污染物排放。
热解工艺的优化 通过改进热解工艺参数，如温度、压力和停留时 间等，实现更高效、更环保的热解过程。
热解产物的综合利用 探索热解产物的多元化利用途径，如制备生物燃 料、化学原料和建筑材料等，提高固体废物的资 源化利用率。
热解技术的原理
01
02
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高温分解
在高温条件下，固体废物 中的有机物质发生热分解 反应，释放出可燃气体和 油类等产物。
化学键断裂
热解过程中，化学键断裂， 将大分子有机物分解为小 分子物质，如烃类、醇类、 酮类等。
能量转化
热解过程将有机物中的化 学能转化为可燃气体和液 体燃料的热能，可用于发 电、供暖等能源利用。
提高能源效率
余热回收利用
将热解过程中的余热进行回收， 用于预热物料、提供工艺热源或 驱动其他设备，提高能源利用效率。
高效换热技术
采用先进的换热器技术和高效传 热介质，降低热损失，提高热能 利用率。
能量集成系统
构建能量集成系统，实现不同工 艺之间的能量互补和优化，进一 步提高能源利用效率。
降低环境影响
固体废物的热解处 理
• 固体废物的定义与分类 • 热解处理技术概述 • 热解处理的优势与局限性 • 热解处理工艺流程 • 热解处理的应用实例 • 热解处理的发展趋势与未来展望
01
固体废物的定义与分类
定义
• 固体废物：是指在生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利 用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态、半固 态和置于容器中的气态的物品、物质以及法律、行政法规规定 纳入固体废物管理的物品、物质。

其对热解过程的影响因素。
处理能力
02
评估所需的处理能力，包括处理量、处理速度以及处理效果的
稳定性等，确保设备能够满足实际需求。
能源效率
03
考虑设备的能源效率，对不同设备的能源消耗进行比较，选择
能源利用高效且符合环保要求的设备。
市场调研
收集市场信息
通过收集市场上的公开信息，了解不同热解处理 设备的价格、性能、可靠性以及售后服务等。
热解处理的定义和重要性
定义
热解处理是指将固体废物在高温下进行热分解，将有机物转化为气态、液态 和固态产物，并回收利用其中的能源和资源。
重要性
热解处理能够最大限度地减少废物的体积和重量，将其转化为可利用的能源 和资源，如燃料油、燃料气和炭黑等，同时减少了对环境的污染。
设备的基本结构和功能
设备结构
热解处理设备通常由进料系统、反应器、产物收集系统和控制系统等组成。
功能
进料系统将待处理的固体废物送入反应器，反应器则将废物在高温下进行热分解 ，产物收集系统将产生的气态、液态和固态产物进行收集和分离，控制系统则对 整个过程进行监控和调节，确保设备的正常运行和产品的质量。
02
热解处理设备的种类和特点
固定床热解设备
固定床热解设备是一种常见的热解处理设备，其结构较为简 单，操作方便，热解效率较高。
03
热解处理设备的工艺流程和操作
预处理
1 2
分选和破碎
将固体废物进行初步分选，去除其中的可回收 物和有害物质；再将废物破碎成小块，以便进 一步处理。
干燥
将破碎后的废物进行干燥，以降低后续处理的 能耗和温度。
3
预热
将干燥后的废物进行预热，以促进热解反应。

五、燃烧炉系统
〔一〕燃烧炉
燃烧炉是整个垃圾燃烧系统的核心。 不同类型燃烧炉燃烧效果不同。通常根据所处理废物对 环境和人体安康的危害大小，以及所要求的处理程度，将 燃烧炉分为城市垃圾燃烧炉、一般工业燃烧炉和危险废物 燃烧炉三种类型。 目前应用广泛、具有代表性的垃圾燃烧炉主要有3大类， 即：机械炉排燃烧炉、流化床燃烧炉、回转窑燃烧炉。
〔2〕缺点 燃烧法投资大，占用资金周期长； 燃烧对垃圾的热值有一定要求，一般不能低于3360kJ/kg，限制了它 的应用范围； 燃烧过程中也可能产生较为严重的二恶英问题，必须对烟气投入很高 的资金进展处理。
思考题1：对城市生活垃圾处理，试比较堆肥与燃烧的利与弊。
答：〔1〕堆肥法的优点：在实现生活垃圾无害化的同时，生产出含腐殖 质较高的有机堆肥，回收资源。
⑧根据燃烧元素的种类和燃烧温度，金属在燃烧以后可生成卤化 物、硫酸盐、碳酸盐、氢氧化物和氧化物等。
思考题3：燃烧炉中烟气和残渣分别由什么成分组成？
〔1〕燃烧炉烟气由颗粒污染物和气态污染物组成。颗 粒污染物主要是由于燃烧气体带出的颗粒物和不完全燃 烧形成的灰分颗粒，包括粉尘和烟雾。燃烧炉烟气的气 态污染物种类很多，如SOx、COx、NOx、HCl、HF、 二恶英类物质等。 〔2〕残渣一般为无机物质，它们是的钙、硅、铁、铝、 镁、铅等重金属氧化物、氢氧化物和碳酸盐、磷酸盐以 及硅酸盐，其物理性质和化学性质较为稳定。
对偏低的垃圾的燃烧，流化床燃烧炉不失为一种较佳选择。
3、回转窑垃圾进展立 体搅拌，保证了垃圾充分燃烧，适用于大中型垃圾燃烧厂，每台处 理能力为120~450 t/d。
回转窑燃烧炉动画演示
〔1〕回转窑式燃烧炉构造及工作原理 回转窑式燃烧炉是一可旋转的倾斜钢制圆筒，其内壁可采用耐

固体废弃物处理与处置
第六讲
固体废弃物的热解
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1
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2
热解的定义
固体废弃物的热解：
将含有机可燃质的固体废弃物置于 完全无氧的环境中加热，使固体废 弃物中有机物的化合键断裂，产生 小分子物质（气态和液态）以及固 态残渣的过程。
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3
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4
.
5
脱水→脱甲基→裂解→脱氢→缩合→氢化
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6
热解过程中键的主要断裂方式
400℃左右裂解生成CO
.
200℃开始分解， 生成CO2和H2O
7
热稳定性的一般规律
（1）缩合芳烃>芳香烃>环烷烃>烯烃>炔 烃>烷烃.
（2）芳烃上侧链越长的侧链越不稳定;芳烃 环数越多，侧链也越不稳定.
（3）缩合多环芳烃的环数越多，越稳定。
.
8
脱水→脱甲基→裂解→脱氢→缩合→氢化
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9
P178表6-6 不同固废的热解 动力学参数
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28
热解工艺应用
城市垃圾 废塑料 污泥 废橡胶 生物质
.
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城市垃圾的热解
.
10
影响热解的主要参数
运行条件
运行温度、挥发分的停留时间、反应器的结 构、升温速率等。
生物质的物理特性
生物质的挥发分、水分、颗粒粒度、生物质 的组成等。
.
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热解过程参数影响
（1）热解速率
不同的热解速率下，断键位置不 同，热解产物差异变化大。 一般情况下，热解速度快，产生 的热解油越多，热解炭越少。
较慢的加热方式使挥发分在高温环境下的停留时间增 加，促进了二次裂解的进行，使焦油产量降低而燃气 产量提高。

筛分
去除固体废物中的异物， 如金属、玻璃等。
干燥
去除固体废物中的水分， 以降低热解过程中的能耗 。
热解
加热
将预处理后的固体废物加热到热 解温度，使其中的有机物发生热
解反应。
热解产物
热解产物包括气体、液体和固体 ，其中气体和液体是重要的能源
和化工原料。
热解温度
热解温度是影响热解产物的重要 因素，不同的废物需要不同的热
料和炭的化学过程。
热解过程
热解过程包括干燥、热解、燃烧和 炭化等阶段，其中有机物在高温下 热解成可燃气体、液体燃料和炭。
热解产物
热解产物包括可燃气体、液体燃料 和炭，其中可燃气体和液体燃料是 热解的主要产物，具有较高的能源 利用价值。
技术
固定床热解技术
回转窑热解技术
固定床热解技术是将固体废物放置在 固定床反应器中进行热解，产物通过 冷凝器进行冷凝，分为气体、液体和 固体三相。
特点
具有污染性、资源性和社会性。
分类
01
02
03
按来源分类
工业固体废物、生活垃圾 以及其他固体废物。
按危害特性分类
一般固体废物和危险固体 废物。
按处理方式分类
可回收利用的废物、不可 回收利用的废物以及有害 废物。
02
热解的原理与技术
原理
热解原理
热解是将固体废物在无氧或少量 氧的条件下，通过高温加热，使 有机物转化为可燃气体、液体燃
热解装备研发
研发新型高效、低耗、环保的 热解反应器及配套设备，提升
热解技术的工程应用能力。
THANKS
感谢观看
开发高效热解炉
研究和开发新型高效热解炉，提高热解效率，降低能耗和投资成本 。