固体废物的热解处理设备课件

物较少； 粘性原料易结块，需预先干燥； 上行气流温度降低快，产品中焦油含量高,易堵塞气化部分的
管道。
图4-2 典型的固定燃烧床热解反应器
（2）流化床反应器(Fluidized bed reactor)
结构及原理（见图4-3）
原料从中部给入，热气体从底部给入，并且热气体 的流速足以使物料呈悬浮状态。
特点
物料不容易堆积结块; 热解速度快； 热损失大（热解与出口温度基本相等） 排出气体中固态物质含量高。
图4-3 流化床反应器
（3）回转窑（旋转窑）
结构及原理（见图4-4）
是一种间接加热的高温反应器。低速转动的倾斜圆 筒可以使物料由给料端向排料端缓慢移动，圆筒的 中部通过燃烧室，温度通过圆筒壁传导给物料，使 物料热解，残渣在排料端靠自重排出，气体则由排 料端的上部收集。燃烧室由耐火材料砌筑，圆筒用 金属制造。
（2）主要化学反应
一般认为，有机物的热解过程首先是从脱水开始的： 其次是脱甲基：
第一个反应的生成水与第二个反应产物的架桥部分的 次甲基反应：
进一步提高温度，上述反应中生成的芳环化合物再进行 裂解、脱氢、缩合、氢化等反应：
总的反应为：
有机固体废物 热解 气体（H 2、CH 4、CO、CO2等） ＋液体（有机酸、芳烃、焦油等） ＋固体（炭黑、炉渣等）
e.反应器类型(reactor stamp)
固定床处理量大，流态床温度可控性好； 气体与物料逆流可延长反应时间，顺流则可促
进热传导，加快热解过程。
f.供气(air feed)
空气或氧气可以促进燃烧，提供热能，但
空气中N2气含量高，降低气态产品的热值； 氧气需专门的供氧系统，增加热解成本。
概念二 有机废物的热解是利用有机物的热不稳定性、导热系数 (W/cm2·k)和熔融热(J／kg)等热性能的差异，在还原条件下进行 的吸热分解过程。 从热解的概念可以看出，热解是一个复杂的化学反应过程，是有 机物的分解与缩合共同作用的化学转化过程，不仅包括大分子的 化学键断裂、异构化，也包括小分子的聚合反应。有机物热解的 最终产物理论上应当是单体，但实际上,其热解产物除单体外，还 有：聚合度较低的齐聚物，分子量不等的烃类及其衍生物。
合考虑。
d.废物性质(waste quality)
废物中有机物含量高，水分低，粒度小，均有利于热 解。
热解有机质的总转化率是指挥发性产品与原料中的有 机质的重量比，一般以产品中灰分的重量为示踪剂， 按下式计算总转化率：
Y
1
A料（100 A渣（100
A渣） A料）
式中，A料为原料中的灰分干基百分比，A渣为残渣中灰分干基百分 比。Y为转化率。
reactor)
（1）固定床反应器(Fixed bed reactor)
结构及原理（见图4-2）
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
单塔式：燃烧与热解在同一设备中进行： 双塔式：燃烧与热解分别在各自的设备中进行。
按炉渣的可生成性(二种)
造渣型热解 非造渣型热解
按热解产物的状态(三种)
气化方式；液化方式；炭化方式
按热解炉的结构
固定层式；移动层式；回转式等
4.2 典型热解反应器及工艺 热解反应器 热解反应工艺
4 固体废物的热解(pyrolysis)处理设备
概述 典型热解反应器及工艺 工艺应用实例
4.1 概述
热解原理(Pyrolysis principles)
热解的概念 主要化学反应 热解与焚烧的区别 热解过程的控制
热解方式(Pyrolysis scheme)
（1）概念
概念一 热解是一种在缺氧或无氧条件下的燃烧过程，是在低电极电位还 原条件下的吸热分解反应，也称为干馏或炭化过程(煤气工程，及 焦化就是热解过程)。
4.1.2 热解方式(Pyrolysis scheme)
热解方式因热解过程的供热方式、产品状态、热解炉 结构等方面的不同而不同。 按供热方式(两种)
外加热：外部供给热解所需能量，热效率低； 内加热：供给适量空气使可燃物部分燃烧提供能量，热效率高，得
到普遍应用。
按燃烧与热解过程是否在(heat-up speed)
一般： 加热速率较低时热解产品气体含量高； 提高加热速率，则产品中的水分及有机物液体的含量 逐渐增多。
c.保温时间(heat preservation time)
保温时间是决定物料分解转化率的重要参数。 保温时间太长，转化率高，但处理能力降低，故应综
（3）热解与焚烧的区别
热解与焚烧的区别可以归纳于下表
焚烧
热解
热效应
放热、氧化
吸热、还原
反应产物
CO2、H2O
可燃的低分子化合物
释能方式及 应用
产生的热能只能就近利 用(发电、加热水或产 生蒸汽)
产生燃料油气，可贮存 和远距离输送
（4）热解过程控制
热解过程的几个关键参数是： 温度(temperature) 加热速率(heat-up speed) 保温时间(heat preservation time) 废物的性质(waste quality) 反应器类型(reactor ) 供气(air feed)
4.2.1 热解反应器(pyrolysis reactor)
反应器主要依据燃烧床及内部物流方向进行分类，种 类较多，介绍四种：
固定床反应器(Fixed bed reactor) 流化床反应器(Fluidized bed reactor) 回转窑（旋转窑）（rotary kiln ） 双塔循环式反应器(Double tower circulating
a. 温度(temperature)
温度是热解过程最重要的控制参数。在较低温度下， 有机大分子裂解成较多的中小分子，油类含量较多； 温度升高，中间产物发生二次裂解，C5以下分子及H2成 分较多，气体产量成正比增长，各种酸、焦油、炭渣 减少。
典型热分解产物比例与温度的关系见图4-1。
图4-1 热解产物比例与温度的关系