工艺方法——热解技术处理固体废物
工艺简介
固体废弃物热解是指在无氧或缺氧条件下，使可燃性固体废物在高温下分解，最终成为可燃气体、油、固形碳的化学分解过程，是将含有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。
固体废物热解利用了有机物的热不稳定性，在无氧或缺氧条件下使得固体废物受热分解。热解法与焚烧法相比是完全不同的两个过程，焚烧是放热的，热解是吸热的；焚烧的产物主要是二氧化碳和水，而热解的产物主要是可燃的低分子化合物：气态的有氢、甲烷、一氧化碳，液态的有甲醇、丙酮、醋酸、乙醛等有机物及焦油、溶剂油等，固态的主要是焦炭或碳黑。焚烧产生的热能量大的可用于发电，量小的只可供加热水或产生蒸汽，就近利用。而热解产物是燃料油及燃料气，便于贮藏及远距离输送。
热解原理应用于工业生产已有很长的历史，木材和煤的干馏、重油裂解生产各种燃料油等早已为人们所知。但将热解原理应用到固体废物制造燃料，还是近几十年的事。国外利用热解法处理固体废物已达到工业规模，虽然还存在一些问题，但实践表明这是一种有前途的固体废物处理方法。
热分解过程由于供热方式、产品状态、热解炉结构等方面的不同，热解方式各异： 1、按供热方式可分成内部加热和外部加热。外部加热是从外部供给热解所需要的能量。内部加热是供给适量空气使可燃物部分燃烧，提供热解所需要的热能。外部供热效率低，不及内部加热好，故采用内部加热的方式较多。
2、按热分解与燃烧反应是否在同一设备中进行，热分解过程可分成单塔式和双塔式。
3、按热解过程是否生成炉渣可分成造渣型和非造渣型。
4、按热解产物的状态可分成气化方式、液化方式和碳化方式。
5、按热解炉的结构将热解分成固定层式、移动层式或回转式。
由于选择方式的不同，构成了诸多不同的热解流程及热解产物。
综合而言，热解方法适用于城市固体废弃物、污泥、工业废物如塑料、橡胶等。热解法其优点为产生的废气量较少，能处理不适于焚烧和填埋的难处理物，能转换成有价值的能源，减少焚烧造成的二次污染和需要填埋处置的废物量。热解处理缺点是技术复杂，投资巨大。
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1 固体废物的焚烧处理技术
崔春雨
（芜湖职业技术学院 材料工程学院 芜湖 241000）
摘要：在生活和生产中总会产生很多的固体垃圾，大多数都是采取焚烧处理，在焚烧过程会产生很多污染，本文就固体废物焚烧产生的污染物及如何进行防治做了研究。
关键词：固体废物; 焚烧; 防治; 处理技术
前言：城市生活垃圾包括人类日常生活和生产中产生的各种废弃物，随着人们生活 水平的逐步提高，垃圾的产量越来越大，已成为摆在各级政府面前的一个难题。垃圾内含有大量有毒有害、使人致病或有碍观瞻的物质，因此是有害的废物，必须得到有效且及时的处置，否则将严重威胁到人群健康、环境改善以及人类的持续发展；同时垃圾是一种混合物，其大部分组分都有一定的价值，有的可被回收再利用，有的可转化为其它对人类有用的物质，垃圾中不具备再利用价值的橱余部分，包含一定的有机成份，可通过焚烧和热解产生燃料、热力或电力。在对垃圾进行一定的分类，并结合焚烧制能或低温热解的方法是防止垃圾对环境的污染、合理利用垃圾资源的有效处置手段。
焚烧制能是一种比较成熟的废弃物处置技术，实践也证明了该方法的简单、有效和可行，焚烧制能不仅大大减少了城市生活垃圾的体积和质量，而且使之无害化，同时也回收了垃圾中所蕴舍的大部分热量。目前焚烧制能在发达国家已被广泛应用，部分国家和地区的垃圾焚烧量与全部垃圾量之比已经达到90％以上，国内也有许多省市的垃圾焚烧项目正在积极筹建或建设之中，同时科研单位已经开展了大量流化床焚烧炉的研究和开发工作。
1.主要内容
1.1箱式垃圾焚烧炉
箱式垃圾焚烧炉，亦即固定炉排焚烧炉，采用固定倾斜式阶梯炉排，各炉共用一个排烟通道。在操作时，垃圾从炉门由人工投入燃烧室进行燃烧、除渣和拨火也从炉门由人工进行。炉排上方的炉拱在燃烧过程中呈白热化状态，由此而产生的强烈辐射对新燃料起到了烘干的作用。这种箱式焚烧炉比较适合于垃圾焚烧。其主要缺陷在于操作工人劳动强度大、工作条件恶劣。此外，人工投料和除渣操作路漫漫其修远兮，吾将上下而求索 - 百度文库
随着各国经济生活的不断改善，城市垃圾中的有机物含量越来越多，其中废塑料等高热值废物的增加尤为明显。城市垃圾中的废塑料成分不仅会在焚烧过程中产生炉膛局部过热，从而造成炉排及耐火衬里的烧损，同时也是二恶英等的主要发生源。出于各国对焚烧过程中二恶英排放限制的严格化，废塑料的焚烧处理越来越成为关注的焦点问题，在此背景下，废塑料的热解处理技术已成为各国研究开发的热点。固体废物热解的主要设备是热解装置，称之为热解炉或反应床。城市垃圾的热解处理技术可依据其所使用热解装置的类型分为：固定床型热解、移动床型热解、回转窑热解、流化床式热解、多段竖炉式热解、管型炉瞬间热解和高温熔融炉热解。其中，回转窑热解和管型炉瞬间热解方式是最早开发的城市垃圾热解处理技术；立式多段竖炉型主要用于含水较高的有机污泥的处理。流化床方式有单塔式(热解和燃烧在一个塔炉内进行)和双塔式(热解和燃烧分开在两个塔炉内进行)两种，其中双塔式流化床应用较广泛，已达到工业化生产规模。此外，高温熔融炉方式是城市垃圾热解中最成熟的方法，它的代表性装置有新日铁、purox和torrax等系统。(1)固定床型热解系统。此型热解的代表性装置为立式炉偏心炉排法系统。废物自炉顶投入，经炉排下部送入的重油、焦油等可燃物之燃烧气体干燥后进行热分解。炉排分为两层，在上层炉排之上为碳化物、未燃物和灰烬等，用螺旋推进器向左边推移落入下层炉排，在此，将未燃物完全燃烧。这种操作过程称为偏心炉排法。热解气体和燃烧气送人焦油回收塔、喷雾水冷却除去焦油后，经气体洗涤塔后用做热解助燃性气体，焦油则在油水分离器中回收。炉排上部的碳化物层温度为500-600℃，热解炉出口温度为300-400℃。废物加料口设置双重料斗，可以连续投料而又避免炉内气体逸出。本方法适合于处理废塑料、废轮胎。由于干馏法处理能力小，用部分燃烧法可以提高处理速度。但当分解气体中混入燃烧废气时，其热值会降低，另外炭化物质将被烧掉一部分，其回收率也降低。根据热解不同目的，可对炉的结构、炉排、除灰口构造、空气入口位置、操作条件等加以适当地改变以适应工作需要。(2)移动床型热解系统。此型热解的代表性技术为Battelle法。简要的过程是先将城市垃圾适当破碎并除掉重质成分，然后经过带气封的给料器从塔顶加入热解气化炉内。该炉为立式装置，从炉底供入600℃空气和水蒸气，热气上升而垃圾自上向下移动，经此过程进行分解气化。气体从顶部取出，残渣则通过旋转炉床出炉底排出。炉内压力为6865Pa，生成气体组分：N2占43％；H2、CO各占21%；CO2占12%，CH4占1.8%；C2H16、C2H4等在1%以下。发热量(标准状态下)为3768—7536kj/m3。此法存在的问题是垃圾进料不均勾，有时会出现偏流、结瘤等现象以及熔融渣出料较困难等。(3)回转窑式热解系统。此项热解的代表性技术为以有机物气化为处理目标的Landgard工艺。其过程是先将城市垃圾用锤式剪切破碎机加工至10cm以下，在送进贮槽后，经油压式活塞给料器冲压将空气挤出并自动连续地送入回转窑内。在窑的出口设有燃烧器，喷出的燃烧气逆流直接加热垃圾，使其受热分解而气化。空气用量为理论完全燃烧用量的40%，即仅使垃圾部分燃烧。燃气温度调节在730一760℃，为了防止残渣熔融结焦，温度应控制在1090℃以下。生成燃气量1.5m3／kg垃圾，热值(标准状态下)为46—50kj／m3。热回收效率为垃圾和助燃料等输入热量的68%，残渣落入水封槽内急剧冷却，从中可回收铁和玻璃质。在本技术的物料预处理中，由于只破碎而无分选工序，因此过程比较简单，对待处理的垃圾质量变化的适应性强，设备结构的可操作性较强。(4)高温熔融炉热解系统。在高温熔融炉内的热解过程也属移动床型，这类方法除回收能源外，其残渣也可作为资源利用。其使用的方法较为成熟，应用面较广，所装设的系统也有多种，举例如下。①Andco-Torrax系统。本装设系统的特点是将烟尘用预热空气带至气化炉燃烧、热分解并能使惰性物质达到熔融的高温。垃圾不需预处理(粗大的垃圾需剪切到1m以下)，直接用抓斗装入炉内。物料从上向下降落时受有逆向的高温气流加热，随即进行干燥和热分解而成为炭黑。最后炭黑通过燃烧成为CO、CO2等，其中的惰性物质则熔融化。在该系统中所有垃圾的干燥、热解以及残渣的熔融等需要的热量均由气化炉内用于预热空勺(温度1000℃)燃烧炭黑的热源所提供。其炉内温度为1650℃，热解所产生的气体和一次燃烧的生成气体，一并送到二次燃烧室和大致等量的空气混合，并在＜1400℃的温度下燃烧。完全燃烧后排出废气的温度为1150—1250℃。该法优点是不需要炉床，故没有炉床操作的问题出现。装设的系统在操作上也容易进行自动化控制。但必须注意对高温空气预热器材质选用的适宜性。②纯氧高温(UCC法)热解系统。该法由美开发，即纯氧高温热解法。垃圾出炉顶加入并在炉内缓慢下移，同时完成垃圾的干燥和热解过程。从炉的移动床下面供给少量纯氧，使炉内的部分垃圾燃烧产生强热，利用这部分热量来分解炉上部垃圾中的有机物。热解温度高达1650℃，生成金属块和其他无机物熔融的玻璃体。熔融渣由炉的底部连续排出，经水冷后形成坚硬的颗粒状物质。底部燃烧段产生的高温气体在炉内自下向上运动，经过在热解段和干燥段提供热量后，以90℃的温度从炉顶排出，这时所生成的是一种清洁的气体燃料。此项热解技术由于无供给空气进人炉内，因而NOx发生量很少。此外，垃圾的减量比为95%一98%。本法突出的优点是对垃圾只需(或不需)简单的破碎和分选加工，即简化了预处理工序。主要问题是所需的氧气(纯氧)能否廉价供给，否则将增大处理费用。随着科学技术的不断发展和人们对环境保护的不断认识，会有越来越多的方法和技术来对固体垃圾和固体废物进行治理。每一种方法都有自己的优缺点，所以需要因地制宜的采取相宜的方法。固体废物的热解处理技术孙亮（铁力市环境保护局，黑龙江伊春152500）摘要：热解处理是一种有发展前景的固体废物处理方法。其工艺适宜于包括城市垃圾、污泥、废塑料、废树脂、废橡胶等工业以及农林废物、人畜粪便等在内的具有一定能量的有机固体废物采用。关键词：固体废物；热解处理；技术中图分类号：N3文献标识码：A文章编号：1003-5168（2013）
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1 固体废物的焚烧处理技术
崔春雨
（芜湖职业技术学院 材料工程学院 芜湖 241000）
摘要：在生活和生产中总会产生很多的固体垃圾，大多数都是采取焚烧处理，在焚烧过程会产生很多污染，本文就固体废物焚烧产生的污染物及如何进行防治做了研究。
关键词：固体废物; 焚烧; 防治; 处理技术
前言：城市生活垃圾包括人类日常生活和生产中产生的各种废弃物，随着人们生活 水平的逐步提高，垃圾的产量越来越大，已成为摆在各级政府面前的一个难题。垃圾内含有大量有毒有害、使人致病或有碍观瞻的物质，因此是有害的废物，必须得到有效且及时的处置，否则将严重威胁到人群健康、环境改善以及人类的持续发展；同时垃圾是一种混合物，其大部分组分都有一定的价值，有的可被回收再利用，有的可转化为其它对人类有用的物质，垃圾中不具备再利用价值的橱余部分，包含一定的有机成份，可通过焚烧和热解产生燃料、热力或电力。在对垃圾进行一定的分类，并结合焚烧制能或低温热解的方法是防止垃圾对环境的污染、合理利用垃圾资源的有效处置手段。
焚烧制能是一种比较成熟的废弃物处置技术，实践也证明了该方法的简单、有效和可行，焚烧制能不仅大大减少了城市生活垃圾的体积和质量，而且使之无害化，同时也回收了垃圾中所蕴舍的大部分热量。目前焚烧制能在发达国家已被广泛应用，部分国家和地区的垃圾焚烧量与全部垃圾量之比已经达到90％以上，国内也有许多省市的垃圾焚烧项目正在积极筹建或建设之中，同时科研单位已经开展了大量流化床焚烧炉的研究和开发工作。
1.主要内容
1.1箱式垃圾焚烧炉
箱式垃圾焚烧炉，亦即固定炉排焚烧炉，采用固定倾斜式阶梯炉排，各炉共用一个排烟通道。在操作时，垃圾从炉门由人工投入燃烧室进行燃烧、除渣和拨火也从炉门由人工进行。炉排上方的炉拱在燃烧过程中呈白热化状态，由此而产生的强烈辐射对新燃料起到了烘干的作用。这种箱式焚烧炉比较适合于垃圾焚烧。其主要缺陷在于操作工人劳动强度大、工作条件恶劣。此外，人工投料和除渣操作百度文库 - 让每个人平等地提升自我
