项目四、固体废物热解工艺.ppt

项目四 固体废物热解工艺 热解可把固体废物中蕴藏的热量以可燃气 油 固形炭等形式贮存起来 可以多种方式回收利用 对缓解能源危机大有帮助 一 热解的原理和特点 原理 热分解是利用有机物的热不稳定性 在无氧或缺氧条件下对之进行加热蒸馏 使有机物产生热裂解 经冷凝后形成各种新的气体 液体和固体 从中提取燃料油 油脂和燃料气的过程 可用通式表示 纤维素的热解过程可简单表示为 热解特点 与焚烧过程相比 具有如下特点 一 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 二 焚烧是一个放热过程 而热解需要吸收大量的热量 三 焚烧产生的热能 量大的可用于发电 量小的可供加热水或产生蒸汽 适于就近利用 而热解的产物是燃料油及燃料气 便于贮藏和远距离输送 热解过程与产物热解反应是一个非常复杂的反应过程 包括一系列的化学和物理转化过程 有关其机理的研究也仅限于煤的热解 对于有机废物的研究相对较少 典型的热解过程如右图所示 热解的产物 不同的热解工艺其产物不同 即使相同的热解工艺 由于其工艺参数不同 其产物也不尽相同 不同热解工艺的产物如下表所示 注 液体成分主要由乙酸 乙醇 丙酮及其他碳水化合物组成 可通过进一步处理转化为低级的燃料油 气体成分主要由氢气 甲烷 碳的氧化物等气体组成 二 热解的主要影响因素 1 温度 热解产物的产量和成分可通过控制反应器的温度来有效的改变 2 湿度 影响产气的量和成分 热解的内部化学过程以及影响整个系统的能量平衡 要求将水分凝结下来 以提高热解气的可用性 3 反应时间 反应时间是指反应物料完成反应在炉内停留的时间 它与物料尺寸 物料分子结构特性 反应器内的温度水平 热解方式等因素有关 并且影响热解产物的成分和总量 4 加热速率 加热速率的快慢直接影响固体废物的热解历程 从而也影响热解的产物 在低温 低速条件下 有机物分子有足够时间在其最薄弱的节点处分解 重新结合为热稳定性固体 而难以进一步分解 固体产率增加 在高温 高速条件下 热解速度快 有机物分子结构发生全面裂解 生成大范围的低分子有机物 产物中气体组分增加 5 物料粒径及其分布 影响到物料之间的温度传递以及气体流动 因而对热解也有影响 三 热解工艺与设备 一个完整的热解工艺包括进料系统 反应器 回收净化系统 控制系统几个部分 其中反应器是整个工艺的核心 热解过程就在反应器内发生 不同的反应器类型决定了整个热解反应的方式以及热解产物的成份 1 立式炉热分解法此类反应器结构相对简单 由于热气体通过整个燃烧床 其显热对物料有导热和干燥作用 气体离开反应器时温度较低 因而热损失少 系统热效率较高 但气体中易夹带挥发性物质 如焦油 蒸汽等 2 双塔循环流态化热分解法燃烧的废气不进入产品气体中 因此可得高热值燃料气 1 67 104 1 88 104kJ m3 在燃烧炉内热媒体向上流动 可防止热媒体结块 因炭燃烧需要的空气量少 向外排出的废气少 在流化床内温度均一 可以避免局部过热 由于燃烧温度低 产生的NOx少 因而特别适合于热塑性材料含量高的垃圾的热解处理 但结构较为复杂 对操作管理要求较高 3 回转窑热分解法一种间接加热的高温分解反应器 主设备为一个略为倾斜 可以旋转的滚筒 通过滚筒的转动 使物料由进料端 并通过蒸馏容器段慢慢地向卸料端移动 并在此过程中发生分解反应 分解反应产生的气体分两部分 一部分被引导到蒸馏容器外壁与燃烧室内壁之间的空间燃烧 用以加热物料 为分解反应提供热量 另一部分则被导出以作它用 回转窑反应器的构造较为简单 操作可靠性高 对物料的适应性强 产生的可燃气热值高 可燃性好 但为了利于反应器内热的有效传导 对物料的尺寸有一定的要求 小于5cm 4 高温熔融热解法此法优点是不需要炉床 没有炉床的损伤问题 四 热解处理实例 1 聚烯烃浴热分解工艺本流程的优点是对流换热代替热导率小的热传导 由于分解温度低 没有金属 PVC的稳定剂 的飞散 该系统采用槽式聚合浴反应器 特点是在槽内分解过程中进行混合搅拌 物料处于充分混合状态 另外采用外部加热 根据温度来控制生成油的性状 2 流化床热解橡胶的工艺流程流程 将轮胎置于热解室 然后排空氧气并且间接加热将轮胎分解成合成气和油 水冷凝器用于冷凝生物油 在使用前需先贮存 热解流程的主要产物是碳黑 合成气用作燃气来保证工艺运行 一部分裂解油也可以这样使用 多余的合成气被烧掉 Beven工艺是一种比较简单的技术 这个工艺具有很高的回用率 且具有过程产物的市场潜力 3 污泥热解工艺流程污泥干燥 热解流程如图所示 污泥经脱水后 干燥至含水率10 在反应器内热解成油 反应水 气体和炭 气体和炭及部分油在燃烧器中燃烧 高温燃气中的产热先用于反应器加热 后在废热锅炉中产生蒸汽用于干燥 尾气净化排空 反应水 约为污泥干重的5 回流至污水厂再进行处理 有研究表明 热解污泥反应器可以破坏污泥中的有机氯化合物 在燃烧阶段重金属被转化成氧化物和硅酸盐 还需要进一步的验证 五 其他热解反应器 1 纯氧高温热分解 2 移动床热分解装置经适当破碎除去重组分的城市垃圾从炉顶的气锁加料进入热解炉 从炉底送入约600 的空气 水蒸气混合气 炉子的温度从上到下逐渐增加 炉顶为预热区 依次为热分解区和气化区 垃圾经过各区分解后产生的残渣经回转炉栅从炉底排出 热解产生的气体从