固体废物的热处理的课件河南城建学院

1、固体废弃物的处理与处置固体废弃物的处理与处置treatment & disposal of solid wastes 环境工程系杨治广tel处理：热处理：利用热物理方法改变固体废物状态的过程，广泛应用于固体废利用热物理方法改变固体废物状态的过程，广泛应用于固体废物的预处理中，热处理包括干燥脱水、热分解、烧成、焙烧等。物的预处理中，热处理包括干燥脱水、热分解、烧成、焙烧等。 固体废物的热化学处理（热转化处理）：固体废物的热化学处理（热转化处理）：在高温条件下使固体废物中可在高温条件下使固体废物中可回收利用的物质转化为能源的过程。主要包括焚烧、热解等。回收利用的物质转化为

2、能源的过程。主要包括焚烧、热解等。 热化学处理的优点：热化学处理的优点： 1 1）处理时间短。流化床焚烧炉几分钟即可使垃圾燃烧完）处理时间短。流化床焚烧炉几分钟即可使垃圾燃烧完全，炉排式焚烧炉垃圾停留时间仅全，炉排式焚烧炉垃圾停留时间仅1 1小时。小时。 2 2）减容效果好，焚烧残渣体积是原来的）减容效果好，焚烧残渣体积是原来的8%-12%8%-12%，如经分，如经分选后的垃圾残渣仅选后的垃圾残渣仅2%-3%2%-3%。 3 3）消毒彻底，减轻或消除后续处置过程对环境的影响，）消毒彻底，减轻或消除后续处置过程对环境的影响，是处理带有病原菌垃圾和有机污染垃圾的良好方法。是处理带有病原菌垃圾和有机

3、污染垃圾的良好方法。 4 4）焚烧厂占地面积相对较小，不超过）焚烧厂占地面积相对较小，不超过5hm5hm2 2。 5 5）回收能源和资源。）回收能源和资源。热化学处理存在的问题：热化学处理存在的问题： 1 1）投资和运行费用高；）投资和运行费用高； 2 2）操作运行复杂；）操作运行复杂； 3 3）焚烧使垃圾利用率降低；）焚烧使垃圾利用率降低； 4 4）同时带来二次污染。）同时带来二次污染。处理方法处理方法 焚烧处理焚烧处理 热裂解热裂解 焙烧处焙烧处理理 其它热其它热 处理方法处理方法 发展史机械化连续垃圾焚烧炉。处理能力、焚烧效果、治污机械化连续垃圾焚烧炉。处理能力、焚烧效果、治污 焚烧带病

4、毒、病菌的垃圾。焚烧带病毒、病菌的垃圾。英、美、法等试验研究，建立焚烧炉英、美、法等试验研究，建立焚烧炉 19世纪中后期世纪中后期 20世纪初世纪初 1960 大型机械化炉排；较高效率的烟气净化大型机械化炉排；较高效率的烟气净化系统系统 19701990 自控、移动式机械炉排自控、移动式机械炉排焚烧炉、多样化、焚烧炉、多样化、t 除尘除尘 资源化资源化 智能化智能化 多功能多功能 综合性综合性 1 2 3 4 . 我国始于我国始于1980 焚烧焚烧 原理原理 燃烧、燃烧机理、燃烧技术、主要影响因素燃烧、燃烧机理、燃烧技术、主要影响因素 热平衡及热平衡及烟气分析烟气分析 固体废物热值、燃烧温度、

5、空气和烟气量计算固体废物热值、燃烧温度、空气和烟气量计算 焚烧焚烧 工艺工艺 焚烧工艺系统组成焚烧工艺系统组成 焚烧炉焚烧炉系统系统 焚烧炉、余热利用系统、焚烧炉选评焚烧炉、余热利用系统、焚烧炉选评 燃烧是燃烧是具有强烈放热效应、有基态和电子激发态的自由基出现，具有强烈放热效应、有基态和电子激发态的自由基出现，并伴有光辐射的化学反应现象并伴有光辐射的化学反应现象焚焚 烧烧 机机 理理 蒸发蒸发 挥发挥发 分解分解 烧结、熔融烧结、熔融 氧化还原氧化还原 cxhyoznusvclw + (x + v + y/4 w/4 z/2) o2 xco2 + whcl + 0.5un2 + vso2 +

6、(y-w) /2 h2o 传热传质过程传热传质过程 着火着火是可燃是可燃物质与助燃物质由缓慢放热反应转变为强烈放物质与助燃物质由缓慢放热反应转变为强烈放热反应的过程。可热反应的过程。可燃燃物质着火实际是燃烧系统的热力学、动力物质着火实际是燃烧系统的热力学、动力学、流体力学等各种因素共同作用的综合结果。常见的燃烧着学、流体力学等各种因素共同作用的综合结果。常见的燃烧着火方式：化学自然燃烧、热燃烧、强迫点燃燃烧三种。火方式：化学自然燃烧、热燃烧、强迫点燃燃烧三种。 燃烧实际上是燃烧实际上是干燥脱水、热化学分解、氧化还原反应干燥脱水、热化学分解、氧化还原反应的综的综合作用过程。干燥是利用焚烧系统热能

7、使入炉固体废物水分气合作用过程。干燥是利用焚烧系统热能使入炉固体废物水分气化蒸气的过程；按热量传递的方式，可将干燥分为传导干燥、化蒸气的过程；按热量传递的方式，可将干燥分为传导干燥、对流干燥和辐射干燥三种方式。热分解是固体废物中的有机可对流干燥和辐射干燥三种方式。热分解是固体废物中的有机可燃物质在高温作用下，进行化学分解和聚合反应的过程。燃烧燃物质在高温作用下，进行化学分解和聚合反应的过程。燃烧是可燃物质的快速分解和高温氧化过程；根据可燃物质种类和是可燃物质的快速分解和高温氧化过程；根据可燃物质种类和性质的不同，燃烧过程可划分为蒸发燃烧、分解燃烧和表面燃性质的不同，燃烧过程可划分为蒸发燃烧、分

8、解燃烧和表面燃烧三种机理。烧三种机理。焚焚 烧烧 机机 理理 焚烧炉烟气的气态污染物种类很多，但以焚烧炉烟气的气态污染物种类很多，但以soxsox、coxcox、noxnox、hclhcl、hfhf、二噁英类（、二噁英类（pcddspcdds）物质为主。烟气中）物质为主。烟气中soxsox主主要来源于废纸和厨房垃圾；要来源于废纸和厨房垃圾；hclhcl主要类源于含氯的废塑料。主要类源于含氯的废塑料。烟气中一部分烟气中一部分noxnox（热力型（热力型noxnox）来源于空气中的氮，另一部）来源于空气中的氮，另一部分分noxnox（燃料型（燃料型noxnox）来源于厨房垃圾。而二噁英类（）来源于

9、厨房垃圾。而二噁英类（pcddspcdds）污染物质，可能来源于固体废物中的废塑料、废药品，也可污染物质，可能来源于固体废物中的废塑料、废药品，也可能由其前驱体物质在焚烧炉内生成或在焚烧炉外生成。能由其前驱体物质在焚烧炉内生成或在焚烧炉外生成。 固体废物焚烧处理的产渣量及残渣性质，与固体废物种固体废物焚烧处理的产渣量及残渣性质，与固体废物种类、焚烧炉炉型、焚烧条件等有关。通常固体废物焚烧处理类、焚烧炉炉型、焚烧条件等有关。通常固体废物焚烧处理的产渣量很小，如生活垃圾焚烧处理产渣率一般为的产渣量很小，如生活垃圾焚烧处理产渣率一般为7 715%15%。残渣的化学组成主要是钙、硅、铁、铝、镁氧化物及

10、重金属残渣的化学组成主要是钙、硅、铁、铝、镁氧化物及重金属氧化物，性质相对较为稳定。氧化物，性质相对较为稳定。焚焚 烧烧 产产物物 焚焚 烧烧 技技 术术 层状燃烧技术层状燃烧技术 过程稳定、技术过程稳定、技术成熟、应用广成熟、应用广 固定炉排焚烧炉、固定炉排焚烧炉、水平机械焚烧炉、水平机械焚烧炉、倾斜机械焚烧炉倾斜机械焚烧炉等等 辐射、烟气对流，辐射、烟气对流，翻转及搅动翻转及搅动 炉型设计和配风炉型设计和配风设计设计 流化燃烧技术流化燃烧技术 较成熟，可处理较成熟，可处理低热值、高水分低热值、高水分废物，但对入料废物，但对入料要求均匀化、细要求均匀化、细小化小化 流化床焚烧炉流化床焚烧炉

11、空气流和烟气流空气流和烟气流快速移动，物料快速移动，物料流态化状态流态化状态 旋转燃烧技术旋转燃烧技术 较成熟、效率高较成熟、效率高 回转窑焚烧炉回转窑焚烧炉 滚筒、抄板滚筒、抄板 焚烧影焚烧影 响因素响因素 废物料层厚度、运废物料层厚度、运动方式、预热温度动方式、预热温度 进气方式、燃烧器性进气方式、燃烧器性能、烟净化系统阻力能、烟净化系统阻力 固固体体废废物物热热值值 4500760)81(450001400032. 2smclmommcmlhvh1001002)()(ohhhvhhv干湿2242095.735.519clflhvhhvh oh () 高位热值是指燃料在完全燃烧时释放出来的

12、全部热量，即在燃烧生成物中的水蒸汽凝结成水时的发热量，也称毛热。低位热值是指燃料完全燃烧，其燃烧产物中的水蒸汽以气态存在时的发热量，也称净热。单位是：千卡千克或千焦耳千克。 13400014300010500812.322420 1400045000760450083313400023800144200105008816334000choclschoshvmmmmmsteuerhvcoohosscheurerhvc公式公式公式d u lo n g: lh v l: l: l3123800144200105008816oohos固固体体废废物物燃燃烧烧温温度度 空空气气和和烟烟气气量量计计算算

13、33/vvvvvvvvvvvvmkgvmkg2222222222c os onho理 烟c os on理 空ho2理 空c o2s o2其 中 ： 0 . 0 0 1 8 6 6 c 0 . 0 0 7 s 0 . 7 9+ 0 . 0 0 8 n 0 . 1 1 1 h + 0 . 0 1 2 4 h o + 0 . 0 1 6 1式 中 ： 为 烟 气 中 c o 理 论 量 ，； 为 烟 气 中 s o 理 论 量 ，； 33/vmkgvmkg22n2ho2 为 烟 气 中 n 理 论 量 ，； 为 烟 气 中 h o 理 论 量 ，。焚焚 烧烧 工工 艺艺 工艺工艺 系统系统 空气系统

14、空气系统 前处理系统前处理系统 进料系统进料系统 焚烧炉系统焚烧炉系统 其它系统其它系统 烟气系统烟气系统 焚焚 烧烧 工工 艺艺 前前 处处 理理及及进进料料 系系 统统 焚焚 烧烧 工工 艺艺 焚焚 烧烧 炉炉 系系 统统 焚焚 烧烧 工工 艺艺 空空 气气 系系 统统 主要主要 设施设施 抽风、通风管道、进气系统、风机和空抽风、通风管道、进气系统、风机和空气预热器等气预热器等 助燃助燃空气空气 一次助燃空气：一次助燃空气：60%80%，干燥段，干燥段15%、燃烧段、燃烧段75%、燃烬段、燃烬段10% 二次助燃空气：二次助燃空气：20%40%，火焰上和，火焰上和二次燃烧室空气二次燃烧室空气

15、 换热换热器预器预热热 余热锅炉后，余热锅炉后，200280 焚焚 烧烧 工工 艺艺 烟烟 气气 系系 统统 pcdds: tcdds pcdfs 酸性气体酸性气体: hf、sox、nox、hcl 重金属重金属 汞、镉、铅汞、镉、铅 烟尘烟尘 焚焚 烧烧 工工 艺艺 其其 它它 系系 统统 灰渣系统灰渣系统 灰渣灰渣收集收集冷却冷却输送输送渣池渣池抓吊抓吊处理或外运处理或外运 灰渣漏斗、滑槽、水池或喷水器、排渣机械、抓提设备、输灰渣漏斗、滑槽、水池或喷水器、排渣机械、抓提设备、输送机械、磁选机等。送机械、磁选机等。废水处理系统废水处理系统 余热系统余热系统 发电系统发电系统 自动控制系统自动控

16、制系统 焚焚烧烧炉炉的的选选评评 炉型炉型 优点优点 缺点缺点 机械焚机械焚烧炉烧炉 容量大（单炉容量达容量大（单炉容量达100500t/d）、效）、效率高、焚烧彻底、公害易处理、燃烧稳率高、焚烧彻底、公害易处理、燃烧稳定、控管容易、余热利用高定、控管容易、余热利用高 造价高、技术复杂、维修费高，需连造价高、技术复杂、维修费高，需连续运转、运行管理要求高续运转、运行管理要求高 回转式回转式焚烧炉焚烧炉 垃圾搅拌及干燥性好、可适用中小容量垃圾搅拌及干燥性好、可适用中小容量（单炉容（单炉容100400t/d）、）、 可高温安全燃可高温安全燃烧，烧， 残灰颗粒小残灰颗粒小 连续传动装置复杂、炉内的耐

17、火材料连续传动装置复杂、炉内的耐火材料易损坏易损坏 控气式控气式焚烧炉焚烧炉 适用中小容量（单炉容量适用中小容量（单炉容量150t/d）、）、构造简单、装置可移动、机动性强构造简单、装置可移动、机动性强 燃烧不完全、燃烧效率低、燃烧不完全、燃烧效率低、 使用年使用年限短、限短、 平均建造成本较高平均建造成本较高 流化床流化床焚烧炉焚烧炉 容量适中（单炉容量容量适中（单炉容量50200t/d）、）、燃烧温度较低（燃烧温度较低（750850）、）、 热传导热传导好、公害低、好、公害低、 烧效率高烧效率高 操作技术高、燃料种类受到限制、进操作技术高、燃料种类受到限制、进料颗粒较小、单位处理量所需动力

18、高、料颗粒较小、单位处理量所需动力高、炉床材料易冲蚀损坏炉床材料易冲蚀损坏 垃圾衍垃圾衍生燃料生燃料焚烧炉焚烧炉 适用大容量（单炉容适用大容量（单炉容200750t/d）焚烧、）焚烧、余热利用率高、可资源回收余热利用率高、可资源回收 造价昂贵、设备构造复杂、技术复杂、造价昂贵、设备构造复杂、技术复杂、不适合高水分垃圾不适合高水分垃圾 焚焚烧烧炉炉的的选选评评 焚焚 烧烧 效效 果果 黑度，烟气量黑度，烟气量 1 2 3 4 热解热解 原理原理 热解定义及特点、热解过程及产物、有机热解定义及特点、热解过程及产物、有机固体废物热解机理固体废物热解机理 热解热解 工艺工艺 热解工艺分类热解工艺分类

19、典型固典型固体废物体废物的热解的热解 城市生活垃圾的热解、废塑料的热解、污城市生活垃圾的热解、废塑料的热解、污泥的热解、废橡胶的高温热解、农林废弃泥的热解、废橡胶的高温热解、农林废弃物的热解物的热解 热热 解解 与与 焚焚烧烧 比比较较 热解是将有机物在无氧或缺氧状态下加热，使之成为气态、液态或固态可燃物质的化学分解过程。热热 解解 的的 特特 点点 热热解解过过程程及及产产物物 有机固体废物有机固体废物 气体（气体（h h2 2 、chch4 4 、coco、coco2 2 ） + + 有机液体（有机酸、芳烃、焦油）有机液体（有机酸、芳烃、焦油）+ + 固体固体( (炭黑、灰炭黑、灰) )

20、3(c3(c6 6h h1010o o5 5) 8h) 8h2 2o+co+c6 6h h8 8o o（可燃油）（可燃油）+2co+2co+2co+2co2 2+ch+ch4 4+h+h2 2+7c+7c 010020030040050060070080001020304050607080901004312失 重率/%温度/ 20 min-1 40 min-1 60 min-1 80 min-10100200300400500600700800-1001020304050604321失重速率/min-1温度/玉米秆在不同升温速率下的tg，dtg曲线 热解的基本过程热热 解解 动动 力力 学学

21、不同可燃固体废物热解动力学参数不同可燃固体废物热解动力学参数 样样 品品 温度范围温度范围/k e /（kj/mol） a / min-1 纸纸 527628 74.71 2.7710106 6 布布 483628 81.95 1.3410106 6 草木草木 410631 39.93 317.38 厨余厨余 387624 9201001 24.67 327.35 1.13 2.4910101515 塑料塑料 690780 290.12 5.5610101919 热热 解解 工工 艺艺 分分类类 是否生是否生成炉渣成炉渣 渣造型和非造渣型渣造型和非造渣型 热解、热解、燃烧位燃烧位置置 单塔式和

22、双塔式单塔式和双塔式 产物物产物物理形态理形态 气化方式、液化方式、炭化方式气化方式、液化方式、炭化方式 热解炉热解炉结构结构 固定床、移动床、流化床和旋转炉固定床、移动床、流化床和旋转炉 热解温热解温度不同度不同 高温热解（高温热解（1000以上）、中温热解（以上）、中温热解（600-700）、低）、低温热解（温热解（600以下）以下） 供热方供热方式式 直接加热直接加热 、间接加热、间接加热 热热 解解 设设备备 内热式内热式设备设备外热式外热式设备设备 密闭的容器中，在绝氧的条件下，热量由反应器的外密闭的容器中，在绝氧的条件下，热量由反应器的外面通过器壁进行传递，垃圾被间接加热而分解的过

23、程面通过器壁进行传递，垃圾被间接加热而分解的过程就是外热式分解。设备有就是外热式分解。设备有外热式回转窑、竖井炉、二外热式回转窑、竖井炉、二塔流化床塔流化床也称部分燃烧热分解方式。反应器中的可燃性垃圾或也称部分燃烧热分解方式。反应器中的可燃性垃圾或热分解中分解生成的碳的部分燃烧，利用此燃烧热式热分解中分解生成的碳的部分燃烧，利用此燃烧热式垃圾发生分解。设备有单塔流化炉、竖井炉、气流热垃圾发生分解。设备有单塔流化炉、竖井炉、气流热分解炉及回转窑等。分解炉及回转窑等。热解影热解影 响因素响因素 空气量空气量 城城市市生生活活垃垃圾圾的的热热解解 主要热主要热 解技术解技术 occidental系统

24、系统 新日铁系统新日铁系统 purox系统系统 landgard系统系统 流化床系统流化床系统 garret系统系统 新日铁方式垃圾热解熔融处理工艺流程新日铁方式垃圾热解熔融处理工艺流程 热解和熔融为一体的复合处理工艺，垃圾在同一炉内完成干燥（300oc）、热解（300-1000oc） 、燃烧和熔融（1800oc）。重金属固化在玻璃体内。热解气热值8000kj/m3。 puroxpurox系统工艺流程示意图系统工艺流程示意图 纯氧高温热分解法，由union carbide开发，用于城市垃圾的热解。热解气含75%的co和h2，热值12000kj/m3，由底部排出的熔融渣经水冷后形成坚硬的颗粒物。

25、系统能耗主要为破碎和氧气制造。系统总体热效率为58%。1收料库收料库 2破碎机破碎机 3储料仓储料仓 4回转窑回转窑 5冷却装置冷却装置 6磁体磁体 7循环水循环水 8气体净化装气体净化装置置 9热交换器热交换器 10气体洗涤器气体洗涤器 11风机风机 12排气管排气管 landgardlandgard热分解系统原理图热分解系统原理图monsanto公司开发，破碎的废物用回转窑进行热解，窑内气体与固体的运动方向相反。每公斤垃圾产可燃气1.5m3，热值5000kj/m3。 occidentaloccidental系统工艺流程示意图系统工艺流程示意图 由美国的occidental research

26、 corporation开发，分为预处理和热解两大处理系统，热解设备为不锈钢筒式反应器，废料由空气输送至炉内，与760oc的炭黑混合燃烧提供热源。主要产物为热解油，热值24000kj/kg。1垃圾垃圾 2贮槽贮槽 3热分解塔热分解塔 4、10旋风分离器旋风分离器 5燃烧塔燃烧塔 6废气洗涤废气洗涤 7鼓风机鼓风机 8生成气生成气 9换热器换热器 11电除尘器电除尘器 12冷却塔冷却塔 13气柜气柜 14烟囱烟囱 15烧嘴烧嘴 16废水处理机废水处理机组组 17油装置油装置 18脱水装置脱水装置 19加料器加料器 20砂仓砂仓 21蒸汽发生器蒸汽发生器 月岛机械双塔循环式热解装置工艺流程图月岛机

27、械双塔循环式热解装置工艺流程图 日本工业技术院研制，石英砂和热解气、助燃空气形成流化加热，500oc热解。1前破碎机前破碎机 2气力分选气力分选 3干燥器干燥器 4筛选筛选 5细破碎细破碎 6热分解反应热分解反应器器 7无机物处理系统无机物处理系统 garret garret 热分解系统工艺流程图热分解系统工艺流程图由美国garret研究和开发公司开发，经破碎、风选、干燥脱水、筛分磁选、浮选可回收70%的玻璃和金属，轻组分破碎后由气流送入管式热解炉，由外加热至500oc热解，产物油热值31000kj/l，气热值18000kj/m3。 3）城市垃圾热解方式的经济技术评价）城市垃圾热解方式的经济技

28、术评价 美国哥伦比亚大学技术中心，对从城市垃圾回收能量的不美国哥伦比亚大学技术中心，对从城市垃圾回收能量的不同方法进行了比较和评价，主要从对环境的影响、运转的可靠同方法进行了比较和评价，主要从对环境的影响、运转的可靠性和经济可行性几个方面进行了比较。从经济比较的结果来看，性和经济可行性几个方面进行了比较。从经济比较的结果来看，以以purox法处理费用最低，而法处理费用最低，而garret法处理费用最高。尽管从法处理费用最高。尽管从产生的液态燃料易于贮存和运输这点来看，产生的液态燃料易于贮存和运输这点来看，garret法有其优点，法有其优点，但由于此法生产的焦油粘性大、辐射性强，在贮藏时易聚合，

29、但由于此法生产的焦油粘性大、辐射性强，在贮藏时易聚合，不能混掺于油中，而且回收的气体热值低，使用受到限制。比不能混掺于油中，而且回收的气体热值低，使用受到限制。比较而言，在这些方法中，以较而言，在这些方法中，以purox方法最好，对环境影响小、运方法最好，对环境影响小、运转简单、产品适应面广、净处理费用也不高，与纽约市填埋处转简单、产品适应面广、净处理费用也不高，与纽约市填埋处理垃圾的费用大致相当。理垃圾的费用大致相当。 城市垃圾回收能量方法的评价比较城市垃圾回收能量方法的评价比较 （1000t/d1000t/d） 项目项目 landgardlandgard法法 garrettgarrett法

30、法 torraxtorrax法法 puroxpurox法法 投资额（日元投资额（日元/t/t） 偿还费（日元偿还费（日元/t/t） 运转费（日元运转费（日元/t/t） 运转费总额（日元运转费总额（日元/t/t） 回收资源折价（日元回收资源折价（日元/t/t） 净处理费用（日元净处理费用（日元/t/t） 645 645 2151 2151 3606 3606 5757 5757 3930 3930657 2184 2184 3683 3683 5877 5877 2835 2835 30423042485 485 1644 1644 3273 3273 4917 491

31、7 2070 2070 28472847687 687 2280 2280 3576 3576 5856 5856 4668 4668 11881188废废塑塑料料的的热热解解 在500oc可以得到较高产率的液态烃和苯乙烯单体，低于该温度会发生热解不完全或过度热解而导致产率降低。为了得到更多的目的产物，一般需要加催化剂，如硅铝类化合物和各种分子筛。废废塑塑料料的的热热解解设设备备 在槽内的分解过程中在槽内的分解过程中进行混合搅拌，物料进行混合搅拌，物料混合均匀，采用外部混合均匀，采用外部加热，靠温度来控制加热，靠温度来控制成油形状。该法物料成油形状。该法物料的停留时间较长，加的停留时间较长，加

32、热管表面析出炭后会热管表面析出炭后会造成传热不良，须定造成传热不良，须定期清理排出。期清理排出。 管式蒸馏先用重油溶解或管式蒸馏先用重油溶解或分解废塑料，然后再进入分解废塑料，然后再进入分解炉；螺旋式反应器则分解炉；螺旋式反应器则采用螺旋搅拌，传热均匀，采用螺旋搅拌，传热均匀，分解速度快，但对分解速分解速度快，但对分解速度较慢的聚合物不能完全度较慢的聚合物不能完全实现轻质化。实现轻质化。采用部分塑料采用部分塑料燃烧的内部加燃烧的内部加热方式，具有热方式，具有原料不须熔融、原料不须熔融、热效率高、分热效率高、分解速度快等优解速度快等优点。点。废废塑塑料料的的热热解解 比较简单地把废比较简单地把废

33、ps制成液状单体，制成液状单体，而且用于回收单体而且用于回收单体的分解设备、反应的分解设备、反应温度和停留时间均温度和停留时间均可随意控制。可随意控制。由于抽料泵会造成减由于抽料泵会造成减压，物料在分解管内停压，物料在分解管内停留时间不稳定；留时间不稳定； 高温高温分解时气化率高；分解时气化率高； 分分解速度慢的聚合物不能解速度慢的聚合物不能完全实现轻质化；完全实现轻质化； 由由于是外部加热，所以耗于是外部加热，所以耗能比较大。能比较大。热解原料的分热解原料的分散不够均匀，散不够均匀，颗粒与气体的颗粒与气体的热交换效率低，热交换效率低，管线容易结焦管线容易结焦等。等。1溶解槽溶解槽 2管式分解

34、炉管式分解炉 3分离槽分离槽 4油品回收系统油品回收系统 5补燃器补燃器 图图 管式蒸馏法热分解工艺流程图管式蒸馏法热分解工艺流程图 1 传送机传送机 2破碎机破碎机 3筒仓筒仓 4气流干燥机气流干燥机 5料斗料斗 6袋滤机袋滤机 7熔融炉熔融炉 8热风炉热风炉 9微波电源微波电源 10贮液槽贮液槽 11螺旋式反应器螺旋式反应器 12残渣排出机残渣排出机 13蒸馏塔蒸馏塔 14煤气洗涤器煤气洗涤器 15燃烧炉燃烧炉 16重油贮槽重油贮槽 17轻重油贮槽轻重油贮槽 18盐酸回收塔盐酸回收塔 19盐酸槽盐酸槽 20中和槽中和槽 21碱槽碱槽 22中和废液贮槽中和废液贮槽 图图 螺旋式热分解系统工艺

35、流程图螺旋式热分解系统工艺流程图 （a） 流化床热分解炉流化床热分解炉 （b） 系统工艺流程系统工艺流程 1砂加料口砂加料口 2 ,9螺旋加料器螺旋加料器 3摆线减速器摆线减速器 4起重机起重机 5给料槽给料槽 6平板送料器平板送料器 7传送带传送带 8传送带称传送带称 10密封罐密封罐 11流化床热分解炉流化床热分解炉 12垫片垫片 13蒸馏塔蒸馏塔 14冷却塔冷却塔 15烟雾分离器烟雾分离器 16排气筒排气筒 17脱膜筒脱膜筒 18水洗槽水洗槽 19油水分离槽油水分离槽 20送风机送风机 21尾气燃烧炉尾气燃烧炉 22焦炭滚筒焦炭滚筒 23盐酸回收塔盐酸回收塔 24贮罐贮罐 25排风机排风

36、机 26清洗塔清洗塔 27中和槽中和槽 28油罐油罐 29压缩机压缩机 图图 流化床热分解系统工艺流程图流化床热分解系统工艺流程图 污泥的热解特点：与焚烧相比，优点有操作系统封闭，减容率高，无污染气体排放，几乎所有的重金属颗粒都残留在固体剩余物中，能实现能量的自给和资源的回收。产物：可燃性气体，液态燃料油焦油，炭黑残渣。污污泥泥的的热热解解 污泥脱水 干燥 热解 炭灰分离 油气冷凝 热量回收 二次污染防治二次燃烧1 定量进料器定量进料器 2蒸汽干燥器蒸汽干燥器 31号水洗塔号水洗塔 4热解炉热解炉 5热风炉热风炉 6燃烧室燃烧室 7余热锅炉余热锅炉 82号水洗塔号水洗塔 9吸水塔吸水塔 10湿

37、式电除尘器湿式电除尘器 11碱循环槽碱循环槽 12灰槽灰槽 13烟囱烟囱 图图 污泥干燥污泥干燥- -热解系统示意图热解系统示意图污泥热解主要工序：脱水、干燥、热解、炭灰分离、油气冷凝、热量回收、二次污染防治等。图图 污泥低温热解工艺流程污泥低温热解工艺流程 在小于500oc、常压和缺氧条件下，用污泥中所含硅酸铝和重金属做催化剂，将污泥中的脂类和蛋白质转变为燃料油、气和炭。废废橡橡胶胶的的热热解解 轮胎破碎 分（磁）选 干燥预热 橡胶热解 油气冷凝 热量回收 废气净化 废橡胶的热解产物废橡胶的热解产物 废橡胶（如废轮胎）的热解产物非常复杂，根据废橡胶（如废轮胎）的热解产物非常复杂，根据德国汉堡

38、大学的研究，轮胎热解得到的产物中，（按德国汉堡大学的研究，轮胎热解得到的产物中，（按质量计）气体占质量计）气体占22%22%、液体占、液体占27%27%、炭灰占、炭灰占39%39%、钢丝、钢丝占占12%12%。 气体组成中主要为甲烷（气体组成中主要为甲烷（15.13%15.13%）、乙烷）、乙烷（2.95%2.95%）、乙烯（）、乙烯（3.99%3.99%）、丙烯（）、丙烯（2.5%2.5%）、一氧化）、一氧化碳（碳（3.8%3.8%），水、），水、coco2 2、氢气和丁二烯也占一定比例。、氢气和丁二烯也占一定比例。液体组成中主要是苯（液体组成中主要是苯（4.75%4.75%）、甲苯（）、甲

39、苯（3.62%3.62%）和其）和其他芳香族化合物（他芳香族化合物（8.5%8.5%）。在气体和液体中还有微量）。在气体和液体中还有微量的硫化氢和噻吩，但硫含量都低于标准。的硫化氢和噻吩，但硫含量都低于标准。废废橡橡胶胶的的热热解解 图图 橡胶热解产品组成与温度关系橡胶热解产品组成与温度关系 农农林林废废弃弃物物的的热热解解 农林废弃物生产草煤气农林废弃物生产草煤气 在烟气供应不足的情况下，在较低温度下燃烧农林废弃物，在烟气供应不足的情况下，在较低温度下燃烧农林废弃物，可生成以一氧化碳和氢气为主要成分的可燃气体，俗称草煤气。可生成以一氧化碳和氢气为主要成分的可燃气体，俗称草煤气。 当空气从炉栅

40、进入炉内后，首先与有机废物燃烧生成当空气从炉栅进入炉内后，首先与有机废物燃烧生成coco2 2，coco2 2随气流进入还原层被还原成随气流进入还原层被还原成coco，所含的水分也被还原成，所含的水分也被还原成h h2 2和和coco。在干馏层，有机废物被热气体干馏，分解为在干馏层，有机废物被热气体干馏，分解为chch4 4，c c2 2h h4 4等挥发性气等挥发性气体，与体，与h h2 2和和coco一道进入干燥层，最终形成由一道进入干燥层，最终形成由coco、h h2 2、chch4 4、 c c2 2h h4 4 与水蒸气、氮气组成的混合气体，其热值一般为与水蒸气、氮气组成的混合气体，

41、其热值一般为62817118kj/m62817118kj/m3 3。农农林林废废弃弃物物的的热热解解 图图 草煤气发生炉工作原理示意图草煤气发生炉工作原理示意图 农农林林废废弃弃物物的的热热解解 气化炉主要有固定床（上吸式、下吸式、层式下吸式等）气化炉及循气化炉主要有固定床（上吸式、下吸式、层式下吸式等）气化炉及循环流化床气化炉等。环流化床气化炉等。（a） （b） （c） （a）上吸式气化炉（）上吸式气化炉（b）下吸式气化炉（）下吸式气化炉（c）层式下吸式气化炉）层式下吸式气化炉 农农林林废废弃弃物物的的热热解解 图图 循环流化床系统循环流化床系统 1、8l阀阀 2下料直管下料直管 3原料缓冲

42、罐原料缓冲罐 4旋风旋风分离器分离器 5炭受槽炭受槽 6循环管循环管 7气化炉气化炉 p测测压点压点 t测温点测温点 农林废弃物热解生产化工原料农林废弃物热解生产化工原料 在隔绝空气的条件下，经农林废物加热至在隔绝空气的条件下，经农林废物加热至270-270-400400，可分解形成固体的草炭、液态的糠醛、乙酸、，可分解形成固体的草炭、液态的糠醛、乙酸、焦油、气态的草煤气等多种燃料与化工原料。焦油、气态的草煤气等多种燃料与化工原料。 热解系统主要设备由热解炉、冷却器和分离器三部热解系统主要设备由热解炉、冷却器和分离器三部分组成。分组成。农农林林废废弃弃物物的的热热解解 a热解釜热解釜 b热解炉

43、热解炉 c吊钩吊钩 d冷凝器冷凝器 e分离器分离器 f净化器净化器 g分液罐分液罐 h污泥罐污泥罐 i油槽油槽 图图 竖置式热解炉竖置式热解炉 固固体体废废物物的的焙焙烧烧 方方法法 还原焙烧还原焙烧 硫酸化焙烧硫酸化焙烧 氯化焙烧氯化焙烧 钠化焙烧钠化焙烧 离析焙烧离析焙烧 烧结焙烧烧结焙烧 分解焙烧分解焙烧 氧化焙烧氧化焙烧 焙烧是在低于熔点的温度下进行热处理固体废物的过程，其目的是改变废物的化学物理性质，以便于后续的资源化利用。焙烧后的产品称为焙砂。固固体体废废物物的的焙焙烧烧 烧结焙烧：烧结焙烧：将粉末或粒状物料在高温下烧成块状或球将粉末或粒状物料在高温下烧成块状或球团状物料，目的为提

44、高致密度和机械强度，以便于下团状物料，目的为提高致密度和机械强度，以便于下步作业的进行。步作业的进行。 烧结成块是主要的目的，有时需要添烧结成块是主要的目的，有时需要添加石灰石等其他辅助原料。加石灰石等其他辅助原料。分解焙烧：分解焙烧：物料在高温下发生分解反应的过程，也叫物料在高温下发生分解反应的过程，也叫煅烧。通常是为了脱除煅烧。通常是为了脱除coco2 2及结合水，使物料某些成分及结合水，使物料某些成分发生分解。例如，碳酸钙煅烧：发生分解。例如，碳酸钙煅烧：cacocaco3 3 cao + co cao + co2 2 氧化焙烧氧化焙烧主要用于脱硫适用于对硫化物的氧化。例如，硫铁矿的氧化

45、焙烧：7fes2 + 6o2 fe7s8 + 6so2延长焙烧时间，磁黄铁矿可变为磁铁矿：3fe7s8 + 38o2 fe3o4 +24so2固固体体废废物物的的焙焙烧烧 固固体体废废物物的的焙焙烧烧 还原焙烧：还原焙烧：在还原气氛中将固体废物中的金属氧化物转变成为低在还原气氛中将固体废物中的金属氧化物转变成为低价金属氧化物或金属的过程。价金属氧化物或金属的过程。 凡是对氧的化学亲和力比对被还原的金属对氧的化学亲和力凡是对氧的化学亲和力比对被还原的金属对氧的化学亲和力大的物质均可作为该金属氧化物的还原剂使用。常用的还原剂有大的物质均可作为该金属氧化物的还原剂使用。常用的还原剂有固定碳固定碳 、

46、气体一氧化碳和氢气。例如、气体一氧化碳和氢气。例如fe3o4fe3o4的还原焙烧：的还原焙烧：3fe3fe2 2o o3 3 + c 2fe + c 2fe3 3o o4 4 + co + co 4fe3o4 + o2 350350c c 6 6-fe-fe2 2o o3 3 固固体体废废物物的的焙焙烧烧 氯化焙烧：氯化焙烧：废物原料与氯化剂混合废物原料与氯化剂混合 ，在一定的温度或气氛下进行，在一定的温度或气氛下进行焙烧，使废物中的有价金属与氯化物发生化学反应，生成可溶性焙烧，使废物中的有价金属与氯化物发生化学反应，生成可溶性金属氯化物或挥发性气态金属氯化物的过程。（高中低）金属氯化物或挥发

47、性气态金属氯化物的过程。（高中低） 如硫酸如硫酸渣、高钛渣等废物的预处理。例如用氯化钠处理高钛渣：渣、高钛渣等废物的预处理。例如用氯化钠处理高钛渣：首先首先2nacl + sio2nacl + sio2 2 + h + h2 2o nao na2 2siosio3 3 + 2hcl + 2hcl然后然后tiotio2 2 + 4hcl ticl + 4hcl ticl4 4 + 2h + 2h2 2o o离析焙烧：离析焙烧：是氯化焙烧的发展，它是在有还原剂存在时，在高于是氯化焙烧的发展，它是在有还原剂存在时，在高于氯化焙烧温度下进行的，生成的挥发性氯化物再被还原为金属，氯化焙烧温度下进行的，生

48、成的挥发性氯化物再被还原为金属，沉积到还原剂表面的金属再用浮选的方法回收。例如铜的回收：沉积到还原剂表面的金属再用浮选的方法回收。例如铜的回收：首先首先2nacl + sio2nacl + sio2 2 + h + h2 2o nao na2 2siosio3 3 + 2hcl + 2hcl然后然后2cuo + 2hcl 2/3cu2cuo + 2hcl 2/3cu3 3clcl3 3 + 2h + 2h2 2o oc + c + h2o co + h2cu3cl3 + 3/2h2 + c cu(c) +3hcl 固固体体废废物物的的焙焙烧烧 硫酸化焙烧硫酸化焙烧 利用空气中的氧气与废物中的硫

49、作用，按温度和气氛的不同利用空气中的氧气与废物中的硫作用，按温度和气氛的不同生成氧化物和硫酸盐的过程。主要用于处理含硫化矿的尾矿和其生成氧化物和硫酸盐的过程。主要用于处理含硫化矿的尾矿和其他废物，回收其中的有价金属铜、钴、镍等。例如他废物，回收其中的有价金属铜、钴、镍等。例如cuscus矿的焙烧：矿的焙烧：cus + 2ocus + 2o2 2 cuso cuso4 4 加盐焙烧加盐焙烧( (钠化焙烧钠化焙烧) ) 在废物原料中加入硫酸钠、氯化钠、碳酸钠等添加剂进行焙在废物原料中加入硫酸钠、氯化钠、碳酸钠等添加剂进行焙烧，使有价金属与添加剂反应生成可溶性钠盐，再用水浸出焙砂，烧，使有价金属与添

50、加剂反应生成可溶性钠盐，再用水浸出焙砂，使有价金属转入溶液而于其他组分分离的过程。如钒渣的加盐焙使有价金属转入溶液而于其他组分分离的过程。如钒渣的加盐焙烧提钒、含钨尾矿加盐焙烧提钨等。烧提钒、含钨尾矿加盐焙烧提钨等。固固体体废废物物的的焙焙烧烧 加盐焙烧加盐焙烧 例如回收例如回收v v2 2o o5 5: :尾矿加盐焙烧尾矿加盐焙烧v v2 2o o5 5 + na + na2 2coco3 3 na na2 2o ov v2 2o o5 5 + co+ co2 2之后用水浸出：之后用水浸出：2na2na3 3vo4 + h2o na4v2o7 + naoh 焦钒酸钠再用焦钒酸钠再用nhnh4

51、 4clcl沉淀析出无色结晶的偏钒酸铵：沉淀析出无色结晶的偏钒酸铵：na4v2o7 + nh4cl nh4vo3 + 2nh3 + h2o + 4nacl偏钒酸铵再焙烧回收偏钒酸铵再焙烧回收v2o5: 2nh4vo3 2nh3 + v2o5 + h2o固固体体废废物物的的热热分分解解 固体废物的热分解：固体废物的热分解： 指晶体状的固体废物在较高温度下脱除其中吸附水及结合水或指晶体状的固体废物在较高温度下脱除其中吸附水及结合水或同时脱除其他易挥发物质的过程。是无机固体废弃物资源化的重要同时脱除其他易挥发物质的过程。是无机固体废弃物资源化的重要途径。途径。 热分解脱水：热分解脱水： 在热状态下使

52、废物分子内部的结合水分解排出的过程，排除结在热状态下使废物分子内部的结合水分解排出的过程，排除结合水后的废物资源化利用档次可得到提高。如含高岭石的废物，废合水后的废物资源化利用档次可得到提高。如含高岭石的废物，废石膏的脱水等。石膏的脱水等。 固固体体废废物物的的热热分分解解 氧化分解：氧化分解： 在高温煅烧时易发生分解，脱除其中某一挥发组分的过程。在高温煅烧时易发生分解，脱除其中某一挥发组分的过程。1 1）碳酸盐的热分解：如菱镁矿、白云石、石灰石的煅烧碳酸盐的热分解：如菱镁矿、白云石、石灰石的煅烧 2 2）硫酸盐）硫酸盐的热分解的热分解 3 3）碳素、硫化物及有机物的氧化）碳素、硫化物及有机物

53、的氧化 4 4）氧化铁的热）氧化铁的热分解（氧化气氛和还原气氛）等。分解（氧化气氛和还原气氛）等。 熔融：熔融： 将固体废物在熔点条件下转变为液相高温流体的工艺过程。有将固体废物在熔点条件下转变为液相高温流体的工艺过程。有单一成分的熔融和复合组分的熔融等。单一成分的熔融和复合组分的熔融等。 分解熔融：分解熔融： 在高温下转变成新的结晶矿物，同时产生具有补充组分的液相在高温下转变成新的结晶矿物，同时产生具有补充组分的液相的过程。如的过程。如 锆英石转变为斜锆石；莫来石转变为刚玉；堇青石转锆英石转变为斜锆石；莫来石转变为刚玉；堇青石转变为莫来石；高龄石转变为硅尖晶石等。变为莫来石；高龄石转变为硅尖

54、晶石等。 固固体体废废物物的的烧烧成成 烧成：烧成： 在远高于废物热分解温度下进行的高温煅烧，也称重烧。可稳定在远高于废物热分解温度下进行的高温煅烧，也称重烧。可稳定废物中氧化物或硅酸盐矿物的物理状态，变为稳定的固相材料。废物中氧化物或硅酸盐矿物的物理状态，变为稳定的固相材料。 再结晶：再结晶： 氢氧化物和碳酸盐矿物在较低温度下产生热分解生成的各种氧化氢氧化物和碳酸盐矿物在较低温度下产生热分解生成的各种氧化物，一般结晶度较差，但活性大。如果将这些氧化物作为活性材料，物，一般结晶度较差，但活性大。如果将这些氧化物作为活性材料，如催化剂、催化剂载体、吸附材料以及活性填料、涂料等使用，必须如催化剂、

55、催化剂载体、吸附材料以及活性填料、涂料等使用，必须充分利用它的活性状态，制止它的进一步结晶。如果将这些氧化物作充分利用它的活性状态，制止它的进一步结晶。如果将这些氧化物作为耐火材料原料、精细陶瓷材料以及多性填料、涂料等使用，则须在为耐火材料原料、精细陶瓷材料以及多性填料、涂料等使用，则须在更高温度下进行烧成，使之充分再结晶，提高强度。如氧化镁的转变更高温度下进行烧成，使之充分再结晶，提高强度。如氧化镁的转变等。等。固固体体废废物物的的烧烧成成 变体的稳定化：变体的稳定化： 不少氧化物和硅酸盐化合物存在有两种以上的结晶变体，天然矿物不少氧化物和硅酸盐化合物存在有两种以上的结晶变体，天然矿物一般是

56、以低温型产出，经过加热后可转变为高温型。如石英的转变。一般是以低温型产出，经过加热后可转变为高温型。如石英的转变。 胚体烧成中的玻化成瓷作用：胚体烧成中的玻化成瓷作用： 针对很多分散状、颗粒状或块状废物，得到活性或惰性材料粉体。针对很多分散状、颗粒状或块状废物，得到活性或惰性材料粉体。 高密度矿物的稳定化：高密度矿物的稳定化： 高压生成的矿物，在常压下加热到一定温度呈现有激烈的异常膨胀，高压生成的矿物，在常压下加热到一定温度呈现有激烈的异常膨胀，密度下降，同时发生热分解，变为常压下稳定的其他晶相。如蓝晶石转密度下降，同时发生热分解，变为常压下稳定的其他晶相。如蓝晶石转变为莫来石。变为莫来石。习题与思考习题与思考 1.影响固体废物焚烧处理的主要因素有哪些？这些因素对固体废物焚烧处理