热解二

null热解热解主要内容主要内容1.热解的原理和特点 2.热解的方式 3.热解的主要影响因素 4.热解工艺与设备 5.热解处理实例 6.课后思考1. 热解的原理和特点1. 热解的原理和特点 热分解是有机物在无氧或缺氧条件下的高温加热分解技术，与燃烧时的放热反应有所不同。一般燃烧为放热反应，而热解反应大致是吸热反应。在有机物燃烧过程中，其主要生成物为二氧化碳和水。而热分解主要是使高分子化合物分解为低分子，因此热分解也称为“干馏”。其产物可以分为以下几类。 气体部分 ： 氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳等。 液体部分 ：甲醇、丙酮、醋酸、含其他有机物的焦油、溶剂油、水溶液等。 固体部分 ： 主要为炭黑 例如纤维素的热分解为： 3(C6H10O5)n 8H2O十C6H8O(焦油)＋2CO＋CH4＋H2十7C 式中， C6H8O(焦油)为液态生成物热解1.1 有机废物热解过程1.1 有机废物热解过程1.2 有机废物热解机理1.2 有机废物热解机理1.3 热解工艺产物1.3 热解工艺产物不同热解工艺下生成产物各不相同1.4 热分解的适用条件1.4 热分解的适用条件注意：对于含水率过高、性质不同的可热解的有机混合物，在使用热解技术时需要充分研究废物的组成、性质和数量，考虑其经济性。 适于热分解的废物：废塑料(含氯的除外）、废橡胶、废轮胎、废油及油泥（渣）、废有机污泥。 适于焚烧的废物：纸、木材、纤维素、动物性残渣、无机污泥、有机粉尘、含氯有机废物、城市垃圾、其他各种混合废物。1.5 热解应用与固体废物资源化具有的优点1.5 热解应用与固体废物资源化具有的优点可以将固体废物中的有机物转化为以燃料气、燃料油和炭黑为主的贮存性能源； 由于是缺氧分解，排气量少，有利于减轻对大气环境的二次污染； 废物中的硫、重金属等有害成分，大部分被固定在炭黑中； NOX的产量减少。2. 热解的方式2. 热解的方式按加热方式分：直接加热和间接加热方式； 直接加热：由部分废弃物原料直接燃烧供热或利用辅助燃料加热方式； 间接加热：由反应器外侧供应热解所需热量的加热方式； 按热解设备分：固定床式、移动床式、流化床式、回转窑式等； 按热解方式和产物分：气化、液化和炭化； 气化：废弃物发生不完全燃烧反应的过程； 液化：生成物以液态组分为主的热解过程； 炭化：以获得多孔质固体产物为主的热解过程； 按热解温度分：低温热解、中温热解和高温热解； 低温：600℃以下、中温：600--800 ℃、高温：800 ℃以上； 3. 热解过程的主要影响因素3. 热解过程的主要影响因素热解过程主要受热解温度、含水率、热解时间和废物性质等因素影响； 温度：温度越高，碳氢化合物裂解率越高，液态产物越低、低分子气体产物越高； 含水率：废弃物含水率越大，热解温度越低，高分子碳氢化合物及液态产物越高。高温情况下，改质反应越易进行； 热解时间：时间越短，热解反应越不完全，反之，热解原料层温度梯度小，热解彻底； 废弃物性质：有机质组分越高，越易发生热解反应；高分子有机物完全裂解温度高，纤维质、生物质物质易于裂解；影响热解的主要因素影响热解的主要因素温度 热解温度 决定 郑伟家庭教育讲座全集个人独资股东决定成立安全领导小组关于成立临时党支部关于注销分公司决定 着热解产物的分配比。热解过程中，可通过控制热解温度来选择热解产品的产量和成分。一般来说，温度升高气体的产量增加。如右图所示4. 热解的设备与工艺4. 热解的设备与工艺回转窑方式：Landgard系统（有机物气化） 流化床有单塔式和双塔式两种，其中双塔式流化床已经达到工业化生产规模。 多段炉：主要用于含水率较高的有机污泥的处理。 Flush Pyrolysis方式：Occidental系统（有机物液化，低温热解） 移动床熔融炉方式是城市垃圾热解技术中最成熟的方法，代表性的系统有新日铁系统、Purox系统和Torrax系统。热解反应器热解反应器4.1、固定床反应器（固定燃烧床反应器） 热量由废物燃烧部分燃烧所提供；逆流式物流方向，停留时间长，保证了废物最大程度地转换成燃料；因气体流速相应较低，产生气体中夹带的颗粒物质也比较少，减少了对空气污染的潜在影响。 但存在一些技术难题，如有 粘性的燃料需要进行预处理； 使其燃烧时不结成饼状。 由于反应器内气流为上行式， 温度低，含焦油等成分多， 易堵塞气化部分管道。 4.2、流化床反应器（流态化燃烧床反应器）4.2、流化床反应器（流态化燃烧床反应器）在流化床中，气体与燃料同流向相接触；反应器中气体流速高到可以使颗粒悬浮，使得固体废物颗粒分散，反应性能更好，速度快。 此工艺 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 废物颗粒本身可燃性好；温度应控制在避免灰渣熔化的范围内，以防灰渣融熔结块。 适应于含水量高或波动较大的废物燃料，且设备尺寸比固定床小，但热损失大，气体中带走大量的热量和较多地未反应的固体燃料粉末。 4.3、旋转窑4.3、旋转窑 旋转窑是一种间接加热的高温分解反应器。 其主要设备为一个稍微倾斜的圆筒，在它缓慢旋转的过程中使废料移动通过蒸馏容器到卸料口。蒸馏容器由金属制成，而燃烧室则是由耐火 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 砌成。分解反应所产生的气体一部分在蒸馏器外壁与燃烧室内壁之间的空间燃烧，这部分热量用来加热废料。此类装置要求废物必须破碎较细，尺寸一般要小于5cm，以保证反应进行完全4.4、双塔循环式热解反应器4.4、双塔循环式热解反应器包括固体废物热分解塔和固形炭燃烧塔。特点：将热解与燃烧反应分开在两个塔中进行。 热解所需的热量，由热解生成的固体炭或燃料气在燃烧塔内燃烧供给。 惰性的热媒体 (砂)在燃烧炉内吸 收热量并被流化气 鼓动成流化态，经 联络管返回燃烧炉 内，再被加热返回 热解炉。 (一)新日铁系统(一)新日铁系统该系统是将热解和熔融一体化的设备，通过控制炉温和供氧条件，使垃圾在同一炉体内完成干燥、热解、燃烧和熔融。 干燥段温度约为300℃； 热解段温度为300～1000℃； 熔融段温度为1700～1800℃； 可燃烧性气体热值6276-10460 kJ／m3；新日铁热解工艺新日铁热解工艺新日铁工艺的技术要素新日铁工艺的技术要素投料口采用双重密封阀结构——防止可燃气体泄漏； 竖式炉内由上向下移动与空气相遇——换热 热解段，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——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—熔渣—填埋或再利用新日铁热解熔融系统的热解气体组分新日铁热解熔融系统的热解气体组分(二)Purox系统(二)Purox系统该系统为气化熔融系统，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，残渣在炉底燃烧； U.C.C.纯氧高温热分解法； 底部燃烧温度：1650℃，生成熔渣； 热解气洗涤——去除焦油，生成含有CO、H2及其他气体；Purox ProcessPurox ProcessPurox系统的能量及物质平衡Purox系统的能量及物质平衡 该系统主要的能量消耗是垃圾破碎过程和1t垃圾热解需要的0.2t氧气的制造过程。该系统每处理lkg垃圾可以产生热值为11168kJ/m3的可燃性气体0.712m3； 该气体以90％的效率在锅炉中燃烧回收热量，系统总体的热效率为58％。 （三）Torrax系统（三）Torrax系统由气化炉、二燃室、一次空气预热器、热回收系统和尾气净化系统构成; 垃圾不经预处理直接投入竖式气化炉中; 垃圾干燥和热解所需的热量由炉底部通入的预热至1000℃的空气和炭黑燃烧提供; 二燃室温度1400℃，出口气体温度1150～1250℃——预热气体和回收蒸汽; Torrax 热解系统Torrax 热解系统Torrax热解系统Torrax热解系统垃圾热值的大约35％用于助燃空气的加热和设施所需电力的供应，提供给余热锅炉的热量达57％，即相当于垃圾热值的大约37％作为蒸汽得到回收。 (四)Occidental系统(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，粘度较普通燃料油高；Occidental ProcessOccidental ProcessOccidental ProcessOccidental Process从热值为11619kJ/kg的垃圾1kg可以得到热值为1139kcal的热解油0.150L，其他热量则通过残渣和炭黑损失掉了。在热解过程中还消耗掉1724kJ的外加能量，扣除这部分能量后，相当于只回收了3045kJ的能量。 （五） 流化床系统（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℃; 分离出的热解气一部分用于燃烧，用来加热辅助流化空气，残余的热解气作为流化气回流到热解塔中; 当热解气不足时，由热解油提供所需的那部分热量。 流化床热解系统流化床热解系统5. 典型固体废物的热解5. 典型固体废物的热解废塑料的热解产物及流程 主要产物： C1··C44的燃料油、燃料气以及固体残渣。（在通常情况下，产生的燃料气基本上在系统内全部消耗掉，燃料油也部分消耗。） 用途： 聚烯烃在热作用下可以发生裂解，产生低分子量化合物，有气体、液体、固体，其中气体可作燃气，液体作汽油、柴油等，固体作铺路材料。 催化剂： 有催化剂存在时会改变裂解机理或裂解速度，使产物组分发生改变。聚烯烃在催化剂存在下分解，其分解速度大大增加，如PE在熔融盐分解炉中有沸石催化剂存在时，在420—580℃分解，其分解速度提高2～7倍。null 废旧PE和PP聚合物在高温下可以发生裂解，随温度不同，裂解产物有所变化。 裂解温度在800℃时，热分解产物大部分是乙烯、丙烯和甲烷； 在中等温度400—500℃之间，热分解产物有液体、气体、固体残留物，其中气体占20％一40％，液体35％一70％，残留物10％一30％； 在较低温度下裂解产生较多的是高沸点化合物。随温度提高，低分子量物质含量会提高，在常温下为气体。塑料气化温度曲线塑料气化温度曲线废塑料热解气分析废塑料热解气分析nullnull橡胶的热解处理橡胶的热解处理废轮胎高温热解靠外部加热使化学链打开, 有机物得以分解或液化、汽化。 热解温度在250℃～500℃范围内 当温度高于250℃时, 破碎的轮胎分解出的液态油和气体随温度升高而增加 400℃以上时依采用的方法不同, 液态油和固态炭黑的产量随气体产量的增加而减少。null催化剂： 4% NaOH 溶液是最常用的废轮胎热解催化剂, 它能加速高分子链的断裂, 在相同的温度下可以增加液态油的产量, 同时提高产品的质量。 轮胎橡胶的热稳定性分为:～ 200℃, 200℃～ 300℃及300℃以上3个区域。 在200℃以下无氧存在时, 橡胶较稳定，橡胶作为一种高聚物, 其物理状态取决于分子的运动形式。 在200℃～ 300℃, 橡胶特性粘数迅速改变, 低分子量的物质被“热馏”出来, 残余物成为不溶性干性物。此时橡胶中的高分子链有些还未断裂, 有些断裂成为较大分子量的化学物质, 因此产生的油黑而且粘, 分子量大, 碳黑生成很不完全。 当温度高于300℃时, 橡胶分解加快, 断裂出来的化学物质分子量较小, 产生的油流动性较好, 而且透明。 几种橡胶的热稳定性几种橡胶的热稳定性橡胶热解三相产率橡胶热解三相产率污泥热解污泥热解污泥热解重点主要放在解决焚烧存在的问题，即实现污泥的节能、低污染处理。 干燥的污泥热解可以分为前段反应速率较快的部分和后段反应速率较慢的部分。后段反应主要是难分解的有机物继续反应，以及前段反应中产生的炭黑气化过程。 通常碳的气化反应是在900~1000℃下发生的，所以需要控制反应温度在800℃以上。 课后思考课后思考 1.热解的过程受哪些因素影响？试举一因素说明 热解过程主要受热解温度、含水率、热解时间和废物性质等因素影响 2. 热解应用与固体废物资源化具有的优点 可以将固体废物中的有机物转化为以燃料气、燃料油和炭黑为主的贮存性能源； 由于是缺氧分解，排气量少，有利于减轻对大气环境的二次污染； 废物中的硫、重金属等有害成分，大部分被固定在炭黑中； NOX的产量减少。 null