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固体废物的焚烧处理技术

发布时间:2020-02-14 点击:固体废物焚烧处理
  

  固体废物的焚烧处理技术_幼儿读物_幼儿教育_教育专区。第6章 固体废物的热处理 ? 焚烧处理技术 ? 焚烧工艺与设备 ? 焚烧过程的二次污染形成与控制 ? 固体废物的热解 安徽工业大学 能源与学院 ? 热处理技术 ? 固体废物的热处理:在设备中以

  第6章 固体废物的热处理 ? 焚烧处理技术 ? 焚烧工艺与设备 ? 焚烧过程的二次污染形成与控制 ? 固体废物的热解 安徽工业大学 能源与学院 ? 热处理技术 ? 固体废物的热处理:在设备中以高温分解和深度氧化为 主要手段,通过改变废物的化学、物理或生物特性和组 成来处理固体废物的过程。 ? 常用的热处理技术:焚烧、热解、熔融、干化、湿式氧 化、烧结等 安徽工业大学 能源与学院 安徽工业大学 能源与学院 6.1 焚烧处理技术 1 固体废物的焚烧特性 2 焚烧原理 3 焚烧效果的评价 4 焚烧过程的影响因素 5 焚烧主要参数及热平衡分析 安徽工业大学 能源与学院 焚烧技术的历史 ? 开始 ? 最早的垃圾焚烧炉建于1874年英国的Nottingham市。 ? 随后相继在美国、、法国等国开始建立,并得到了 发展 ? 发展 ? 上世纪60年代以后,相继建立了很多垃圾焚烧厂。 ? 垃圾焚烧技术也得到了快速发展 ? 快速发展 ? 进入90年代,伴随着能源危机,垃圾焚烧技术与热能技 术相结合,得到了快速发展 安安徽徽工工业业大大学学 能能源源与与环境学学院院 ? 我国的垃圾焚烧技术发展 ? 最早在30年代在上海租建立的焚烧炉 ? 真正意义上的垃圾焚烧厂是始建于1988年的四川乐山凌 云垃圾焚烧厂和深圳垃圾焚烧厂 ? 进入21世纪以后,垃圾焚烧与热能利用技术得到了快速 发展。国内相继建立了许多生活垃圾焚烧厂 安徽工业大学 能源与学院 安徽工业大学 能源与学院 焚烧的概念 ? 焚烧 ? 垃圾在高温焚烧炉内(800~1000℃),垃圾中的可燃成分 与空气中的氧气发生剧烈的化学反应,为高温的烟 气和性质稳定的固体残渣,并放出大量的热量。 ? 焚烧的目的 ? 使废物减量 ? 使废物中的毒性物质被摧毁 ? 使废热被而再利用 安徽工业大学 能源与学院 ? 垃圾焚烧的优缺点 ? 优点 ? 消毒彻底,卫生条件好 ? 减容效果好,处理效率高 ? 有利于实现城市垃圾资源化 ? 不受气候影响 ? 缺点 ? 投资和运行费用高,操作运行复杂 ? 存在二次污染,包括:飞灰和尾气,而且二次污染的治理 费用较高 安徽工业大学 能源与学院 ? 垃圾焚烧厂视频 安徽工业大学 能源与学院 6.1.1 固体废物的焚烧特性 ? 能否采用焚烧技术处理固体废物,取决于固体废物 的燃烧特性,物质最主要的燃烧特性包括固体废物 的组成和热值 ? 固体废物的三组分 ?水分 与固体废物的性质和来源等有关,焚烧处理时总 希望水分越低越好,过高的水分会导致固体废物不能自持 燃烧,需要辅助燃料。 ?可燃分 固体废物中的可燃分一般包括挥发分和固定碳 。挥发分指标准状态下加热废物所失去的质量分数。 ?灰分 固体中的灰分变化较大,一般主要是无机组分 安徽工业大学 能源与学院 ? 热值 ?热值:物质在完全燃烧时的热量,一般可以表示为高 位发热值(HHV)和低位发热值(LHV)。 ?低位热值是高位热值减去水分凝结热 ?实验测定 ?氧弹法 ?经验公式计算 ?Dulong公式 安徽工业大学 能源与学院 ?高位热值与低位热值 LHV ? HHV ? 2420[w水 ? 9(wH ? wCl 35.5 ? wF 19 )] – 理论上,一般当固体废物的热值高于3350kJ/kg( 800kcal/kg)时,可以不加辅助燃料直接燃烧,但在实际的 废物焚烧过程中,需要的热值比该值要高。 安徽工业大学 能源与学院 6.1.2 焚烧原理 ? 焚烧与燃烧 ? 燃烧: 通常把具有强烈放热效应、有基态和电子激发态 的基出现、并伴有光辐射的化学反应现象称为燃烧。 ?常见燃烧着火方式:化学自燃燃烧、热燃烧、点燃燃烧 ? 焚烧:以一定量的过剩空气与被处理的固体废物在焚烧炉 内进行氧化燃烧反应,使废物中的有害物质在高温下氧化 、热解而被的处理技术。 ?包括蒸发、挥发、分解、烧结、熔融和氧化还原等一系列复 杂的物理变化和化学反应,以及相应的传质和传热的综合过 程。 ?固体废物的焚烧属于点燃燃烧 ?一般地燃烧主要是为了提供热量,而焚烧的目的主要是减容 、减量、解毒和残灰的安全稳定化。 安徽工业大学 能源与学院 ? 焚烧原理 ? 干燥 ?含水率较低的固体废物可以在焚烧炉内利用燃烧时产生的 高温烟气进行干燥 ?含水率非常高的固体废物,如污泥,则必须在进入焚烧炉 之前采用适当的措施降低其含水率,以满足焚烧的要求, 或采用添加辅助燃烧的方法进行焚烧。 ? 热分解 ?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 安徽工业大学 能源与学院 ? 燃烧 可燃物的快速分解和高温氧化 ?蒸发燃烧 指可燃物质受热后先融化为液体,进一步受热 产生燃料蒸气,再与空气混合燃烧,如蜡。这类燃烧的速率 受物料的蒸发速度和空气中的氧与燃料蒸气之间的扩散速度 控制。 ?分解燃烧 指可燃物质受热后分解为挥发性小可燃气 体后再进行燃烧。其燃烧速率受物料的传热速度影响。如木 材、纸张等的燃烧。 ?表面燃烧 指受热后不经过融化、蒸发、分解等过程,而 直接燃烧。其燃烧速度受燃料表面的扩散速度和化学反应速 度控制。如木炭、焦炭等的燃烧。 ?实际的固体废物的焚烧过程非常复杂,可能同时包含了几种燃 烧方式。 安徽工业大学 能源与学院 ? 完全燃烧或理论燃烧反应 CxH yOz Nu SvClw ? (x ? v ? y 4 ? w 4 ? z 2 )O2 ? xCO2 ? wHCl ? 1 2 uN2 ? v SO2 ( y ? w) ? 2 H2O § 垃圾焚烧主要污染物:焚烧灰渣、焚烧烟气 安徽工业大学 能源与学院 6.1.3 焚烧效果的评价 v 热灼减量 § 指焚烧残渣在(600±25)℃经3h灼热后减少的质量占原 焚烧残渣质量的百分数 QR ? ma ? md ma ?100 % 垃圾焚烧后要求:QR<5% 安徽工业大学 能源与学院 ? 燃烧效率 ? 在焚烧处理城市垃圾及一般工业废物时,多以燃烧效率 (CE)作为评估是否可以达到预期处理要求的指标,它是 指烟道排体中二氧化碳含量与一氧化碳和二氧化碳 含量之和的比值 CE ? [CO 2 ] ?100 % [CO] ? [CO 2 ] ü对于废物的焚烧要求CE>99.9%。而生活垃圾的焚 烧则仅了CO的浓度不超过120mg/m3。 安徽工业大学 能源与学院 ? 去除效率 ? 对废物,验证焚烧是否可以达到预期的处理要求的 指标还有特殊化学物质[有机有害主成分(POHCS)]的破 坏去除效率(DRE),定义为: DRE ? Wi ? Wo ?100 % Wi ü《废物焚烧污染控制标准》(GB 18484-2001) :废物和医疗废物的DRE>99.99%,而多氯联苯的 DRE>99.9999% 安徽工业大学 能源与学院 6.1.4 焚烧过程的影响因素 ? 焚烧温度 ? 废物中有害组分在高温下氧化、分解直至所需达到 的温度。高于着火温度。 ?规范要活垃圾焚烧温度在850~950℃,一般控制烟气 出口温度不低于850℃,而废物的焚烧则要求焚烧炉 温度高于1100℃,甚至高于1200℃(多氯联苯的焚烧) ?废气的脱臭处理,采用800~950℃ ?废物粒子在0.01~0.51um之间,并且供氧浓度与停留时间 适当时,焚烧温度在900~1000℃即可避免产生黑烟 ?含有碱土金属的废物焚烧,一般控制在750~800℃ ?含氰化物的废物,850~900℃ 安徽工业大学 能源与学院 ? 停留时间 ? 废物中有害组分在焚烧炉内处于焚烧条件下,该组分发 生氧化、燃烧,使有害物质变成无害物质所需的时间称 之为焚烧停留时间。包括废物在焚烧炉内的停留时间和 烟气在焚烧炉内的停留时间 ?取决于燃烧反应的速率、有害物质速率 ?停留时间的长短直接影响焚烧的完全程度,也是决定炉体 容积尺寸的重要依据 ?影响因素:废物入炉的形态(固体废物颗粒大小,液体雾 化后液滴的大小以及粘度等)对焚烧所需停留时间影响甚 大。 ?一般要求固体废物的停留时间能达到1.5~2h以上,可以用 残渣热灼减量控制。而烟气停留时间一般要求大于2s。 安徽工业大学 能源与学院 ? 搅拌混合强度 ? 要使废物燃烧完全,减少污染物形成,必须要使废物与 助燃空气充分接触、燃烧气体与助燃空气充分混合—— 扰动方式是关键所在,常用的扰动方式: ?空气流扰动 ?炉床下送风 ?炉床上送风 ?机械炉排扰动 ?流态化扰动 ?旋转扰动 安徽工业大学 能源与学院 ? 过剩空气量 ? 空气过剩系数 实际空气供给量与理论空气需要量之 比,一般在1.5~2.0之间 ? 固体废物的性质 ? 主要是生活垃圾的热值和尺寸 ?热值越高,越有利垃圾的焚烧和热能的利用 ?垃圾尺寸越小,越有利于垃圾焚烧完全和提高焚烧速率 安徽工业大学 能源与学院 ? 四个控制参数之间的关系 参数变化 搅拌混合 程度 燃烧温度上升 可减少 过剩空气率增加 会增加 气体停留时间增加 可减少 气体停留时 间 燃烧室温度 燃烧室热 负荷 可减少 - 会增加 会减少 会降低 会增加 - 会降低 会降低 安徽工业大学 能源与学院 6.1.5 焚烧主要参数及热平衡分析 ? 焚烧温度 ? 理论燃烧温度(或称绝热燃烧温度)按下列经验公式近 似计算 LHV=mCpg(T-T0) ?在燃烧温度范围内,可以取Cpg=1.254kJ/(kg·°C) ;T为 最终烟气温度,oC T ? LHV mC pg ? T0 若系统损失为ΔH,则实际燃烧温度为: T ? LHV ? ?H mCpg ? T0 安徽工业大学 能源与学院 ?若以烃类化合物替代固体废物,并设25°C时烃类化合物 燃烧时每产生4.18kJ低位热值约需1.5×10-3kg理论空气 m理空 ? 1.5?10?3 ? LHV 4.18 ? 3.59?10?4 LHV 助燃空气的过剩率EA=m过空/m理空,并设助燃空气的初 始温度为25°C ,则 T ? 1.254 ?[1 ? LHV 3.59 ?10 ?4 LHV (1 ? EA)] ? 25 T ? 1.254 ? [1 ? LHV ? ?H 3.59 ?10 ?4 LHV (1 ? EA)] ? 25 安徽工业大学 能源与学院 ? 例题:某含萘、甲苯和氯苯的混合物在空气中完全燃烧, 试利用近似计算法计算:1)空气初始温度为25°C时,空 气过剩率分别为0、0.5和1时的绝热火焰温度;2)空气过 剩率为0.5时,空气初始温度分别为25°C、150°C和 350°C时的绝热火焰温度。 ? 解:以1kg废物为计算基准,产生的LHV=9835kJ 安徽工业大学 能源与学院 T0 ? 25o C T ? 9835 1.254?[1? 3.59?10?4 ? 9835(1 ? ? 0.5)] 25 ? 1270o C T0 ? 150o C T ? 9835 1.254?[1? 3.59?10?4 ? 9835(1 ? 0.5)] ?150 ? 1395o C T0 ? 350o C T ? 1.254 ? [1 ? 9835 3.59 ?10?4 ? 9835(1? 0.5)] ? 350 ? 1595o C 安徽工业大学 能源与学院 ? 焚烧空气量 ? 理论燃烧空气量 ?理论燃烧空气量是指废物(或燃料)完全燃烧时,所需要的 最低空气量,其计算方法是将固体废物分成可燃组分和不 可燃组分两部分,其中可燃组分的成分由碳、氢、氮、氧 、硫以及水分构成,通过这些组成与氧气发生完全反应所 需的氧气量来计算理论燃烧需要量 ?完全燃烧反应式 ywz 1 Cx H yOz Nu SvClw ? (x ? v ? 4 ? 4 ? 2)O2 ? xCO2 ? wHCl ? 2 uN2 ? vSO2 ? ( y ? 2 w) H 2O 安徽工业大学 能源与学院 ?碳燃烧 ?氢燃烧 ?硫燃烧 ?燃料中的氧 C+O2 → CO2 C/12×22.4=1.866m3 H+O2→H2O H/2×22.4/2=5.56m3 S+O2→SO2 S/32×22.4=0.7m3 O→1/2O2 O/16×22.4/2=0.7m3 安徽工业大学 能源与学院 ? 体积基准 -理论空气需要量 V理氧 ? 1.867C ? 5.56H ? 0.7S ? 0.7O V理空 ? V理氧 0.21 ? 8.89C ? 26.5H ? 3.33S ? 3.33O v 质量基准-理论空气需要量 M 理空 ? 1 [2.67C 0.231 ? 8H ? O ? S] v 实际空气需要量 V空 ? mV理空 M 空 ? mM 理空 m- 过剩空气系数 安徽工业大学 能源与学院 ? 焚烧烟气量 ? 废物以理论空气量完全燃烧时的燃烧烟气量称为理论烟 气产生量。 ? 如果废物组成已知,以C、H、N、O、S、Cl、W表示 单位废物中碳、氢、氮、氧、硫、氯和水分的质量比, 根据完全燃烧时发生的反应,并假设可燃组分可以用 CxHyOzNuSvClw表示 ?完全燃烧反应式 Cx H yOz Nu SvClw ? (x ? v ? y 4 ? w 4 ? z 2 )O2 ? xCO2 ? wHCl ? 1 2 uN2 ? v SO2 ? ( y ? 2 w) H 2O 安徽工业大学 能源与学院 ? 理论燃烧湿基烟气量: ? G0(m3/kg)=0.79V0+1.867C+0.7S+0.631Cl+0.8N+11.2H +1.244W ? G0(kg/kg)=0.77M0+3.67C+2S+1.03Cl+N+9H+W ?式中 H=H-Cl/35.5 ? 理论燃烧干基烟气量: ? G0(m3/kg)=0.79V0+1.867C+0.7S+0.631Cl+0.8N ? G0(kg/kg)=0.77M0+3.67C+2S+1.03Cl+N ? 实际燃烧烟气量: ? G=G0+(m-1)V0 或 G’=G0’+(m-1)V0 安徽工业大学 能源与学院 ? 焚烧系统热平衡计算 ? 系统平衡时 ? 热量输入=热量输出 Qa ? Qw ? Q f ? Q1 ? Q2 ? Q3 ? Q4 ? Q5 安徽工业大学 能源与学院 6.2 焚烧工艺与设备 ? 焚烧技术 ? 主要焚烧工艺 ? 焚烧设备 安徽工业大学 能源与学院 6.2.1 焚烧技术 ? 生活垃圾焚烧系统中主要采用的焚烧技术 ? 层状燃烧技术 ? 应用层状燃烧技术的系统包括固定炉排焚烧炉、水平机械焚烧 炉、倾斜机械焚烧炉等。垃圾在炉排上已着火的垃圾在炉排和 气流的翻动或搅动作用下,使垃圾层松动,不断地推动下落, 引起垃圾底部也开始着火。 ? 流化燃烧技术 ? 它是利用空气流和烟气流的快速运动,使媒介料和固体废物在 焚烧过程中处于流态化状态,并在流态化状态中进行固体废物 的干燥、燃烧和燃烬。主要的设备是流化床焚烧炉。 ? 旋转燃烧技术 ? 在一可旋转的倾斜钢制圆筒内进行焚烧。主要设备是回转窑焚 烧炉 安徽工业大学 能源与学院 6.2.2 主要焚烧工艺 ? 焚烧工艺系统 ? 前处理系统 ? 垃圾焚烧系统 ? 余热利用系统 ? 助燃空气系统 ? 烟气处理系统 ? 灰渣处理系统 ? 锅炉给水系统 ? 废水处理系统 ? 自动控制系统 安徽工业大学 能源与学院 安徽工业大学 能源与学院 ? 前处理系统 ? 主要指对固体废物的接受、贮存、分选或破碎、计量等 ? 进料系统 ? 主要作用是向焚烧炉定量给料,同时要将垃圾池中的垃 圾与焚烧炉的高温火焰和高温烟气隔开、密闭。 ? 垃圾焚烧系统 ? 核心装置是焚烧炉,常见的炉型有:固定炉排式焚烧炉 、水平链条炉排焚烧炉、倾斜机械炉排焚烧炉、回转式 焚烧炉、流化床焚烧炉等。 安徽工业大学 能源与学院 ? 助燃空气系统 ? 主要为燃烧提供充足的空气,同时对炉排进行冷却。一 般分为一次助燃空气和二次助燃空气。 ? 烟气处理系统 ? 主要是对烟气中的气态和颗粒状污染物进行控制和去除 安徽工业大学 能源与学院 6.2.3 焚烧设备 ? 焚烧设备(焚烧炉)分类 ? 按燃烧室的多少 ?单室焚烧炉和多室焚烧炉 ? 按炉型 ?炉排炉、流化床炉、回转窑炉等 ?固定炉排炉目前较少应用,机械炉排炉应用最多,流化床 炉有部分应用,回转窑炉主要用于焚烧有毒有害物质和工 业垃圾。 安徽工业大学 能源与学院 ? 炉排炉 ? 炉排炉分为固定炉排炉 和机械炉排炉 ? 机械炉排炉:水平链条 机械炉排焚烧炉和倾斜 机械炉排焚烧炉 ?倾斜机械炉排类型:并 列摇动式、台阶式、往 复移动式、倾斜履带式 、滚筒式等 安徽工业大学 能源与学院 ? 机械炉排类型 安徽工业大学 能源与学院 ? 机械炉排炉 ? 机械炉排炉可大体分为三段:干燥段、燃烧段、燃烬段。各段的 供应空气量和运行速度可以调节。 ? 干燥段: 垃圾的干燥包括:炉内高温燃烧空气、炉侧壁以及 炉顶的辐射干燥;从炉排下部提供的高温空气的通气干燥;垃 圾表面和高温燃烧气体的接触干燥;垃圾中部分垃圾的燃烧干 燥。垃圾在干燥带的滞留时间约为30min。 ? 燃烧段:垃圾在燃烧带的滞留时间约为30min,在此段,垃圾 的搅拌非常重要。 ? 燃烬段:将燃烧段送过来的固定碳素及燃烧炉渣中未燃烬部分 完全燃烧。垃圾在燃烬段上滞留约1h,在燃烬段上有充分 的滞留时间,可将炉渣的热灼减率降至1~2%。 安徽工业大学 能源与学院 机械炉排炉 的概念图 安徽工业大学 能源与学院 ? 流化床焚烧炉 ? 流化床焚烧炉是基于流态化原理进行垃圾焚烧,其基本 特征是在于炉膛内装有布风板、导流板、载热媒介惰性 颗粒和在焚烧运行时物料呈沸腾状态。 ? 特点 ?传质和传热效率高,焚烧效率高 ?适合燃烧热值低的固体废物 ?磨损严重 ?流化床以前用来焚烧轻质木屑等,但近年来开始用于焚烧 污泥、煤和城市生活垃圾。其特点是适用于焚烧高水分的 污泥类等。 ?入炉物料粒度要求较小 安徽工业大学 能源与学院 ü 流化床焚烧炉 安徽工业大学 能源与学院 安徽工业大学 能源与学院 ü 回转窑焚烧炉 – 回转窑炉是一个带耐火材料的倾斜圆筒,绕着其水平轴旋转。垃圾 从一端进入,到达另一端时被烧烬。圆筒转速0.75~2.50rpm。 – 可以单独使用,或作为机械炉排炉的干燥段。 – 可以焚烧各种垃圾,常用于处理工业垃圾或固废 安徽工业大学 能源与学院 6.3 焚烧过程的二次污染形成与控制 ? 生活垃圾焚烧过程中产生的二次污染 ? 四类主要污染物:①颗粒物(粉尘);②无机有害气体( 酸性气体);③有机污染物(二噁英等) ;④重金属。 ? 颗粒物(粉尘) 主要是废物焚烧过程中由于物理原 因和热化学反应产生的微小颗粒物质。产生机理: ?生活垃圾中的不可燃物:垃圾燃烧后产生的灰分,其产生 量与垃圾的灰分含量有关 ?不完全燃烧产物:垃圾中可燃成分不完全燃烧时产生的煤 烟、炭黑等。最好的控制方法是在高温下使其氧化分解。 ?部分无机盐类在高温下氧化而排出,在炉外遇冷而凝结成 粒状物,或二氧化硫在低温下遇水而形成硫酸盐雾状微粒 ?粉尘的产生量与垃圾性质和燃烧方法有关 安徽工业大学 能源与学院 ? 重金属 ?废物中所含重金属物质,高温焚烧后除部分残留于灰渣中 之外,部分则会在高温下气化挥发进入烟气。 ?部分金属物在炉中参与反应生成的氧化物或氯化物,比原 金属元素更易气化挥发。 ?重金属本身凝结而成的小粒状物粒径都在1um以下,而重 金属凝结或吸附在烟尘表面也多发生在比表面积大的小粒 状物上,因此小粒状物上的金属浓度比大颗粒要高,从焚 烧烟气中收集下来的飞灰通常被视为废物。 安徽安工徽业工大业学 能建源筑与工环程境学学院院 ? 无机有害气体(酸性气体) ?包括二氧化硫、氯化氢、氟化氢和氮氧化物等 ?这些污染物都是直接由废物中的硫、氯、氟等元素经过焚 烧反应而形成。诸如含氯的PVC塑料、厨余中的NaCl等 会形成氯化氢,含F的塑料会形成HF,而含硫的煤焦油会 产生二氧化硫。一般城市垃圾中硫含量约为0.12%,其中 约30~60%为二氧化硫,其余则残留于底灰或被飞 灰所吸收。 安徽工业大学 能源与学院 ? 有机污染物 ?二噁英类物质(多氯代二苯对二恶英PCDDs和多氯代二苯对 呋喃PCDFs) ?二噁英:氯代三环芳烃类化合物,是由200多种异构体、同系 物等组成的混合体。包括了当今世界上两类最的污 染物-----多氯代二苯并二恶英(PCDDs)和多氯代二苯并呋喃 (PCDFs)。毒性最强,非常稳定又难以分解的一级致癌物质。 ?二噁英的来源 ?废物本身 ? 炉内生成:含氯化合物等二噁英的前驱体在Cu等催化作用下形 成 ?尾部再度合成:二噁英分解后形成的前驱体在250~350 ℃下再 度合成 安徽工业大学 能源与学院 安徽工业大学 能源与学院 6.4 固体废物的热解 ? 热解原理 ? 热解的主要影响因素 ? 热解工艺与设备 安徽工业大学 能源与学院 6.4.1 热解原理 ? 热解 ? 定义:工业上也称为干馏。它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,由大量的有机物成小量的气 体、液体和固体的过程。 ? 固体废物热解过程包含大的键断裂,异构化和小分 子的聚合等反应,最后生成各种较小的。 ? 热解过程通式 有机固体废物+热量→气体(H2、CH4、CO、CO2) +有 机液体(有机酸、芳烃、焦油) +固体(炭黑、灰渣) 安徽工业大学 能源与学院 ? 固体废物的热解优点(与焚烧相比): ?可将固体废物中的有机物为以燃料气、燃料油和炭黑 为主的储存性能源; ?由于是无氧或缺氧分解,排气量少,因此,采用热解工艺 有利于减轻对大气的二次污染; ?废物中的硫、重金属等有害成分大部分被固定在炭黑中; 由于保持还原条件,Cr3+不会为Cr6+。 ?NOx的产生量少; 安徽工业大学 能源与学院 ? 热解的特点(与焚烧比较) ? 焚烧的产物主要是CO2、水和残渣,而热解的产物主要是 可燃的低化合物,气态的有H2 、 CH4 、CO,液态 的有甲醇、丙酮、醋酸、乙醛等有机物及焦油、溶剂油 等,固态产物主要是焦炭或炭黑。 ? 焚烧是放热过程,热解需要吸收大量热量 ? 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 安徽工业大学 能源与学院 ? 热解产物 ? 取决于热解原料和热解工艺参数 工艺 炭化 加压炭化 常规热解 真空热解 快速热解 停留时间 几小时~几天 15min~2h 几小时 5~30min 2~30s 0.1~2s 小于1s 小于1s 加热速率 极低 中速 低速 中速 中速 高速 高速 极高 温度(°C) 主要产物 300~500 焦炭 ~450 焦炭 400~600 焦炭、液体、气体 700~900 350~450 焦炭、气体 液体 400~650 液体 650~900 液体、气体 1000~3000 气体 安徽工业大学 能源与学院 ?固体废物热解气体产物分析结果 安徽工业大学 能源与学院 6.4.2 热解的主要影响因素 ? 主要因素:热解温度、加热速率、保温时间、物料 性质、反应器类型、氧气供给量 ? 热解温度 ?热解产物的产量和成分可通过控制反应器的温度来改变, 气体产量与热解温度成正比,而各种液体物质和固体残渣 均随分解温度的增加而减少。此外热解温度还影响气体质 量 § 加热速率 ü直接影响物料的热解历程,从而对热解产物产生影响。低温 -低速易形成固态物质,高温-高速易形成气体产物 安徽工业大学 能源与学院 ? 保温时间 ?指反应物料完成反应在炉内停留的时间,保温时间决定了 物料的分解率。它与物料尺寸、物料结构特性、 反应器内的温度水平、热解方式等因素有关 ?一般而言,物料尺寸越小,反应时间越短;物料结构 越复杂,反应时间越长;反应温度越高,反应时间越短, ? 物料性质 ?物料的组成、有机物成分、含水率、颗粒尺寸等均对热解 过程产生影响 ?固体废物热解能否得到高能量的产物,主要取决于原料中 氢为气体与水的比例。一般H/C高的原料得到的 产物热值也高。 安徽工业大学 能源与学院 ? 反应器类型 ?反应器类型主要影响物料的传热,从而对热解过程产生影 响 ? 氧气供给量 ?氧气作为热解过程的氧化剂,用于使用物料发生部分燃烧 提供热能以热解的进行。因此需要严格控制热解过程 中的氧气供给量 安徽工业大学 能源与学院 6.4.3 热解工艺与设备 ? 热解的分类 ? 按热解温度分类:高温热解(1000℃)、中温热解 (600~700℃)、低温热解(600℃) ? 按供热方式:直接加热、间接加热 ? 按热解炉的结构:固定床、移动床、流化床、旋转炉 ? 按热解产物的聚集状态:气化方式、液化方式、碳化方 式 安徽工业大学 能源与学院 ? 生活垃圾热解工艺 ? 用于生活垃圾处理中主要目的 ?回收能源,以美国为代表 ?减少垃圾焚烧过程中产生的二次污染,以日本为代表。 ? 热解技术在生活垃圾处理中应用的难点 ?垃圾是一种混合物,不同组分的最佳热解条件不同 ?垃圾成分、水分经常变化,操作条件不易稳定 ?垃圾中有些塑料或橡胶热解时会产生HCl或HCN ? 完整的热解工艺通常包括:进料系统、反应器、回收净 化系统、控制系统 安徽工业大学 能源与学院 §新日铁系统 ü热解和熔融一体化,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°C,热解段 温度300~1000°C,熔融段温度为1700~1800°C。 安徽工业大学 能源与学院 ü Purox系统 ü 美国Union Garbide Corp开发的, 又称U.C.C纯氧高温热分解法 安徽工业大学 能源与学院 ? 韩国KENTEC-OPAS公司在博松县的示范性热解气化垃圾 处理厂 作业:请阅读教材中的其 他热解工艺 安徽工业大学 能源与学院 ? 作业 ? 比较焚烧与热解二种热处理方法在对生活垃圾处理时有 何优缺点?在对其他固体废物处理时有何不同? 安徽工业大学 能源与学院 精品课件! 安徽工业大学 能源与学院 精品课件! 安徽工业大学 能源与学院

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