热解的基本原理和方式.ppt

7.1热解的基本原理和方式
7.1.1概述
热解（pyrolysis）在工业上也称为干馏。
固体废物热解是利用有机物的热不稳定性，在无氧或缺氧条件下受热分解的过程。热解过程有机物发生化学分解得到气态、液态或固态可燃物质。最经典定义：斯坦福研究所的J．Jones（StanfordResearchInstitute，SRI)提出的：“在不向反应器内通入氧、水蒸气或加热的一氧化碳的条件下，通过间接加热使含碳有机物发生热化学分解，生成燃料(气体、液体和炭黑)的过程”。随着现代工业的发展，热解处理已经成为了一种有发展前景的固体废物处理方法之一。它可以处理城市垃圾，污泥，废塑料，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。固体废物的热解与焚烧相比有下列优点:经济方面7.1.2热解原理
7.1.2.1热解过程
固体废物的热解是一个复杂连续的化学反应过程，它包含了大分子键的的断裂、异构化和小分子的聚合等反应，最后生成较小的分子。
在热解的过程中，其中间产物存在两种变化趋势，一是由大分子变成小分子，直至气体的裂解过程；二是由小分子聚合成大分子的聚合过程。这些反应没有明显的阶段性，许多反应是交叉进行的。热解反应过程可用下列简式表示：
有机固体废物可燃性气体+有机液体+固体残渣固体废物热解是否得到高能量产物，取决于原料中氢转
化为可燃气体与水的比例。
美国城市垃圾的典型化学组成为C30H48N0.5S0.05，其H/C
值低于纤维素和木材质。
日本城市垃圾的典型化学组成为C30H53N0.34S0.02Cl0.09。其
H/C值高于纤维素。一般的固体燃料，剩余H/C值均在0～0.5之间。
美国城市垃圾的该H/C值位于泥煤和褐煤之间；
日本城市垃圾的该H/C值则高于所有固体燃料——垃圾中塑料含量较高。
从氢转换这一点来看，甚至可以说城市垃圾优于普通的固体燃料。但在实际过程中，还同时发生其他产物的生成反应，不能以此来简单地评价城市垃圾的热解效果。热解产物中包括：
气体：CH4、H2、H2O、CO、CO2、NH3、H2S、HCN等；
有机液体：有机酸、芳烃、焦油、甲醇、丙酮、乙酸等；
固体残渣：灰渣、炭黑等含纯碳和聚合高分子的含碳物。热解工艺及成分按加热方式直接加热（内热式热解）
内热式热解也称为部分燃烧热分解，反应器中的可燃性垃圾或部分热解产物燃烧，以燃烧热使垃圾发生热分解。通常得到4000-8000kJ/m3的低品位燃料气。
①内热式单塔流化炉
结构简单；热解温度低；热解产物主要是燃气，热值低，不利于利用。间接加热（外热式热解）
外热法式热解是将垃圾置于密闭的容器中，在绝热的条件下，热量由反应容器的外面通过器壁进行传递，垃圾被间接加热而发生分解。因不伴随燃烧反应，可得到15000-25000kJ/m3的高热值燃料气。
①外热式回转窑
无空气进入，热解
产品品质较好，具有较
高的热值；加热均匀，
温度合适。但转炉内易
附着碳层，需设置刮刀
装置。中温热解：T=600～700℃，主要用在比较单一的废物的热解，如废轮胎、废塑料热解油化。此外，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。
按热解反应系统压力分为常压热解法和真空热解法。
按热解过程是否生成炉渣可分成造渣型和非造渣型。
按热解产物的状态可分成气化方式、液化方式和碳化方式。
还有的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。
在实际生产中，有两种分类方法是最常用的：
一是按照生产燃料目的将热解工艺分为热解造油和热解造气；二是按热解过程控制条件将热解工艺分为高温分解和气化。7.1.4影响热解主要因素
影响热解过程的主要因素有反应温度、反应湿度、加热速率、反应时间、反应器类型、供气供氧、废物组成等。热分解产物比例与温度的关系2、加热速率
影响热解产物的生成比例。通过加热温度和加热速率的结合，可控制热解产物中各组分的生成比例。
加热温度结合加热速率
低温-低速：有机物分子在最薄弱的接点处分解，重新结合为热稳定性固体，难以再分解，固体含量增加。
高温-高速：全面裂解，低分子有机物及气体组成增加。3．停留时间（反应时间）
决定物料分解转化率。
为了充分利用原料中的有机物质，尽量脱出其中的挥发分，应延长物料在反应器中的停留时间。
停留时间长，热解充分，但处理量少；停留时间短，则热解不完全，但处理量大。4．物料性质
物料的性质如有机物成分、含水率和尺寸大小等对热解过程有重要影响。
有机物成分比例大、热值高的物料，其可热解性相对就好、产品热值高、可回收性好、残渣也少。
含水率：含水率低，干燥过程耗热少，将废物加热到工作温度的时间短，易于热解进行。
物料颗粒的尺寸较小有利于热量传递、保证热解过程的顺