垃圾资源化热解处理技术原理

2016-06-22

高温热解技术是在近几年研究开发出来的一种垃圾处理新技术。90年代初，国外科学家研究发现垃圾焚烧过程中会产生对人体极其有害的致癌物—二恶英。因此，西方发达国家在研究治理焚烧产生的二次污染的同时，投巨资开发研究新的垃圾处理技术。垃圾热解技术被各国环保专家普遍看好，认为这是垃圾处理无害化、减量化和资源化的一条新路。发达国家投入大量的人力物力进行研究开发，并取得可喜的成果。

1. 热解技术原理

热解法和焚烧法是两个完全不同的过程。焚烧是一个放热过程，而热解需要吸收大量热量。焚烧的主要产物是二氧化碳和水，而热解的主要产物是可燃的低分子化合物：气态的氢气、甲烷、一氧化碳；液态的甲醇、丙酮、醋酸、乙醛等有机物及焦油、溶剂油等。固态的主要是焦炭和炭黑。

热解法是利用垃圾中有机物的热不稳定性，在无氧或缺氧条件下对其进行加热蒸馏，使有机物产生裂解，经冷凝后形成各种新的气体、液体和固体，从中提取燃料油、可燃气的过程。热解产率取决于原料的化学结构、物理形态和热解的温度与速度。低温、低速加热的条件，有机分子有足够时间在其薄弱的接点处分解，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。高温、高速加热条件下，有机物分子结构发生全面裂解，生成大面积的低分子有机物，产物中气体成分增加。对于粒度较大的有机物原料，要达到均匀的温度分布需要较长的传热时间，其中心附近的加热速度低于表面的加热速度，热解产生的气体和液体也要通过较长的传输过程，这期间将会发生许多二次反应。有机物的成分不同，整个热解过程开始的温度也不同。不同的温度区间所进行的反应过程不同，产生物的组成也不同。总之，热解的实质是加热有机分子使之裂解成小分子析出的过程，它包含了许多复杂的物理化学过程。

2. 热解方法

热分解过程由于供热方式、产品形态、热解炉结构等方面的不同，热解方式各异，按热解温度不同，1000ºC以上称为高温热解，600 -700ºC称为中温热解，600ºC以下称为低温热解。热解方式按供热分：

（1）直接加热法供给被热解物的热量是被热解物（所处理的废弃物）部分直接燃烧或向热解反应器提供补充燃料时所产生的热，由于燃烧需要提供氧气助燃，而采用空气、富氧或纯氧，其热解可燃气的热效应是不同的，纯氧作催化剂会产生CO2、H2O等气体混在热解可燃气中，稀释了可燃气，结果降低了热解气的热效应。采用空气作催化剂还含大量的N2，更稀释了可燃气，使热解可燃气的热值大大降低。热解美国城市混合有机废弃物所得可燃气以空气作催化剂其热值一般在5500KJ/m3左右。采用纯氧一般在11000KJ/m3左右。

（2）间解加热法是将被热解的废弃物料由直接供热介质在热解反应器（或热解炉）中分离开来的一种方法。可利用干墙式导热或一种中间介质来做传热。间解加热法的主要优点在于其产品的品位高，其产热值可达18630 KJ/m3，相当于用空气作氧化剂的直接加热法产生热值的三倍多，完全可当成燃气直接利用。

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