熱解法在固體廢物處理上的應用簡介

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1 熱解法

所謂熱解，就是利用熱解切斷大分子量的有機物(碳氫化合物)，使之轉變為含碳數更小的低分子量物質的具體歷程，具體來說，就是把有關固體廢物(或液體廢物)在無氧或少量氧的條件下加熱至800-1000℃，獲得高溫氣體的方法，同時還可以獲得煤(焦油)再作化工原料，關于分解后剩余的以碳為主的殘渣，可以作肥料、填坑物和固體燃料等。

2 熱解工藝及特點

利用固體廢物熱解制造燃料時，由于廢物的類型以及熱解溫度、加熱時間不同，生成的燃料可以是氣體、油狀液體，也可以二者兼有。如果被熱解處理的固體廢物中塑料和橡膠的含量比較大，則回收的液體產品占總裝料量的百分比就要高于一般垃圾熱解時回收液體的百分比。

2.1 熱解工藝

應用熱解法從固體廢物中回收能量，可分為熱解造氣和熱解造油兩種方法。

（1）熱解造氣。固體廢物熱解造氣，是使其在一定溫度下轉變成氣體燃料。廢物中含有少量氯、硫、氮，由于熱解過程保持在還原狀態，因而對裝置的腐蝕較小，如同用煤造氣一樣，通過簡單的精制處理，即可將這些成分除去，造出的可燃氣體貯存于罐內，同一般燃氣一樣，可用管道輸送。根據溫度的差異，固體廢物熱解造氣有多種方法。

①間接熱解造氣。這種方法是將固體廢物在密閉爐內間接加熱分解，產生出高熱值(1.672×104～2.09×104kJ/m3)的燃氣、焦油和炭。由于固體廢物熱傳導效率較差，間接加熱面積必須相當大，因而使這種方法的應用不得不局限于小規模處理的場合。

②部分燃燒熱解造氣。固體廢物部分燃燒熱解氣化通常使用多段爐，這種裝置按溫度差異分為三個工作區，即干燥區、揮發物熱解區和炭的氧化區。廢物(垃圾或污泥濾餅)在上層爐段受熱干燥;在中部爐段發生熱解，熱解生成的炭在下部爐段燃燒，產生的熱供固體廢物在分解區分解用。由于熱解氣體中混有炭燃燒生成的氣體，因而熱值不高，只有4.18×103～1.045×104kJ/m3，這種熱解造氣法，能采用的熱分解爐，可受納大量固體廢物，處理量大，需要的儲氣罐也大，由于氣體熱值偏低，因而受到一定局限。

③雙塔循環式熱解造氣。該系統包括固體廢物熱解爐和固形炭燃燒爐兩個裝置。前者稱為第一塔，后者稱為第二塔，故稱雙塔熱解系統。

熱解原料是城市垃圾中分選出來的塑料類廢物。此類原料受熱后，首先熔融，然后在稍高于熔融溫度時開始分解。但由于塑料類廢物熱傳導效率低，在熔融時局部往往受熱不均勻，溫度超過500℃時，物料容易炭化。為此，采用熱砂作為熱媒體，以便使爐內溫度均勻，達到傳熱良好的分解效果。作為熱解體的砂子，粒度要求0.3mm，廢塑料要求破碎到粒徑為5～20mm，原料從加料口定量投入到熱解爐內，與來自燃燒爐的熱砂混合，受流態化氣體的作用產生激烈浮動和熱分解。塔內熱解溫度為400～700℃，熱解生成的燃氣，送入凈化系統。熱解產生的炭作為燃料，進入燃燒爐燃燒，并加熱由熱解爐來的循環流動砂，被加熱的高溫砂，又送回熱解爐，使固體廢物熱解氣化。這樣，固體廢物熱解的吸熱反應與固態碳燃燒的放熱反應，在兩個爐(塔)內分別進行，使氣化塔生成的氣體不含燃燒生成的氣體，故可獲得高熱值的燃氣。這種技術可使廢塑料60%以上的熱量回收利用[1]。

（2）熱解造油。城市垃圾中的塑料類廢物，是熱解造油的原料，經過粉碎的塑料，只需短時間的熱解，便能夠回收到較多的熱解油。

2.2 熱解工藝的發展

（1）熱解爐代替焚燒爐。為了有效地節約能源，回收熱能，近年來多用熱解爐代替焚燒爐，設置后燃燒室回收熱能發電。

①流程：

②特點：將普通的多段焚燒爐作熱解爐使用，運行中空氣供給量較焚燒處理的供給量少，固體廢物在熱解爐中發生缺氧燃燒，其中的固態炭和部分揮發物質在熱解爐中燃燒，釋放出的熱量用于蒸發水分和氣化揮發物質，實際上是一個部分熱解的過程，熱解的結果產生熱值較高的可燃氣體;熱解氣在后燃燒室內燃燒，升溫達1000～1100℃，既能徹底破壞產氣的惡味，又為有效地回收熱能創造了條件[2]。

（2）與污泥聯合熱解。把城市垃圾和含有可燃成分的工業固體廢物經過預處理后，與污泥進行聯合熱解。

①流程：由聯合處理裝置排出的尾氣，經過靜電除塵、袋濾器、洗滌器等凈化設備處理后排空，裝置的急冷用水進行一般處理后排放，裝置所排殘渣中的微量元素如：鈹、汞、鎘、鉛等經分析確認其不會對環境產生危害時，殘渣可進行填埋處置，銅、鋁、鐵、玻璃等無機物可直接回收。

②特點：a.固體廢物中有用的無機物可以直接回收，有機物所含熱量被有效回收利用；b.尾氣經過多級凈化處理，廢氣經一般處理，均能達到排放允許的濃度以下；c.殘渣中的微量元素，可進行填埋處置，而填埋處置占地面積只有傳統填埋占地的20%～30%，傳統的填埋前的預處理也可以省去。

③發展：污泥和城市垃圾的聯合熱解處理可提供大量電能，以滿足大型現代化污水處理場所需的能源。根據預測，污泥熱解處理將是今后污泥處理的主要發展方向。

3 結語

與焚燒法相比，熱解法的熱解溫度、廢物供給量等操作條件要嚴格得多。即使是可熱解有機物，如果是含水率過大且性質不同的混合物，熱解回收燃燒油、氣在經濟上并不合算，選擇熱解技術時，必須充分研究廢物性質、組成和數量，充分考慮經濟性。