热解常用间接加热的方式，热效率低，特别是大量的热 媒介分离难；而直接加热，产物热值低，回收利用困难。
适宜热分解的有机废物有：废塑料（含氯者除外）、 废橡胶、废轮胎、废油及油泥、废有机污泥、农林 废物。
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10.5 典型固体废物的热解
废塑料的热解 废橡胶的热解 污泥的热解 农林废物
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（1）废塑料的热解
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经济效应分析
收入：日产出计算（以YL-18型设备计） 日产成品油：8吨废轮胎×出油率45%=3.6吨 毛利 ➢ YL-18型每天的营业额为3.6吨×4700.00元/吨 =16920.00元 净收益 ➢ YL-18型每天的净收益为16920.00-13710.00 =3210.00元/天
都能使废物减量化和稳定化
焚烧 不同点 热裂解
需氧
反应 无氧或缺氧
放热 二氧化碳、水 就地利用 二次污染大
机理 吸热 产物 气、油、炭黑 利用 贮存或远距离运输 污染 二次污染较小
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热解的应用
热解应用少。
因废物种类多样多变，异物、夹杂物多，因此要稳定连 续地热解，在技术上和运转操作上要求都较高，难度较 大。
美国矿物局典型固体废物的热解气化研究
制焦炭
在我国,热解气化技术主要用于农业废弃物和 工业有机废渣的能源化转化方面.
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10.2 热解原理及其影响因素
热解是一个复杂的化学反应过程。包括大分子的键断裂、
异构化和小分子的热聚值合达等6反39应0-1，00最00后kJ生/k成g 各种较小的分子。 热值达12800-21700kJ/kg
热解流程
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橡胶流化床热解工艺流程
流化床热解橡胶工艺流程
1－橡胶加料斗；2－螺旋输送器；3－冷却下伸管；4－流化床反应器； 5－加热器；3－热电偶；7－冷却器；8－静电沉积器；9－深度冷却器； 10－气旋； 11－取样器； 12－气量计； 13－节气阀； 14－压气机；
15－转子流量机；16－－气旋
其工艺如下：
（3）高温熔融炉热解—Andco-Torrax系统
热解熔融为一体的复合处理工艺；烟尘至二燃室燃烧；惰性物 质被熔融成玻璃体。 垃圾
干燥 热解 燃烧 熔融
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纯氧高温热解——Purox系统
有机物几乎全部 分解，热分解温 度高达1650℃ ， 由于不是供应空 气而是采用纯氧， NOx发生量很少。 垃圾减量较多， 约为95％~98％； 突出的优点是对 垃圾不需要或只 需要简单的破碎 和分选加工。
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（3）旋转窑——外热式间接供热
间接加热
产品-可燃气热值较高；
要求废物必须破碎较细（小于5cm）以利于热传导，保证反应进行
完全。
燃料气体再循环
锅炉
废物
燃
燃烧室
烧 气
蒸馏容器
体
烧嘴
直接加热—landgard工艺
残渣卸出
*
10.3.1 热解工艺分类
热解工艺按反应物或产品分类：
热解造油工艺 热解造气工艺 城市垃圾热解工艺 污泥热解工艺
量少
双塔循环流化床热解反应器
热分解及燃烧反应分开在两个塔中进行
10.3.1 热解工艺分类
按反应器分类： 立式炉热分解法
➢ 固定床 ➢ 移动床 ➢ 流化床
回转窑热分解法
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（1）固定床热解装置
气体
固体废物 底物流
干燥和预热
高温分解
300～400℃ 气流
500～600℃
预热的空 气或O2
水蒸汽
➢ 特点：
低温低速，固体产率提高 高温高速，气体产率增大
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10.3 热解工艺系统
热解工艺系统包括：
前处理 进料系统 反应器 产品回收净化系统 污染控制系统
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10.3.1 热解工艺分类
10.3.1 热解工艺分类
按加热方式分类
➢ 直接加热--部分有氧燃烧 ❖ 特点：传热好，但回收气体热值低 ❖ 改善方式：纯氧代替空气供氧——UCC法 需专门的供氧系统，增加热解成本
Purox系统工艺流程图
处理1t垃圾需0.2tO2，产生0.7m3可燃气，热效率58%
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城市垃圾热解方式的经济技术评价
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**废物热解处理的特点
➢缺氧分解，产物可回用，污染少。
硫、重金 属等大都 被固定
铬Ⅲ不转为Ⅵ NOx产 量少
排气量小
转为可贮 存性能源
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热解与焚烧比较
相同点
处理对象相似：生物质、塑料类、橡胶等 都是加热分解过程
管式蒸馏法热分解技术 螺旋式热分解系统 流化床热分解系统
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油化工艺各种方法的比较
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废塑料热解处理一般工艺流程
废塑料 脱HCL回收盐酸
(400~500 ℃)
收集筛选 破碎 熔融 热分解 热解气 冷凝
(230~280 ℃)
金属、泥砂、
残渣
织物等
未凝气
燃烧
回收油
废气
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（2）废橡胶的热解
轮胎破碎
➢ 反应温度
➢ 温度是热解过程最重要的控制参数。 ➢ 温度变化对产品产量、成分比例有较大的影响。
如图示 表10-2 表10-3 表10-4
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10.2.2 热解技术影响因素
加热方式
直接加热方式供热多，但产品气体热值低。 间接加热方式热效率低，但产品气体热值高。
加热速率也是重要因素（表10-5）。
物料特性 反应温度——热解终温 加热方式 加热速率等
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10.2.2 热解技术影响因素 废物特性：
废物成分、粒度和含水率等直接影响热解 温度、速度和产物产率。
有机物成分比例大，含水率低，热值高， 颗粒小，则可热解性相对较好，产品热值 高，可回收性好，残渣少。
7
10.2.2 热解技术影响因素
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10.3.2 城市生活垃圾的热解
城市垃圾中可燃组分日趋增长，纸张、塑料以及合成纤维 等占有很大比重。可燃组分热解后可回收燃料油和燃料气， 因此，城市垃圾热解回收能源也是一个重要的方面。 一是以美国为代表的、以回收贮存性能源（燃料气、燃 料油和炭黑）为目的； 二是以日本为代表的、以减少焚烧二次污染和需要填埋 处置的废物量，以无公害型处理系统的开发为目的。
城市垃圾的热解技术主要有：回转窑、移动床熔融炉等。
（1）回转窑热解系统——Landgard工艺
以有机物气化为目标；前处理简单，对垃圾组成适应性强； 装置简单，操作可靠
产燃气1.5m3/kg垃圾 热回收效率68%
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（2）管型瞬间热解工艺——Garrett法
由于原料经两次破碎至0.36mm，故热解可很快完成。但预 处理复杂，难以长期稳定运行。
➢ 所以合理确定废塑料热解温度范围是工艺设计的关键。
随机反应型塑料受热分解为无一定数目的C 原子和H原子结合的低分子化合物；
大塑料受热分解产物两者兼而有之。
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废塑料的热解速度
聚烯烃类塑料的热分解速度与支、侧链取代基有关。 热分解速度的排序是：HDPE＜LDPE＜PP＜PS。
高密度聚乙烯HDPE热解温度为447℃， 低密度聚乙烯LDPE的热解温度为417 ℃ ， 聚丙烯PP的热解温度为407℃， 聚苯乙烯PS为376℃， 聚氯乙烯PVC塑料热分解时先在较低温度(200—360℃)
适用范围：
城市垃圾、污泥、废塑料、废橡胶、废树脂等工业和 农业废弃物，还有石油、煤等具有一定能量的有机固 体废弃物。
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10.1.2 热解技术的历史和发展
1 几百年前
.. … 4 1970’–1980’
2 1929
3 1960’
开始工业化，联邦德国废 轮胎、塑料、电缆热解厂
开始城市垃圾热解回收资源实验
➢ 间接加热—加热介质热传导 ❖ 特点：热效率低，回收气体热值高 ❖ 改善方式：减小颗粒尺寸
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10.3.1 热解工艺分类
按热解温度分类
① 低温热解：600 ℃以下， ❖ 农林废物制炭和水煤气
② 中温热解：600-700℃ ❖ 如废轮胎、废塑料热解造油
③ 高温热解：1000℃以上， ❖ 炼焦煤→焦炭+煤气； ❖ 高温纯氧直接加热熔融→玻璃态渣→建材骨料
有机固体废物
可燃性气体（H2 、CH4 、CO、CO2 ）
+ 有机液体（有机酸、芳烃、焦油）+ 固体(炭黑、灰)
Eg. 纤维素分子裂解
3(C6H10O5)
8H2O+C6H8O（可燃油） 液体油 +2CO+2CO2+CH4+H2 气体
产 物
+7C
固体
5Leabharlann 10.2.2 热解技术影响因素
影响有机固废热解产物的主要因素：
释放出HCl产生多烃，然后再在较高温度(＜500℃)下进 一步分解。
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几种典型废塑料的热裂解回收率和产物的组成及含量
原料
PE/%
PP/%
PS/% 混合/%
油 气体 油 气体 油 气体 油 气体 回收率
93.2 6.3 83.4 14.6 91.9 6.1 90.0 6.0
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废塑料的热解设备
槽式
—— 管式 —— 流化床
(聚合浴、分解槽) （管式蒸馏、螺旋式）
比较简单地把废 PS制成液状单体 （用重油溶解或 分解），而且用 于回收单体的分 解设备、反应温 度和停留时间均 可随意控制。
➢由于抽料泵会造 部分塑料燃烧 成减压，物料在分 加热,热解原 解管内停留时间不 料的分散不够 稳定； 高温分解 均匀，颗粒与 时气化率高；分解 气体的热交换 速度慢的聚合物不 效率低，管线 能完全实现轻质化； 容易结焦等。 外部加热耗能较大。
融渣或灰渣
➢ 结构相对简单、气体热损失少，系统热效率较高；