垃圾等固體廢棄物熱解氣化技術
一、 熱解(pyrolysis)的概念
有機物在無氧或缺氧的環境下加熱,是之轉化為氣態、液態、固態的可燃物質的化學分解過程。工業上稱為干餾 。

其他經典定義(斯坦福大學)
在不向反應器內通入氧氣、水蒸氣或加熱一氧化碳的條件下,通過間接加熱使含碳有機物發生熱化學分解,生成燃料(可燃氣、液體、固體)的過程。
二、 熱解技術發展歷程
1、 早期熱解氣化技術的開發
二十世紀70年代開始出現熱解技術處理固廢,美國是最早開展固廢熱解氣化處置的國家,最開始是利用熱解技術處理廢舊輪胎。
2、 熱解氣化技術出現的背景
熱解氣化技術是焚燒技術的替代技術,主要解決二次污染問題。實際上是在固體廢棄物焚燒處理出現很多問題以后,許多廢物需要熱解處置的情況下提出的。
例如美國這個國家是汽車輪胎上的國家,汽車業產生的最大廢棄污染物就是輪胎,而輪胎的主要成分就是橡膠有機物,輪胎焚燒的情況下根本就不可能焚燒掉,而且會產生大量污染物,這個時候用熱解的辦法處理,不但沒有二次污染,還可實現高效率的資源利用。
3、 熱解氣化技術的發展
熱解氣化技術在許多土地資源緊缺的國家得到重點開發,比如說日本。日本1973年實施的Star Dust 計劃,重點開發熱解氣化,以減少焚燒造成的二次污染、 處理需要填埋處置的廢棄物。
三、 垃圾熱解氣化與焚燒的區別:
1、 氧需求不同:焚燒需要氧氣(氧化氣氛);熱解是還原氣氛,無氧或缺氧。
2、 熱量不同:焚燒是放熱過程,熱解是吸熱過程。
3、 產物不同:焚燒的產物是CO2、尾氣、二噁英、危廢等;熱解的產物是可燃氣、焦油、殘渣。
4、 后續利用不同:焚燒是就地利用、遠距離輸送;熱解是就地利用。
5、 二次污染不同:焚燒二次污染大;熱解二次污染小。
四、 生活垃圾熱解氣化工藝總流程
1、核心技術之一:精準垃圾分選

本公司研發的垃圾分選系統,以極低的運行成本將垃圾精準分選,以利于下一步熱解氣化。
2、核心技術之二:熱解氣化技術
n 公司自主研發的熱解氣化技術,取得國家發明專利。解決了垃圾處理的二噁英類致癌物質排放問題,解決了重金屬的污染問題。
n 本技術利用有機質在高溫貧氧條件下裂解的性質,將分選后垃圾投入密閉蓄熱氣化爐內,經過900-1300攝氏度的高溫貧氧氣化環境,使垃圾中的有機成分裂解揮發,轉化為以一氧化碳、氫氣、烷類氣體為主的可燃氣體,垃圾中的無機物以殘渣形式排出。

五、 熱解氣化過程
1.干燥段
垃圾從爐頂部加入熱解氣化爐中,在下降的過程中與溫度在80 ~ 120℃的熱解燃氣接觸,在1-2小時內不斷脫去附著水,水變成蒸汽和熱解燃氣一起排出爐外,垃圾逐步變干燥。
2.干餾段
干燥后的垃圾可燃物,在部分反應層上升過來的溫度高達200-450℃的灼熱燃氣的烘烤下,發生干餾反應,生成烷類(CmHn)、一氧化碳(CO)、焦油等可燃氣體和水蒸氣(H2O),以上所有氣體一起從爐體上部排出。
3.碳化段
經過干餾后的垃圾,在450~1000℃高溫和貧氧下,發生碳化反應,生成游離炭,這個過程叫碳化。
4.氣化段
經過碳化后的垃圾,主要殘留物是焦炭和少數粘土等不可燃物,在1100-1300℃高溫下,和燃燒產生的CO2反應生成CO,部分碳化物通過水蒸氣的作用,發生氧化還原反應產生一氧化碳CO、氫H2等可燃氣體,從爐體下端口排出。
5.燃燒段
垃圾可燃物氣化完成反應,部分固定碳燃燒生成(CO2)和無機熔渣,并為整個氣化反應過程提供熱量,通過灰盤從反應爐底部排出。
六、 垃圾經干餾氣化后的兩種產物
1. 可燃氣體:經檢測可燃氣體成分:CO, H2 , CH4(主要)
熱 值: 1000kcal/m3
氣體成分熱值
2. 剩余殘渣:


用于制作免燒磚
3.權威檢測:
3.1干餾氣化后垃圾殘渣成分
3.2殘渣重金屬浸出液檢測
通過權威機構,利用國標檢測方法,在對氣化后殘渣浸出液做重金屬檢測中,未檢出重金屬鉛、鎘;重金屬砷、汞、鉻的含量遠低于國家排放標準。
七、技術亮點
遏制二噁英產生的機理
二噁英的分子結構由1個或2個氧原子連接2個被氯取代的苯環,1個氧原子的稱為多氯二苯并呋喃(PCDF),2個氧原子聯結的稱為多氯二苯并二噁英(PCDD),統稱二噁英。
從二噁英的分子結構可以看出,氧和氯元素存在是二噁英生成的基本條件。垃圾熱解干餾氣化過程中,燃燒段消耗掉空氣中的絕大多數氧氣,氣化段以上完全處于貧氧狀態,沒有氧原子參與,燃燒段溫度高達1200℃,二噁英類物質被完全分解,垃圾中的有機物經干餾氣化發生氧化還原反應生成可燃氣,不屬于直接焚燒,有效避免了二噁英類物質生成的環境條件,因此能有效遏制二噁英類物質的生成。
污染物排放均達到國家排放標準,二噁英類物質檢測平均值僅為國家標準的四分之一