垃圾等固体废弃物热解气化技术

一、     热解（pyrolysis)的概念

有机物在无氧或缺氧的环境下加热，是之转化为气态、液态、固态的可燃物质的化学分解过程。工业上称为干馏 。

其他经典定义（斯坦福大学） 

在不向反应器内通入氧气、水蒸气或加热一氧化碳的条件下，通过间接加热使含碳有机物发生热化学分解，生成燃料（可燃气、液体、固体）的过程。 

二、 热解技术发展历程

1、 早期热解气化技术的开发 

二十世纪70年代开始出现热解技术处理固废，美国是最早开展固废热解气化处置的国家，最开始是利用热解技术处理废旧轮胎。 

2、 热解气化技术出现的背景 

热解气化技术是焚烧技术的替代技术，主要解决二次污染问题。实际上是在固体废弃物焚烧处理出现很多问题以后，许多废物需要热解处置的情况下提出的。      

例如美国这个国家是汽车轮胎上的国家，汽车业产生的最大废弃污染物就是轮胎，而轮胎的主要成分就是橡胶有机物，轮胎焚烧的情况下根本就不可能焚烧掉，而且会产生大量污染物，这个时候用热解的办法处理，不但没有二次污染，还可实现高效率的资源利用。 

3、 热解气化技术的发展 

热解气化技术在许多土地资源紧缺的国家得到重点开发，比如说日本。日本1973年实施的Star Dust 计划，重点开发热解气化，以减少焚烧造成的二次污染、 处理需要填埋处置的废弃物。

三、 垃圾热解气化与焚烧的区别：

1、 氧需求不同：焚烧需要氧气（氧化气氛）；热解是还原气氛，无氧或缺氧。

2、 热量不同：焚烧是放热过程，热解是吸热过程。

3、 产物不同：焚烧的产物是CO2、尾气、二噁英、危废等；热解的产物是可燃气、焦油、残渣。

4、 后续利用不同：焚烧是就地利用、远距离输送；热解是就地利用。

5、 二次污染不同：焚烧二次污染大；热解二次污染小。

四、 生活垃圾热解气化工艺总流程

1、核心技术之一：精准垃圾分选

本公司研发的垃圾分选系统，以极低的运行成本将垃圾精准分选，以利于下一步热解气化。

2、核心技术之二：热解气化技术

n  公司自主研发的热解气化技术，取得国家发明专利。解决了垃圾处理的二噁英类致癌物质排放问题，解决了重金属的污染问题。

n  本技术利用有机质在高温贫氧条件下裂解的性质，将分选后垃圾投入密闭蓄热气化炉内，经过900-1300摄氏度的高温贫氧气化环境，使垃圾中的有机成分裂解挥发，转化为以一氧化碳、氢气、烷类气体为主的可燃气体，垃圾中的无机物以残渣形式排出。

五、 热解气化过程

1.干燥段 

垃圾从炉顶部加入热解气化炉中，在下降的过程中与温度在80 ～ 120℃的热解燃气接触，在1-2小时内不断脱去附着水，水变成蒸汽和热解燃气一起排出炉外，垃圾逐步变干燥。 

2.干馏段

干燥后的垃圾可燃物，在部分反应层上升过来的温度高达200-450℃的灼热燃气的烘烤下，发生干馏反应，生成烷类（CmHn）、一氧化碳（CO）、焦油等可燃气体和水蒸气（H2O），以上所有气体一起从炉体上部排出。 

3.碳化段 

经过干馏后的垃圾,在450～1000℃高温和贫氧下，发生碳化反应，生成游离炭，这个过程叫碳化。 

4.气化段 

经过碳化后的垃圾，主要残留物是焦炭和少数粘土等不可燃物，在1100-1300℃高温下，和燃烧产生的CO2反应生成CO，部分碳化物通过水蒸气的作用，发生氧化还原反应产生一氧化碳CO、氢H2等可燃气体，从炉体下端口排出。 

5.燃烧段 

垃圾可燃物气化完成反应，部分固定碳燃烧生成（CO2）和无机熔渣，并为整个气化反应过程提供热量，通过灰盘从反应炉底部排出。 

六、 垃圾经干馏气化后的两种产物

1. 可燃气体：经检测可燃气体成分：CO, H2 , CH4（主要） 

              热    值： 1000kcal/m³

                         气体成分热值

2. 剩余残渣：

     用于制作免烧砖

  3.权威检测：

  3.1干馏气化后垃圾残渣成分

   3.2残渣重金属浸出液检测

通过权威机构，利用国标检测方法，在对气化后残渣浸出液做重金属检测中，未检出重金属铅、镉；重金属砷、汞、铬的含量远低于国家排放标准。

  

七、技术亮点

遏制二噁英产生的机理

二噁英的分子结构由1个或2个氧原子连接2个被氯取代的苯环，1个氧原子的称为多氯二苯并呋喃（PCDF），2个氧原子联结的称为多氯二苯并二噁英（PCDD），统称二噁英。

从二噁英的分子结构可以看出，氧和氯元素存在是二噁英生成的基本条件。垃圾热解干馏气化过程中，燃烧段消耗掉空气中的绝大多数氧气，气化段以上完全处于贫氧状态，没有氧原子参与，燃烧段温度高达1200℃，二噁英类物质被完全分解，垃圾中的有机物经干馏气化发生氧化还原反应生成可燃气，不属于直接焚烧，有效避免了二噁英类物质生成的环境条件，因此能有效遏制二噁英类物质的生成。

污染物排放均达到国家排放标准，二噁英类物质检测平均值仅为国家标准的四分之一