6.1 热解概念及原理在线视频

大家好

今天我们开始学习

另一种重要的热处理技术

热解

这节课我们学习

热解的概念及原理

热解是一种古老的工业化生产技术

它最早应用于煤的干馏

目的是得到冶炼钢铁的燃料

焦炭

因此在工业上常称为干馏

它一般是利用有机物的热不稳定性

通过加热使有机物发生热裂解过程

产生可燃的混合气体

液态的焦油和焦炭的热化学过程

所以热解技术也称为热分解技术

或者是裂解技术

目前国内对于热解的定义

还不太清晰统一

我们用斯坦福研究所提出的

比较严格而经典的热解的定义

它是指在不向反应器内

通入氧 水蒸气或加热的一氧化碳的条件下

通过间接的加热

使含碳的有机物发生热化学分解

生成燃料的过程

这个燃料可以是气体可以是液体以及炭黑

那么根据这一定义

通过部分燃烧热解产物

以直接提供热解所需要的热量的

我们不把它称为热解

而应称为部分燃烧或者是缺氧燃烧

热解与焚烧的不同之处在于

焚烧是放热的

热解是吸热的

再一个是产物不同

焚烧的产物主要是二氧化碳和水

而热解的产物主要是可燃的低分子化合物

包括气态的液态的和固态的

气态的主要有

氢气 甲烷 一氧化碳

液态的主要有

甲醇 丙酮 醋酸 乙醛等有机物

以及焦油 溶剂油等等

而固态的主要是焦炭或者是碳黑

再一个就是焚烧产生的热能

量大的可用于发电

量小的可以供加热水或者是产生蒸汽

它只能就近利用

而热解产物

它是燃料油或者是燃料气

便于贮藏以及远距离的输送

我们来看一下热解技术的历史和发展

热解技术已作为一种传统的工业化作业

大量的应用于

木材 煤炭 重油

以及油母页岩等燃料的加工处理

比如说

木材可以通过热解干馏得到木炭

以焦煤为主要成分

通过煤的热解炭化

可以得到焦炭

以气煤 半焦等原料

通过热解气化

我们可以得到煤气

而油母页岩的低温热解干馏

则可以得到液体燃料

在以上诸多的工艺当中

以焦炉热解炭化制造焦炭技术

应用最为广泛而且成熟

对于城市固体废物进行热解技术的研究

直到20世纪60年代

才开始引起关注和重视

到了20世纪的70年代初期

固体废物的热解处理才达到实际应用

固体废物经过热解处理

可以得到便于贮存和运输的燃料

以及化学产品外

在高温条件下所得到的炭渣

还会与物料当中某些无机物和金属成分

构成惰性的固体产物

使其后续的填埋处置作业

可以更为安全和便利的进行

实践证明

热解处理是一种有发展前景的固体废物处理工艺

它适用于包括城市垃圾

污泥 废塑料 废树脂

废橡胶等工业以及农林废物

人畜粪便等在内的

具有一定能量的有机固体废物的利用

我们再来看国外的热解技术的进展

美国是最早进行固体废物热解技术开发的国家

早在1927年

美国矿业局就进行过固体废物的热解研究

那么到了1970年之后

随着美国将《固体废物法》改为《资源再生法》

原来由多个部门分别管理的

固体废物处理处置技术的开发

统一划归为美国环保局

各种固体废物资源化的前期处理

和后期处理的系统得到广泛的开发

其中热解技术

作为从城市垃圾中

回收燃料气和燃料油的再生资源新技术

其研究开发得到了迅速的发展

那么欧洲继美国之后

先后在丹麦 德国 法国等国家

也对固体废物热解技术

进行了实质性的研究和应用

各国建立的热解实验装置

其主要目的是将热解处理

作为焚烧处理的辅助手段

借以减少垃圾焚烧造成的二次污染

日本对城市垃圾热解技术的大规模研究

是从1973年实施的Star Dust’80计划开始的

该计划的中心内容

是利用双塔式循环流化床

对城市垃圾中的有机物进行气化

随后又展开了利用单塔式流化床

对城市垃圾中的有机物

液化回收燃料油的技术研究

在上述国家行动计划的推动下

一些民间公司

也相继开发了许多固体废物热解技术和设备

这些技术大都是作为焚烧的替代技术得到开发的

并部分实现了工业化的生产

那么再来看我们国家

1981年我国农机科学研究院

利用低热值的农村废物

进行热解燃气装置的实验取得了成功

为解决我国农村动力和生活能源

找到了方便可行的代用途径

近年来

各种类型的废物热解气化装置

也在有关高等院校以及科研单位

得到了初步的开发研究

比如说清华大学

浙江大学 东北大学等

都开发了热解气化装置

随着经济的不断改善

城市垃圾当中的有机物含量越来越多

其中废塑料等高热值废物增加尤为明显

废塑料的成分

不仅会在焚烧的过程当中

产生炉膛局部过热

从而造成炉排及耐火衬里的烧损

同时也是二噁英等的主要发生源

由于各国对焚烧过程中

二噁英的排放限制的严格化

废塑料的焚烧处理越来越成为关注的焦点问题

在此背景下

废塑料的热解处理技术

已经成为各国研究开发的热点

那么我们来看一下热解的原理

我们主要是从热解过程来看

有机物的热解反应

我们可以用下面的这个式子来表示

也就是说

有机物在无氧或者是缺氧的情况下进行加热

生成可燃性的气体

有机液体和固体残渣

我们用复杂而精确的式子来表示的话

就是含碳的固体物质

在无氧或者是缺氧的条件下进行加热

可以生成液体气体和固体

那么液体主要是大分子量

以及中等分子量的有机液体

主要是焦油

还有分子量比较小的有机液体

以及多种有机酸和其他的芳香族化合物液体产物

气体主要是甲烷 氢气 一氧化碳等等

固体主要是炭黑等固体残余物

我们再仔细看一下热解产物

它主要是包括可燃性的气体

有机液体和固体的残渣

热解产生的气体由多到少的顺序是

氢气 一氧化碳 甲烷 乙烯

和其他少量的高分子碳氢化合物

这种混合气体是一种很好的燃料

它的热值可以达到

6390到10000千焦每千克

再一个是有机液体

热解产生的有机液体主要含有

高分子的烃类油 焦油 焦木酸和水等物质

油类和焦油是有价值的燃料

焦木酸是化学成分比较复杂的混合物

固体残渣主要是炭黑

热解产生的固体残渣

是一种比较轻质的碳素物质

其热值的范围大概是

12.8到21.7兆焦每千克

他含硫量比较低

所以可以作为燃料来进行使用

好这节课就到这里

谢谢大家