第36卷第4期西安建筑科技大學學報(自然科學版)Vol 36 No 42004年12月J. Xi'an Univ. of Arch. & Tech (Natural Science Edition)Dec.2004生活垃圾的熱解試驗李琦,徐德龍,李輝,肖國先,王堤,吳華夏(西安建筑科技大學粉體工程研究所,陜西西安710055)摘要:利用實驗室規(guī)模的試驗裝置實施了垃圾中溫熱解試驗,在400至600℃的條件下熱解混合有機垃圾.經(jīng)測定,熱解產(chǎn)生的半焦熱解達22460kJ/kg,同時產(chǎn)生了熱解氣體其熱值大約在21000kJ/m3以上,以及含水焦油的熱值近1500kJ/kg.熱解半焦因其影響熟料燒成的有害成份少又易于加工,可作為替代燃料用于水泥熟料鍛燒,熱解氣體和焦油可作燃料使用為熱解提供熱量.關(guān)鍵詞:熱解;半焦;城市生活垃圾中圖分類號:X705文獻標識碼:A文章編號:1006-7930(2004)04-0479-03Research on the pyrolysis of MswlI Qi, XU De-long,LI Hui, XIAO Guo-rian, WANG Ti, wU Hua-ria(Institude of Powder Eng, Xi'an Univ. of Arch. & Tech. Xi'an 710055, China)Abstract: Animentalrried out to dispose solid waste by thermal decefacilities. The tests were conducted under temperature ranging from 400 to 600C and decomposed solid organic wastemixture of various sources. Measurements indicated that the half-coke produced from thermal decomposition had theheat content of 22460kJ/kg. At he same time, the gases from thermal decomposition had the calorific value of about21000kJ/m. And the heat content in the water-containing -tar produced was about 15000k J/kg. The thermal-derivedhalf-coke may be used as fuel because clinker firing for its constituents that are harmful to cement is minor and iteasily handled by conventional jet burners. The thermal decomposed gases and water-containing tar may be used asfuel to offer heat for the thermal processKey words pyrolysis; char from the mixed organic solid waste: MSu隨著城市化進程的加快,生活垃圾旳產(chǎn)生量逐年增加,傳統(tǒng)旳垃圾墳埋和焚燒處理技術(shù)很難適應(yīng)對環(huán)境保護和能量利重要用日益嚴格的要求,外熱式垃圾熱解技術(shù)可以有效解決環(huán)境污染和能量利用的問題,是垃圾處理技術(shù)的研究和發(fā)展方向112熱解法雖可得到有利用價值的中間原料,長期以來,熱解產(chǎn)物的利用主要集中在熱解氣和焦油方,而熱解半焦合理利用的研究卻很少.利用方式之一是將熱解產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為一種穩(wěn)定的儲存性能源,如單純的制氣和制油,實踐證明都不很成功;再次是將熱解產(chǎn)物進一步燃燒,但該法和垃圾焚燒一樣都存在余熱利用的問題,一般的辦法是進行余熱發(fā)電中國煤化工水泥工業(yè)尤其是以新型干法水泥工藝為標志的理CNMHG處理方面具有許多獨特的優(yōu)點,其水泥煅燒系統(tǒng)不僅可以處理多種有害氣體和重金屬,且在使用燃氣、燃油和低熱值燃料方基金項獎?chuàng)靠茖W技術(shù)研究重點項目(01110作者簡介:李琦(1972-),男,西安市人,工程師,碩土,主要從事廢棄物綜合利用的研究工作480西安建筑科技大學學報(自然科學版)第36卷面有著成熟的經(jīng)驗.因此,將垃圾熱解,利用其熱解產(chǎn)物,尤其是利用熱解半焦作為水泥工業(yè)燃煤的替代燃料具有廣闊的應(yīng)用前景.為此進行了垃圾熱解試驗1混合垃圾試樣的?；捎谠煞輳?fù)雜,且隨季節(jié)和氣候的改變而波動很大,為了使研究結(jié)果更具有普遍性和代表性,并考慮我國的實際情況和熱解必要的預(yù)處理方式,參考上海市1998年燃氣地區(qū)生活垃圾組成(見表1)2,以除去垃圾中的無機物成份、廚余和果皮的混合垃圾作為?；?模化垃圾成份見表2,垃圾的原始物理組份的工業(yè)分析和熱值見表3表1上海市1998年生活垃圾成份表Tab 1 Constituents in MSw of Shanghai in 1998含量廚余皮紙類布類塑膠竹木金玻璃渣石合計53.2314.108.7713.480.732熱解試驗裝置及方案表2?；罾煞荼鞹ab 2 Mode Constituents of MSw本次試驗的熱解反應(yīng)器為立式固定床熱含量紙類布類塑料橡膠木材合計解爐,其加熱方式采用外熱式中溫熱解.熱解35.317.7試驗系統(tǒng)主要由以下幾個部分構(gòu)成:垃圾熱表3垃圾組份的工業(yè)分析和熱值表解裝置、氣體和焦油冷卻裝置、氣體水洗裝Tab 3 Analysis of Wastes constituents and calorific value置.熱解試驗系統(tǒng)見圖1.本試驗中垃圾由頂部加入,熱解氣體從垃圾組份應(yīng)用基重量/%熱值/kJ·k水份揮發(fā)份固定碳灰份頂部引出,熱解半焦由爐底排出.紙類熱解爐爐體內(nèi)徑170mm,高1400mm,布類1084.343.462.2017450其中加熱段750mm,采用上下三組電阻絲穿塑料0.2098.540.07l.192083.984.949.8323260繞在碳化硅耐火材料內(nèi),熱解溫度經(jīng)插入物木類20.00料中的熱電偶回饋后由溫控儀控制.熱解氣體的冷凝裝置為蛇形銅管式換熱熱解氣器,底部裝有S形焦油和蒸氣收集器,氣體冷卻采用循環(huán)冷卻水間接冷卻熱解’L體氣體瞬時流量的測定由流量計完成,累計流量通過一定間隔的瞬時流量累計計算得出.氣體采樣通過采氣袋獲得.3試驗結(jié)果3.1熱解產(chǎn)物不同溫度下混合垃圾的熱解產(chǎn)物見表ˉ4.從上表可以看出,隨著熱解溫度的提高,?；蛦谓M份基本遵循同樣的規(guī)律,即熱1.溫控儀2.熱電偶3.加熱電阻爐4.冷卻水箱5.冷凝管6.焦油和水排除7.洗氣水箱8.流量計解氣體產(chǎn)量上升,焦油和半焦產(chǎn)量下降中國煤化工置示意圖3.2熱解氣體CN MHGcompoSItion tests不同熱解溫度時?；臒峤饫塾嫯a(chǎn)氣量和產(chǎn)見圖2和國3熱解氣體的成份分析見表5.由表5可以看岀:?；措S著溫度升高,熱解氣體中CO含量降低,H含量增加33熱解祟鴻不同溫度下熱解焦油的熱值分析見表6.第4期李琦等:生活垃圾的熱解試驗481表4熱解產(chǎn)物匯總表Tab. 4 A summary of products from thermal decomposition7=600熱解產(chǎn)物熱解溫度焦油和水氣體半焦減重。350企T=400300/kg·kg二250400C0.29359.8200500C0.2930.37250△△△600C0.2180.25874.2表5熱解氣體的成分分析100150Tab. 5 constituents in thermald加熱時向min熱解溫加熱時氣體成份/%熱值度/C間/ min CO2 CH CO CH;1H2/kJ·m圖2?；a(chǎn)氣量變化圖4027.913.820.129.58.7215045016.617.21637.812.426206wastes decomposition7013.813.86.847.917.7273025005014.419.115.736.314.526915007010.714.96.741.526.226547=600152,927,1259106001000.619,217.721.740.824858表6不同溫度下模化垃圾熱解焦油熱值Tab. 6 Analysis of calorific value of the thermal decomposedtar from model Wastes at three temperature levels0140熱解終溫/C加熱時向/min焦油熱值/KJ·kg-114490149403.4熱解半焦圖3?；鴼怏w產(chǎn)率變化圖Fig. 3 Model variation in gas yields fre模化垃圾在不同溫度下熱解半焦的工業(yè)分析和熱per unit mass of wastes值分析見表7,半焦灰份分析見表8表7熱解半焦的工業(yè)分析和熱值表4結(jié)論Tab. 7 Analysis of constituents and heatcontent and thermal decomposed half-coke①隨著熱解爐內(nèi)熱解溫度上升,?；a(chǎn)氣量增加,當熱解終溫由400C提高至600C熱解溫度/kJ·kg-1時,氣體產(chǎn)量由137l/kg增至402l/kg;氣體中400c38.052.7939.161880可燃氣體含量增加,熱值開始呈上升趨勢,隨溫500C29.3222.99417.69-23200度繼續(xù)升高,氣體熱值隨即出現(xiàn)波動,大約在60038202.0859.722246021000~28000kJ/m3之間表8熱解半焦的灰分分析/%②氣體各成份隨溫度升高也呈現(xiàn)出規(guī)律性Analysis of constituents of the ash的變化,氣體中CO2含量顯著降低,至600C時中國煤化工 d half coke近乎為零,CnHn含量先增后減,CO含量也有顯SOYHCN Na2O全SCl-其它著下降,CH的含量呈先增后減的趨勢,而H222.2012.127.4941.785.180.790.862.770.396.42的含量增加迅速③熱解半焦的產(chǎn)量隨熱解溫度上升顯著下降,由0.402kg/kg降至0.258kg/kg.半焦組成中灰份先降后升、固羰量顯著增加,揮發(fā)份減少,熱值由18000kJ/kg增加至22460kJ/kg;(下轉(zhuǎn)第497頁)第4期劉淑茹等:陜西省經(jīng)濟增長方式轉(zhuǎn)變的量化綜合評估49效益和生態(tài)環(huán)境但其評估分值隨時間推移也呈遞減變化,應(yīng)引起政府有關(guān)部門的高度重視;(4)從總體看,陜西省經(jīng)濟增長方式轉(zhuǎn)變的綜合評估分值很低,距離目標的實現(xiàn)差距仍很大為了便于政府有步驟地推進經(jīng)濟增長方式轉(zhuǎn)變這一目標的實現(xiàn),根據(jù)事物不斷發(fā)展論和發(fā)展階段論,在此將經(jīng)濟増長方式劃分為高度粗放增長階段、中度粗放增長階段、低度粗放増長階段、準集約增長階段(見下表2).當綜合評分值達到10%,即達到集約增長階段,實現(xiàn)了經(jīng)濟增長方式由粗放型向集約型的轉(zhuǎn)變(當然,經(jīng)濟增長方式轉(zhuǎn)變是一個動態(tài)的、相對的過程,當轉(zhuǎn)變目標實現(xiàn)之后,仍要不斷推進經(jīng)濟增長質(zhì)量與效益的提高).據(jù)此標準可以看岀,陜西省經(jīng)濟增長方式目前處于中度粗放階段,接近低度粗放增長階段旳下限,經(jīng)濟增長的粗放程度仍很高.目前的目標應(yīng)是推進經(jīng)濟増長方式由中度粗放增長階段向低度粗放增長階段過渡表2經(jīng)濟增長方式轉(zhuǎn)變的評判標準Tab. 2 The Judgment standard for the changing way of the economic increase綜合評估分值/%評判標準高度粗放中度粗放低度粗放準集約增長階段增長階段增長階段增長階段在中度粗放階段,由于受發(fā)展階段的制約,科技水平落后,科技對經(jīng)濟增長的貢獻低;經(jīng)濟結(jié)構(gòu)不合理,資源利用率低,宏微觀經(jīng)濟效益差;經(jīng)濟增長速度較高,但其增長的穩(wěn)定性差,經(jīng)濟增長旳社會效益不穩(wěn)定等.因而,在這一階段政府的主要任務(wù)應(yīng)是加速完成經(jīng)濟體制的轉(zhuǎn)變,建立健全市場化機制;大力推進企業(yè)改革,建立現(xiàn)代企業(yè)經(jīng)營機制;轉(zhuǎn)變政府職能,加強和改善宏觀調(diào)控;大力發(fā)展科學技術(shù)及教育事業(yè),加快人力資源開發(fā),促進經(jīng)濟增長方式的轉(zhuǎn)變;大力調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),提高資源配置效率;采取有力措施縮小地區(qū)發(fā)展不平衡;擴大對外開放,提高對外開放水平等.同時,由于我國經(jīng)濟目前正處于轉(zhuǎn)軌時期,產(chǎn)業(yè)、部門、地區(qū)等經(jīng)濟發(fā)展很不平衡,政府在具體推動經(jīng)濟增長方式轉(zhuǎn)變時,應(yīng)因地制宜,實行差別化戰(zhàn)略.在轉(zhuǎn)變條件具備的地區(qū)、部門、產(chǎn)業(yè),應(yīng)積極全面推動經(jīng)濟集約型增長,在條件不完全具備的地區(qū)、部門和產(chǎn)業(yè),適當允許經(jīng)濟粗放型增長,并積極創(chuàng)造條件,經(jīng)過一個過渡時期,最終實現(xiàn)經(jīng)濟的全面集約型增長參考文獻:1]馬成文:農(nóng)業(yè)經(jīng)濟增長方式轉(zhuǎn)變的檢測研究[].經(jīng)濟理論與經(jīng)濟管理,19,(1):69-712]文兼武,余芳東.經(jīng)濟增長質(zhì)量的中外比較[冂].統(tǒng)計研究,1998,(5):30-33.[3]國家統(tǒng)計局.中國統(tǒng)計年鑒[M].北京:中國統(tǒng)計出版社,2002[4]劉洪.國際統(tǒng)計年鑒[M].北京:中國統(tǒng)計出版社,19995]《陜西統(tǒng)計年鑒》編委會.陜西統(tǒng)計年鑒[M].北京:中國統(tǒng)計出版社,2002(編輯白茂瑞(上接第481頁)①熱解焦油產(chǎn)量隨熱解溫度提高顯著減少,含水焦油的熱值一般在14490~-14940kJ/kg參考文中國煤化工Ⅰ」國家環(huán)境保護局污染控制司.城市固體廢物管理與處理CNMHG出版社,2002]聶永豐.三廢處理工程技術(shù)手冊(固體廢物卷)[M].北性*UUU3]張益,趙由才.生活垃圾焚燒技術(shù)[M].北京:化學工業(yè)出版社,2000.4]胡宏泰,朱祖培,陸純暄.水泥制造與應(yīng)用[M].濟南:山東科學技術(shù)出版社,1994(編輯白茂瑞)