環(huán)境保護(hù)科學(xué)第32卷第3期2006年6月廢物熱解焚燒工藝設(shè)備選擇的技術(shù)要點(diǎn)Technical Keys to Choose the Facilities for Waste Pyrolysis and Incineration祁國(guó)恕王承智’ 李雄勇劉舒'陸書江3(1.沈陽環(huán)境科學(xué)研究院沈陽110016);(2.遼陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院遼陽111004);(3.沈陽造幣廠沈陽110042)摘要主要介紹了熱解氧化焚燒的概念及原理,指出了實(shí)現(xiàn)熱解氧化焚燒的關(guān)鍵因素。根據(jù)熱解焚燒的控制過程,詳細(xì)地介紹了靜態(tài)熱解和動(dòng)態(tài)熱解的工藝特點(diǎn)，并對(duì)實(shí)現(xiàn)熱解焚燒所采用的焚燒爐進(jìn)行了比較及適用性分析，提出了廢物熱解焚燒工藝的技術(shù)要點(diǎn)。關(guān)鍵詞熱解靜態(tài)熱解動(dòng)態(tài)熱解熱解焚燒設(shè)備Abstract The concept and mechanism of the pyrolysis oxidation and incineration were mainly introduced in this article,and the key factors of the pyrolysis oxidation and incineration were also pointed out. According to the control process of thepyrolysis oxidation and incineration, the characteristices of the static and the dynamic pyrolysis were presented in detail. THpyrolysis stove and the incineration stove were compared and analyzed in applicability to put forward the technical keys of thewaste pyrolysis and incineration .Key words Pyrolysis Static Pyrolysis Dynamic Pyrolysis Facilities of Pyrolysis and Incineration為了實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)廢物/醫(yī)療廢物的安全無害化處解裝置。置,保障人民身體健康,我國(guó)于2004年出臺(tái)了“全國(guó)危險(xiǎn)廢物和醫(yī)療廢物處置設(shè)施建設(shè)規(guī)劃”,同時(shí)干餾器冷凝器出臺(tái)了相應(yīng)的技術(shù)要求規(guī)范等。目前各地普遍開展醫(yī)療廢物集中處置設(shè)施的建設(shè),根據(jù)技術(shù)要求處理規(guī)模在10t/d以下的處置設(shè)施大多采用熱解焚外加熱爐收集容器燒工藝。但是由于我國(guó)在這方面的工作起步較圖1標(biāo)準(zhǔn)熱解反應(yīng)裝置晚，同時(shí)加上市場(chǎng)比較混亂,使得人們對(duì)熱解定義、熱解是一個(gè)復(fù)雜、連續(xù)的化學(xué)反應(yīng)過程,在反熱解設(shè)備的形式等產(chǎn)生了很多誤解或歧義,給工作應(yīng)中包含著復(fù)雜的有機(jī)物斷鍵、異構(gòu)化等化學(xué)反應(yīng)的開展帶來了很多的困難。因此弄清熱解的定義過程。在熱解過程中有機(jī)物由大分子變成小分子及原理、熱解的形式、實(shí)現(xiàn)熱解過程的設(shè)備載體就直至氣體，總的反應(yīng)方程式為:顯得十分重要。有機(jī)物一高中分子有機(jī)液體(焦油和芳香1“熱 解”的傳統(tǒng)概念烴)+低分子有機(jī)液體+多種有機(jī)酸和芳香烴熱解又叫干餾、熱分解或碳化,是指有機(jī)物在十炭渣+CH,+ H2+ H2O+CO+CO2 +NH:絕氧條件下加熱分解的過程,其分解的產(chǎn)物為能源+ H2S+ HCN及產(chǎn)品2]。熱解技術(shù)已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)木炭、煤干由總反應(yīng)式可知，熱解產(chǎn)物包括氣、液、固三種餾、石油重整和炭黑制造等方面。圖1為標(biāo)準(zhǔn)的熱形式,具體有以下成分。(1)C1-5的烴類、氫和CO--氣態(tài);收稿日期:2005-11- - 30作者簡(jiǎn)介:祁國(guó)恕(1972- -),男,遼寧沈陽人,高級(jí)工程師。廢物熱解焚燒工藝設(shè)備選擇的技術(shù)要點(diǎn)祁國(guó) 恕(2)C25的烴類、乙酸、甲醇等-液態(tài);好，殘?jiān)?。廢物的含水率低.則干燥過程耗熱少，(3)含純碳和聚合高分子的含碳物一固態(tài)。將廢物加熱到工作溫度時(shí)間短,用于燃燒供熱的廢不同的有機(jī)物,不同的熱解條件,熱解產(chǎn)物都物量減少。有差異。2.2.5 反應(yīng)器(熱解爐)的類型反應(yīng)器(熱解因此,嚴(yán)格意義上的熱解是以生產(chǎn)產(chǎn)品為目爐)是熱解焚燒反應(yīng)進(jìn)行的場(chǎng)所,是整個(gè)過程的中的，在絕氧條件下加熱有機(jī)物使其分解的化學(xué)反應(yīng)樞,不同的反應(yīng)器有不同的反應(yīng)條件，因此也決定過程。了不同的處理負(fù)荷和控制方式,如靜態(tài)熱解、動(dòng)態(tài)熱解。2廢物熱解焚燒原理綜上所述，醫(yī)療廢物熱解焚燒的過程就是控制空氣2.1廢物熱解焚燒概念量供給比例的過程。而空氣供給量、溫度、保溫(停廢物焚燒處理的首要目的是實(shí)現(xiàn)無害化處置，留)時(shí)間是其控制過程的關(guān)鍵參數(shù)。因此在處理過程中不是采用間接加熱絕氧分解方式,而是在反應(yīng)器(熱解爐)中通入部分空氣,使廢3熱解焚燒工藝分類及設(shè)備物發(fā)生部分燃燒以提供熱解過程所需熱量,通入不3.1廢物熱解焚燒概念同的空氣量將產(chǎn)生不同成分的熱解氣,如果通入過根據(jù)熱解焚燒的不同控制過程,目前熱解焚燒量的空氣將會(huì)變成完全燃燒的過程,因此廢物熱解工藝總體可分為靜態(tài)熱解和動(dòng)態(tài)熱解兩種方式[5]。焚燒的過程就是控制空氣量供給比例的過程[3。3.1.1 靜態(tài)熱解將廢物一次性的投入反應(yīng)器從焚燒過程講，醫(yī)療廢物熱解焚燒應(yīng)稱作控制(熱解爐)中.底部供給空氣,并在底部點(diǎn)火,從下到空氣式熱解焚燒技術(shù)更為科學(xué)、準(zhǔn)確。上依次形成灰渣層、燃燒層、熱解層和干燥層。廢2.2影響參數(shù)物通過自燃維持-定的反應(yīng)溫度,并在反應(yīng)器(熱熱解焚燒過程的幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)是空氣供給量、解爐)中以相對(duì)靜止的狀態(tài)進(jìn)行熱解過程,熱解氣溫度、保溫(停留)時(shí)間，每個(gè)參數(shù)都直接影響氣體再進(jìn)入二段爐進(jìn)行過氧燃燒。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是的產(chǎn)量和成分叫。另外，廢物的成分、反應(yīng)器(熱解在熱解過程中可以供給較少的空氣量.熱解氣中可爐)的類型等都對(duì)熱解焚燒過程產(chǎn)生影響。燃分相對(duì)較多,含塵量小;缺點(diǎn)是殘?jiān)械奶疾灰?.2.1空氣供給量空氣供給量是熱解焚燒過燒盡,需要在熱解后進(jìn)行過氧焚燒，以分解和燒盡程的首要參數(shù),空氣供給量的大小決定了焚燒爐的殘?jiān)械墓潭ㄌ肌Ｆ洳僮鬟^程為間歇操作:熱解:溫度和熱解氣中可燃組分的多少。-般隨著空氣(缺氧)6~10h+殘?jiān)鼰M(過氧)5~7h。供給量的增加，溫度隨之增加.熱解氣中可燃組分3.1.2 動(dòng)態(tài)熱解廢物連續(xù)/批次加入反應(yīng)器隨之減少。(熱解爐)中,廢物從進(jìn)料端到出渣端連續(xù)運(yùn)動(dòng),并2.2.2溫度溫度是熱解焚燒過程的重要控制依次形成干燥段熱解段、燃燒段、燃盡段。廢物通參數(shù)。溫度變化對(duì)產(chǎn)物的比例和成分有較大的影過自燃維持一定的反應(yīng)溫度.并在反應(yīng)器(熱解爐)響，在較低溫度下,有機(jī)廢物大分子裂解成較多的中以相對(duì)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)進(jìn)行熱解過程.熱解氣再進(jìn)入中小分子，油類含量相對(duì)較多,殘?jiān)驾^多。隨二段爐進(jìn)行過氧燃燒。該方式的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)著溫度的升高,除大分子裂解外,許多中間產(chǎn)物也連續(xù)進(jìn)料、連續(xù)出渣,通過控制一定比例的空氣量，發(fā)生二次裂解,C;以下分子及H2成分增多,而各即實(shí)現(xiàn)了熱解,又使得殘?jiān)械墓潭ㄌ嫉鹊玫綇氐追N焦油、殘?zhí)枷鄬?duì)減少。的燒盡;缺點(diǎn)是熱解氣中的可燃成分較靜態(tài)熱解2.2.3保溫時(shí)間(停留時(shí)間)廢物在反應(yīng)器少。(熱解爐)中的保溫時(shí)間(停留時(shí)間)決定了廢物的3.2 熱解焚燒設(shè)備分解率,停留時(shí)間越長(zhǎng)廢物的分解率越高殘?jiān)哪壳巴瓿蓮U物熱解工藝所采用的設(shè)備基本為熱灼減率越低.但處理負(fù)荷也隨之降低。停留時(shí)間具有固定床面的固定床式焚燒爐。根據(jù)不同的結(jié)短，則分解不完全,可以有較高的處理量。構(gòu),主要分為用于靜態(tài)熱解的交替運(yùn)行單-爐床焚2.2.4廢物成分不同的廢物成分其可熱解性燒爐一簡(jiǎn)稱AB爐,用于動(dòng)態(tài)熱解的單一爐床焚燒不一樣。有機(jī)物成分比例大.熱值高.則可執(zhí)解性爐階梯爐床焚燒爐活動(dòng)爐床(回轉(zhuǎn)窯)焚燒環(huán)境保護(hù)科學(xué)第32卷第3期2006年6月爐[6門。3.2.3階梯爐床焚燒爐階梯爐床焚燒爐一般3.2.1交替運(yùn)行單一爐床型焚燒爐交替運(yùn)行具有三級(jí)固定床面，廢物在不同床面上完成干燥、單一爐床型焚燒爐主要用于靜態(tài)熱解焚燒。其焚熱解、焚燒、燃盡等過程。批次進(jìn)料,連續(xù)運(yùn)行。其燒爐為立式筒狀結(jié)構(gòu),爐底面為固定床層結(jié)構(gòu)，布優(yōu)點(diǎn)是物料具有一定的翻動(dòng)，單位處理負(fù)荷相對(duì)較有通風(fēng)孔，同時(shí)又作為出渣通道使用。操作方式為高，適合較大的處理規(guī)模,不宜結(jié)渣。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)-次性投料,一次出渣,兩臺(tái)爐間歇交替運(yùn)行。其相對(duì)復(fù)雜一些。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作。缺點(diǎn)是在殘?jiān)急M的3.2.4活動(dòng)爐床(回轉(zhuǎn)窯)焚燒爐回轉(zhuǎn)窯是活階段易出現(xiàn)結(jié)渣現(xiàn)象，處理負(fù)荷較低。因此該焚燒動(dòng)爐床式焚燒爐的一-種,結(jié)構(gòu)為一可旋轉(zhuǎn)的圓柱爐比較適合高熱值的廢物,并且廢物中含有較少的體,有-定的傾斜角度,廢物隨著窯體的轉(zhuǎn)動(dòng),由高熔渣性物質(zhì)。端進(jìn)入,沿著爐體長(zhǎng)度方向移動(dòng),同時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈的3.2.2單一爐 床焚燒爐單一爐床焚燒爐具有，翻動(dòng).使廢物能夠充分的進(jìn)行反應(yīng)。在移動(dòng)過程中-級(jí)固定床面,廢物在此床面上完成干燥、熱解、焚?gòu)U物先后完成干燥熱解、焚燒、燒盡等過程。其優(yōu).燒、燃盡等過程。批次進(jìn)料,連續(xù)運(yùn)行。其優(yōu)點(diǎn)是點(diǎn)是1適應(yīng)性好、處置效果好,適合大規(guī)模的處置。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于操控,不宜結(jié)渣.適應(yīng)性較強(qiáng),運(yùn)行缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜,運(yùn)行管理成本高。熱解爐技術(shù)參費(fèi)用低。缺點(diǎn)是處理規(guī)模小,一般小于15t/d。數(shù)比較見表1。表1 熱解爐技術(shù)參數(shù)比較參比較名稱處理量空氣量/%溫度/C停留時(shí)間/h備注t.d-交替運(yùn)行單一熱解400~500.灰渣間歇運(yùn)行，維護(hù)簡(jiǎn)單，<3030~ 5011~17爐床型焚燒爐燃盡1000~ 1200運(yùn)行費(fèi)用低，易結(jié)渣。連續(xù)運(yùn)行.維護(hù)簡(jiǎn)單,單一爐床焚燒爐<1550~ 80熱解500~8001~1.5運(yùn)行費(fèi)用低。連續(xù)運(yùn)行，維護(hù)費(fèi)相對(duì)階梯爐床焚燒爐熱解500~ 800較高。連續(xù)運(yùn)行.維護(hù)費(fèi)高，回轉(zhuǎn)窯焚燒爐< 10070~100運(yùn)行管理成本高。規(guī)模等因素,選擇最適合的技術(shù)方案。4結(jié)論(1)嚴(yán)格意義上的熱解是以生產(chǎn)產(chǎn)品為目的，在絕氧條件下加熱有機(jī)物使其分解的化學(xué)反應(yīng)過1.國(guó)家環(huán)?？偩治廴究刂扑?城市固體廢物管理與處置技術(shù)[M].程。第一版.北京:中國(guó)石化出版社,2001.(2)廢物熱解焚燒的過程就是控制空氣量供給2.荷貝爾J.-D.,汪軍,杜暉.不同于傳統(tǒng)焚燒方法的垃圾熱力處比例的過程.因此叫做控制空氣式熱解焚燒技術(shù)更理技術(shù)[J].能源研究與信息，2001,17(2):113~118.為科學(xué)、準(zhǔn)確。而空氣供給量、溫度、保溫(停留)時(shí)3.張乃斌.垃圾焚燒系統(tǒng)工程規(guī)劃與設(shè)計(jì)[M].臺(tái)灣:新雅出版社，間是其控制過程的關(guān)鍵參數(shù)。1998.(3)目前熱解焚燒工藝總體可分為靜態(tài)熱解和4.張益.生活垃圾焚燒技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2000.5. Li Ji. Zhang Zheng. Yang Xuemin, et al. TG DSC Study on Py-動(dòng)態(tài)熱解兩種方式。實(shí)現(xiàn)廢物熱解工藝所采用的rolysis Characteristics of Municipal Solid Wastes[J]. Journal of設(shè)備基本為具有固定床面的固定床式焚燒爐,主要Chemical Industry and Engineering, 2002 .53(7):759~764.有AB爐,單一爐床焚燒爐、階梯爐床焚燒爐、活動(dòng)6. Lin Weigang. Double - Dipleg Circulating Fluidized Bed Inciner-爐床(回轉(zhuǎn)窯)焚燒爐。ator for Municipal Solid Wastes[P]. Chinese: ZL2376579. 2000-05-03.(4)不同的熱解工藝、不同的爐型都有各自的7. Zhang Hesheng, Jian Ruimin. High- Temperature Corrosion on適用范圍，都有不同的優(yōu)缺點(diǎn)。因此熱解工藝和爐Heating Surface of Metal Tubes in Municipal Solid W astes Incin-型的選擇應(yīng)根據(jù)廢物的特性(如熱值、組成)、處置Enerpw Terhnolopy.1994.(4).24-28.