91论坛

新聞中心
廢物熱解焚燒工藝設備選擇的技術要點
 點擊數:402次 添加時間:2016-11-4 [打印] [返回] [收藏]

摘要:主要介紹了熱解氧化焚燒的概念及原理,指出了實現熱解氧化焚燒的關鍵因素。根據熱解焚燒的控制過程,詳細地介紹了靜態熱解和動態熱解的工藝特點,并對實現熱解焚燒所采用的焚燒爐進行了比較及適用性分析,提出了廢物熱解焚燒工藝的技術要點。

關鍵詞:熱解,靜態熱解,動態熱解,熱解焚燒設備

為了實現危險廢物/醫療廢物的安全無害化處置,保障人民身體健康,我國于2004年出臺了“全國危險廢物和醫療廢物處置設施建設規劃”,同時出臺了相應的技術要求、規范等。目前各地普遍開展醫療廢物集中處置設施的建設,根據技術要求處理規模在10t/d以下的處置設施大多采用熱解焚燒工藝。但是由于我國在這方面的工作起步較晚,同時加上市場比較混亂,使得人們對熱解定義、熱解設備的形式等產生了很多誤解或歧義,給工作的開展帶來了很多的困難。因此弄清熱解的定義及原理、熱解的形式、實現熱解過程的設備載體就顯得十分重

1“熱解的傳統概念

熱解又叫干餾、熱分解或碳化,是指有機物在絕氧條件下加熱分解的過程,其分解的產物為能源及產品。熱解技術已廣泛應用于生產木炭、煤干餾、石油重整和炭黑制造等方面。

91论坛 熱解是一個復雜、連續的化學反應過程,在反應中包含著復雜的有機物斷鍵、異構化等化學反應過程。在熱解過程中有機物由大分子變成小分子直至氣體,總的反應方程式為:

91论坛 有機物高中分子有機液體(焦油和芳香烴)+低分子有機液體+多種有機酸和芳香烴+炭渣+CH4+H2+H2O+CO+CO2+NH3+H2S+HCN

91论坛 由總反應式可知,熱解產物包括氣、液、固三種形式,具體有以下成分。

(1)C1-5的烴類、氫和CO——氣態;

(2)C25的烴類、乙酸、甲醇等——液態;

(3)含純碳和聚合高分子的含碳物——固態。

不同的有機物,不同的熱解條件,熱解產物都有差異。

91论坛 因此,嚴格意義上的熱解是以生產產品為目的,在絕氧條件下加熱有機物使其分解的化學反應過程。

1.廢物熱解焚燒原理

1.1廢物熱解焚燒概念

91论坛 廢物焚燒處理的首要目的是實現無害化處置,因此在處理過程中不是采用間接加熱絕氧分解方式,而是在反應器(熱解爐)中通入部分空氣,使廢物發生部分燃燒以提供熱解過程所需熱量,通入不同的空氣量將產生不同成分的熱解氣,如果通入過量的空氣將會變成完全燃燒的過程,因此廢物熱解焚燒的過程就是控制空氣量供給比例的過程。

2.影響參數

熱解焚燒過程的幾個關鍵參數是空氣供給量、溫度、保溫(停留)時間,每個參數都直接影響氣體的產量和成分。另外,廢物的成分、反應器(熱解爐)的類型等都對熱解焚燒過程產生影響。

91论坛 2.2.1空氣供給量空氣供給量是熱解焚燒過程的首要參數,空氣供給量的大小決定了焚燒爐的溫度和熱解氣中可燃組分的多少。一般隨著空氣供給量的增加,溫度隨之增加,熱解氣中可燃組分隨之減少。

2.2.2溫度溫度是熱解焚燒過程的重要控制參數。溫度變化對產物的比例和成分有較大的影響,在較低溫度下,有機廢物大分子裂解成較多的中小分子,油類含量相對較多,殘渣含碳較多。隨著溫度的升高,除大分子裂解外,許多中間產物也發生二次裂解,C5以下分子及H2成分增多,而各種焦油、殘碳相對減少。

91论坛 2.2.3保溫時間(停留時間)廢物在反應器(熱解爐)中的保溫時間(停留時間)決定了廢物的分解率,停留時間越長廢物的分解率越高,殘渣的熱灼減率越低,但處理負荷也隨之降低。停留時間短,則分解不完全,可以有較高的處理量。

2.2.4廢物成分不同的廢物成分其可熱解性不一樣。有機物成分比例大,熱值高,則可熱解性好,殘渣少。廢物的含水率低,則干燥過程耗熱少,將廢物加熱到工作溫度時間短,用于燃燒供熱的廢物量減少。

2.2.5反應器(熱解爐)的類型反應器(熱解爐)是熱解焚燒反應進行的場所,是整個過程的中樞,不同的反應器有不同的反應條件,因此也決定了不同的處理負荷和控制方式,如靜態熱解、動態熱解。

綜上所述,醫療廢物熱解焚燒的過程就是控制空氣量供給比例的過程。而空氣供給量、溫度、保溫(停留)時間是其控制過程的關鍵參數。

3熱解焚燒工藝分類及設備

3.1廢物熱解焚燒概念

91论坛 3.1.1靜態熱解將廢物一次性的投入反應器(熱解爐)中,底部供給空氣,并在底部點火,從下到上依次形成灰渣層、燃燒層、熱解層和干燥層。廢物通過自燃維持一定的反應溫度,并在反應器(熱解爐)中以相對靜止的狀態進行熱解過程,熱解氣再進入二段爐進行過氧燃燒。這種方式的優點是在熱解過程中可以供給較少的空氣量,熱解氣中可燃分相對較多,含塵量小;缺點是殘渣中的碳不易燒盡,需要在熱解后進行過氧焚燒,以分解和燒盡殘渣中的固定碳。其操作過程為間歇操作:熱解(缺氧)6~10h+殘渣燒盡(過氧)5~7h。

3.1.2動態熱解廢物連續/批次加入反應器(熱解爐)中,廢物從進料端到出渣端連續運動,并依次形成干燥段、熱解段、燃燒段、燃盡段。廢物通過自燃維持一定的反應溫度,并在反應器(熱解爐)中以相對運動的狀態進行熱解過程,熱解氣再進入二段爐進行過氧燃燒。該方式的優點是可以實現連續進料、連續出渣,通過控制一定比例的空氣量,即實現了熱解,又使得殘渣中的固定碳等得到徹底的燒盡;缺點是熱解氣中的可燃成分較靜態熱解少。

3.2熱解焚燒設備

91论坛 目前完成廢物熱解工藝所采用的設備基本為具有固定床面的固定床式焚燒爐。根據不同的結構,主要分為用于靜態熱解的交替運行單一爐床焚燒爐-簡稱AB爐,用于動態熱解的單一爐床焚燒爐、階梯爐床焚燒爐、活動爐床(回轉窯)焚燒爐。

91论坛 3.2.1交替運行單一爐床型焚燒爐交替運行單一爐床型焚燒爐主要用于靜態熱解焚燒。其焚燒爐為立式筒狀結構,爐底面為固定床層結構,布有通風孔,同時又作為出渣通道使用。操作方式為一次性投料,一次出渣,兩臺爐間歇交替運行。其優點是結構簡單,易于操作。缺點是在殘渣燃盡的階段易出現結渣現象,處理負荷較低。因此該焚燒爐比較適合高熱值的廢物,并且廢物中含有較少的熔渣性物質。

3.2.2單一爐床焚燒爐單一爐床焚燒爐具有一級固定床面,廢物在此床面上完成干燥、熱解、焚燒、燃盡等過程。批次進料,連續運行。其優點是結構簡單,易于操控,不宜結渣,適應性較強,運行費用低。缺點是處理規模小,一般小于15t/d。

3.2.3階梯爐床焚燒爐階梯爐床焚燒爐一般具有三級固定床面,廢物在不同床面上完成干燥、熱解、焚燒、燃盡等過程。批次進料,連續運行。其優點是物料具有一定的翻動,單位處理負荷相對較高,適合較大的處理規模,不宜結渣。缺點是結構相對復雜一些。

3.2.4活動爐床(回轉窯)焚燒爐回轉窯是活動爐床式焚燒爐的一種,結構為一可旋轉的圓柱體,有一定的傾斜角度,廢物隨著窯體的轉動,由高端進入,沿著爐體長度方向移動,同時產生強烈的翻動,使廢物能夠充分的進行反應。在移動過程中廢物先后完成干燥、熱解、焚燒、燒盡等過程。其優點是適應性好、處置效果好,適合大規模的處置。缺點是結構復雜,運行理成本高。

4.結論

91论坛 (1)嚴格意義上的熱解是以生產產品為目的,在絕氧條件下加熱有機物使其分解的化學反應過程。

(2)廢物熱解焚燒的過程就是控制空氣量供給比例的過程,因此叫做控制空氣式熱解焚燒技術更為科學、準確。而空氣供給量、溫度、保溫(停留)時間是其控制過程的關鍵參數。

91论坛 (3)目前熱解焚燒工藝總體可分為靜態熱解和動態熱解兩種方式。實現廢物熱解工藝所采用的設備基本為具有固定床面的固定床式焚燒爐,主要有AB爐,單一爐床焚燒爐、階梯爐床焚燒爐、活動爐床(回轉窯)焚燒爐。

(4)不同的熱解工藝、不同的爐型都有各自的適用范圍,都有不同的優缺點。因此熱解工藝和爐型的選擇應根據廢物的特性(如熱值、組成)、處置規模等因素,選擇最適合的技術方案。