固体废弃物的热裂解技术处理

摘要：当今世界性能源危机对工业化国家经济的冲击，使得人们逐渐意识到开发再生能源的重要性；如何将资源、能源与环境有机地结合为一体是全世界都在研究的重要课题。固体废弃物被称为“放错地方的资源”，一直没有被充分的利用。将热裂解技术应用于固体废弃物处理能够极大限度的回收能源，又可无害化处理，因此值得我们关注和研究。
关键词：资源；环境保护；固体废物；热裂解
迄今为止，人类文明的发展主要是依赖无节制的开发和利用煤、石油、天然气等化石燃料资源以及水、土地、生物等自然资源。传统的资源、能源消耗方式给人类带来沉痛的教训：奢侈的资源浪费、过低的能源利用率和不可容忍的环境污染。
我国目前处于以煤为主要能源、大量消耗水资源的发展阶段。为实现环境与资源的协调发展，我国应借鉴国外经验教训，走出一条将资源、能源与环境有机地结合为一体的发展新模式，以开拓能源利用新渠道和实施能源多元化战略为突破口，建立可持续发展的能源系统和高效、洁净利用技术、尝试解决能源利用与环境协调相容的难题。
固体废物是指人类在生产、生活和其他活动中产生的，在一定时间和地点无法利用而被丢弃的污染环境的固体、半固体废弃物质。从时间方面讲，它仅仅相对于目前的科学技术和经济条件，随着科学技术的飞速发展，矿物资源的日趋枯竭，生物资源滞后于人类需求，昨天的废物势必成为明天的资源。从空间角度看，废物相对于某一过程或某一方面没有使用价值，而并非在一切过程或一切方面都没有使用价值，某一过程的废物，往往是另一过程的原料，所以固体废物又有“放错地方的资源”之称。目前固体废物回收利用有许多方法，在欧美、日本、加拿大等国家已经采用热裂解技术用于能源的回收，热裂解是一种古老的工业化生产技术，该技术最早用于煤的干馏，所得焦炭产品主要作为冶炼钢铁的燃料。随着现代化工业的发展，该技术的应用范围逐渐得到扩大，被用于各相关领域。特别是世界性能源危机对工业化国家经济的冲击，使得人们逐渐意识到开发再生能源的重要性，热裂解技术被逐渐用于固体废物的资源化处理。同时，热裂解是在缺氧条件下，把高分子结构转换为低分子结构，可以对有毒物质进行分解，减轻对环境的污染，因此将热裂解技术用于固体废物处理，既可极大限度的回收能源，又可无害化处理，是非常值得研究和开发。
1采用热裂解技术处理固体废物的必要性
中国固体废物产生量很大。工业固体废物历年堆存量已超过60亿t。目前，工业固体废物的综合利用率只有40%，处理处置率相当低，多数只是简单地堆放，严重地污染了地表水和地下水。据统计，我国每年因固体废物环境造成的经济损失已超过90亿元人民币，而资源损失，即每年的固体废物中可利用而未被利用的资源价值高达250亿元，两者合计约350亿元。这不仅是资源的巨大浪费，而且造成严重的环境污染。而2002年，我省工业固体废物产生量为584919万t，综合利用量为113613万t，处置量为177619万t，排放量为1310万t，贮存量为440419万t，固体废物历年累积贮存量为6123亿t。
固体废物若不经一定处理和处置，长期堆存不仅占用大量土地，而且会造成对水体和大气的严重污染和危害。有害固体废物长期堆存，经过雨雪淋溶，可溶成分随水从地表向下渗透，向土壤迁移转化，富集有害物质，使堆场附近土质酸化、碱化、硬化，甚至发生重金属型污染。固体废物在雨水、雪水的作用下，流入江河湖海，造成水体的严重污染与破坏；如果将这些废物或城市垃圾直接倒入河流、湖泊或沿海海域会造成更大的污染。我国每年大约有1000多万t固体废物倾倒在江、河、湖泊，污染水体，使湖泊面积减少。
此外，固体废物在堆放过程中，在温度、水分作用，某些有机物质发生分解，产生有害气体；一些腐败的垃圾废物散发腥臭味，造成对空气的污染。在我国大多数城市，对城市生活垃圾、医疗废弃物、废弃塑料的处理是采用焚烧方式处理，即高温热处理，还有很多小医院采用小焚烧炉，这种方式存在着焚烧过程中燃料不足等诸多问题，致使这些固体废物不能充分燃烧，极易产生剧毒二恶英，对人们的健康造成很大的危害。在这种条件下很难达到废物无害化、减量化、资源化。另外，危险废物焚烧时，往往需要添加燃料，这样会使运行费用增高，也没有达到节能。焚烧过程中产生的危险有害物质也往往产生，若不处理好，易对环境造成二次污染。而热裂解(Pyrolysis)焚化法能兼顾法规面的符合及操作经济面的要求，能更好的解决此问题的发生。固体废物的热解与焚烧相比有以下优点：
(1)可以将固体危险废物中的有机物转化为以燃料气、燃料油和炭黑为主的贮存性能源；
(2)由于是缺氧分解，排气量少，有利于减轻对大气环境的二次污染；
(3)废物中的硫、重金属等有害成分大部分被固定在炭黑中；
(4)NOX的产生量少。
2热解原理及方法
2.1热解的定义
热解在英文中使用“Pyrolysis”一词，在工业上也称为干馏。它是将有机物在无氧或缺氧状态下加热，使之分解为：
(1)以氢气、一氧化碳、甲烷等低分子碳氢化合物为主的可燃性气体；