垃圾焚燒熱解氣化爐作為一種先進的垃圾處理技術(shù)，其工作原理涉及多個復(fù)雜的物理和化學(xué)過程。以下是對該技術(shù)工作原理的深度剖析：

　　一、熱解過程
 

　　熱解是指在無氧或缺氧環(huán)境中，通過加熱使有機物分解的過程。在這個過程中，有機物的化學(xué)鍵斷裂，大分子量的有機物轉(zhuǎn)化為小分子量的產(chǎn)物，包括可燃氣體、焦油和焦炭。根據(jù)操作溫度的不同，熱解可以分為低溫、中溫和高溫三種類型：
 

　　1、低溫?zé)峤猓翰僮鳒囟仍?00℃以內(nèi)。
 

　　2、中溫?zé)峤猓翰僮鳒囟仍?00-800℃之間。
 

　　3、高溫?zé)峤猓翰僮鳒囟瘸^800℃。
 

　　二、產(chǎn)物生成
 

　　熱解過程中生成的主要產(chǎn)物包括：
 

　　1、可燃氣體：如氫氣(H?)、甲烷(CH?)、一氧化碳(CO)等。
 

　　2、液體產(chǎn)物：如甲醇、醋酸等。
 

　　3、固體殘渣：如焦炭和炭黑。
 

　　這些產(chǎn)物都有潛在的利用價值，例如，可燃氣體可以作為能源使用，液體產(chǎn)物可以通過進一步加工獲得有用的化學(xué)品，而固體殘渣則可以用于制造活性炭或其他工業(yè)材料。
 

　　三、供熱方式
 

　　熱解技術(shù)的供熱方式主要有直接加熱和間接加熱兩種：
 

　　1、直接加熱法：可能引入氮氣或氧氣，影響熱解氣的熱值。
 

　　2、間接加熱法：通過中間介質(zhì)傳遞熱量，可以提高熱效率，產(chǎn)出的熱解氣熱值更高，更適合直接利用。
 

　　四、氣化過程
 

　　氣化是指反應(yīng)物在還原性氣氛下與氣化劑發(fā)生反應(yīng)，生成以可燃氣為主的熱轉(zhuǎn)化過程。氣化劑主要包括空氣、富氧氣體、水蒸氣、二氧化碳等。在實際過程中，熱解和氣化往往同時存在于反應(yīng)過程中。
 

　　五、二段式燃燒
 

　　垃圾焚燒熱解氣化爐通常采用二段式燃燒工藝：
 

　　1、熱解氣化過程：
 

　　垃圾在垂直料倉內(nèi)經(jīng)雙輥加料裝置送至一燃室進行熱解氣化。一燃室在無氧或缺氧條件下加熱垃圾，使其分解產(chǎn)生可燃氣體(如氫氣、一氧化碳、甲烷等)、有機液體和炭黑等物質(zhì)。
 

　　2、二段式燃燒：
 

　　氣化后產(chǎn)生的小分子可燃氣體進入二燃室進行富氧燃燒。二燃室燃燒溫度高，通常在850℃以上，確保燃燒完整，減少污染物排放。
 

　　六、余熱利用
 

　　經(jīng)余熱利用后的煙氣溫度降到200℃左右，流入脫酸塔與噴入的氫氧化鈣和水接觸，除去煙氣中的有害酸性氣體。煙氣再通過焚燒爐的煙道噴入活性炭進入布袋除塵器，活性炭充分吸附煙氣中的重金屬和少量二噁英等有害物質(zhì)。
 

　　七、灰渣處理
 

　　燃盡后的結(jié)焦?fàn)顨堅艿揭蝗际业撞康囊淮喂╋L(fēng)冷卻，經(jīng)一燃室爐排的機械擠壓、破碎成100mm以下的塊狀物排出至一燃室爐底的水封槽內(nèi)，然后通過濕式出渣系統(tǒng)排出。處置后產(chǎn)生的具有類陶瓷體特性的殘渣可直接作為制磚材料、路基使用或進行衛(wèi)生填埋處理。
 

　　八、煙氣凈化
 

　　煙氣經(jīng)過脫酸塔和布袋除塵器處理后，有害氣體和顆粒物得到有效去除，確保排放的煙氣符合環(huán)保標(biāo)準。
 

　　九、影響因素
 

　　1、垃圾含水率
 

　　垃圾中的水分會通過物理作用和化學(xué)作用綜合影響垃圾的熱解氣化過程。含水率的提高會促進碳轉(zhuǎn)化率的提高，但也會降低氣化效率。當(dāng)氣化溫度一定時，垃圾含水率小于15%時提高氣化溫度并不會實現(xiàn)碳的全部轉(zhuǎn)化，碳轉(zhuǎn)化率只能達到78.6%；含水率大于25%時，溫度大于850℃可以實現(xiàn)碳的全部轉(zhuǎn)化。
 

　　2、氣化劑種類
 

　　氣化劑的種類是關(guān)系到垃圾氣化性能的另一關(guān)鍵因素。不同的氣化劑會在氣化過程中產(chǎn)生具有明顯差異的合成氣組分。空氣氣化的反應(yīng)壓力一般為常壓，氣化產(chǎn)生的合成氣中含有大量未參與反應(yīng)的N?，合成氣熱值一般在5 MJ/m?左右。氧氣氣化有利于焦油的二次裂解，氣體產(chǎn)率和合成氣熱值也因此得以提升。高溫條件下，水蒸氣與碳發(fā)生氣化反應(yīng)，能夠促進焦油的二次裂解，提高氣化產(chǎn)物中H?含量。在相同條件下以水蒸氣作為氣化介質(zhì)的氣化效率Z高，氣化溫度為850℃，水蒸氣占比為50%時，氣化效率Z高。
 

　　3、物料形狀和粒徑
 

　　物料形狀和粒徑是影響物料間傳熱的重要因素，主要通過改變物料間的傳熱速率來改變熱裂解進程。較大的顆粒比表面積能夠保證顆粒間熱量傳遞的均勻性和充分性。較小顆粒的物料從表面?zhèn)鳠岬街行牡臅r間更少，產(chǎn)生的熱解氣易與熱解區(qū)分離，易發(fā)生二次裂解，產(chǎn)生較多的可燃小分子氣體，產(chǎn)氣率更高。但是，原料顆粒過小會使得更加容易形成粉塵，進而增加了燃氣中的粉塵攜帶量，增加氣體凈化的負擔(dān)。
 

　　十、反應(yīng)器類型
 

　　反應(yīng)器是城市生活垃圾熱解氣化系統(tǒng)中的核心設(shè)備，按照設(shè)備運行方式可分為固定床、流化床、回轉(zhuǎn)窯及其他類型的反應(yīng)器：
 

　　1、固定床反應(yīng)器
 

　　固定床反應(yīng)器的比較大優(yōu)點是制造簡單、成本低、運動部件少、操作簡單，但同時存在爐內(nèi)易形成空腔、物料處理量較小的缺點。典型的固定床反應(yīng)器分為下吸式和上吸式兩種：
 

　　下吸式：適用于含水率不高的物料(含水率低于30%)，生成氣通過高溫區(qū)，故生成氣中焦油含量較低。
 

　　上吸式：生成氣不通過高溫區(qū)，焦油含量較高，但物料被向上流動的熱空氣烘干，可用于含水率較高(含水率可達50%)的物料。
 

　　2、流化床反應(yīng)器
 

　　流化床反應(yīng)器具有傳熱傳質(zhì)效率高、反應(yīng)強度大、原料適應(yīng)性廣、處理量大的優(yōu)點，可進一步分為單流化床、循環(huán)流化床、雙流化床、攜帶床。單流化床生成氣直接送入凈化系統(tǒng)；循環(huán)流化床生成氣中夾帶的固體顆粒經(jīng)旋風(fēng)分離器分離后返回至流化床，碳轉(zhuǎn)化率較高；雙流化床具有兩級反應(yīng)器，熱解反應(yīng)主要在一級反應(yīng)器進行，氣化反應(yīng)主要在二級反應(yīng)器進行。