摘要

    作为一种彻底销毁无价值材料的技术方法，废料和残余物的焚烧技术已应用了多年，且对使用方已不再具有多少吸引力了。尽管如此，NESA公司凭借在这一领域积累的丰富经验为基础，仍一直致力于新型热加工技术的研发，以期获得一种可在废弃物销毁的同时回收有用副产品的新工艺。

    本文介绍了一种由NESA开发的、比传统焚烧处理工艺拥有多种优势的热解加工工艺，并重点介绍了其在废轮胎热分解应用方面的独{tx}果。

1、简介

    源于1970年代的能源危机以及严格的环保法律的强制推行，焚烧工艺的研究重点直接转向了能耗以及能量/环境总体平衡的改进等方面。

    为适应这种新的需求，NESA在所属的、位于Louvain-la-Neuve（Belgium）的中试工厂开发了固定碳热解及燃烧工艺。本文介绍这一创新性技术的原理、以及将其用于废轮胎处理过程的原则和制造出不同产品的技术方法。

2、废料热解及随后的固定碳残余物燃烧技术

    热解技术可定义为：将固相和液相物质通过热能加工转化为气相化合物和由固定碳及矿物质组成的固相残余物的技术过程。

    热解过程中发生的化学反应相当复杂，包括热分解反应、原子或分子重排反应以及聚合反应等。

    经由几个不同的、独特的工序才能完成整个热解处理过程。

    多段炉非常适用于热解及随后的固定碳燃烧加工工艺，各燃烧区的控制条件要求分别为：① 热解气化反应产生的挥发物质在单设的后燃室的彻底氧化反应，要求加入充足的过量空气；② 固定碳的燃烧区段，要求供入更多的过量空气。

    为符合这些要求，通过以下措施对传统NESA焚烧炉进行了改进：⑴ 采用两支配备阀门机构的烟管，选择性地从多段炉上部抽出一股烟气（缺氧烟气）、以及从炉子底部区域抽出一股烟气（富氧烟气）；⑵ 采取多个进风口加入助燃空气，且助燃空气已经过安装于气体管组下游的空气-烟气换热器预热处理。

    图1是多段式热解炉的剖面简图。在这种类型的热解炉中，被处理物料从顶部向下逐层移动，与此同时，产生的气体则由底部向上与物料呈逆流方向流动。

    图2是多段炉热解技术工艺流程示意图。图3是后燃室结构剖视图。

    从热解炉排出的炉气中，所含的有机物及可挥发性化合物在后燃室中被彻底摧毁。这些气相热解产物于850℃以上高温以及通入足够的过量空气的前提下被xx氧化（即燃烧）。

3、技术优势

    与传统的焚烧技术相比，热解工艺具有许多方面的优势：

⑴ 燃烧性能：固相和气相物质的燃烧分别进行，燃烧效果更佳；燃烧条件更接近理想燃烧状态；

⑵ 低的粉尘挟带率：烟气量及粉尘挟带率显著减少，使后继的烟气净化装置结构更加简化；

⑶ 热效率：明显改善了热平衡，减少了焚烧所需的过量空气；

⑷ 炉子的运行控制：热解操作工艺更加简单，炉子易于建造，且建好的炉子易于运行，不会因原料性能的多变性而造成运行故障；

⑸ 原料热值：由于炉温被平衡地控制，故高热值原料的加入不会导致设备故障；

⑹ 灰熔渣：由于炉温被控制在发生烧结的温度区之上，故含低熔点灰分物质的原料加入炉中，不会发生烧结成块现象；

⑺ 低NOx排放：因多段炉或多或少被认为是固定床装置系统（相对于流化床装置而言），这种运行特点使其氮氧化物的排放水平远低于其它的装置系统；

⑻ 排放的废气无异嗅：只有在多段式反应器及随后的单设后燃室进行热解的处理工艺，才能不受多段炉操作条件的影响和干扰地、独立地、简便地、xx地控制排出炉气在后燃室中的停留时间、燃烧温度和氧化深度；

⑼ 运行成本低：我们推荐的热解工艺所需的电耗很低。

    图4是分别建于1980年和1990年的德国Zanders纸浆厂热解装置系统照片。

4、废轮胎热解技术

    粉碎后的报废轮胎的典型组成见表1。

表1

    报废轮胎中有机物的低位热值约为39.16MJ/kg（9354kcal/kg）。

    NESA推荐的废轮胎热解工艺具有高度的灵活性和适应性，可用来制造不同的最终产品，比如：

    ㈠ 可制造出含44%灰质（主要为铁质成分）和52%固定碳的固体状残渣，经过压块成型之后销售给炼钢厂和铁屑加工厂做生产原料；每处理一吨废轮胎还可同时生产压力16bar的饱和蒸汽约6700kg/小时。

    ㈡ 废轮胎热解之后，在炉子底层对固定碳进xx化处理，得到的固体渣料是炼钢生铁产品。

    ㈢ 废轮胎热解之后，在炉底局部床层中对固定碳进行活化处理，制成具有吸附脱除呋喃类和二恶英类化合物功能的烟气处理用活性炭产品。

    热解装置系统的主要组成单元包括：一台多段式热解炉（用于热解处理）、一个后燃室（操作温度≥950℃）、一台废热回收锅炉（用来制造饱和蒸汽或过热蒸汽）、一套烟气处理装置（由两组袋滤器构成，{dy}组用来收集氧化锌含量较高的灰质，第二组用于干法脱硫）、一台引风机和一支烟囱。

    图5是用于废轮胎热解的NESA工艺流程框图。

    通过在第二组滤器之前向烟气中喷入碳酸氢钠的方法来实现脱硫目标（NEUTREC®工艺，由Solvay公司开发）。

    废轮胎亦可与其它废料混合之后进行一体化处理（如图6所示）。

5、总结

    由NESA开发的热解工艺在用于废轮胎热解处理时，不论是从装置运行方面还是从改进热能回收和环境影响方面进行考量，均具有一系列优势。

    采用的工艺参数则依据不同用途的最终产品质量要求进行进一步的优化。