裂，由大分子量的有机物转化成小分子量的燃料气、液状物（油、油脂等）及焦 炭等固体残渣的过程。垃圾热解过程包括裂解反应、脱氢反应、加氢反应、缩合 反应、桥键分解反应等。
有机物＋热气体＋液体＋固体绝热或缺氧????→
城市生活垃圾→气体（H2、CH4、CO、CO2）+有机液体（有机酸、芳烃、焦油） +固体（碳黑、炉渣） 如纤维素热解化学式为
3C6H10O5→8H2O+C6H8O+3CO2+CH4+H2+8C 其中C6H8O为焦油。
与焚烧相比，热解将垃圾中的有机物转化为以燃料气、燃料油和碳黑为主的 贮存性能源，是吸热过程；由于缺氧分解，排气量少，有利于减轻对大气环境的 二次污染；废物中的硫、重金属等有害成分大部分被固定在碳黑中，由于保持还 原性条件，Cr3 +不会转化为Cr6
+；NOx产生少；热解设备相对简单。研究报道表明，
热解烟气量是焚烧的1/2，NO是焚烧的1/2，HCl是焚烧的1/25，灰尘是焚烧的 1/2。 （2）优点：
①热解氧化操作简便安全（一次性进料，一次性除渣），焚烧过程便于控制（热 解速度、焚烧速度均可控制），将废物的热量进行两级分配，提高了二次燃烧 的温度，节省了燃料；
②在热解过程中废弃物的有机物成分能转化成可利用的能量形式，其经济性更 好，热解产生的燃气视其热值的高低可直接燃烧或和其他高热值燃料混合燃 烧，反应过程中产生的焦油视其性质可制成燃料或提取化工原料；
③热解焚烧系统的二次污染小，可简化污染控制问题，对环境更加安全。因热解 是在绝氧或极低的氧还原条件中进行的，因此发生的NOx、SOx、HCl 等公害物 质少，生成的气或油能在低空气比下燃烧，因此废气量较小，对大气的污染也 少，降低了二次污染物的排放水平，因而是一种安全的垃圾处理方法； ④排出物密度高、致密，废物大大被减容，而且灰渣被熔融，垃圾中的硫、重金 属等有害成分被大部分固定在碳黑中，可从中回收金属，由于保持还原条件， Cr3+不会转化为Cr6+，能防止重金属类溶出；
⑤能处理不适于焚烧的难处理物，如有毒有害的医疗垃圾的热解处理； ⑥热分解残渣中，腐败性有机物少，能防止填埋场的公害。
15、焚烧厂尾气如何冷却？
垃圾焚烧厂尾气的冷却可分为直接式和间接式两种类型。
直接式冷却是利用惰性介质直接与尾气接触以吸收热量，达到冷却温度调节 的目的。水具有较高的蒸发热可以有效降低尾气温度，产生的水蒸气也不会造成 污染，因此水是最常使用的介质。空气的冷却效果很差，必须引入大量空气，这 样会造成尾气处理系统容量增加因此很少单独使用。直接喷水冷却可降低初期投 资，增加系统稳定性，缺点是造成水量的消耗，而且浪费能源。
间接冷却方式是利用传热介质（空气、水等）经由废热锅炉、换热器、空气 预热器等热交换设备，以降低尾气温度，同时回收热产生水蒸气，或加入燃烧所 需的空气的冷却方式。一般。来说，采用间接冷却方式可提高热量回收效率，产 生水蒸气并用于发电，但投资及维护费用也较高，系统的稳定性较低。 中小型焚烧厂产生的热量较小，废热回收利用不易，且经济效益差，大多采 用喷水冷却方式来降低焚烧炉的废气温度。如果焚烧炉每炉的垃圾处理量达 150t/d，且垃圾热值达7500kJ/kg 以上时，燃烧废气的冷却方式宜采用废热锅炉 进行冷却。大型垃圾焚烧厂具有规模经济的效果，宜采用废热锅炉冷却燃烧废气， 产生水蒸气，用于发电。 三、论述题：
1、论述城市垃圾用热分解法处理的难点。
热分解产物由于分解反应的操作条件不同，变化多种多样。热分解能从废物 中回收可以输送、储存的能源（油或燃料气等），而焚烧只能回收热能。但热分 解比焚烧技术要求高，操作控制条件也更为严格。因此，热分解的设备费用、处 理成本相应也很高，特别四城市垃圾成分的不稳定性，使城市垃圾用热分解法处 理难度较大：
① 垃圾是一种混合物，不同物质的热分解温度不同，热分解行为也不同， 所以热分解操作条件的控制十分困难，有时甚至无法进行；
② 垃圾成分、水分经常变化，操作条件很不稳定，因此往往实验室阶段很 有成效，而一到工业阶段就变得很复杂，处理费用也大幅度增加。如果 混合物含水率过大，特别是我国现阶段的垃圾，主要是厨余而纸张等高 热值可分解物的含量与国外相比含量很低。厨余垃圾水分很高，热分解 的热量平衡就比较困难，热分解所能回收的燃料油、燃料气不仅少，而 且热值也低，因此热分解的经济性必须充分注意；
③ 垃圾中有些塑料或橡胶热解将会产生 HCl 或HCN，这给热分解在技术上带 来更大困难；
④ 城市垃圾热解处理，在美国、日本、德国等国虽有各种研究或实验报告， 但由于垃圾是一极为复杂，水分、组分极为不稳定的混合物，要稳定地 操作很不容易。投资费、运行费、维护费均高，回收的燃料气有时因发 热量低，利用有一定的限制，因此只有在不考虑其经济效益的前提下， 垃圾热分解技术才能实现其工业化。
2、一座大型垃圾焚烧厂通常包括哪几个系统？
?贮存及进料系统 本系统由垃圾贮坑、抓斗、破碎机(有时可无)、进料斗 及故障排除/监视设备组成。垃圾贮坑提供了垃圾贮存、混合及去除大型垃圾的 场所，一座大型焚烧厂通常设有一座贮坑．负责替3—4 座焚烧炉进行供料的任 务。每一座焚烧炉均有—进料斗，贮坑上方通常由1—2 座吊车及抓斗负责供料， 操作人员山屏幕监视或目视垃圾由进料斗滑入炉体内的速度决定进料频率。若有 大型物卡住进料口，进料斗内的故障排除装置亦可将大型物顶出，落回贮坑；操 作人员也可指挥抓斗抓取大型物品，吊送到贮坑上方的破碎机破碎，以利进料。 ?焚烧系统 即焚烧炉个体内的设备，主要包括炉床及燃烧室。每个炉体仅 一个燃烧室。炉床多为机械可移动式炉排构造，可让垃圾在炉床上翻转或燃烧。 燃烧室一般在炉床正上方，可提供燃烧废气数秒钟的停留时间，由炉床下方往上 喷入的一次空气可与炉床上的垃圾层充分混合，由炉床正上方喷人的二次空气可 以提高废气的搅拌时间。
?废热回收系统 包括布置在燃烧室四周的锅炉路管(即蒸发器)、过热器、 节热器、炉管吹灰设备、蒸汽导管、安全阀等装置。锅炉炉水循环系统为—封闭 系统、炉水不断在锅炉管中循环，经不同的热力学相变化将能量释出给发电机， 炉水每日需冲放以泄出管内污垢，损失的水则由饲水处理厂补充。 ?发电系统 由锅炉产生的高温高压蒸汽被导人发电机后，在高速冷凝的过 程中推动了发电机的涡轮叶片．产生电力，并将未凝结的蒸汽导人冷却水塔，冷 却后贮存在凝结水贮槽，经由饲水泵再打入锅炉炉管中，进行下一循环的发电工 作。在发电机中的蒸汽亦可中途抽出一小部分作次级用途，例如助燃空气预热等 工作。饲水处理厂送来的补充水可注入饲水泵前的除氧器中，除氧器以特殊的机 械构造将溶于水中的氧去除，防止路管腐蚀。
?饲水处理系统 饲水子系统主要作为处理外界送人的自来水或地下水，将 其处理到纯水或超纯水的品质．再送人锅炉水循环系统。其处理方法为高级用水 处理程序，一般包括活性炭吸附、离子交换及逆渗透等单元。
?废气处理系统 从炉体产生的废气在排放前必须先行处理到排放标准。早 期常使用静电集尘器去除悬浮颗粒，再用湿式洗烟塔去除酸性气体(如HCl、SOx、
HF 等)。近年来则多采用干式或半干式洗烟塔去除酸性气体，配合滤袋集尘器去 除悬浮微粒及其他重金属等物质。
?废水处理系统 由锅炉泄放的废水、员工生活废水、实验室废水或洗车废 水，可以综合在废水处理厂一起处理，达到排故标准后再放流或回收再利用。废 水处理系统一般由数种物理、化学及生物处理单元所组成。
?灰渣收集及处理系统 由焚烧炉体产生的底灰及废气处理单元所产生的 飞灰。有些厂采用合并收集方式，有些则采用分开收集方式。国外一些焚烧厂将 飞灰进一步固化或熔融后，再合并炉渣送到灰渣掩埋场处置．以防止沾在飞灰亡 的重金属或有机性毒物产生二次污染。 四、计算题：
1、我国某城市垃圾的组分见下表，假设各组分的热值与美国城市垃圾的典 型组分的热值相同，据此计算该城市生活垃圾的热值。 可燃组分 不可燃组分 组 分 质量百分率 /%
组 分 质量百分率/%
厨房废渣、果皮 30.12 煤灰 57.25 木屑杂草 2.00 陶瓷、砖、石 7.97 纸张 1.52
皮革、塑料、橡胶、纤 维 1.14
总 计 34.78 总 计 65.22
解： ? 以1kg 垃圾为例，分别计算各可燃组分的质量
废渣及果皮质量：0.3012kg；木屑杂草质量：0.2kg；纸张质量：0.152kg； 皮革塑料质量：0.114kg。 ? 分别计算各可燃组分的热能
厨房残渣产生的热能：4650×0.3012=140.058kJ；木屑杂草产生的热能：6510 ×0.2=13kJ；纸张产生的热能：16750×0.152=25.46kJ；皮革塑料产生的热能： 32560×0.114=37.118kJ。 ? 计算垃圾的热值
将各可燃组分的热值相加，得该城市垃圾得热值为215.56kJ/kg。
2、某固体废物含可燃物60%、水分20%、惰性物20%。固体废物的元素组成 为碳28%、氢4%、氧23%、氮4%、硫1%，水分20%、灰分20%。假设 ①固体废物的热值为11630kJ/kg； ②炉栅残渣含碳量为5%；
③空气进入炉膛的温度为65℃，离开炉栅的温度为650℃ ； ④残渣的比热为0.323 kJ/（kg.℃）； ⑤水的汽化潜热2420 kJ/kg ； ⑥辐射损失为总炉膛输入热量的0.5%； ⑦碳的热值为32564 kJ/kg 。 试计算这种废物燃烧后可利用的热值。 解：以1kg 垃圾进行计算。 ? 未燃烧的碳的含热量 ① 未燃烧的碳量
惰性物的重量=1kg*20%=0.2kg 总残渣量=0.2kg/（1-0.05）=0.2105kg 未燃烧的碳量=0.2105-0.2=0.0105kg ②未燃烧碳的热损失 32564kJ/kg*0.0105kg=340kJ ? 计算水的汽化潜热 ① 计算生成水的总重量
总水量=固体废物原含水量+组分中氢燃烧后生成水的量 固体废物原含水量=1kg*20%=0.2kg
组分中氢燃烧后生成水的量=1kg*4%*18/2=0.36kg 总水量=0.2+0.36=0.56kg ② 水的汽化潜热 2420kJ/kg*0.56=1360kJ
? 辐射热损失=11630kJ*0.5%=58kJ ? 残渣带出的热量
=0.2105kg*0.323kJ/（kg.℃）*（650-65） ℃ =39.8kJ ? 可利用的热值
=固体废物总能量-各种热损失之和 =11630-（340+1360+58+39.8） =9882.2kJ