摘要：主要介紹了熱解氧化焚燒的概念及原理，指出了實(shí)現(xiàn)熱解氧化焚燒的關(guān)鍵因素。根據(jù)熱解焚燒的控制過(guò)程，詳細(xì)地介紹了靜態(tài)熱解和動(dòng)態(tài)熱解的工藝特點(diǎn)，并對(duì)實(shí)現(xiàn)熱解焚燒所采用的焚燒爐進(jìn)行了比較及適用性分析，提出了廢物熱解焚燒工藝的技術(shù)要點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：熱解,靜態(tài)熱解,動(dòng)態(tài)熱解,熱解焚燒設(shè)備
為了實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)廢物/醫(yī)療廢物的安全無(wú)害化處置，保障人民身體健康，我國(guó)于2004年出臺(tái)了“全國(guó)危險(xiǎn)廢物和醫(yī)療廢物處置設(shè)施建設(shè)規(guī)劃”，同時(shí)出臺(tái)了相應(yīng)的技術(shù)要求、規(guī)范等。目前各地普遍開(kāi)展醫(yī)療廢物集中處置設(shè)施的建設(shè)，根據(jù)技術(shù)要求處理規(guī)模在10t/d以下的處置設(shè)施大多采用熱解焚燒工藝。但是由于我國(guó)在這方面的工作起步較晚，同時(shí)加上市場(chǎng)比較混亂，使得人們對(duì)熱解定義、熱解設(shè)備的形式等產(chǎn)生了很多誤解或歧義，給工作的開(kāi)展帶來(lái)了很多的困難。因此弄清熱解的定義及原理、熱解的形式、實(shí)現(xiàn)熱解過(guò)程的設(shè)備載體就顯得十分重
1“熱解”的傳統(tǒng)概念
熱解又叫干餾、熱分解或碳化，是指有機(jī)物在絕氧條件下加熱分解的過(guò)程，其分解的產(chǎn)物為能源及產(chǎn)品。熱解技術(shù)已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)木炭、煤干餾、石油重整和炭黑制造等方面。
熱解是一個(gè)復(fù)雜、連續(xù)的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，在反應(yīng)中包含著復(fù)雜的有機(jī)物斷鍵、異構(gòu)化等化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。在熱解過(guò)程中有機(jī)物由大分子變成小分子直至氣體，總的反應(yīng)方程式為：
有機(jī)物高中分子有機(jī)液體（焦油和芳香烴）＋低分子有機(jī)液體＋多種有機(jī)酸和芳香烴＋炭渣＋CH4＋H2＋H2O＋CO＋CO2＋NH3＋H2S＋HCN
由總反應(yīng)式可知，熱解產(chǎn)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——?dú)鈶B(tài)；
（2）C25的烴類、乙酸、甲醇等——液態(tài)；
（3）含純碳和聚合高分子的含碳物——固態(tài)。
不同的有機(jī)物，不同的熱解條件，熱解產(chǎn)物都有差異。
因此，嚴(yán)格意義上的熱解是以生產(chǎn)產(chǎn)品為目的，在絕氧條件下加熱有機(jī)物使其分解的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。
1.廢物熱解焚燒原理
1.1廢物熱解焚燒概念
廢物焚燒處理的首要目的是實(shí)現(xiàn)無(wú)害化處置，因此在處理過(guò)程中不是采用間接加熱絕氧分解方式，而是在反應(yīng)器（熱解爐）中通入部分空氣，使廢物發(fā)生部分燃燒以提供熱解過(guò)程所需熱量，通入不同的空氣量將產(chǎn)生不同成分的熱解氣，如果通入過(guò)量的空氣將會(huì)變成完全燃燒的過(guò)程，因此廢物熱解焚燒的過(guò)程就是控制空氣量供給比例的過(guò)程。
2.影響參數(shù)
熱解焚燒過(guò)程的幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)是空氣供給量、溫度、保溫（停留）時(shí)間，每個(gè)參數(shù)都直接影響氣體的產(chǎn)量和成分。另外，廢物的成分、反應(yīng)器（熱解爐）的類型等都對(duì)熱解焚燒過(guò)程產(chǎn)生影響。
2.2.1空氣供給量空氣供給量是熱解焚燒過(guò)程的首要參數(shù)，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(guò)程的重要控制參數(shù)。溫度變化對(duì)產(chǎn)物的比例和成分有較大的影響，在較低溫度下，有機(jī)廢物大分子裂解成較多的中小分子，油類含量相對(duì)較多，殘?jiān)驾^多。隨著溫度的升高，除大分子裂解外，許多中間產(chǎn)物也發(fā)生二次裂解，C5以下分子及H2成分增多，而各種焦油、殘?zhí)枷鄬?duì)減少。
2.2.3保溫時(shí)間（停留時(shí)間）廢物在反應(yīng)器（熱解爐）中的保溫時(shí)間（停留時(shí)間）決定了廢物的分解率，停留時(shí)間越長(zhǎng)廢物的分解率越高，殘?jiān)臒嶙茰p率越低，但處理負(fù)荷也隨之降低。停留時(shí)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(jī)物成分比例大，熱值高，則可熱解性好，殘?jiān)�。廢物的含水率低，則干燥過(guò)程耗熱少，將廢物加熱到工作溫度時(shí)間短，用于燃燒供熱的廢物量減少。
2.2.5反應(yīng)器（熱解爐）的類型反應(yīng)器（熱解爐）是熱解焚燒反應(yīng)進(jìn)行的場(chǎng)所，是整個(gè)過(guò)程的中樞，不同的反應(yīng)器有不同的反應(yīng)條件，因此也決定了不同的處理負(fù)荷和控制方式，如靜態(tài)熱解、動(dòng)態(tài)熱解。
綜上所述，醫(yī)療廢物熱解焚燒的過(guò)程就是控制空氣量供給比例的過(guò)程。而空氣供給量、溫度、保溫（停留）時(shí)間是其控制過(guò)程的關(guān)鍵參數(shù)。
3熱解焚燒工藝分類及設(shè)備
3.1廢物熱解焚燒概念
3.1.1靜態(tài)熱解將廢物一次性的投入反應(yīng)器（熱解爐）中，底部供給空氣，并在底部點(diǎn)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(guò)自燃維持一定的反應(yīng)溫度，并在反應(yīng)器（熱解爐）中以相對(duì)靜止的狀態(tài)進(jìn)行熱解過(guò)程，熱解氣再進(jìn)入二段爐進(jìn)行過(guò)氧燃燒。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是在熱解過(guò)程中可以供給較少的空氣量，熱解氣中可燃分相對(duì)較多，含塵量��；缺點(diǎn)是殘?jiān)械奶疾灰谉M，需要在熱解后進(jìn)行過(guò)氧焚燒，以分解和燒盡殘?jiān)械墓潭ㄌ�。其操作過(guò)程為間歇操作：熱解（缺氧）6~10h+殘?jiān)鼰M（過(guò)氧）5~7h。
3.1.2動(dòng)態(tài)熱解廢物連續(xù)/批次加入反應(yīng)器（熱解爐）中，廢物從進(jìn)料端到出渣端連續(xù)運(yùn)動(dòng)，并依次形成干燥段、熱解段、燃燒段、燃盡段。廢物通過(guò)自燃維持一定的反應(yīng)溫度，并在反應(yīng)器（熱解爐）中以相對(duì)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)進(jìn)行熱解過(guò)程，熱解氣再進(jìn)入二段爐進(jìn)行過(guò)氧燃燒。該方式的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)料、連續(xù)出渣，通過(guò)控制一定比例的空氣量，即實(shí)現(xiàn)了熱解，又使得殘?jiān)械墓潭ㄌ嫉鹊玫綇氐椎臒M；缺點(diǎn)是熱解氣中的可燃成分較靜態(tài)熱解少。
3.2熱解焚燒設(shè)備
目前完成廢物熱解工藝所采用的設(shè)備基本為具有固定床面的固定床式焚燒爐。根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)，主要分為用于靜態(tài)熱解的交替運(yùn)行單一爐床焚燒爐-簡(jiǎn)稱AB爐，用于動(dòng)態(tài)熱解的單一爐床焚燒爐、階梯爐床焚燒爐、活動(dòng)爐床（回轉(zhuǎn)窯）焚燒爐。
3.2.1交替運(yùn)行單一爐床型焚燒爐交替運(yùn)行單一爐床型焚燒爐主要用于靜態(tài)熱解焚燒。其焚燒爐為立式筒狀結(jié)構(gòu)，爐底面為固定床層結(jié)構(gòu)，布有通風(fēng)孔，同時(shí)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(tái)爐間歇交替運(yùn)行。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作。缺點(diǎn)是在殘?jiān)急M的階段易出現(xiàn)結(jié)渣現(xiàn)象，處理負(fù)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(zhì)。
3.2.2單一爐床焚燒爐單一爐床焚燒爐具有一級(jí)固定床面，廢物在此床面上完成干燥、熱解、焚燒、燃盡等過(guò)程。批次進(jìn)料，連續(xù)運(yùn)行。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操控，不宜結(jié)渣，適應(yīng)性較強(qiáng)，運(yùn)行費(fèi)用低。缺點(diǎn)是處理規(guī)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(jí)固定床面，廢物在不同床面上完成干燥、熱解、焚燒、燃盡等過(guò)程。批次進(jìn)料，連續(xù)運(yùn)行。其優(yōu)點(diǎn)是物料具有一定的翻動(dòng)，單位處理負(fù)荷相對(duì)較高，適合較大的處理規(guī)模，不宜結(jié)渣。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜一些。
3.2.4活動(dòng)爐床（回轉(zhuǎn)窯）焚燒爐回轉(zhuǎn)窯是活動(dòng)爐床式焚燒爐的一種，結(jié)構(gòu)為一可旋轉(zhuǎn)的圓柱體，有一定的傾斜角度，廢物隨著窯體的轉(zhuǎn)動(dòng)，由高端進(jìn)入，沿著爐體長(zhǎng)度方向移動(dòng)，同時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈的翻動(dòng)，使廢物能夠充分的進(jìn)行反應(yīng)。在移動(dòng)過(guò)程中廢物先后完成干燥、熱解、焚燒、燒盡等過(guò)程。其優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)性好、處置效果好，適合大規(guī)模的處置。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行管理成本高。
4.結(jié)論
（1）嚴(yán)格意義上的熱解是以生產(chǎn)產(chǎn)品為目的，在絕氧條件下加熱有機(jī)物使其分解的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。
（2）廢物熱解焚燒的過(guò)程就是控制空氣量供給比例的過(guò)程，因此叫做控制空氣式熱解焚燒技術(shù)更為科學(xué)、準(zhǔn)確。而空氣供給量、溫度、保溫（停留）時(shí)間是其控制過(guò)程的關(guān)鍵參數(shù)。
（3）目前熱解焚燒工藝總體可分為靜態(tài)熱解和動(dòng)態(tài)熱解兩種方式。實(shí)現(xiàn)廢物熱解工藝所采用的設(shè)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(dòng)爐床（回轉(zhuǎn)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(yōu)缺點(diǎn)。因此熱解工藝和爐型的選擇應(yīng)根據(jù)廢物的特性（如熱值、組成）、處置規(guī)模等因素，選擇適合的技術(shù)方案。