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轮胎热解与焚烧

焚烧是最广泛使用的废物转化能源过程。然而,热解等创新技术因对环境更友好而受到越来越多的关注。轮胎热解是一种生产合成气和轮胎热解油的技术,具有多种应用。

什么是轮胎热解?

热解是含碳物质(例如报废轮胎、木材、生物质和塑料)在无氧条件下加热至400至1000°C 高温时热分解的一种形式。缺氧会阻止燃烧,并使复杂的碳质材料热分解成更简单的产品:低至中等热值的气体,液体、油或焦油,和固体炭。

报废轮胎通过热解进行热分解,分解成合成气、热解油和焦炭。这种垃圾发电技术可以将低能量密度材料转化为高能量密度生物燃料和高价值化学品。通过改变加热速率或温度可以改变产生的气体、液体和固体的比例。

热解可减少高达100%重量和体积的废物,并可生产可运输和可储存的燃料。此外,热解释放的排放物和其他污染物很少或可以忽略不计。

什么是轮胎焚烧?

焚烧是固体有机材料(如轮胎)在氧气存在下在850至1000°C的高温下燃烧,该过程会产生热量、烟气和灰烬。

焚烧炉通常规模较大,与蒸汽锅炉相连,通过燃烧加热产生热蒸汽,带动涡轮机发电。涡轮机旋转后部分冷却的蒸汽可作为建筑物或工业用途的热源。流程效率低下,并非所有的热量都会产生蒸汽,一些热量通过烟道气和灰烬损失掉。

灰分是燃烧材料的残余物或底灰和不燃材料的飞灰。灰烬是一种废物,必须填埋。

焚烧产生的烟气含有二氧化碳、水蒸气和碳化合物燃烧产生的氮气。根据燃烧的材料,烟气还可能含有有毒污染物,如颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、氯化氢、二噁英、呋喃以及汞和镉等重金属,对健康有害。

焚烧可减少80%至90%的废物量,并有助于减少垃圾填埋场产生的甲烷和其他污染物。通过防止甲烷产生,每焚烧一吨废物就可以防止向大气中释放一吨二氧化碳当量。

早期的焚烧炉相对简单,通常在燃烧废物时没有对危险的、大体积的或可回收的材料进行大量的分类或分离。现代焚烧炉改进了炉膛设计和工艺,以确保完全燃烧、废物预分选以及减少焚烧炉污染的烟气净化设备。

热解和焚烧:有什么共同点?

热解和焚烧的共同点是:

  • 有机物的分解:焚烧和热解都是将含碳废物分解成不同化合物的方法。
  • 热过程:焚烧和热解都是热过程,其中热量用于处理废物并引发化学反应。
  • 气态化合物的生产:由于有机物分解,这两个过程都会产生气态化合物作为最终产品。热解产生合成气,收集合成气并用作燃料。焚烧产生的烟气不被使用,必须经过净化以去除气态污染物和颗粒物,然后才能释放到环境中。
  • 减少废物:焚烧和热解最重要的成就之一是显着减少垃圾填埋场废物。

热解与焚烧:有什么区别?

尽管存在一些共同点,但重要的是要注意热解与焚烧之间的关键区别:

  • 需氧量:虽然两者都是热过程,但焚烧需要氧气。热解在惰性气氛(例如氮气)中无氧情况下发生。
  • 温度:焚烧需要850至1000°C以上的高温。在热解中,该过程发生在400至1000°C的较低温度下。
  • 残留物:焚烧产生大量的灰烬残留物,这些残留物是废物,必须填埋。灰烬受到有毒污染物的污染,会污染土壤。相比之下,通过热解产生的固体是焦炭等高价值产品。
  • 能量回收:焚烧以发电或产热的形式产生能量。热解生产可运输和可储存的生物燃料,如合成气和轮胎热解油,可用作工业用途的燃烧燃料和部分柴油替代品。

为什么焚烧不是一个好的解决方案

由于对环境和健康的影响,焚烧有几个缺点:

  • 焚烧减少了回收:焚烧可以与材料回收竞争,因为燃烧废物可能比回收更具成本效益和方便,它阻碍了回收工作并减少了可回收材料的回收。
  • 二氧化碳的排放:焚烧会释放二氧化碳,导致气候变化。与垃圾填埋相比,焚烧所减少的温室气体总量尚不确定。如果焚烧炉效率低下,焚烧塑料等材料的碳排放量可能会高于垃圾填埋场。
  • 危险产品的排放:焚烧会产生危险的副产品,包括有毒烟气和灰烬。研究表明,焚烧炉周围的环境中有害污染物和颗粒物含量很高。
  • 健康风险:由于接触空气污染物和有害排放物,焚烧可能会对居住在焚烧炉附近的人们造成健康风险。长期接触这些污染物会导致呼吸系统、心血管和其他健康问题。
  • 污染物进入食物链:焚烧产生的污染物可以进入食物链,这是公众健康的一个重大问题。例如,在焚烧炉周围地区种植的鸡蛋和蔬菜中发现了二噁英,因此食用它们不安全。

由于对环境和健康的负面影响,公众对焚烧的看法和担忧使得安装新的焚烧炉变得困难。

热解比焚烧更好

出于多种原因,热解作为废物转化能源的过程比焚烧更可取。

  • 效率:热解比焚烧更有效,因为材料100%得到回收。
  • 多功能系统:热解可以处理各种废物,包括生物质、塑料和报废轮胎。
  • 减排:热解产生的碳排放量明显低于焚烧,焚烧的主要产物是二氧化碳。
  • 健康益处:热解不会在产品中产生有毒污染物或颗粒物,因此,它对人体健康没有不良影响。此外,不需要昂贵的清理或除尘系统。
  • 低温使用:热解使用温度较低,设备腐蚀较少,降低维护成本。此外,较低的温度可以回收固体成分中的黑色金属和有色金属。
  • 热解控制:与放热的焚烧相比,热解是吸热过程,因此更容易控制。
  • 循环和可储存产品:热解产品可以储存、加工和随后销售。回收的热解产品(例如天然气、热解轮胎油、炭黑和钢铁)的产生使其更具可持续性并适合循环经济。

    与焚烧相比,热解仍然是一项相对较新的技术,全球范围内运行的热解厂比焚烧厂少。当热解工厂的成本效益得到解决后,其基础设施缺口将会缩小。

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