热解和气化的过程分析

古代把木材隔绝空气加热后得到木炭所使用的方法就是热解（又称热分解），即把有机物在无氧条件下加热，当温度上升到一定水平时有机物的化合键断裂，有机物中的挥发分由大分子状态转化为小分子的气态或液态燃料，对于煤、生物质等因有残余的碳和灰，则形成焦炭，对人工高分子聚合物则一般没有灰分，残余的碳多以碳黑形式出现，不易形成焦炭。

从燃烧学的角度看，煤、生物质等固体燃料在燃烧过程中经历加热、干燥、挥发分释放与燃烧、残碳燃尽等一系列串联而又互相有些重叠的过程，其中燃料受热后挥发分释放的过程就是热解，可见热解是固体燃料燃烧过程的一个环节，热解释放出的挥发分在空间燃烧。与热解相关联又有所区别的一个概念是气化，即利用加热和通过某些介质使固体燃料中的可燃物质转化为可燃气体，同时可能伴生少量可燃液体。气化与热解的不同之处在于气化要使用介质与燃料的C反应。加热有内热、外热两种形式，内热式是利用通入介质（一般为空气或纯氧）与可燃质的氧化放热提供热解、气化所需的热量，内热式气化产生的可燃气中含有CO2、N2等，品质较差。外热式则是通过外部输入热量，介质常用水蒸气，可产生品质较高的可燃气体。在垃圾热处置方法中，人们经常混用热解、气化的概念，再加上有些商家为突出自己产品或技术的一些特点，过分标新立异而忽略了概念的科学性、准确性。作为近似理解，可以认为一般所说的热解其实是包括了热解和气化两个概念的。

与热解、气化不同的是，焚烧法是利用充足的氧气（即超过可燃质理论需氧量）使垃圾中的可燃质充分氧化为CO2或H2O等。从产物分类的角度看，通过焚烧法最终产生不可燃的灰、渣和烟气，而热解、气化产生的是可燃气体和含碳的残渣（焦炭）。热解是纯粹的受热分解，气化则是可燃质中的碳与O2或H2O发生反应生成H2、CO等可燃气体。因此，有些两段式垃圾焚烧炉，尽管前级是欠氧燃烧（有些厂商称为热解或气化），但后段是富氧燃烧，最终产物仍是灰渣和烟气，则应属于焚烧法而不是热解或氧化方法，可以认为焚烧是包含了热解、气化、燃烧等一系列过程的热处置方法。(www.xing528.com)

热解法在废橡胶、废塑料等高热值高聚物的处置上得到了工业化应用，如德国在20世纪80年代就在巴伐利亚建造了废轮胎、废塑料、废电缆的热解工厂，同时也建立了生活垃圾的气化工厂。美国、法国、日本也相继建造了工业垃圾、生活垃圾的热解、气化处理厂。我国科技人员曾开发出使用农业废弃物（生物质）作原料的小型气化炉。

在垃圾成分相对稳定、水分较低、热值较高时，使用热解、气化方法处理较为可行，对某些富含重金属的垃圾也可以用低温热解后把可燃气再燃烧的方法处理。限于篇幅，本书不讨论有关热解、气化的工艺设备等。