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有机固体废物热解技术研究进展与应用

现状

[摘要]：热解技术可将有机固体废物转化成高附加值的生物质燃料，是一种

环境友好、资源集约的固废处理技术。本文分析了热解技术的主要产物类型及应

用途径，总结了主要的热解工艺类型，并结合热解技术的发展现状及研究热点，

分析热解技术的发展趋势和研究方向。

[关键词]：生物质；热解；有机固废；技术现状

1绪论

随着经济日益发展，人类生活垃圾大量增加，其中有机固体废物（以下简称

“固废”）占比不容小觑。固废产业格局前瞻2025年固废产生量将达60亿吨，

目前我国各类有机固废年产量保守估计约45-50亿吨/年，其中，农业废弃物9.8

亿吨/年、林业废弃物1.6亿吨/年、有机生活垃圾1.5亿吨/年、畜禽粪污19亿

吨/年、污水污泥0.4亿吨/年、工业有机废渣废液8亿吨/年。针对有机固废污

染风险性和资源可用性的双重特点，主要的处理措施是通过资源化处置将其“变

废为宝”，利用热处理或生物处理技术产生高附加值产品。有机固废处理技术包

括堆肥法、厌氧发酵技术、卫生填埋、焚烧法、等离子体处理、热解处理、水热

氧化处理等，其中热解技术充分利用有机固废热不稳定性，在无氧或者缺氧的条

件下将大分子有机物热分解成小分子物质。从技术上讲，热解技术最大化的利用

了有机固废中的有机成分，同时将污染成分浓缩稳固，应用前景可观，本文针对

有机固废热解技术，简述其目标产物和主要工艺类型，并结合目前热解技术的发

展现状和研究趋势，分析有机固废热解技术的发展方向。

2有机固废的热解产物

有机固废组分复杂，以餐厨垃圾为例，2019年起我国在主要城市开展生活垃

圾强制分类政策。据统计实施以来，上海市湿垃圾总量超过9000吨每天。目前，

我国关于餐厨垃圾的处置尚未形成完整的餐厨沼渣处理工艺。热解是一种同时实

现复杂组分废物处理及高附加值产品生产的热处置技术，具有低能耗、低排放的

优点，近年来引起了广泛的关注。前期研究发现，沼渣的处理技术中，热裂解技

术因其能量转换率高而被广泛采用，热解产物也有相当的利用价值。产物大致分

为三类生物炭、生物油、热解气。

（1）生物炭

生物炭跟一般的木炭一样是生物质能原料经热裂解之后的产物，其主要的成

分是碳分子生物炭。不同的处理工艺产出的生物炭产品不同。生物炭的用途极为

广泛，可以作为土壤改良剂帮助植物生长；供碳收集及储存使用，参与捕捉温室

气体；作为燃料燃烧；作为活性吸附材料等。

（2）生物油

生物质油是一种水分和复杂含氧有机物的混合物，即纤维素、半纤维素和木

质素的各种降解物所组成的一种混合物。生物油作为唯一能够直接转化为液体燃

料的一种可再生能源，生物油的可利用范围几乎与石油相当，可作为众多化工原

料提取加工为新的化学产品，亦可直接作为燃料燃烧。

（3）热解气

在欠氧条件下，将生物质原料加热，使得在高温下裂解的较高分子量有机碳

氢化合物与气化剂反应，生成较低分子量的一氧化碳、氢气、甲烷、二氧化碳、

氮气等混合气体。不同生物质气化气的气体组成及其性质如燃烧速度、火焰传播

速度、反应区结构等由于生物质原料和制气工艺的不同而差别很大与沼气用途相

当。

3有机固废热解工艺技术概况

针对生物质（有机固废）热解技术，国内外开展了大量的研究工作。其中美

国、加拿大和澳大利亚等国家的生物炭研究工艺较为先进，近年来中国在生物质

技术方面也迅速发展。

生物质热解技术的核心是热解反应器，其热解反应器类型以及加热方式对生

物油产率和品质影响显著。热解反应属于吸热反应，即该反应需要从外界吸收能

量维持反应进行。截止到目前，常见的生物质热解反应器主要有鼓泡流化床反应

器、循环流化床反应器、传输床反应器、旋转锥反应器、螺旋反应器、烧蚀涡流

反应器、真空热解反应器、内循环串行流化床反应器和下行床反应器等。如表1

所示，生物质热解工艺技术按照加热方式的不同，主要分为内热式、外热式和内

-外复合加热式。

表1典型生物质热解技术比较

加热热载体劣势

方式

外加——热效率和焦油产率低，重质组分含量高。放大后

热·传热效率更低。

内加瓷球、焦油含尘