金楠洋，傅江英，吾湘蓉
（浙江工信合能源信息技术中心有限公司，浙江 杭州 310023）
引言不管是经济发达或是城市化扩张，社会的进步均离不开对各种资源的使用，煤炭、油气、化石能源等都是应用领域极广的资源。从蒸汽时期至高技术时代，自然为人类社会的进程作出了许多积极贡献，而现如今人们却对各种资源的采掘利用造成了十分严峻的后果，而物资耗费严重、垃圾遍地均是人类社会发展进程中消极的另一方面，在这些物资已经几乎耗尽的今天，如果不能及时认清状况，人们将很难实现长久的赖以生存和开发。而固体污染物则是最普遍的生活垃圾之一，包括汽车轮胎、含油污水等在内的垃圾都和人们的生产、生活息息相关，因此这种垃圾具有再使用的可行性。我国应当根据自己的现实情况，立足于具体发展实际国情，选择最适合经济建设需要的资金循环使用模式，并采用最有效、科学的技术手段加以固体废弃物管理，尽量减少对资金的耗费，以维护好当地的自然环境和城市环境安全，从而真正地达到人与自然的和谐共赢。
1 固体废弃物概述1.1 固体废弃物的产生固体废弃物产生于人们的生产和生活，而这种垃圾又往往无法在短期内达到可循环使用，因此对人类产生了一定的危害性，亟需加以人为限制和解决[1]。在一定的情况下，固体污染物也能够进行循环使用，但是人们目前的技术还不可以实现固体污染物的高效使用，可以预测到未来的某一日，在人们的技术能够成熟之际，固体污染物将可以进行自身的再使用。但是，如今学术界所说的固体污染只是一种中性词，固体污染的未来具有无限的可能性。
2017 年，我国所产生的固体污染数量突破百亿吨，表明这种垃圾已经成为废弃物中无法忽略的一种。固体污染对我国的危害是多方面的，首先固体污染大多是固态，所以必须占用巨大的空间，严重耗费了我国的土地资源；其次，固态污染还会污染土地，植物在堆存过程中，所带来的油渣等污染易渗入土层中，不利于土地的循环使用；最后，由于固态污染的搬运必须动用其他交通工具，搬运过程中会对动植物生长产生相应的不良影响，并严重危害大气环境[2]。
1.2 固体废弃物的处理目前，国内已有几种处置固体废弃物的技术，热裂解工艺就是其中一个。热裂解技术是老式环境保护技术，可以减少固态物质对自然环境造成的影响，防止固态物质在过程中对海洋、农田产生破坏，而且这种技术具有良好的使用发展前景。
1.3 热裂解技术在固废处理中的优势国家将根据实际情况，釆用资源重复使用的模式，选用科学、有效的固废处理技术，从而有效降低资源浪费，达到人与自然界和谐共存。当前，在中国处理固废的方式一般有填埋法、燃烧法等。填埋法不仅对选址要求严格，占地面积大，而且长期稳定性也不好，防渗体系的老化后渗筛液还会对垃圾回填地的周边土壊和地下水形成巨大污染。而且垃圾焚烧也无法完全燃烧固废，尤其是危废，会形成高毒二恶英，严重影响人类身体，而且垃圾焚烧还必须随时加注燃油，从而提高了运营费用，与环保原则不符[3]。
热裂解工艺技术的使用，可以很好地解答以上提问。因为相比于传统燃烧法，热裂解工艺技术可以使固废中的有机物转化为以碳灰、燃料气体等为首的高贮存性能量；NOx生产较少且处于缺氧分解，故排放较低，因此能减少二次污染；而固废中的有害成份则会固化在碳灰里。
2 热裂解技术分析2.1 含义概述热裂解技术有着相当久远的发展历史，这种技术最常见于美国、德国等发达国家，其前身是煤炭干馏术。而随着产业化进程的不断提高，热裂解技术也被广泛应用于各个产品应用领域中，当全球能源危机来临以后，长期受到低迷经济影响的人类意识到可持续发展才是经济社会长久发展的关键，因此将大量固体废弃物变废为宝的热裂解技术也被广泛运用于固态污染处理中，目前已经达到了不错的成效[4]。从技术层面上来看，热裂解技术能够在环境缺氧的条件下将高分子转化为低分子，从而对环境有害物质进行有效分解，从而最大限度地降低了固态污染对自然环境的损害，从而达到资源的有效回收和使用，推动社会可持续发展。所以，热裂解技术的核心内容就是对垃圾的无害化处置。
热裂解的第一阶段就是干燥过程，该过程的处理水温约是200 ℃，而固体废弃物则会在水温逐渐上升的过程中进行烘干，并蒸发掉剩余的水份。第二步为早干馏阶段，此阶段的温度一般维持在200～500 ℃，但固态污染物的化学特性会随着温度的增加而改变，彼时高分子已开始溶解，而小分子结构也已开始形成。第三阶段为气态生成阶段，固态污染物不断进行裂解，最后转变为无毒无害的超临界二氧化碳等气态[5]。
2.2 热裂解设备进料系统的外部配套装置，负责对固态垃圾经过高温预处理，将垃圾粉碎并处理，然后送到一次燃烧室。一次燃烧器也是热裂解技术的核心工艺部分，固态污染物将在一次燃烧器的高温、缺氧等条件下发生反应，并产生有机物质。在经过干燥处置之后，固态污染物将会被带到二次燃烧器，由工作人员向二次燃烧器中注满氧，从而让固态污染物完全燃烧，直至得到残留物。
2.3 影响热裂解应用的因素影响高温裂解法应用效果的因素比较多，时间、温度、压力等可对固体废弃物的处理结果产生一定的影响，其中以高温是较为重要的影响[6]。二次燃料室通常是使用高温方式进行固态污染处置，而不同的高温又对应着不同的生产工序，因此可以认为高温直接决定了固态污染的降解效率。而研究的结果也表明，最适宜的热裂解高温约为800～900 ℃，在这种高温下，热裂解工作能够进行的比较顺畅，而固体废弃物则可以形成更丰富的碳氢气化产物，从而可以大大地减少了食品残渣的遗留。
除了高温以外，时效也是影响高温裂解效率的主要原因。因为固体废弃物在设备里的反应时间越长，有机物溶解得也就越充分。反之，当固态污染物在装置内的反应时间越短，其分解过程越较不完全，所留下的残渣也就会愈来愈多。因此，当对废弃的轮胎进行高温裂解处置时，一旦载气的速度固定，而反应时间越短，固态污染物所留下的残渣就会愈来愈多，而反应时间越长，固态污染物所留下的残渣也就会愈小[7]。
2.4 热裂解研究现状我国与西方发达国家比较，我国的热裂解技术兴起相对较晚，原因或许就是我国产业化进度明显滞后于西方发达国家。由于20 世纪初期正是美国城镇化建设的白热化期，而彼时的美国人民普遍受到城市垃圾、废弃物等的影响，为了缓解环保难题，并实现对自然资源的循环使用，美国政府便开始探索如何利用热裂解技术实现城市废物降解。经过长达几十年的探索之后，美国政府已经熟练掌握了热裂解工艺的核心，并把成熟的热裂解工艺运用实践。最近数年，由于全球能源局势越来越严重，美国政府开始对热裂解工艺展开更加深入的探索，试图利用热裂解工艺提升燃料的效率，实现自身的长期发展[8]。
我国企业最开始将秸秆视为热裂解技术的主要使用对象，但随着社会经济的进一步发展，我国企业逐渐向更深入的方面钻研热裂解技术，把热裂解处理的主要目标转变到废弃轮胎等固体废弃物上来。在经过长期的探索和钻研之后，我国企业在热裂解技术的运用方面也获得了很大的提高，目前已经部分企业可以熟练地运用热裂解技术处理固体废弃物。不过，从宏观视角来看，目前我国的热裂解技术还是处在襁褓阶段，还难以实现商业应用。因此为了实现经济可循环发展，我国还需要加强对热裂解技术的钻研，力争在热裂解技术的实际应用方面获得更大的进展。
3 热裂解技术在固废处置中的应用3.1 废轮胎随着我国城镇居民购车数量的增加，废弃轮胎在固体废弃物地位迅速上升[9]。热裂解技术已成为利用、处置废弃轮胎的最主要方法，目前已经不少发达国家把热裂解技术运用于对废弃轮胎的回收再使用等领域。轮胎被进行热裂解处置后将生成大量储氢材料、石油、煤炭等化学物质，当中氢、碳氢复合烃类为生成热解气的最主要元素。热解气是一个能量，可实现循环使用，以达到对废弃物的无害化，是具有价值的热分解产品。另外，轮胎中还可分解成细胞焦亡油，热解汽油的热度大、黏度小，也可以当做生物燃油利用。当热裂解高温超过500 ℃时，轮胎中就会形成大量的固体细胞焦亡炭，而细胞焦亡炭中也存在危险元素，且使用程度相当限制[10]。
3.2 含油污泥在热裂解技术的支持下，含油淤泥对人类的影响能够减至最低点，因此工人们只需对含油淤泥先经过风干处理过程，而后再经过热解，以使设备工作的温度维持在500～600 ℃左右。在过程中，工人还必须添加氮气，以将含油淤泥在缺少空气的情况下，加以再次合成。经过热裂解处置之后，废水的残渣已能满足可利用的要求，并完成了无害化改造。从总体来看，热裂解技术已经是一项比较成熟的含油污水处置工艺技术，目前我国的部分油田也已开始使用热裂解技术对含油污水加以处置，并取得了良好的经济效益，说明这种工艺技术已具有了大面积应用的可行性[11]。
3.3 城市垃圾当前，城市内垃圾处理的方式稍多，但处置结果均会对生态环境产生影响。此时，采用热解气体焚烧的方式对垃圾进行处理，其是多种方法结合后产生的全新技术。城市内垃圾经过热解之后，可以将诸多有害物质分离出，并将有害金属改善，随后对残留物进行燃烧（无氧状态下也可以操作），以此减少有害物质出现氧化以及残留的情况[2]。当其在无氧状态下燃烧时，并不会出现CuCl2，也不会生成二氧化碳。热解过程可以在反应器内完成，且反应器多为回转窑反应器、流化床反应器、固定床反应器。这些反应器均具备一定的优势以及不足，如回转窑其实际操作比较简单，但热解反应不够彻底。流化床反应器的工作效率稍高，但其所用物料比较少，对于设备的要求稍高，显着提升建设成本。固定床反应器的效果稍高一些，其可以用于多种原料内，但单次处理的数量较小。因此，处理人员选择设备的时候，需根据实际情况分析，选择最适合的设备。借助热裂解技术对城市垃圾进行处理的过程中，可以借助垃圾产生的热量发电，以此节约更多的电能，满足环保节能的需求，并减少环境污染[13]。
3.4 举例分析如当前某省市内存在垃圾填埋场、污水处理厂、垃圾焚烧电站，其多是用于处理固体危险废弃物以及医疗垃圾。根据固废的实际情况以及特征，合理采用热裂解技术对其实施处理，且满足废弃排放要求：首先，进料系统。自动进料，前端可以搭配真空收集系统、倾倒机、输送带装置，以此实现自动化的工作目的。其次，一次、二次燃烧室。采用缺氧热裂解技术燃烧，可以将其分为不同阶段。最后，第二次燃烧的时候，需注意烟气停滞进间可以根据相关需求设计出合理的间隔，间隔为1 s 或更久，控制温度，满足相关需求[14]。
4 结语热裂解技术首次诞生于西方人国度，而我国热裂解技术的兴起相对较晚。热裂解技术还能够进行对固态污染物的循环再利用，使废弃轮胎、含油污水等生活垃圾迅速降解为可使用的物品，从而进行对固态污染的安全无害化处置。因此我国还必须加强对这种工艺技术的研发，以达到本国资源的有效循环使用。
