(в редакции решения Тульской городской Думы от 15.07.2015 N 14/398)
При пиролизе ТКО в наиболее общем случае протекают следующие связанные между собой процессы: сушка, собственно пиролиз (термическое разложение ТКО без допуска воздуха), газификация и горение коксового остатка, а также взаимодействие образовавшихся парогазовых продуктов.
(в ред. решения Тульской городской Думы от 15.07.2015 N 14/398)
Для процессов пирогенетического разложения отходов характерно стехиометрическое уравнение, подобное уравнениям химических реакций:
Отходы - газ + смолы + водный раствор + углеродистый твердых остаток (кокс)
Соотношение количество получаемых газообразных, жидких и твердых продуктов, а также их состав зависят от условий пиролиза и состава исходного продукта. Особое влияние на процесс оказывает температура, с повышением которой значительно увеличивается выход газа, растет содержание водорода. Выделение газообразных веществ заканчивается при температуре 1000 - 1100 град. C.
В результате газификации углерод твердого остатка под воздействием дутья воздуха, кислорода или водяных паров превращается в газообразное топливо. Оставшийся после этого твердый остаток содержит лишь минеральную часть отходов - золу или шлак. В основе газификации лежит либо неполное горение кокса (при недостатке кислорода), либо полное горение с последующим реагированием углерода с диоксидом углерода и водяным паром.
Образование так называемого воздушного газа (при воздушном или кислородном дутье) сопровождается следующими реакциями:
2C +O2 = 2CO (реакция неполного горения)
C + O2 = CO2 (реакция полного горения)
CO2 + C = 2CO (реакция восстановления диоксида в оксид углерода)
При паровом дутье образуется водяной газ в результате следующих реакций:
C + H2 = CO + H2 (реакция разложения водяного пара)
C + 2H2O = CO2 + 2H2
CO2 + C = 2CO (реакция восстановления диоксида углегрода)
CO2 + H2 = CO + H2 (реакция конверсии диоксида углерода)
При реагировании с коксом смеси воздуха (или кислорода) и водяного пара образуется так называемый смешанный или паровоздушный газ; в этих условиях протекают все вышеуказанные химические реакции.
Перечисленные реакции являются суммарными: в действительности механизм реагирования при пиролизе отходов значительно сложнее.
При расчете различных систем, основанных на слоевом пиролизе ТКО (пиролиз, газификация, двухстадийное сжигание и т.д.), используется так называемый позонный метод, при котором реакционное пространство в слоевом реакторе разделяется на зоны в соответствии с характером протекающих в них процессов. В наиболее общем случае в направлении движения твердой фазы в шахте реактора (газогенератора) следуют зоны сушки, пиролиза, восстановительная и окислительная зоны газификации.
(в ред. решения Тульской городской Думы от 15.07.2015 N 14/398)
Пиролиз ТКО представляет собой не только распад (термическую деструкцию) исходного материала, но и синтез новых продуктов. Эти стадии процесса взаимосвязаны и протекают параллельно, причем каждая из них преобладает в определенном интервале температуры или времени. Характер протекания первичных реакций деструкции и вторичных реакций взаимодействия и уплотнения остаточных фрагментов исходных молекул не позволяет выполнить аналитический расчет материальных балансов в зоне сушки-пиролиза (далее в тексте - зоны пиролиза). Материальный баланс в зоне пиролиза может быть сведен лишь по результатам экспериментального (лабораторного) исследования.
(в ред. решения Тульской городской Думы от 15.07.2015 N 14/398)