垃圾热解是以获取燃料油、燃料气或化工原料为目的的方法。一般来说，垃圾成分复杂多变，垃圾热解技术产物的组分非常多，不利于综合利用。因此，热解技术常常与催化技术相结合成催化热解技术以改善热解过程和提高热解产物的品质，使热解产物便于应用。催化热解技术的优点是热裂解的温度较低，停留时间短、投资少、热解气或油的产率较高；它的缺点是催化剂的用量较大，催化剂与热裂解产生的炭黑及垃圾残渣难以分离。催化热解技术是一种很有发展前途的工艺。
热解技术用于生活垃圾处理在国外进行过深入研究，但到目前为止，垃圾热解制取燃料气/油的成本仍然大大高于石油提炼的成本，所以，垃圾热解技术在工业上还没有得到大规模的应用。发展生活垃圾热解技术的关键是提高产品质量和降低成本。
八、破解术：生活垃圾气化
（一）垃圾气化技术原理
垃圾气化是在过量空气系数小于1的情况下的不完全燃烧，通过利用垃圾自身的热量，在高温和缺氧条件下，垃圾中有机碳与氧气、水蒸气和二氧化碳等发生反应，最后形成以一氧化碳、氢气和甲烷等为主的燃料气体。
垃圾气化温度为450℃～650℃，垃圾气化过程主要发生如下五种反应：
C+O2→CO2+Q
C+CO2→2CO-Q
C+H2O→CO+H2-Q
CO+H2O—+CO2+H2+Q
C+2H2—CH4+Q
用氧气做氧化剂时，垃圾气化得到的可燃气体低位发热量约为1.1万千焦/米3，用空气做氧化剂时，由于氮气的稀释作用，气化得到的可燃气体低位发热量约为5500千焦/米3。
垃圾气化过程会产生少量的焦油和碳素。焦油在高温条件下是气态，随温度降低而凝结，碳素残留在垃圾本身的惰性物质中。
垃圾气化示意图
（二）垃圾气化反应设备
垃圾气化过程主要是要控制氧量和反应温度。
垃圾气化设备一般可分为回转窑式气化反应器和流化床式气化反应器。
1.回转窑式气化反应器
可以看出，回转窑前端进垃圾，后端供氧，垃圾在回转窑内的旋转和移动过程中进行气化，垃圾气化热量来自垃圾部分可燃基的燃烧，最后，垃圾气化燃气由前端引出，可燃基残炭和垃圾不可燃组分从回转窑末端排出。
2.流化床式气化反应器
炉前进垃圾，炉底供空气，流化床内保持高温和还原性气氛，垃圾在流态化条件下被迅速加热和气化，部分垃圾燃烧提供气化热量，燃气由炉顶引出，残余冷渣由炉底排出。
垃圾的气化技术在国内外有较多的工业应用。垃圾气化燃料气可以直接燃烧发电，也可以作为管道气体。但当垃圾中有机物的含量不够高或者垃圾中的含水率比较大时，垃圾气化燃气是低热值气体，这给直接燃烧造成困难。美国FosterWheeler“福斯特惠勒”公司最近在芬兰建立了低热值气化燃气利用的示范工程。该工程的核心是在一台350兆瓦机组的锅炉旁边建造了一台附属的循环流化床气化炉，气化炉物料为当地的生物质和生活垃圾，气化炉生产的低热值气体喷到锅炉炉膛的火焰中心得到完全燃烧。气化炉为电站锅炉提供10%～30%的热量。该低热值燃气燃烧的示范工程是成功的。
九、破解术：生活垃圾焚烧
最早的生活垃圾焚烧装置是间歇式固定床焚烧炉，先后于1874年和1885年出现于英国和美国，随后，德国汉堡于1896年，法国巴黎于1898年，瑞士于1904年相继建立了生活垃圾焚烧厂。20世纪初，欧美一些发达的工业化国家开始建立大规模的连续式的生活垃圾焚烧炉，并于1931年实现了垃圾焚烧发电，世界上第一个垃圾焚烧发电厂建造在丹麦，处理垃圾能力为288吨/天。20世纪70年代初～90年代末的30年间，由于世界经济和科学技术的高速发展，城市规模日益扩大，城市人口急剧增加，生活垃圾产量也快速递增，原有垃圾填埋场日益饱和，而新的垃圾填埋场又难于寻找，焚烧技术减容减重明显，填埋焚烧残渣比直接填埋垃圾可以有效地延长现有填埋场的使用寿命。另外，伴随着人们生活水平的提高，生活垃圾中的可燃物大幅度提高，增加了垃圾的热值，所以这段时期垃圾焚烧技术的发展速度非常快，垃圾控制焚烧以及烟尘综合处理工作不断取得重大突破，如二英排放显着降低。美国20世纪80年代兴建90座垃圾焚烧厂，年处埋垃圾总能力达到3000万吨，焚烧率为10%，90年代新建402座垃圾焚烧厂，焚烧率达18%，2000年美国的垃圾焚烧率已提高到40%。目前，美国的底特律市拥有世界上最大的日处理垃圾4000吨的垃圾发电厂，发电量为65兆瓦。现在法国共有垃圾焚烧炉约300台，可以烧掉40%生活垃圾。日本和新加坡的垃圾焚烧率已接近100%。
（一）生活垃圾焚烧原理
生活垃圾焚烧是将垃圾送入过量空气系数大于1和温度为800℃～1100℃的炉膛中，在高温下实现垃圾无害化和减量化的过程。垃圾的燃烧过程比较复杂，根据可燃物质种类的不同，有三种不同的燃烧方式：1.蒸发燃烧。垃圾受热熔化成液体，继而蒸发成蒸气与空气扩散混合而燃烧，如蜡的燃烧。2.分解燃烧。垃圾受热后首先分解成轻分子量的挥发物，挥发物与空气扩散混合而燃烧，如木材和纸的燃烧。3.表面燃烧。如木炭、焦炭等固体受热后不发生熔化、蒸发和分解等过程，而是在固体表面与空气反应进行燃烧。生活垃圾燃烧是蒸发燃烧、分解燃烧和表面燃烧的综合过程。在焚烧炉中，垃圾与氧气发生强烈的化学反应放出热量，热量用余热锅炉转换利用，焚烧残渣一般是高密度沙砾状熔块，由于经过了玻璃化，残渣中的重金属溶出量很小。
（二）生活垃圾焚烧设备
生活垃圾焚烧技术是在工业锅炉的基础上结合垃圾的特点而发展起来的，目前最常用的垃圾焚烧设备有层燃式焚烧炉、流化床式焚烧炉和回转窑式焚烧炉等。垃圾燃料的粒度愈小，其与助燃空气的接触面积则愈大，燃烧速度越快，燃尽率也愈高。由于生活垃圾成分复杂、均匀性极差，并很难将其进行碾磨和破碎得较细，所以，生活垃圾焚烧炉的过量空气系数一般取2。
1.层燃式垃圾焚烧炉
层燃式垃圾焚烧炉品种较多，使用历史长，可靠性高，年运行可达8000小时以上，层燃式垃圾焚烧炉对垃圾的单炉最大处理能力已达到1200吨/天。层燃式垃圾焚烧炉因具有对垃圾的预处理要求不高、对垃圾热值适应范围广和运行及维护简便等优点而得到大规模的应用，现在层燃式垃圾焚烧技术占有垃圾焚烧炉市场的80%。
层燃式垃圾焚烧技术的关键设备是炉排。在炉排上，垃圾的焚烧经历了三个阶段：干燥段、燃烧段和燃尽段。在干燥段，加热垃圾的热量来源包括炉内高温燃烧烟气的对流、炉侧壁以及炉顶的热辐射、从炉排下部提供的高温空气的对流以及部分易燃垃圾的燃烧热，垃圾的干燥时间约为30分钟，当垃圾的温度大于着火温度(一般为200℃)并有空气存在的情况下，干燥垃圾便会发生着火。在燃烧段，配风供应理论空气量的60%～80%，垃圾燃烧的最高温度可达1000℃。料层厚度、均匀料层和等压配风等是垃圾燃烧的重要因素，料层太厚则通风阻力大，易造成垃圾不完全燃烧，料层太薄会产生“烧穿”现象，易造成炉排烧损，并发生垃圾熔融结块。垃圾的燃烧时间约为30分钟，为提高燃烧效果可进行适当的搅动。燃尽段是将垃圾在经过燃烧段后的未燃尽部分完全燃烧。垃圾在燃尽段上的滞留时间约1小时，可将炉渣的热灼减率降至1%～2%。
层燃炉的炉拱形状要有利于高温烟气对新入炉垃圾的预热干燥和燃尽区垃圾的燃尽。层燃炉的配风要确保空气在炉排上使垃圾层分布均匀和满足垃圾焚烧各阶段的需要，并合理使用一、二次风，以使烟气有较高的湍流度和适当的停留时间，维持炉内合适的温度。炉温太高时会产生结渣现象，炉温太低易产生不完全燃烧。减少二英排放，要求炉膛出口烟气温度不低于850℃，高温烟气停留时间不小于2秒钟。
层燃式垃圾焚烧炉的炉排是活动或部分活动的，根据炉排的结构和活动炉排的运动方向可以将炉排分为固定炉排(主要用于小型焚烧炉，人工拨火搅拌)、链条炉排、滚筒式炉排、倾斜顺推往复炉排和倾斜逆推往复炉排等。
（1）链条炉排。它可以由单级或多级组成，工作时，垃圾由炉排前部到后部或垃圾在炉排上由高到低逐级流动，逐级燃烧至燃尽。链条炉排的着火条件较差，对燃料层的扰动作用只能依靠台阶端差。
（2）滚筒式炉排。垃圾的移动和搅拌主要依靠滚筒滚动，助燃空气从滚筒中吹出。
（3）倾斜顺推往复炉排。
倾斜顺推往复排炉由固定炉排和活动炉排组成，安装时，固定炉排与活动炉排交错布置，固定炉排都置于炉排梁上，通过活动炉排的往复运动推动垃圾向前移动，炉排运动方向与垃圾运动方向相同，炉排的运动速度通常不大于4行程/分。
（4）倾斜逆推往复炉排。这种设备倾斜逆推往复炉排倾角一般为26°，呈阶梯状布置，炉排的固定炉排与活动炉排交替安装，每个活动炉排由单独电机驱动。活动炉排运动方向与垃圾运动方向相反。炉排具有自动清洁功能。炉排下面布置配风箱。炉排往复运动的速度及垃圾在炉排上的滞留时间可根据垃圾的性质及燃烧情况，通过液压装置进行调节。倾斜逆推往复炉排的截积处理负荷小于270千克/(米2/小时)时，整体垃圾层均匀，燃烧稳定，焚烧炉的炉温及锅炉蒸发量变化较小。
不论是倾斜顺推往复炉排，还是倾斜逆推往复炉排，炉排片的往复运动，使得垃圾层整体在沿炉排下落的位移过程中，垃圾层可以被强烈地翻动和搅动，即炉排有较强的拨火作用，使垃圾层疏松，透气性增大，增强了垃圾与空气的接触，垃圾易干燥、着火快，燃烧得到一定程度的强化。同时，垃圾上下连续地翻滚，使得已着火的灼热垃圾时而在底层，时而落在表面，即垃圾具有双面着火的功能，有利于垃圾完全燃烧。所以，垃圾在往复炉排上的着火条件比链条炉排或滚动炉排等有所改善，相对可以降低垃圾的预处理条件，并降低相应费用。
2.流化床式垃圾焚烧炉
