
所謂微波熱解是以微波提供熱源的熱裂解技術。微波熱解技術是最近十幾年興起的有機廢物處理技術,與常規熱解技術相比具有以下優點:
1)微波直接作用于材料分子或原子,加熱速度快、效率高;
2)加熱均勻,熱慣性小,易于控制;
3)穿透性好,可直接對大尺寸物料進行熱解,省去物料的預處理工序;
4)所有熱解產物都可以捕集和利用,并且產物特性優于常規熱解。因此,微波熱解技術是替代常規熱解的很好的選擇。在國內外引起廣泛的研究。
相對于傳統電加熱常規熱解,微波熱解的具有以下特性:
微波熱解預熱階段明顯,在微波功率一定的情況下,秸稈的熱解過程分為干燥、預熱解、揮發大量析出和炭化四個階段,各階段對應的溫區和加熱機理不同。各溫度段均有明顯特制的揮發成分析出。電加熱常規熱解預熱階段不明顯,沒有揮發分析出平臺期;傳統加熱無明顯的階段產物。在功率相當的情況下,微波加熱比電加速度快。微波加熱內部溫度場均勻性較好,體現了整體加熱的優勢;微波功率越大,料包內部溫度梯度小。而電加熱常規熱解溫度場,從料包內部導熱方向從熱源處到遠離熱源處溫度單調遞減,在距離加熱面相同距離處,寬度方向和長度方向溫度分布也不均勻,外部高、內部低。由于導熱熱阻的存在,沿導熱方向料包各層進入預熱與熱解階段之間的時間間隔逐漸增大,水分蒸發平臺的持續時間逐漸延長,熱平衡階段各層存在明顯的溫度梯度。在功率可對比的情況下,微波加熱比電加熱速度快、熱解氣熱值高。
例如在秸稈熱解的三相產物中炭最多體其次、氣體最少;熱解氣體的主要成分為CO、C02、H2、CH4、C2H6和少量低碳不飽和烴,各組分含量隨時間的動態變化趨勢都是先由零增大到最大值后減少,CO、C02含量最大值點比其他組分氣體先出現;熱解氣的熱值隨時間變化趨勢與組分含量變化趨勢相同;微波熱解氣中焦油含量比電加熱常規熱解氣高;
由于加熱機理不同,秸稈微波熱解氣焦油含量比常規熱解氣高,而且微波熱解反應器焦油粘壁現象嚴重。秸稈微波熱解炭的比表面比常規熱解炭大。
微波熱解180~450℃之間為揮發分析出最多的階段,高于450℃后失重非常緩慢。微波功率增大會使得熱解各階段起始時間提前,最大熱解速率增大,最終熱解時間減小,但微波功率對熱解最終溫度影響不大。
微波的穿透性一般,穿透深度與物料的尺寸、纖維結構和堆積密度有關。從對比微波和電加熱常規熱解,微波熱解具有明顯的優勢,不失為一種新型環保高效的熱解方法。目前在國內外探索研究還是不夠,無大量工業化實施案例。故迫切需要國內外研究者進行有機固體廢物、生物質、污泥等方面進行微波熱解處理的深入研究,拓寬微波熱解技術的應用領域。共同推動微波熱解技術的發展。