2.2 热解的基本过程
2.2.1 热解定义
热解（pyrolysis）是指利用固体废物中有机物的热不稳定性，在氧气不足的气氛下于热解反应器中燃烧，由此产生的热作用所引起的化学分解过程。因此，也可将其定义为破坏性蒸馏、干馏或炭化过程。热解技术也称为热分解技术或热裂解技术。
关于热解的较严格而经典的定义是：在不同反应器内通入氧、水蒸气或加热的一氧化碳的条件下，通过间接加热使含碳有机物发生热化学分解生成燃料（可燃混合气体、液体和炭黑）的过程。根据这一定义，严格来讲，凡通过部分燃烧热解产物以直接提供热解所需热量者，不得称为热解而应称作部分燃烧或缺氧燃烧。关于这方面的问题，目前尚无统一的解释。
热解反应是由一系列化学和物理转化构成的非常复杂的反应过程，有关其机理的研究仅限于煤的热解，而对于有机固体废物热解的研究相对较少。固体废物热解反应过程包括大分子键断裂、异构化和小分子的聚合等反应过程，这一过程可以用下式来表示：
其中：气体包括H2、CH4、CO、CO2、NH3、H2S、HCN、H2O、SO2等；有机液体包括有机酸、芳烃、焦油、煤油、醇、醛类等；固体包括炭黑、炉渣等。
热解的实质是加热有机大分子，使之裂解成小分子析出。在这个过程中，不同的温度区间所进行的反应不同，产物的组成也不同，有机物的成分不同，整个热解过程的开始温度也不同。例如纤维素开始热解的温度在180～200℃。
有机物的热稳定性取决于组成分子的各原子的结合键的形成及键能的大小，键能大的难断裂，其热稳定性高；键能小的易分解，其热稳定性低。热解产物的产率取决于原料的化学结构、物理形态和热解的温度和速率。例如，纤维素的热解过程可表示为：
固体废物热解能否得到高能量产物，取决于原料中氢转化为可燃气体与水的比例。
2.2.2 热解主要流程与特点
热解反应主要流程如图2-5所示。
图2-5 热解反应主要流程
垃圾的热解和焚烧是两个完全不同的过程，其区别主要体现在三个方面。第一，焚烧的产物主要是CO2和H2O，而热解的产物主要是可燃的低分子化合物，气态的有CH4、CO、H2，还有液态的甲醇、丙酮、乙酸、乙醛等有机物及焦油、溶剂油等，以及固态的焦炭或炭黑等。第二，焚烧是一个放热过程，而热解需要吸收大量的热。第三，焚烧产生的热量，最大的可用于发电，最小的只可作热源或产生蒸汽，适于就近利用；而热解的产物是燃料油及燃料气，便于贮存和远距离输送。
与焚烧法相比，热解法有以下优点。
（1）热解过程可以将固体废物中的有机物部分转化为以燃气、燃油和炭黑为主的资源性能源，经济性好。
（2）生成的气或油能在低过剩空气系数条件下燃烧，因此废气量较少，减少了对大气的二次污染。
（3）废物中的硫和重金属等有害成分大部分被固定在炭黑中，可从中回收重金属。
（4）NOx、SOx、HCl等物质产生量少。
（5）由于保持还原条件，Cr3+不会转化为Cr6+。
（6）能处理不适于焚烧的难处理物，如有毒有害的医疗垃圾的热解处理。
（7）残渣腐败性有机物量少，能防止填埋场公害。
（8）热解操作简便安全（一次性进料、一次性除渣），焚烧过程便于控制（热解速率、焚烧速率均可控制），将废物的热量进行两级分配，提高了二次燃烧的温度，节省了燃料。