Quá trình đốt nhiệt phân gồm 2 giai đoạn:
- Giai đoạn 1 là quá trình khí hóa, chất thải rắn được gia nhiệt để tách các thành phần dễ bay hơi như khí cháy, hơi nước… ra khỏi thành phần cháy không hóa hơi và tro.
- Giai đoạn 2 là quá trình đốt thành phần bay hơi ở điều kiện phù hợp để tiêu hủy hết các cấu tử nguy hại.
a) Tại buồng đốt sơ cấp
Đốt thiếu oxy (lượng khí cấp khoảng 70-80%so với nhu cầu lý thuyết), các quá trình xảy ra gồm:
Sấy khô (bốc hơi nước chất thải): Chất thải được đưa vào buồng đốt, thu nhiệt từ không khí nóng của buồng đốt, nhiệt độ chất thải đạt trên 1000C, quá trình thoát hơi ẩm xảy ra mãnh liệt, khi nhiệt độ tăng sẽ xảy ra quá trình nhiệt phân chất thải và tạo ra gas.
Quá trình phân hủy nhiệt tạo khí gas và cặn cacbon: chất thỉa bị phân hủy nhiệt sinh ra khí gas, tức là từ hợp chất hữu cơ phức tạp tạo thành các chất đơn giản như: CH4, CO, H2…Thực tế với sự có mặt của oxy và khí gas trong buồng nhiệt phân ở nhiệt độ cao đã xảy ra quá trình cháy, nhiệt sinh ra lại tiếp tục cấp cho quá trình nhiệt phân, như vậy đã sinh ra quá trình “ tự nhiệt phân và tự đốt sinh năng lượng”mà không đòi hỏi phải bổ sung năng lượng từ bên ngoài vào (không cần tiến hành cấp nhiệt qua béc đốt) và do vậy đã tiết kiệm năng lượng.
Thông qua quá trình kiểm soát chế độ cấp khí và diễn biến nhiệt độ buồng đốt sơ cấp sẽ đánh giá được giai đoạn:
+ Sấy + Khí hóa
+ Đốt cặn trong buồng nhiệt phân
Quá trình nhiệt phân của chất thải rắn thường bắt đầu từ 250-6500C. Thực tế để nhiệt phân chất thải người ta thường tiến hành ở nhiệt độ từ 425-7600C. Khi quá trình nhiệt phân kết thúc, sẽ hình thành tro và cặn carbon, do vậy người ta gọi giai đoạn này là carbon hóa.
b) Tại buồng thứ cấp
Quá trình đốt được cấp dư khí oxy (lượng khí cấp khoảng 110-2000C so với nhu cầu lý thuyết để đảm bảo cháy hoàn toàn, nhiệt độ khỏng trên 10000C) khí gas sinh ra từ buồng đốt sơ cấp được đưa lên buồng đốt thứ cấp để đốt triệt để. Tốc độ cháy phụ
thuộc vào nhiệt độ và nồng độ chất cháy torng hỗn hợp khí gas khi đã cháy hết 80- 90% khí gas thì tốc độ phản ứng giảm dần.
c) Quá trình tạo tro xỉ
Giai đoạn cuối mẻ đốt, nhiệt độ buồng đốt nâng đến 9500C để đốt cháy cặn carbon, phần rắn không cháy sẽ tạo thành tro xỉ. Các giai đoạn của quá trình cháy thực tế không phải tiến hành tuần tự, tách biệt mà tiến hành gối đầu xen kẽ nhau.
Lò nhiệt phân được xem như hai lò phản ứng nối tiếp nhau với hai nhiệm vụ. Buồng sơ cấp làm nhiệm vụ sản xuất khí gas, cung cấp cho buồng thứ cấp để đốt triệt để các chất hữu cơ. Chất lượng khí gas tạo thành phụ thuộc vào bản chất của chất thải được nhiệt phân cũng như điều kiện nhiệt phân ở buồng sơ cấp.