乐鱼,污泥碳化技术各工艺对比分析摘要

焦点提醒：污泥碳化手艺各工艺对照阐发摘要

污泥碳化手艺各工艺对照阐发摘要

污泥碳化手艺为污泥的资本化操纵供给了新的路子，依照碳化手艺分高温、中温、低温，现拔取有代表性的几种工艺，按照工艺流程、温度、压力、产出物和有益资本化等分歧方面临各类碳化手艺的特点进行对照阐发。

1、概述

近年跟着情况污染的加重，我国对情况庇护的力度愈来愈年夜，污水处置发生的污泥措置问题也愈来愈遭到正视。因为污泥的处置措置工艺在业内并没无形成同一模式，各类工艺在各地以建示范项目或����APP样板项目进行展现。全部污泥处置措置行业乱象纷呈，如同中国汗青上的年龄期间；也可说是百家争鸣，我们对污泥碳化手艺各工艺对照阐发，目标是终究找到一个或几个比力合适各类污泥处置措置工艺线路，针对分歧污泥处置起到主要的指点感化。

2、污泥碳化研发汗青

2.1世界研发近程

污泥碳化，学术上称为污泥热分化，是指在必然温度和压力前提下，污泥中细胞产生裂解，将此中的水份脱出，无机质构成碳状颗粒。污泥碳化分为高温碳化、中温碳化和低温碳化，首要根据其分歧的热解温度区间而划分，其响应的产品也有所分歧。

污泥碳化手艺道理的研究最先在上世纪80年月，美国各个机构研究并申请了良多的相干专利。上世纪90年月，美国和日本的企业率先走出尝试室，最先扶植污泥碳化中试装配和小型污泥碳化厂，如美国EnerTech公司扶植的日处置1.5吨污泥的中试装配，ThermoEnergy公司在加利福尼亚州Cloton市成立了一个范围为天天处置5吨脱水污泥碳化尝试厂，日本三菱在宇部的扶植范围为20吨/天的污泥碳化厂等。

日本电源开辟股份有限公司也在2006年最先进行污泥低温碳化的研究，并在千叶县扶植了范围为3吨/天的尝试装配。2009年最先在广岛市扶植2条日处置50吨污泥的碳化厂，运转环境不详。电源开辟股份有限公司与横滨市当局合作，在2012年在横滨市扶植年处置约合35000吨范围的污泥低温碳化厂，估计2016年投入运转。

欧洲方面德国TerraNova能源公司在前几年建成了一座日处置污泥50吨的演示装配，未进行持久运转测试。

2.2国内研发历程

中国在上世纪90年月有良多高校和研究机构最先进行污泥热解的研究，并颁发了一些相干论文，但一向没有进入工业化利用。

2007年最先在天津扶植范围为5吨/天的中试装配，详情见在洪江等人的《污泥低温碳化手艺的中试研究》，不再胪陈。2011年山西正阳污水处置厂引进美国能源手艺扶植了范围为100吨/天的污泥低温碳化试点项目，该试点项目至今没有不变运转，尚处在研发早期。

湖北一家公司引进日本巴工业的低耗能持续高速污泥碳化系统工艺手艺（属在高温碳化），两家企业在国内同步进行推行。2011年在武汉汤逊湖建成了日处置10吨的示范项目，2014年在鄂州市开工扶植范围为60吨/天的鄂州市污泥碳化项目，打算2015年3月最先调试。

上海梵煦情况科技无限公司按照我国污泥的现实环境连系国外进步前辈手艺，在上海市金山区扶植50吨/天运转示范项目，2018年投入运转，运转不变靠得住，梵煦污泥碳化手艺成功运转标记着污泥低温碳化手艺在国内由尝试中试阶段向工业化利用阶段的迈进。

3、污泥碳化手艺阐发

3.1污泥碳化的分类

污泥碳化的分类根基上是以反映温度的区间来进行划分。

今朝世界上首要的分类有两种，美国一般将反映温度在1200-1800°F（649-982℃）区间内的界说为高温碳化，将反应温度在800-1000°F（426-537℃）区间内的界说为中温碳化。

日本依照温度区间将污泥热处置分为污泥干燥（100-250℃）、低温碳化（250-350℃）、中温碳化（400-500℃）和高温碳化（600-800℃）。

梵煦情况颠末多年的污泥碳化手艺研究和项目运转认为，以上温度的划分是企业为了贸易运作、手艺保密等身分斟酌，居心扩年夜规模乃至偏离现实数据。在现实的项目实践中，系统节制的反映温度都长短常精准的温度区间规模；为了下降能耗，各工艺经由过程分歧的办法下降反映温度，实际的运转温度均低在宣扬材料所报导的数值。例如，在低温碳化工艺中，增添系统压力就是一种有用的下降反映温度的办法，操纵机器能换取节流年夜量热能的结果。

3.2污泥高温碳化手艺

污泥高温碳化工艺中，起首将含水率80%的市政脱水污泥操纵热风或其他体例将含水率下降至30%摆布，然后再进入碳化炉进行碳化。固体碳化物能够作为低热值染料利用，在日本和美国的测试中，其热值约为2000-3000kcal/kg。高温碳化工艺可实现污泥的减量化、无害化和资本化，但手艺效力低，运转本钱较高。手艺的代表首要包罗日本的三菱重工和巴工业。

以巴工业为例。其碳扮装置由卧式扭转干燥机、多段螺旋式碳化炉和排气处置装备组成。卧式扭转干燥机上安装有搅拌破裂装配，能够将脱水污泥的含水率造粒干燥至30%。碳化炉是一种炉内贯串有上下四段螺旋输送装配的外热炉。干燥污泥起首会被输送到最上段的螺旋输送器中，然后依照上、中、下段的挨次被顺次输送至各个螺旋输送器中，再由设置在碳化炉下部的加热器将各段螺旋输送器机罩加热到600-700℃。此时，干燥脱水污泥就在无氧状况下被热分化（干馏）出碳化物来。各段螺旋输送器内发生的干馏气体在碳化炉内被燃烧，作为干馏的热源被再次操纵。其首要发生的气体为甲烷、乙烯、乙烷和一氧化碳。

3.3污泥中温碳化手艺

污泥中温碳化与高温碳化的首要工艺流程近似，也是起首将脱水污泥干化至含水率30%摆布，然后在进入碳化炉中进行热分化。工艺中首要的产品有油、反映水、沼气和固体碳化物；因为产品多样化，操纵起来好不容易。除Australia一座日处置25吨绝干污泥的中温碳化厂外，还没有利用实力。国内很少有企业或机构进行中温碳化的研究。

3.4污泥低温碳化手艺

污泥低温碳化手艺的研究机构远多在高、中温碳化的研究，门户较多，固然都称作污泥低温碳化，但工艺流程却有很年夜的分歧。最典型的工艺线路有两种，一种是以日本电源开辟股份有限公司为代表的低温碳化工艺，另外一种是以上海梵煦情况为代表的污泥低温碳化工艺

3.4.1日本低温碳化工艺

图1日本电源开辟股份有限公司污泥低温炭化工艺线路

在日本的低温碳化工艺中，其首要线路在高温碳化的首要线路很是类似，也是先在干燥机中对污泥进行干燥，然后再进入碳化炉中进行低温碳化热解。终究的首要产品为固态碳化物，热值3000kcal/kg。

以日本广岛市西部水资本再生中间下水污泥燃料化项目为例。该项目由电源开辟、月岛机器、METAWATER和月岛手艺办事公司结合实行，采取电源开辟股份有限公司的污泥低温碳化工艺。设想处置能力为100吨/天（2条50吨/生成产线），设想年限20年。年产碳化物燃料4490吨，热值15.8MJ/kg（约3760kcal/kg），产品输送到J-POWER（电源开辟股份有限公司）竹原火力发电厂进行燃烧。

3.4.2梵煦情况低温碳化工艺

在梵煦情况的低温碳化工艺中，污泥碳化裂解前不需要对污泥进行干燥（含水80%摆布）；在全部碳化裂解进程中，污泥处在密闭氮气庇护中压（小在10MPa）的状况下。

首要工艺线路为：将脱水污泥含水率85-87%进行搅拌以增添活动性；然后污泥经高压泵送入中压密闭的低温碳化系统内，颠末外来热源加温（此阶段为污泥吸热阶段），到必然温度（一般小在250℃），污泥中无机物裂解，碳化系统进入放热反映阶段，结晶潜热在无外来热源条件下反映必然时候后生成液态的碳化液。

图2梵煦情况的低温碳化工艺支流程

碳化液可采取常规的机器脱水装备进行固液分手，分歧脱水装备产出的碳化物含固率如表1所示。

表1分歧类型脱水机产出的碳化物对照

脱水机发生的碳化物按照需要能够进一步干燥成任一含水率的固体碳化物，如在上海梵煦情况金山的碳化车间，烟气余热便可将碳化物含水率进一步下降到30%以下。该工艺发生的固体碳化物的热值较高，在金山和松江区产出的固体碳化物的热值约3800-4000kcal/kg，在美国产出的固体碳化物的热值约3600-4500kcal/kg。

因为该工艺中污泥是在密闭容器里进行活动、换热、裂解、能量收受接管、泄放等进程，是以污泥操纵较低的机器能增压的体例下降了污泥热解的温度，放热反映阶段在能量耗损上有年夜幅节流。跟着温度的升高和裂解的进行，污泥粘度将逐步降落。

全部工艺设想的难度最首要的特点就是严禁水的蒸发。水份不是从污泥中蒸发出去，而是经由过程细胞的裂解将污泥中的各类类型的水份（如胞内水、间隙水、毛细水等）酿成游离态的水，然后经由过程机器脱水体例固液分手；这就节流了水份蒸发时需要的汽化热，同时也节流了将汽化水冷凝的装备环节。并且在降压泄放的进程中，制止闪蒸的呈现，避免闪蒸进程对装备的消耗。

3.5污泥碳化各工艺对照

3.5.1配合特点

污泥碳化手艺中分歧的工艺具有一些配合的特点：

-高、中、低温碳化工艺均属在生物资热解理论在污泥处置中的利用；

-碳化工艺的占地面积小：工艺系统单位较少，装备安插体例矫捷，可顺应分歧的地形散布；

-减量化较着：80%含水率的污泥颠末碳化脱水后其含水率下降至30%以下，即100吨的原始污泥颠末碳化脱水后减量为12吨摆布；

-无害化水平高：微生物、寄生虫卵、病原微生物等无机物在温度和压力的配合感化下被完全降解； -有益在实现资本化：固体碳化物可作为生物资燃料；高、中温碳化发生的可燃气体或焦油也可再操纵；固体碳化物富含氮、磷等养分元素，可作为泥土改进剂和无机复合肥添加剂；低温碳化工艺中发生的碳化上清液可作为动物养分液、也可作为污水处置厂的碳源进行操纵。

-合用在无机质含量高的市政污泥或其他无机质废物；无机质含量越高，系统所做的无用功越少，有用热能越高。

3.5.2首要区分

除反映温度的分歧之外，高温、中温、低温碳化工艺中还几项最首要的区分：

-是不是加压。在高暖和中温碳化工艺中，反映炉内不需要供给较高的压强来包管碳化反映，日本电源开辟股份有限公司的低温碳化也是如斯。

在梵煦情况和美国Enertech的低温碳化工艺中，必需给碳化系统内的污泥供给足够的压强，以包管污泥的一般裂解和碳化系统的不变。

-产品分歧。高温碳化的首要产品为焦炭（固体碳化物）和少许的可燃气，中温碳化的首要产品为油、沼气和固体碳化物，而低温碳化的首要产品为固体碳化物、碳化上清液和脱水液。

-固体产品的热值分歧。高、中、低温碳化工艺中均发生有固体碳化物，但该碳化物的热值不尽不异。经研究注解，跟着碳化温度的升高，响应的固体碳化物的热值呈较着降落趋向。

-反映进程分歧。分歧的碳化工艺，其内部的反映机理分歧，有些反映进程首要为还原反映（吸热）有些反映进程首要为氧化反映（放热）。

其他还一些方面，如投资、运转本钱等，均有分歧，但这些身分应当与具体的项目项目相连系进行阐发，这里不再胪陈。

4、竣事语

污泥碳化手艺具有很是好的市场前景和社会效益，值得业内助士深切研究或持久存眷。

污泥碳化手艺属在新兴手艺，在各家机构中其首要焦点材料尚处在贸易保密阶段，有些要点未进行深切分解。梵煦情况终年工作在污泥碳化手艺研发的手艺研发的最前沿，也将连续经由过程网站颁发更多的污泥碳化手艺消息。

在收集上很轻易搜到有人发布出售“污泥碳化机”的贸易消息，在这里提示所有效户，污泥碳化有多家手艺分支，不论是阿谁分支，都是一套完全的工艺系统，污泥处置不成能采取一台所谓的污泥碳化机处理了事，严防上当。