【技術(shù)摘要】 本技術(shù)是一種新型真空熱解處理市政污泥的系統及方法，污水污泥的處理已成為令人關(guān)注的問(wèn)題 ,傳統的處理方法有許多不盡人意的地方。熱解處理污泥是近年新發(fā)展的技術(shù) ,其優(yōu)點(diǎn)和可操作性受到許多研究者的關(guān)注。介紹了熱解法的發(fā)展和需要解決的問(wèn)題 ,特別介紹了國內研究較少的污泥熱解的高溫階段。同時(shí)，通過(guò)我方的新工藝、技術(shù)、設備，完全可以提高市政污泥處理廠(chǎng)的整體生產(chǎn)技術(shù)水平，使之達到正常、合理、高效運行之能力。實(shí)現市政污泥的“減量化，無(wú)害化，資源化，循環(huán)化利用”，符合循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展趨勢。
【技術(shù)領(lǐng)域】
污水污泥與大部分有機廢物相同,含有大量易揮發(fā)性有機物質(zhì)。如此,用某種方法就能把這種貯存在污染中的能量,以熱量或作為燃料或制造出特殊的化學(xué)品的形式釋放出來(lái)。
污泥熱解技術(shù),就是在無(wú)氧環(huán)境下,對干燥的污泥進(jìn)行加熱,至一定溫度(通常< 500 ℃) ,在干餾和熱分解的作用下,使污泥轉化為油、水、不凝性氣體(NCG) 和炭4 種物質(zhì)。部分產(chǎn)物燃燒可作為預熱的熱源 。污泥的熱分解是無(wú)氧環(huán)境下,并在相對較低的溫度下( < 500 ℃) 進(jìn)行的,因而易產(chǎn)生顯著(zhù)的效益 。尤其重要的是這一工藝對液態(tài)油有很高的回收能力,釋放出更少的NOX 和SOX。試驗顯示,污泥熱解產(chǎn)生的油能直接用于柴油機車(chē),并與石油提煉廠(chǎng)生產(chǎn)出來(lái)的石油低級餾出液相似。
【技術(shù)背景】
現在對于污泥熱解轉化的機理,還未完全明了,這是由于各種因素的影響,如反應條件、反應設備、污泥特性等。一般認為反應機理如下:200～450 ℃時(shí)脂肪族化合物蒸發(fā),300 ℃以上蛋白質(zhì)轉化,390 ℃以上開(kāi)始糖類(lèi)化合物轉化,主要轉化反應是肽鍵斷裂,基團的轉移變性及支鏈斷裂[12 ] 。
污泥的熱解過(guò)程,現在還有很多不同的理解。蔣旭光等[13 ] 認為污泥熱解是一級反應過(guò)程,通過(guò)計算頻率因子和活化能,給出了熱解動(dòng)力學(xué)方程式:
dw/ dt = 4040exp [ - 8636/ T] (1 - w)
w —固體反應速率;T —溫度;t —時(shí)間
而何品晶等[14 ]結合以糖類(lèi)化合物為主的生物質(zhì)熱解研究后,認為熱解反應可以認為是一個(gè)初始反應(不產(chǎn)生揮發(fā)物) 串聯(lián)一個(gè)競爭反應(分別產(chǎn)生固相焦和揮發(fā)物) 來(lái)描述,如圖1 所示:
【技術(shù)內容】
本技術(shù)的目的是克服現有技術(shù)的缺陷，提供一種節能環(huán)保的市政污泥處理生產(chǎn)系統及方法。熱解是一種有著(zhù)悠久歷史的技術(shù)，木材、泥炭以及頁(yè)巖的氣化都是熱解。根據所用化工工藝的不同，熱解被稱(chēng)為干餾、焦化、氣化以及熱分解等。近年來(lái)，熱解被做為焚燒的替代技術(shù)越來(lái)越受到各方的關(guān)注。
熱解技術(shù)的顯著(zhù)特點(diǎn)如下：
(1)、是一項綠色、沒(méi)有二次污染的熱處置技術(shù)。
(2)、能源利用率高、減容率高、運行費用低。
(3)、從根本上解決污泥中重金屬問(wèn)題。
(4)、無(wú)二噁英和呋喃產(chǎn)生，不會(huì )因為環(huán)境問(wèn)題擾民。
(5)、燃燒后，需要處理的廢氣量小。
【技術(shù)附圖】

【具體實(shí)施方式】 
污泥熱解是利用污泥中有機物的熱不穩定性，在無(wú)氧條件下對其加熱，使有機物產(chǎn)生熱裂解，有機物根據其碳氫比例被裂解，形成利用價(jià)值較高的氣相（熱解氣）、和固相（固體殘渣），這些產(chǎn)品具有易儲存、易運輸及使用方便等特點(diǎn)，給污泥的減量化、穩定化、無(wú)害化、資源化提供了有效途徑。
根據熱解過(guò)程操作溫度的高低可分為低溫、中溫和高溫熱解，在500℃以?xún)鹊臑榈蜏責峤猓?00℃-800℃為中溫熱解，800℃以上的為高溫熱解。
影響熱解過(guò)程及產(chǎn)物產(chǎn)率及組成的因素有熱解溫度、壓力、升溫速率、氣固相停留時(shí)間及物料的尺寸等，其中熱解溫度是主要影響因素。
表1 不同溫度的熱解過(guò)程
溫度 工藝過(guò)程
100℃-120℃ 干燥，吸收水分分離，尚無(wú)可觀(guān)察的物質(zhì)分解
250℃以?xún)?減氧脫硫發(fā)生，可觀(guān)察物質(zhì)分解，結構水和CO2分離
250℃以上 聚合物裂解，硫化氫開(kāi)始分裂
340℃ 脂族化合物開(kāi)始分裂，甲烷和其它碳氫化合物分離出來(lái)
380℃ 滲碳
400℃ 含碳氧氮化合物開(kāi)始分解
400℃-420℃ 瀝青類(lèi)物質(zhì)轉化為熱解油和熱解焦油
600℃以?xún)?瀝青類(lèi)物質(zhì)裂解成耐熱物質(zhì)（氣相，短鏈碳水化合物，石墨）
600℃以上 烯烴芳香族形成
多段爐是污泥熱解系統的核心，污泥含水率低于80%以下即可滿(mǎn)足入爐要求，當然含水率降低的話(huà)，對污泥熱解氣相產(chǎn)物有利。含水率在40%左右就可以實(shí)現整個(gè)系統的熱平衡，即可以實(shí)現無(wú)需額外石化燃料的添加。高效的余熱鍋爐可以將來(lái)自二次爐的高溫煙氣充分利用，轉化為飽和蒸汽（0.8Mpa計）溫度可達185度。一部分蒸汽進(jìn)入槳葉式干燥機對污泥進(jìn)行預干化，經(jīng)我們測算可以降低含水率10%以上，多余的飽和蒸汽可以用于其他商業(yè)用途。余熱利用之后的低溫煙氣通過(guò)除塵系統、脫硫系統、洗氣、生物濾池除臭之后實(shí)現達標排放。
【權利要求】
污泥熱解產(chǎn)物中主要是固、液、氣三相物質(zhì)。固態(tài)剩余物分析:在污水污泥熱解中,固態(tài)剩余物中的含炭物質(zhì),在450 ℃～550 ℃時(shí)達51 %～66 % ,即使在850 ℃的溫度下,熱解仍不能完全結束,以含炭物形式存在的可揮發(fā)性物質(zhì)在850 ℃時(shí)仍有4. 6 %。
干污水污泥和固體剩余物的pH 值是不相同的,分別為6. 6 和8. 6。pH 值的增加被認為是有機物的表面酸性含氧物質(zhì)減少。隨著(zhù)溫度的增加,含氧物質(zhì)減少,也為這種假設提供了證據。
熱解固體殘余物的熱值隨熱解溫度的升高和加熱速率的增加會(huì )有所下降。固體殘余物的熱值與其它形式的產(chǎn)物相比是十分低的,正是因為殘余物的熱值小且重金屬含量高的緣故,使它們難以用焚燒來(lái)去除 。
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