给水排水 污泥热解碳化特性分析与技术评价
冰海恋雨
2022年08月01日 10:50:43
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转自公众号:污泥创新战略联盟 http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA4NjU4MTUwNw==&mid=2650906391&idx=1&sn=5956ab92138639cad39863f0ad3d624a 污泥碳化分报告--

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污泥碳化分报告--

污泥热解碳化特性分析与技术评价

污泥热解碳化是采用热解的方法,以获得含碳固体产物为主要目标的污泥稳定化处理过程。相对于堆肥、厌氧消化和干化焚烧等传统处理技术,污泥碳化在能源转化效率、产物资源化利用、碳减排效果等方面具有一定的优势。因此,污泥碳化有望成为未来污泥资源化处理处置的重要技术方向。


污泥热解碳化是在无氧条件下对污泥中的有机物质进行热分解的过程,产生热解碳化产物污泥炭和挥发份,并分别进行资源化和能源化利用。本文是在“污泥碳化技术发展报告”之后的分报告,重点介绍了污泥热解碳化过程物质转化规律与热量平衡,以及污泥热解碳化过程污染物排放特性的研究成果,并对碳化技术碳排放特征进行了分析评价。该报告可为污泥热解碳化技术的工程应用提供理论技术参考。


课题负责人:戴晓虎 杭世珺

技术负责人:罗臻 陈德珍

课题组成员:陈云 关春雨 许文波 杨东海 刘志刚 罗弘熙 杨海 余斌


参编单位:北控水务杭世珺工作室、同济大学、武汉普乐环境技术有限公司

发布单位:国家污泥处理处置产业技术创新战略联盟


目 次

0

引 言

1

污泥热解碳化特性

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1.1 污泥组成特性

1.2 污泥热解碳化的过程特性

1.3 污泥炭化物的性质

2

污泥热解碳化过程热量平衡分析

_

2.1 质量平衡及热量平衡方程式

2.2 热解碳化过程能量输入

2.3 热解碳化过程能量输出

2.4 能源回收率

2.5 热解碳化过程能量平衡案例

2.6 污泥水分对热解碳化过程能量平衡的影响

3

污泥热解碳化过程污染物排放分析

_

3.1 污染物因子分析

3.2 污染物处理工艺

3.3 适用标准

4

污泥热解碳化处理处置碳排放评价

_

4.1 污泥碳化生命周期清单

4.2 评价方法及基础数据

4.3 污泥热解碳化工艺的碳减排评价

5

结 论


报告内容丰富,全文共40页,公众号后台回复“污泥联盟”下载完整PDF。


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污泥热解碳化是一种低碳的污泥处理方法,目前已成为可替代污泥焚烧处理的一个重要技术方向。本报告总结了污泥热解碳化技术的转化过程和减排效果。首先对污泥的性质和污泥热解碳化规律进行了回顾,然后分析了污泥热解碳化过程中能量的平衡、污染物排放特性;指出提升能量自平衡及控制污染物排放的关键,最后核算了热解碳化过程中CO2排放特性及相比焚烧技术的减排效果,形成了实施污泥碳化技术工程应用的重要支撑依据。主要结论如下:


(1)污泥具有高含水、热值多变的理化性质

脱水污泥含水率高达80%,干基低位热值在2.30-19.74MJ/kg之间波动。干燥基灰分比例在21.88%-79.05%之间波动。干基灰分含量越高、则热值越低。而污泥热值越高,越适合炭化处理。污泥热解碳化后有炭化物、热解液(油和水)、热解气三种产物,污泥炭化物中保留了部分碳元素,炭化物的产量一般随着热解碳化温度的升高而降低,而热解气产量不断上升,热解液的产量在550℃左右达到峰值。


(2)污泥热解碳化宜优先考虑能量自平衡

污泥热解碳化过程需要供热以满足水分蒸发、物料升温和化学反应的进行,所需热值与污泥含水量、热解碳化温度直接相关。污泥热解碳化后,其产生的热解液、热解气和炭化物的化学能回收效率不超过82%,主要损失在水分蒸发、水分生成的热损失上。宜降低污泥的进炉含水率、合理选择热解碳化温度,尽量利用挥发分(热解气、热解液)自身的能量来满足热解碳化热量需求,实现热解碳化过程的能量自平衡。


(3)污泥热解碳化所产生的污染物及其控制

污泥热解碳化项目仍会产生烟气污染物,尤其是挥发分直接焚烧处理会产生飞灰、HCl、SO2、NOx及二噁英等污染物。建议采用“旋风+活性炭喷射+布袋+脱硫脱酸”处理工艺,并在热风炉内采取SNCR脱硝措施,必要时再设置SCR等脱硝设施。污泥碳化项目所产生的臭气,可采用高温脱臭或生物除臭处理。


(4)污泥热解碳化的CO2减排效果

日本的运行经验表明污泥碳化装置比污泥焚烧炉产生的温室气体排放量更少,其减排贡献主要来自于非二气体(N2O)的大幅减少和热解炭化物后续土地利用固碳两个方面。本研究比较了国内的污泥焚烧装置和碳化装置的CO2排放情况,在污泥热值近似、且焚烧规模远大于热解碳化规模的情况下,通过生命周期评价验证了碳化装置的CO2排放量低于焚烧装置,在污泥干基热值为10MJ/kg的条件下,减排比例约为63.5%。



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