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吉建斌的网易博客

吉建斌

 
 
 

日志

 
 

污泥热解技术特性分析(上)  

2017-12-15 07:18:54|  分类: 废水污泥处理和资 |  标签: |举报 |字号 订阅

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蔡炳良,辛玲玲(浙江利保环境工程有限公司,杭州 310012)

(原载于中国环保产业2011年8月,第51至54页)

 

摘要:介绍了污泥热解技术的特点和基本原理,对其工艺流程进行了概括性描述。重点分析了污泥热解技术无二恶英产生、固化重金属、高能量利用率和低能量损失的特点,指出污泥热解技术是节能环保技术,是污泥减量化、稳定化、无害化、资源化的有效途径。

关键词:污泥;热解;二恶英;节能环保

 

Sludge Pyrolysis Technology

CAI Bing-liang, XIN Ling-ling

(Zhejiang Libo Environmental Engineering Co., Ltd, Hangzhou 310012, China)

Abstract: This paper describes the characteristics and basic principles of sludge pyrolysis technology, analyzes the features of the sludge pyrolysis technology with no releasing of dioxins, solidification of heavy metals, high energy efficiency and low energy loss, and rightly proves the pyrolysis technology is an effective way for energy saving and environmental protection, sludge minimization, stabilization, decontamination, and a well-deserved resources.

Keywords: sludge; pyrolysis; dioxin; energy saving and environmental protection

1 前言

热解是一种有悠久历史的技术,如对木材、泥炭以及页岩的气化都是热解。根据所用化工工艺的不同,热解被称为干馏、焦化、气化以及热分解等[1]。近年来,热解被做为焚烧的替代技术越来越受到各方的关注[2]

热解技术的显著特点有:1)没有二次污染;2)能源利用率高、减容率高、运行费用低;3)可从根本上解决污泥中的重金属问题;4)无二恶英和呋喃产生,不会因为环境问题扰民;5)燃烧后,需要处理的废气量小;6)能回收可再生能源;7)处理对象较广泛,包括污泥、工业垃圾、生物质、塑料、电子垃圾、废轮胎等。

2 污泥热解技术基本原理

污泥热解是利用污泥中有机物的热不稳定性,在无氧条件下对其加热,使污泥中的有机物发生热裂解,形成利用价值较高的气相(热解气)和固相(固体残渣)产品,这些产品具有易储存、易运输及使用方便等特点,为污泥的减量化、稳定化、无害化、资源化提供了有效途径。

影响热解过程及产物产率及组成的因素有热解温度、压力、升温速率、气固相停留时间及物料的尺寸等,其中热解温度是最主要的影响因素[3]

根据热解的过程,操作温度可分为低温、中温和高温热解,在500℃以下的为低温热解,500℃800℃为中温热解,800℃以上的为高温热解。不同温度的热解过程见表1。

污泥热解技术特性分析(上) - 不在眉头愁 - 吉建斌的网易博客

3 污泥热解工艺概况

一个完整的污泥热解工艺包括储存和输送系统、干燥系统、热解系统、燃烧系统、能量回收系统和尾气净化系统(见图1)。污泥的存储和输送是整个工艺流程的开始,起到储存污泥和将污泥输送进入干燥装置的作用。污水处理厂脱水污泥的含水率一般在80%左右,不能直接热解,通过干燥系统可去除污泥中的水分,将污泥含水率降低至20%至25%,采用热解技术在无氧环境下即可将固态污泥裂解,生成气态和固态的产物。

污泥热解技术特性分析(上) - 不在眉头愁 - 吉建斌的网易博客

污泥热解后的气态产物为热解气,是一种可燃气体。从热解设备(热解鼓)中生成的热解气含有一定的有害物质,可以采取燃烧的方法进行处理,这样既可以利用能量,同时也可将有害物质转化为完全氧化的烟气。热解气也可以用处理烟气的方法将其中的有害物质去除,干净的热解气可用于发动机或燃气轮机。系统的无氧环境则减少或阻止了多环芳香烃的生成。

污泥热解后的固态产物是污泥热解后的残渣,其极易湿润,所以出渣装置需设置防堵塞措施。另外,热解残渣的化学性能稳定,可耐强酸腐蚀,污泥中的重金属被固化在其中很难再次析出。

热解产生的热解气经过旋风除尘器后与污泥储存仓的废气一同进入燃烧室燃烧,这样可以防止异味外泄。燃烧室产生的烟气优先用于热解鼓的加热,热解鼓出口烟气温度为600,这部分烟气再进入余热锅炉进行余热利用。当系统自身能量不能维持自身平衡时,燃烧室需外加燃料(天然气或油)作为补充,以达到维持系统能量平衡的目的。

经热解加热后的烟气进入余热锅炉,产生的蒸气可用于干燥污泥。对于不同的工艺条件,可以选择不同的能量回收方案。

固废的热解在常压下进行,但实际上为了避免异味泄漏,一般在热解鼓内维持一定的负压。

4 污泥热解技术的节能环保性

污泥热解技术具有不产生二恶英、固化重金属、高能量利用率和低能量损失等特点,是一项节能环保技术。

4.1 有效抑制二英的生成

焚烧过程中产生二恶英的途径主要有:1)直接释放;2)高温气相生成;3)前驱物固体催化合成;4)从头合成。产生二恶英的条件为:1)有形成二恶英的基本元素(碳、氧、氯、氢)或前驱物;2)一定的温度范围;3)金属催化剂;4)氧化所需的氧气。

由于热解过程是在还原气氛下进行,因而能有效抑制二恶英的合成。其次,经过净化处理后的热解气不存在具有催化作用的物质(金属或其氧化物),其高温燃烧过程就是一个彻底而洁净的氧化过程。

另外,热解过程不但能有效防止二恶英的产生,而且在特定的条件下,物料中含有的二恶英还能被有效分解。Hagenmaier等人(1987年)最早发现在300下贫氧气氛中处理2小时,不同种类飞灰所含的二恶英均能够显著降解,故此后将这种飞灰在贫氧条件下的低温热处理方式称之为“Hagenlnaier工艺”。 Ishida等人(1998年)研究了日本一家垃圾焚烧厂采用Hagenmaier工艺处理飞灰二恶英的运行结果,在350、处理时间为l小时、氮气氛的条件下,飞灰中二恶英的去除率超过了99%[5]

 

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