污泥快速熱解影響因素研究

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1、頁眉文字污泥快速熱解影響因素研究　　【摘要】污泥作為污水處理的副產(chǎn)物，產(chǎn)生量大，處理不當(dāng)可引起嚴(yán)重環(huán)境污染。污泥熱解作為一項(xiàng)環(huán)境友好的污泥資源化技術(shù)，為其資源化利用開辟了新途徑。簡述了污泥快速熱解主要原理，重點(diǎn)分析快速熱解過程的主要影響因素，希望能為城市污泥熱解條件優(yōu)化提供參考?！　　娟P(guān)鍵詞】污泥；熱解；原理；影響因素　　1研究背景與意義　　中國水網(wǎng)《污泥處理處置市場報(bào)告（2010）》中指出，2009年我國城鎮(zhèn)污泥產(chǎn)生量約為2005萬噸，2010年約為2300萬噸。據(jù)估計(jì)，隨著在建污水處理廠大批投人運(yùn)營，在“十二五”期間，城鎮(zhèn)污水處理廠污泥

2、產(chǎn)量年產(chǎn)生量將超過4600萬噸，年均增長量將達(dá)15%，日產(chǎn)量將突破12.6萬噸。污泥作為污水處理系統(tǒng)的副產(chǎn)物，產(chǎn)生量大、成分復(fù)雜，有機(jī)物含量高使其極易腐敗，此外，還含多種重金屬元素及的病原微生物、寄生蟲卵和大量有機(jī)物，對(duì)環(huán)境和人類健康存在嚴(yán)重危害。因此，如何合理地處置城市污水污泥，使其達(dá)到“資源化、無害化、穩(wěn)定化、減量化”顯得尤其緊迫和必要。頁腳文字頁眉文字　　目前中國能源消費(fèi)已占世界總量的13.6%，從2000至2020年，中國一次能源消耗量將達(dá)到52億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。我國石油、煤等不可再生資源正日益枯竭，能源結(jié)構(gòu)不合理，供需矛盾尖銳，化石能源

3、消費(fèi)造成嚴(yán)重環(huán)境污染，因此調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，開發(fā)新能源，利用可再生能源勢在必行，是我國長期的能源發(fā)展戰(zhàn)略。　　污泥作為生物質(zhì)的一種，含有大量可燃成分，污泥熱解能完成污泥處理處置的同時(shí)對(duì)污泥儲(chǔ)藏能量進(jìn)行回收，并將之用于供氣、供熱或作為燃油替代品，這對(duì)于改善我國能源結(jié)構(gòu)，解決我國環(huán)境問題具有重要意義?！　?熱解氣化過程中的主要反應(yīng)　　熱解氣化過程如下：將物料溫度升高至熱解所需溫度后，物料迅速分解為碳和油蒸汽，稱為初次裂解，油蒸汽包括可冷凝氣體（焦油）和不可冷凝氣體（熱解氣）（（1-1）式），隨后，產(chǎn)生的焦油與氣體如果沒有脫離反應(yīng)系統(tǒng)，會(huì)進(jìn)一步發(fā)生焦

4、油的二次裂解反應(yīng)（（1-2）式）、焦油與水蒸氣的重整反應(yīng)（（1-3）式）、二氧化碳的波多反應(yīng)（boudouardreaction）（（1-4）式），在水蒸氣氣化劑存在的條件下，會(huì)發(fā)生水氣轉(zhuǎn)換反應(yīng)（water-gasshiftreaction）（（1-5）式）與碳?xì)饣磻?yīng)（（1-6）式），這四個(gè)反應(yīng)的發(fā)生被認(rèn)為是使熱解氣化產(chǎn)氣中氫氣與一氧化碳含量增加的主要原因?！　χHy0z→aCO2+bH2O+cCH4+dCO+eH2+fCmHn+gCχHyOz（1-1）　　焦油→CH4+H2+H2O+CnHm（1-2）　　焦油+H2O→CO2+H2（1

5、-3）　　CO2+C→2CO（1-4）　　H2O+CO→H2+CO2（1-5）　　C+H2O→CO+H2（1-6）頁腳文字頁眉文字　　熱解產(chǎn)生的固、液、氣產(chǎn)物都具有較高的熱值和利用價(jià)值，易于儲(chǔ)運(yùn)有利于能源回收利用。特別是高溫氣化通過增加氫含量和總能量有效提高廢物燃料化產(chǎn)物熱值，這些燃料可單獨(dú)用作清潔能源或者在現(xiàn)有電廠系統(tǒng)中和其他燃料共燃燒使用。此外由于熱解反應(yīng)主要發(fā)生在無氧條件下，一定程度上抑制了二噁英類化合物和其他氮氧化物、硫氧化物等污染物質(zhì)的形成?！　【C上，熱解氣化技術(shù)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在二次污染小、處置后固體殘?jiān)€(wěn)定等。污泥熱解氣化對(duì)其無

6、害化處置、溫室氣體減排和能源高值利用均有重要意義?！　?污泥熱解技術(shù)的影響因素　　影響熱解氣化的因素有很多，許多研究者認(rèn)為操作條件，如溫度、添加劑、含水率、停留時(shí)間對(duì)熱解產(chǎn)品及其分布狀況有很大的影響?！　?.1溫度對(duì)熱解的影響　　溫度是污泥熱解產(chǎn)物及產(chǎn)物分布狀況的主要影響因素之一。不同物質(zhì)發(fā)生熱解反應(yīng)的溫度不同，脂肪類有機(jī)物在熱解溫度達(dá)到200℃以上時(shí)逐漸開始裂解，蛋白質(zhì)類有機(jī)物在熱解溫度達(dá)到300℃以上后開始裂解，糖類的裂解則是當(dāng)熱解溫度達(dá)到390℃以上后開始發(fā)生，溫度越高，熱解氣化產(chǎn)氣的效果越好?！　「攥F(xiàn)文等研究表明，隨著熱解溫度的升高

7、，固體半焦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小、揮發(fā)分減少、固定碳和灰分增加，焦油產(chǎn)率呈先升高后降低，產(chǎn)氣率不斷上升；熱解反應(yīng)溫度對(duì)熱解產(chǎn)氣的影響要大于升溫速率對(duì)于熱解產(chǎn)氣的影響。何品晶等在溫度范圍為200～450℃頁腳文字頁眉文字的條件下對(duì)污泥低溫?zé)峤膺M(jìn)行了研究，并根據(jù)主要產(chǎn)物半焦和油的熱值分析得出最優(yōu)反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度270℃，停留時(shí)間30min，得到油產(chǎn)率為0.201g/g有機(jī)物，油的熱值為33.3MJ/kg；焦炭產(chǎn)率為0.77g/g干固體，熱值為14.2MJ/kg。Shen等研究熱解溫度在300～600℃之間，獲得污泥的產(chǎn)油產(chǎn)氣的分布情況，結(jié)果顯示溫度

8、為525℃，產(chǎn)油率最大且為30%；而且只有當(dāng)溫度高于450℃，裂解產(chǎn)生的重油發(fā)生二次分解反應(yīng)，形成輕質(zhì)油；當(dāng)溫度大于525℃時(shí)，會(huì)形成更加輕質(zhì)的油和氣態(tài)烴，氣體的產(chǎn)量增加，焦炭的