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污泥热解气化技术

污泥热解气化技术是华天环保污泥全流程处理技术的核心专利技术之一。

一、     什么是热解气化?

热解气化焚烧是一种传统的工业化生产技术,广泛应用于煤炭、石化等行业。

概念:热 pyrolysis 有机物在无氧或贫氧的环境下加热,使之转化为气态、液态、固态的可燃物质的化学反应过程。

反应原理 :有机固体废弃物+热量,在无氧/贫氧状态下,生成可燃气+炉渣。

二、     污泥气化过程

污泥气化技术是利用有机质在高温贫氧条件下裂解的性质,将污泥烘干后投入密闭蓄热气化炉内,经过900-1100℃的高温贫氧气化环境,使污泥中的有机成分裂解挥发,转化为以一氧化碳、氢气、烷类气体为主的可燃气体,污泥中的无机物以残渣形式排出。如图1

                        图1

1.干燥:污泥进入气化炉,在下降的过程中与高温热解燃气接触,污泥中的水变成蒸汽和热解燃气一起排出炉外,污泥逐步变干燥。

2.干馏:干燥后的污泥,在200-500℃的贫氧条件下干馏,生成烷类(CmHn)、一氧化碳(CO)、焦油等可燃气体和水蒸气(H2O),从炉体上端排气口排出。

3.气化:经过碳化后的污泥,主要残留物是焦炭和无机不可燃物,在600-1000℃高温下,与燃烧产生的CO2反应生成CO,部分碳化物通过水蒸气的作用,发生氧化还原反应生成CO、H2等可燃气体,从炉体下段排气口排出。

4.燃烧:污泥气化反应完成后,剩余固定炭在800-1100℃高温下,与氧气反应生成CO2,为整个气化反应过程提供热量。

三、 污泥气化工艺流程


图2

四、 技术优势

1.遏制二噁英:从原理上遏制了二噁英类物质的生成。尾气排放中二噁英浓度远低于国家标准的0.1ng/m3 。污泥气化后可燃气燃烧尾气二噁英浓度为0.045ng/m3。 

2. 无飞灰产生: 成型气化、流速低、料层高 

   3. 固化重金属 :高温燃烧,包裹固化重金属 

   4. 减量化明显 :以含水率80%计,减量化高达90%以上 

   5. 无害化彻底: 处理温度高达1100℃ 

   6. 资源化利用:污泥自身有机质能源被有效利用 

对比发现:尾气排放中二噁英浓度远低于国家标准的0.1ng/m3 

污泥焚烧尾气二噁英浓度约0.3ng/m3,而污泥气化后可燃气燃烧尾气二噁英浓度为0.045ng/m3,远远低于国家标准。

五、遏制二噁英的原理 

 二噁英的分子结构是由1或2个氧原子联结2个被氯原子取代的苯环,氧、氯以及苯环是二噁英生成的基本条件。污泥热解气化过程中,燃烧段以上完全处于贫氧状态,没有氧原子参与反应,故不会产生二噁英;污泥到达燃烧段时,有机物全部干馏,仅剩炭在燃烧,没有含氯苯环产生,所以从根本上避免了二噁英类物质生成的条件。



二噁英的分子结构(图3)

二噁英检测报告



六、无飞灰产生的原理

飞灰属于危险废物,随尾气排放,造成烟尘污染,使烟气处理难度增加;同时也是二噁英类有毒物质及重金属附着和传播的载体。

气化焚烧无飞灰产生的原因:

1.污泥在进入气化设备前已被成型;

2.污泥在设备内部处于相对静止状态;

3.气化炉内气流速度极低,灰不易带出;

4.设备内有4-5米的料层厚度,渣层在设备最底部,料层起到很好的过滤作用,灰渣不易带出。


   

七、固化重金属的原理

在高温状态下,污泥中所含的重金属成分变成氧化物牢牢地包裹固化,避免了重金属在自然环境中浸出,残渣中的重金属离子被包裹或被氧化,不再产生毒性。将残渣用于建筑材料,制作水泥、免烧砖,或作为路基材料利用。

高温熔融残渣


残渣制作的免烧砖                     残渣制作的加汽块

气化残渣重金属检测远低于国家标准 (见检验报告)

经高温气化处理后的炉渣浸出液做重金属检测,含量低于国家《城镇污水处理厂污泥处置单独焚烧用泥质》标准(CJ/T290-2008),可用作路基材料或者制作免烧砖。



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