污泥熱解氣化技術(shù)
污泥熱解氣化技術(shù)是華天環(huán)保污泥全流程處理技術(shù)的核心技術(shù)之一。
一、 什么是熱解氣化?
熱解氣化焚燒是一種傳統的工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù),廣泛應用于煤炭、石化等行業(yè)。
概念:熱 解 pyrolysis: 有機物在無(wú)氧或貧氧的環(huán)境下加熱,使之轉化為氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)的可燃物質(zhì)的化學(xué)反應過(guò)程。
反應原理 :有機固體廢棄物+熱量,在無(wú)氧/貧氧狀態(tài)下,生成可燃氣+爐渣。
二、 污泥氣化過(guò)程
污泥氣化技術(shù)是利用有機質(zhì)在高溫貧氧條件下裂解的性質(zhì),將污泥烘干后投入密閉蓄熱氣化爐內,經(jīng)過(guò)900-1100℃的高溫貧氧氣化環(huán)境,使污泥中的有機成分裂解揮發(fā),轉化為以一氧化碳、氫氣、烷類(lèi)氣體為主的可燃氣體,污泥中的無(wú)機物以殘渣形式排出。如圖1
圖1
1.干燥:污泥進(jìn)入氣化爐,在下降的過(guò)程中與高溫熱解燃氣接觸,污泥中的水變成蒸汽和熱解燃氣一起排出爐外,污泥逐步變干燥。
2.干餾:干燥后的污泥,在200-500℃的貧氧條件下干餾,生成烷類(lèi)(CmHn)、一氧化碳(CO)、焦油等可燃氣體和水蒸氣(H2O),從爐體上端排氣口排出。
3.氣化:經(jīng)過(guò)碳化后的污泥,主要殘留物是焦炭和無(wú)機不可燃物,在600-1000℃高溫下,與燃燒產(chǎn)生的CO2反應生成CO,部分碳化物通過(guò)水蒸氣的作用,發(fā)生氧化還原反應生成CO、H2等可燃氣體,從爐體下段排氣口排出。
4.燃燒:污泥氣化反應完成后,剩余固定炭在800-1100℃高溫下,與氧氣反應生成CO2,為整個(gè)氣化反應過(guò)程提供熱量。
三、 污泥氣化工藝流程
圖2
四、 技術(shù)優(yōu)勢
1.遏制二噁英:從原理上遏制了二噁英類(lèi)物質(zhì)的生成。尾氣排放中二噁英濃度遠低于國家標準的0.1ng/m3 。污泥氣化后可燃氣燃燒尾氣二噁英濃度為0.045ng/m3。
2. 無(wú)飛灰產(chǎn)生: 成型氣化、流速低、料層高
3. 固化重金屬 :高溫燃燒,包裹固化重金屬
4. 減量化明顯 :以含水率80%計,減量化高達90%以上
5. 無(wú)害化徹底: 處理溫度高達1100℃
6. 資源化利用:污泥自身有機質(zhì)能源被有效利用
對比發(fā)現:尾氣排放中二噁英濃度遠低于國家標準的0.1ng/m3
污泥焚燒尾氣二噁英濃度約0.3ng/m3,而污泥氣化后可燃氣燃燒尾氣二噁英濃度為0.045ng/m3,遠遠低于國家標準。
五、遏制二噁英的原理
二噁英的分子結構是由1或2個(gè)氧原子聯(lián)結2個(gè)被氯原子取代的苯環(huán),氧、氯以及苯環(huán)是二噁英生成的基本條件。污泥熱解氣化過(guò)程中,燃燒段以上完全處于貧氧狀態(tài),沒(méi)有氧原子參與反應,故不會(huì )產(chǎn)生二噁英;污泥到達燃燒段時(shí),有機物全部干餾,僅剩炭在燃燒,沒(méi)有含氯苯環(huán)產(chǎn)生,所以從避免了二噁英類(lèi)物質(zhì)生成的條件。
二噁英的分子結構(圖3)
二噁英檢測報告
六、無(wú)飛灰產(chǎn)生的原理
飛灰屬于危險廢物,隨尾氣排放,造成煙塵污染,使煙氣處理難度增加;同時(shí)也是二噁英類(lèi)有毒物質(zhì)及重金屬附著(zhù)和傳播的載體。
氣化焚燒無(wú)飛灰產(chǎn)生的原因:
1.污泥在進(jìn)入氣化設備前已被成型;
2.污泥在設備內部處于相對靜止狀態(tài);
3.氣化爐內氣流速度極低,灰不易帶出;
4.設備內有4-5米的料層厚度,渣層在設備最底部,料層起到很好的過(guò)濾作用,灰渣不易帶出。
七、固化重金屬的原理
在高溫狀態(tài)下,污泥中所含的重金屬成分變成氧化物牢牢地包裹固化,避免了重金屬在自然環(huán)境中浸出,殘渣中的重金屬離子被包裹或被氧化,不再產(chǎn)生毒性。將殘渣用于建筑材料,制作水泥、免燒磚,或作為路基材料利用。
高溫熔融殘渣
殘渣制作的免燒磚 殘渣制作的加汽塊
氣化殘渣重金屬檢測遠低于國家標準 (見(jiàn)檢驗報告)
經(jīng)高溫氣化處理后的爐渣浸出液做重金屬檢測,含量低于國家《城鎮污水處理廠(chǎng)污泥處置單獨焚燒用泥質(zhì)》標準(CJ/T290-2008),可用作路基材料或者制作免燒磚。