污泥热解技术

污泥热解技术

蔡炳良辛玲玲

（利保环境工程， 310012）

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噁英、固化重金属、高能量利用率和低能量损失的特点，从正面证明污泥热解技术是污泥减量化、稳定化、无害化、资源化的有效途径，是当之无愧的节能环保技术。

关键词：污泥；热解；二噁英；

Sludge Pyrolysis Technology

Bingliang Cai; Lingling Xin

(Zhejiang Libo Environmental Engineering Co., Ltd., Hangzhou, Zhejiang; 310012) Abstract:This paper describes the characteristics of sludge pyrolysis technology, basic principles, and its general processes. Analyzes the features of the sludge pyrolysis technology that without 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 sludge reduction, stabilization, decontamination, and a well-deserved environmental protection technology.

Keywords: Sludge; Pyrolysis; Dioxin;

1.前言

热解是一种有着悠久历史的技术，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。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。

热解技术的显著特点如下：

(1)、是一项绿色、没有二次污染的热处置技术。

(2)、能源利用率高、减容率高、运行费用低。

(3)、从根本上解决污泥中重金属问题。

(4)、无二噁英和呋喃产生，不会因为环境问题扰民。

(5)、燃烧后，需要处理的废气量小。

(6)、回收可再生能源，有CO

减排意义，有CDM收益。

2

(7)、热解技术处理对象也比较广泛包括：污泥、工业垃圾、生物质、塑料、

电子垃圾、废轮胎等。

2.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，使有机物产生热裂解，有机物根据其碳氢比例被裂解，形成利用价值较高的气相（热解气）、和固相（固体残渣），这些产品具有易储存、易运输及使用方便等特点，给污泥的减量化、稳定化、无害化、资源化提供了有效途径。

根据热解过程操作温度的高低可分为低温、中温和高温热解，在500℃以的为低温热解，500℃-800℃为中温热解，800℃以上的为高温热解。

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影响因素。

表1 不同温度的热解过程

温度工艺过程

100℃-120℃干燥，吸收水分分离，尚无可观察的物质分解

分离250℃以减氧脱硫发生，可观察物质分解，结构水和CO

2 250℃以上聚合物裂解，硫化氢开始分裂

340℃脂族化合物开始分裂，甲烷和其它碳氢化合物分离出来

380℃渗碳

400℃含碳氧氮化合物开始分解

400℃-420℃沥青类物质转化为热解油和热解焦油

600℃以沥青类物质裂解成耐热物质（气相，短链碳水化合物，石墨）600℃以上烯烃芳香族形成

3.污泥热解工艺描述

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。污泥的存储和输送是整个工艺流程的开始，起到对污泥的储存和将污泥输送进入干燥装置的作用。污水厂脱水污泥的含水率一般在80%左右不能直接热解，通过干燥系统去除污泥中的水分，将污泥含水率降低至20%-25%。热解就是在无氧环境下将固态污泥裂解，生成气态和固态的产物。

图2 热解工艺流程图

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，可以进行燃烧处理，这样可以利用能量，同时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，干净的热解气供应给发动机或者燃气轮机。系统的无氧环境减少或阻止了多环芳香烃的生成。

固态的产物是污泥热解后的残渣，其结构极易湿润，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和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。

给热解加热后的烟气进入余热锅炉，产生的蒸汽用于干燥污泥。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，一般在热解鼓维持一定的负压。

4.为什么污泥热解是当之无愧的节能环保技术

污泥热解技术具有不产生二噁英、固化重金属、高能量利用率和低能量损失等特点，是当之无愧的节能环保技术。

4.1无二噁英

焚烧过程中产生二噁英的途径主要有四种：直接释放、高温气相生成、前驱物固体催化合成、从头合成。直接释放是指固废中本身所含有二噁英并且在焚烧过程经过不完全的分解破坏后继续存在，与其他途径产生的二噁英相比较，这部分的量是相当小的。高温气相生成是由不同的二噁英前驱物（如氯酚、多氯联苯）在高温和氧气的条件下反应生成二噁英。前驱物固体催化是二噁英前驱物在低温燃烧区在受到催化剂（金属或其氧化物）作用反应生成。从头合成是通过形成二噁英的基本元素（碳、氧、氯、氢）在催化剂作用下发生氧化和缩合反应生成二噁英。

从以上四个形成二噁英的过程中，可以得出产生二噁英的条件为：有形成二噁英的基本元素（碳、氧、氯、氢）或前驱物，一定的温度围、金属催化剂、氧化所需的氧气。

热解过程由于是在还原气氛下进行，能有效的抑制二噁英的合成。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），其高温燃烧过程是一个彻底而洁净的氧化过程。

另外，热解过程不但能有效的防止二噁英的产生，在特定的条件下物料中含有的二噁英能被有效的分解。Hagenmaier等人(1987)最早发现在300℃下贫氧气氛中处理2h，不同种类飞灰所含二噁英均能够显著降解，故此后将这种飞灰在