【技术摘要】 本技术是一种新型真空热解处理市政污泥的系统及方法，污水污泥的处理已成为令人关注的问题 ,传统的处理方法有许多不尽人意的地方。热解处理污泥是近年新发展的技术 ,其优点和可操作性受到许多研究者的关注。介绍了热解法的发展和需要解决的问题 ,特别介绍了国内研究较少的污泥热解的高温阶段。同时，通过我方的新工艺、技术、设备，完全可以提高市政污泥处理厂的整体生产技术水平，使之达到正常、合理、高效运行之能力。实现市政污泥的“减量化，无害化，资源化，循环化利用”，符合循环经济发展趋势。
【技术领域】
污水污泥与大部分有机废物相同,含有大量易挥发性有机物质。如此,用某种方法就能把这种贮存在污染中的能量,以热量或作为燃料或制造出特殊的化学品的形式释放出来。
污泥热解技术,就是在无氧环境下,对干燥的污泥进行加热,至一定温度(通常< 500 ℃) ,在干馏和热分解的作用下,使污泥转化为油、水、不凝性气体(NCG) 和炭4 种物质。部分产物燃烧可作为预热的热源 。污泥的热分解是无氧环境下,并在相对较低的温度下( < 500 ℃) 进行的,因而易产生显著的效益 。尤其重要的是这一工艺对液态油有很高的回收能力,释放出更少的NOX 和SOX。试验显示,污泥热解产生的油能直接用于柴油机车,并与石油提炼厂生产出来的石油低级馏出液相似。
【技术背景】
现在对于污泥热解转化的机理,还未完全明了,这是由于各种因素的影响,如反应条件、反应设备、污泥特性等。一般认为反应机理如下:200～450 ℃时脂肪族化合物蒸发,300 ℃以上蛋白质转化,390 ℃以上开始糖类化合物转化,主要转化反应是肽键断裂,基团的转移变性及支链断裂[12 ] 。
污泥的热解过程,现在还有很多不同的理解。蒋旭光等[13 ] 认为污泥热解是一级反应过程,通过计算频率因子和活化能,给出了热解动力学方程式:
dw/ dt = 4040exp [ - 8636/ T] (1 - w)
w &mdash;固体反应速率;T &mdash;温度;t &mdash;时间
而何品晶等[14 ]结合以糖类化合物为主的生物质热解研究后,认为热解反应可以认为是一个初始反应(不产生挥发物) 串联一个竞争反应(分别产生固相焦和挥发物) 来描述,如图1 所示:
【技术内容】
本技术的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种节能环保的市政污泥处理生产系统及方法。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。
【技术附图】

【具体实施方式】 
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℃以内的为低温热解，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
250℃以内 减氧脱硫发生，可观察物质分解，结构水和CO2分离
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℃以内 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
多段炉是污泥热解系统的核心，污泥含水率低于80%以下即可满足入炉要求，当然含水率降低的话，对污泥热解气相产物有利。含水率在40%左右就可以实现整个系统的热平衡，即可以实现无需额外石化燃料的添加。高效的余热锅炉可以将来自二次炉的高温烟气充分利用，转化为饱和蒸汽（0.8Mpa计）温度可达185度。一部分蒸汽进入桨叶式干燥机对污泥进行预干化，经我们测算可以降低含水率10%以上，多余的饱和蒸汽可以用于其他商业用途。余热利用之后的低温烟气通过除尘系统、脱硫系统、洗气、生物滤池除臭之后实现达标排放。
【权利要求】
污泥热解产物中主要是固、液、气三相物质。固态剩余物分析:在污水污泥热解中,固态剩余物中的含炭物质,在450 ℃～550 ℃时达51 %～66 % ,即使在850 ℃的温度下,热解仍不能完全结束,以含炭物形式存在的可挥发性物质在850 ℃时仍有4. 6 %。
干污水污泥和固体剩余物的pH 值是不相同的,分别为6. 6 和8. 6。pH 值的增加被认为是有机物的表面酸性含氧物质减少。随着温度的增加,含氧物质减少,也为这种假设提供了证据。
热解固体残余物的热值随热解温度的升高和加热速率的增加会有所下降。固体残余物的热值与其它形式的产物相比是十分低的,正是因为残余物的热值小且重金属含量高的缘故,使它们难以用焚烧来去除 。
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