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(tǒng)的工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)，廣泛應(yīng)用于煤炭、石化等行業(yè)。
概念：熱 解 pyrolysis： 有機(jī)物在無氧或貧氧的環(huán)境下加熱，使之轉(zhuǎn)化為氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)的可燃物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)過程。
反應(yīng)原理 ：有機(jī)固體廢棄物+熱量，在無氧/貧氧狀態(tài)下，生成可燃?xì)?/span>+爐渣。
二、 污泥氣化過程
污泥氣化技術(shù)是利用有機(jī)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(nèi)，經(jīng)過900-1100℃的高溫貧氧氣化環(huán)境，使污泥中的有機(jī)成分裂解揮發(fā)，轉(zhuǎn)化為以一氧化碳、氫氣、烷類氣體為主的可燃?xì)怏w，污泥中的無機(jī)物以殘渣形式排出。如圖1
圖1
1.干燥：污泥進(jìn)入氣化爐，在下降的過程中與高溫?zé)峤馊細(xì)饨佑|，污泥中的水變成蒸汽和熱解燃?xì)庖黄鹋懦鰻t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（CmHn）、一氧化碳（CO）、焦油等可燃?xì)怏w和水蒸氣（H2O），從爐體上端排氣口排出。
3.氣化：經(jīng)過碳化后的污泥，主要殘留物是焦炭和無機(jī)不可燃物，在600-1000℃高溫下，與燃燒產(chǎn)生的CO2反應(yīng)生成CO，部分碳化物通過水蒸氣的作用，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成CO、H2等可燃?xì)怏w，從爐體下段排氣口排出。
4.燃燒：污泥氣化反應(yīng)完成后，剩余固定炭在800-1100℃高溫下，與氧氣反應(yīng)生成CO2,為整個氣化反應(yīng)過程提供熱量。
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物質(zhì)的生成。尾氣排放中二噁英濃度遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)的0.1ng/m3 。污泥氣化后可燃?xì)馊紵矚舛f英濃度為0.045ng/m3。
2. 無飛灰產(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(dá)90%以上
5. 無害化徹底： 處理溫度高達(dá)1100℃
6. 資源化利用：污泥自身有機(jī)質(zhì)能源被有效利用
對比發(fā)現(xiàn)：尾氣排放中二噁英濃度遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)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?xì)馊紵矚舛f英濃度為0.045ng/m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)。
五、遏制二噁英的原理
二噁英的分子結(jié)構(gòu)是由1或2個氧原子聯(lián)結(jié)2個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。污泥熱解氣化過程中，燃燒段以上完全處于貧氧狀態(tài)，沒有氧原子參與反應(yīng)，故不會產(chǎn)生二噁英；污泥到達(dá)燃燒段時，有機(jī)物全部干餾，僅剩炭在燃燒，沒有含氯苯環(huán)產(chǎn)生，所以從避免了二噁英類物質(zhì)生成的條件。
二噁英的分子結(jié)構(gòu)（圖3）
二噁英檢測報告
六、無飛灰產(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；同時也是二噁英類有毒物質(zhì)及重金屬附著和傳播的載體。
氣化焚燒無飛灰產(chǎn)生的原因:
1.污泥在進(jìn)入氣化設(shè)備前已被成型；
2.污泥在設(shè)備內(nèi)部處于相對靜止?fàn)顟B(tài)；
3.氣化爐內(nèi)氣流速度極低，灰不易帶出；
4.設(shè)備內(nèi)有4-5米的料層厚度，渣層在設(shè)備最底部，料層起到很好的過濾作用，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(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn) （見檢驗報告）
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(zhèn)污水處理廠污泥處置單獨焚燒用泥質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)(CJ/T290-2008)，可用作路基材料或者制作免燒磚。
