污泥快速热解影响因素研究

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1、页眉文字污泥快速热解影响因素研究　　【摘要】污泥作为污水处理的副产物，产生量大，处理不当可引起严重环境污染。污泥热解作为一项环境友好的污泥资源化技术，为其资源化利用开辟了新途径。简述了污泥快速热解主要原理，重点分析快速热解过程的主要影响因素，希望能为城市污泥热解条件优化提供参考。　　【关键词】污泥；热解；原理；影响因素　　1研究背景与意义　　中国水网《污泥处理处置市场报告（2010）》中指出，2009年我国城镇污泥产生量约为2005万吨，2010年约为2300万吨。据估计，随着在建污水处理厂大批投人运营，在“十二五”期间，城镇污水处理厂污泥

2、产量年产生量将超过4600万吨，年均增长量将达15%，日产量将突破12.6万吨。污泥作为污水处理系统的副产物，产生量大、成分复杂，有机物含量高使其极易腐败，此外，还含多种重金属元素及的病原微生物、寄生虫卵和大量有机物，对环境和人类健康存在严重危害。因此，如何合理地处置城市污水污泥，使其达到“资源化、无害化、稳定化、减量化”显得尤其紧迫和必要。页脚文字页眉文字　　目前中国能源消费已占世界总量的13.6%，从2000至2020年，中国一次能源消耗量将达到52亿吨标准煤。我国石油、煤等不可再生资源正日益枯竭，能源结构不合理，供需矛盾尖锐，化石能源

3、消费造成严重环境污染，因此调整能源结构，开发新能源，利用可再生能源势在必行，是我国长期的能源发展战略。　　污泥作为生物质的一种，含有大量可燃成分，污泥热解能完成污泥处理处置的同时对污泥储藏能量进行回收，并将之用于供气、供热或作为燃油替代品，这对于改善我国能源结构，解决我国环境问题具有重要意义。　　2热解气化过程中的主要反应　　热解气化过程如下：将物料温度升高至热解所需温度后，物料迅速分解为碳和油蒸汽，称为初次裂解，油蒸汽包括可冷凝气体（焦油）和不可冷凝气体（热解气）（（1-1）式），随后，产生的焦油与气体如果没有脱离反应系统，会进一步发生焦

4、油的二次裂解反应（（1-2）式）、焦油与水蒸气的重整反应（（1-3）式）、二氧化碳的波多反应（boudouardreaction）（（1-4）式），在水蒸气气化剂存在的条件下，会发生水气转换反应（water-gasshiftreaction）（（1-5）式）与碳气化反应（（1-6）式），这四个反应的发生被认为是使热解气化产气中氢气与一氧化碳含量增加的主要原因。　　CχHy0z→aCO2+bH2O+cCH4+dCO+eH2+fCmHn+gCχHyOz（1-1）　　焦油→CH4+H2+H2O+CnHm（1-2）　　焦油+H2O→CO2+H2（1

5、-3）　　CO2+C→2CO（1-4）　　H2O+CO→H2+CO2（1-5）　　C+H2O→CO+H2（1-6）页脚文字页眉文字　　热解产生的固、液、气产物都具有较高的热值和利用价值，易于储运有利于能源回收利用。特别是高温气化通过增加氢含量和总能量有效提高废物燃料化产物热值，这些燃料可单独用作清洁能源或者在现有电厂系统中和其他燃料共燃烧使用。此外由于热解反应主要发生在无氧条件下，一定程度上抑制了二噁英类化合物和其他氮氧化物、硫氧化物等污染物质的形成。　　综上，热解气化技术的优势主要体现在二次污染小、处置后固体残渣稳定等。污泥热解气化对其无

6、害化处置、温室气体减排和能源高值利用均有重要意义。　　3污泥热解技术的影响因素　　影响热解气化的因素有很多，许多研究者认为操作条件，如温度、添加剂、含水率、停留时间对热解产品及其分布状况有很大的影响。　　3.1温度对热解的影响　　温度是污泥热解产物及产物分布状况的主要影响因素之一。不同物质发生热解反应的温度不同，脂肪类有机物在热解温度达到200℃以上时逐渐开始裂解，蛋白质类有机物在热解温度达到300℃以上后开始裂解，糖类的裂解则是当热解温度达到390℃以上后开始发生，温度越高，热解气化产气的效果越好。　　高现文等研究表明，随着热解温度的升高

7、，固体半焦的质量分数减小、挥发分减少、固定碳和灰分增加，焦油产率呈先升高后降低，产气率不断上升；热解反应温度对热解产气的影响要大于升温速率对于热解产气的影响。何品晶等在温度范围为200～450℃页脚文字页眉文字的条件下对污泥低温热解进行了研究，并根据主要产物半焦和油的热值分析得出最优反应条件为：反应温度270℃，停留时间30min，得到油产率为0.201g/g有机物，油的热值为33.3MJ/kg；焦炭产率为0.77g/g干固体，热值为14.2MJ/kg。Shen等研究热解温度在300～600℃之间，获得污泥的产油产气的分布情况，结果显示温度

8、为525℃，产油率最大且为30%；而且只有当温度高于450℃，裂解产生的重油发生二次分解反应，形成轻质油；当温度大于525℃时，会形成更加轻质的油和气态烃，气体的产量增加，焦炭的