【技術摘要】 本技術是一種新型真空熱解處理市政污泥的系統及方法，污水污泥的處理已成為令人關注的問題 ,傳統的處理方法有許多不盡人意的地方。熱解處理污泥是近年新發展的技術 ,其優點和可操作性受到許多研究者的關注。介紹了熱解法的發展和需要解決的問題 ,特別介紹了國內研究較少的污泥熱解的高溫階段。同時，通過我方的新工藝、技術、設備，完全可以提高市政污泥處理廠的整體生產技術水平，使之達到正常、合理、高效運行之能力。實現市政污泥的“減量化，無害化，資源化，循環化利用”，符合循環經濟發展趨勢。
【技術領域】
污水污泥與大部分有機廢物相同,含有大量易揮發性有機物質。如此,用某種方法就能把這種貯存在污染中的能量,以熱量或作為燃料或制造出特殊的化學品的形式釋放出來。
污泥熱解技術,就是在無氧環境下,對干燥的污泥進行加熱,至一定溫度(通常< 500 ℃) ,在干餾和熱分解的作用下,使污泥轉化為油、水、不凝性氣體(NCG) 和炭4 種物質。部分產物燃燒可作為預熱的熱源 。污泥的熱分解是無氧環境下,并在相對較低的溫度下( < 500 ℃) 進行的,因而易產生顯著的效益 。尤其重要的是這一工藝對液態油有很高的回收能力,釋放出更少的NOX 和SOX。試驗顯示,污泥熱解產生的油能直接用于柴油機車,并與石油提煉廠生產出來的石油低級餾出液相似。
【技術背景】
現在對于污泥熱解轉化的機理,還未完全明了,這是由于各種因素的影響,如反應條件、反應設備、污泥特性等。一般認為反應機理如下:200～450 ℃時脂肪族化合物蒸發,300 ℃以上蛋白質轉化,390 ℃以上開始糖類化合物轉化,主要轉化反應是肽鍵斷裂,基團的轉移變性及支鏈斷裂[12 ] 。
污泥的熱解過程,現在還有很多不同的理解。蔣旭光等[13 ] 認為污泥熱解是一級反應過程,通過計算頻率因子和活化能,給出了熱解動力學方程式:
dw/ dt = 4040exp [ - 8636/ T] (1 - w)
w —固體反應速率;T —溫度;t —時間
而何品晶等[14 ]結合以糖類化合物為主的生物質熱解研究后,認為熱解反應可以認為是一個初始反應(不產生揮發物) 串聯一個競爭反應(分別產生固相焦和揮發物) 來描述,如圖1 所示:
【技術內容】
本技術的目的是克服現有技術的缺陷，提供一種節能環保的市政污泥處理生產系統及方法。熱解是一種有著悠久歷史的技術，木材、泥炭以及頁巖的氣化都是熱解。根據所用化工工藝的不同，熱解被稱為干餾、焦化、氣化以及熱分解等。近年來，熱解被做為焚燒的替代技術越來越受到各方的關注。
熱解技術的顯著特點如下：
(1)、是一項綠色、沒有二次污染的熱處置技術。
(2)、能源利用率高、減容率高、運行費用低。
(3)、從根本上解決污泥中重金屬問題。
(4)、無二噁英和呋喃產生，不會因為環境問題擾民。
(5)、燃燒后，需要處理的廢氣量小。
【技術附圖】

【具體實施方式】 
污泥熱解是利用污泥中有機物的熱不穩定性，在無氧條件下對其加熱，使有機物產生熱裂解，有機物根據其碳氫比例被裂解，形成利用價值較高的氣相（熱解氣）、和固相（固體殘渣），這些產品具有易儲存、易運輸及使用方便等特點，給污泥的減量化、穩定化、無害化、資源化提供了有效途徑。
根據熱解過程操作溫度的高低可分為低溫、中溫和高溫熱解，在500℃以內的為低溫熱解，500℃-800℃為中溫熱解，800℃以上的為高溫熱解。
影響熱解過程及產物產率及組成的因素有熱解溫度、壓力、升溫速率、氣固相停留時間及物料的尺寸等，其中熱解溫度是主要影響因素。
表1 不同溫度的熱解過程
溫度 工藝過程
100℃-120℃ 干燥，吸收水分分離，尚無可觀察的物質分解
250℃以內 減氧脫硫發生，可觀察物質分解，結構水和CO2分離
250℃以上 聚合物裂解，硫化氫開始分裂
340℃ 脂族化合物開始分裂，甲烷和其它碳氫化合物分離出來
380℃ 滲碳
400℃ 含碳氧氮化合物開始分解
400℃-420℃ 瀝青類物質轉化為熱解油和熱解焦油
600℃以內 瀝青類物質裂解成耐熱物質（氣相，短鏈碳水化合物，石墨）
600℃以上 烯烴芳香族形成
多段爐是污泥熱解系統的核心，污泥含水率低于80%以下即可滿足入爐要求，當然含水率降低的話，對污泥熱解氣相產物有利。含水率在40%左右就可以實現整個系統的熱平衡，即可以實現無需額外石化燃料的添加。高效的余熱鍋爐可以將來自二次爐的高溫煙氣充分利用，轉化為飽和蒸汽（0.8Mpa計）溫度可達185度。一部分蒸汽進入槳葉式干燥機對污泥進行預干化，經我們測算可以降低含水率10%以上，多余的飽和蒸汽可以用于其他商業用途。余熱利用之后的低溫煙氣通過除塵系統、脫硫系統、洗氣、生物濾池除臭之后實現達標排放。
【權利要求】
污泥熱解產物中主要是固、液、氣三相物質。固態剩余物分析:在污水污泥熱解中,固態剩余物中的含炭物質,在450 ℃～550 ℃時達51 %～66 % ,即使在850 ℃的溫度下,熱解仍不能完全結束,以含炭物形式存在的可揮發性物質在850 ℃時仍有4. 6 %。
干污水污泥和固體剩余物的pH 值是不相同的,分別為6. 6 和8. 6。pH 值的增加被認為是有機物的表面酸性含氧物質減少。隨著溫度的增加,含氧物質減少,也為這種假設提供了證據。
熱解固體殘余物的熱值隨熱解溫度的升高和加熱速率的增加會有所下降。固體殘余物的熱值與其它形式的產物相比是十分低的,正是因為殘余物的熱值小且重金屬含量高的緣故,使它們難以用焚燒來去除 。
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