熱解炭化技術(shù)

市政污泥處理和處置是污水處理的最后一公里。過去十年，國家一直在出臺(tái)相關(guān)政策和文件，“重水輕泥”現(xiàn)象得到一定程度的好轉(zhuǎn)。2020年7月，國家發(fā)展改革委、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布的《城鎮(zhèn)生活污水處理設(shè)施補(bǔ)短板強(qiáng)弱項(xiàng)實(shí)施方案》中提出：加快推進(jìn)污泥無害化處置和資源化利用。在土地資源緊缺的大中型城市鼓勵(lì)采用“生物質(zhì)利用+焚燒”處置模式。在此背景下，作為污泥熱化學(xué)技術(shù)之一的污泥熱解炭化技術(shù)受到關(guān)注。

污泥熱解炭化技術(shù)是讓污泥在無氧或缺氧條件下加熱到一定溫度后釋放水分和有機(jī)物?！皽p量化”能夠達(dá)到85%以上；相比焚燒工藝，煙氣產(chǎn)生量少，二噁英排放量低，更加“無害化”；熱解炭化的生物炭經(jīng)過高溫處理產(chǎn)生的熱解氣可循環(huán)利用，能實(shí)現(xiàn)污泥的“穩(wěn)定化”和“資源化”。熱解炭化工藝能夠有效解決目前污泥生物法處理存在的占地面積大、減量效果差、鄰避效應(yīng)多、以及末端出路受限等問題，在國內(nèi)應(yīng)用案例逐漸增多。

截止2023年12月，國內(nèi)熱解炭化項(xiàng)目在建和建成總數(shù)量已超20個(gè)，總處理規(guī)模達(dá)到2000噸/日（80%含水率）。國內(nèi)第一個(gè)污泥熱解炭化工程案例是武漢湯遜湖污泥炭化項(xiàng)目，設(shè)計(jì)規(guī)模10噸/日，2009年建成，這是國內(nèi)最早引進(jìn)日本技術(shù)的項(xiàng)目。北控水務(wù)投資控股的青島即墨污泥處置中心項(xiàng)目，設(shè)計(jì)規(guī)模為 300噸/日，單線處理規(guī)模150噸/日，是當(dāng)前國內(nèi)單線規(guī)模最大的炭化項(xiàng)目，從2019年10月試運(yùn)行至今已連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行超過4年，綜合成本在國內(nèi)熱法處理工藝中處于較低水平。

撬裝成套產(chǎn)品

基于對國內(nèi)污泥處理政策、市場需求以及熱解技術(shù)最新發(fā)展的跟蹤研究，北控水務(wù)在總結(jié)以往運(yùn)行案例經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上升級(jí)迭代工藝技術(shù)，開發(fā)最新一代污泥熱解炭化技術(shù)產(chǎn)品——北控水務(wù)污泥干化炭化撬裝設(shè)備。產(chǎn)品中試驗(yàn)證正在北控水務(wù)曲阜驗(yàn)證平臺(tái)進(jìn)行，項(xiàng)目規(guī)模為10噸/日（80%含水率）。

產(chǎn)品特點(diǎn)

集約設(shè)計(jì)  高度集成

采用撬塊設(shè)計(jì)理念，5個(gè)獨(dú)立模塊拼接而成，可實(shí)現(xiàn)快速組裝、快速轉(zhuǎn)運(yùn)、快速使用；干化炭化采用上下布置方式，物料輸送距離最短，占地面積更小。

安全穩(wěn)定  自動(dòng)運(yùn)行

除進(jìn)出料外，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行；利用CFD模擬技術(shù)精準(zhǔn)掌控撬內(nèi)通風(fēng)流態(tài)，安裝有害氣體報(bào)警儀和強(qiáng)制排風(fēng)設(shè)施，保證溫度可調(diào)、有害氣體濃度可控。

工藝先進(jìn)  高效節(jié)能

關(guān)鍵設(shè)備采用多級(jí)密封，保證爐內(nèi)缺氧環(huán)境，提高污泥炭品質(zhì)；利用余熱回收功能回收高溫?zé)煔鉄崃浚C合熱效率可達(dá)65%以上；污泥減量率可達(dá)85%~89%，污泥炭穩(wěn)定無害，最終可以作為土地、建材等實(shí)現(xiàn)資源化利用。

尾氣潔凈  低碳排放

熱解技術(shù)從源頭上杜絕二噁英的產(chǎn)生，熱風(fēng)爐燃燒溫度超過850攝氏度，爐內(nèi)脫硝進(jìn)一步降低煙氣中氮氧化物含量，尾氣噴淋去除酸性氣體，最終實(shí)現(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)排放。

自主知產(chǎn)  穩(wěn)定可靠

運(yùn)用污泥處理、系統(tǒng)控制領(lǐng)域北控水務(wù)發(fā)明專利近20種，設(shè)備已申請自有專利30項(xiàng)，截止2023年12月已授權(quán)實(shí)用新型近10項(xiàng)，保證工藝先進(jìn)性及獨(dú)有性，保障設(shè)備生產(chǎn)的合規(guī)和可持續(xù)；外觀設(shè)計(jì)優(yōu)越，榮獲由德國紅點(diǎn)獎(jiǎng)機(jī)構(gòu)主辦的2023當(dāng)代好設(shè)計(jì)獎(jiǎng)。

工藝單元

污泥干化炭化撬裝設(shè)備由進(jìn)料單元、干化及循環(huán)氣處理單元、炭化及熱解氣處理單元、熱能供應(yīng)及余熱回收單元、尾氣處理單元、出料單元、空壓制氮單元及集中控制單元八大部分組成。

具體如下：

板框壓濾機(jī)預(yù)處理后的污泥運(yùn)至系統(tǒng)中轉(zhuǎn)料倉，料倉底部設(shè)置雙螺旋并配置失重稱進(jìn)行計(jì)量，出料后進(jìn)入提升刮板機(jī)，通過提升刮板機(jī)將污泥送至干化爐。干化爐采用直接加熱結(jié)構(gòu)，利用抄板將污泥從前端往后移動(dòng)，同時(shí)配合粉碎攪拌軸協(xié)同工作，對污泥進(jìn)行沖擊，在干化過程中進(jìn)行破碎，最終將污泥含水率降至25%以下。污泥干化后通過溜管及給料螺旋進(jìn)入回轉(zhuǎn)式炭化爐，高溫?zé)釤煔庠谔炕癄t夾套流過，通過輻射、對流換熱的方式將熱量傳遞給炭化爐內(nèi)筒中污泥，污泥與熱煙氣不直接接觸，有效提高熱解炭化過程的安全性。熱解炭化爐的內(nèi)部同樣設(shè)置有抄板，污泥從前端往后端移動(dòng)，完成熱解炭化過程，最終從爐體尾部排出。污泥炭最終經(jīng)過水冷螺旋輸送至料倉，定期外運(yùn)綜合利用。

在污泥干化過程中會(huì)產(chǎn)生干化氣，這些凈化氣通過余熱回收單元后，一部分會(huì)被循環(huán)使用，另一部分則會(huì)進(jìn)入炭化熱風(fēng)爐進(jìn)行高溫?zé)o害化處理。炭化爐產(chǎn)生的裂解氣也會(huì)進(jìn)入熱風(fēng)爐燃燒，以回收能量。如果反應(yīng)過程中能量不足，會(huì)補(bǔ)充外部天然氣。經(jīng)過高溫?zé)o害化處理的尾氣會(huì)通過能量回收，然后再經(jīng)過噴淋脫酸降溫，達(dá)到外排標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，熱風(fēng)爐爐內(nèi)還設(shè)置了 SNCR 系統(tǒng)，以確保煙氣中的氮氧化物達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

應(yīng)用場景

（1）單套可用于≤1.5萬m3/d污水處理廠的污泥處理，并聯(lián)2~3套可以覆蓋3~5萬m3/d 污水處理廠的污泥處理

（2）可用于污泥出路受阻下的應(yīng)急處理服務(wù) 

（3）可用于新建項(xiàng)目拓展階段的現(xiàn)場中試試驗(yàn)驗(yàn)證和展示

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