污泥快速熱解特性及技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評價.pdf

1、熱解技術(shù)由于高效潔凈的特點而成為一種富有前景的污泥熱處理方式，其工業(yè)化推廣面臨的幾個關(guān)鍵問題，其中以熱解過程中的環(huán)保問題和大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性評估最為重要。污泥中的重金屬在熱解過程中的釋放特性直接決定控制策略的選擇，建立在考慮污泥熱解特性之上的經(jīng)濟(jì)性評價為將來工業(yè)推廣提供必要的基礎(chǔ)理論。
　　本文首先對我國大中城市污泥分布特性進(jìn)行統(tǒng)計分析并與國際排放數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。研究發(fā)現(xiàn)除As元素外我國污泥重金屬含量相對較低。依據(jù)污泥重金屬含量

2、高低對中國各地區(qū)進(jìn)行聚類分析發(fā)現(xiàn)，江蘇、浙江、上海等地區(qū)重金屬污染最為嚴(yán)重，其它大多數(shù)地區(qū)污泥中重金屬含量相對較少。結(jié)合熱穩(wěn)定性、生態(tài)危害性等多種因素，本文重點關(guān)注的重金屬包括：Cr、As、Cd、Pb。
　　以武漢市典型污泥為代表開展了不同溫度、不同停留時間下的快速熱解實驗，研究了熱解過程中熱解氣體和重金屬的釋放特性，發(fā)現(xiàn)污泥在450℃下析出率即達(dá)到80％，提高熱解溫度后揮發(fā)份析出速率會顯著提高且熱解氣中可燃?xì)怏w濃度增加。通過使用

3、電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）測量了焦炭中Cr、As、Cd、Pb四種重金屬的濃度，分析了不同熱解條件對重金屬遷移規(guī)律的影響并探討重金屬的遷移與揮發(fā)份析出的關(guān)聯(lián)。研究表明，污泥熱解后Cr主要殘留于焦炭中，但高溫下Cr的釋放率會明顯增加。As在450℃即可大量釋放，最高釋放率達(dá)60.4%，Cd和Pb在850℃條件下均接近完全釋放，危險性較高。結(jié)合揮發(fā)份的析出和重金屬的釋放特性發(fā)現(xiàn)Cr和As隨著揮發(fā)份近似呈正比例釋放，Cd和Pb則集中

4、在揮發(fā)份析出后期釋放，故Cr和As的釋放無法通過熱解條件來控制，而通過減少停留時間或反應(yīng)溫度可有效抑制Cd和Pb的釋放。
　　最后，根據(jù)熱解實驗過程得到的污泥熱解產(chǎn)物分布，利用Aspen Plus軟件模擬了污泥熱解流程并計算和分析了不同因素對熱解技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的影響，并與污泥混燒技術(shù)進(jìn)行對比研究。結(jié)果表明在化石能源價格普遍較低的情況下，污泥熱解和污泥混燒技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性不夠理想。其年投資回報率與化石能源價格、輸運成本、碳稅以及政府補貼相關(guān)

5、。相比較而言污泥熱解處理技術(shù)的年投資回報率略高于污泥混燒技術(shù)。當(dāng)石油、燃煤價格分別達(dá)到52美元/桶、418元/t時，污泥熱解和污泥混燒技術(shù)即可實現(xiàn)盈利。污泥混燒技術(shù)適用于污泥運輸距離小于15km的中小城市，污泥熱解技術(shù)在運輸距離更長的大中城市則更有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。如我國對化石能源征收碳稅，污泥熱解和污泥混燒技術(shù)因節(jié)省碳稅而獲得的年投資回報率分別能達(dá)到2.4%和7.3%。若考慮政府補貼因素，當(dāng)補貼價格分別為95元/t、24元/t時污泥熱解和污泥