污泥快速熱解技術(shù)的能源經(jīng)濟性研究.pdf

1、隨著中國城鎮(zhèn)化和工業(yè)化的快速發(fā)展，城市污泥產(chǎn)量日益提高，污泥處理壓力極大。相較于當前污泥填埋、堆肥等處理方式，熱解技術(shù)因其二次污染小、熱解產(chǎn)物利用價值高等優(yōu)點而被認為是實現(xiàn)污泥潔凈、高效和資源化處理目標的極具潛力的處理技術(shù)之一。本文依托國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃項目“污泥熱解能源化利用成套技術(shù)及工程示范”，針對武漢市兩類市政污泥開展了快速熱解工藝系統(tǒng)的能源和經(jīng)濟性研究，主要包括以下幾個方面的工作：
　　首先對取自武漢市兩個污水處理廠的

2、污泥（龍王嘴LWZ和湯遜湖TXH）進行快速熱解實驗，研究了其在300/500/700/900℃條件下，熱解氣、半焦、油產(chǎn)物的質(zhì)量分布，以及熱解油GC-MS分析數(shù)據(jù)和熱解半焦的熱值。發(fā)現(xiàn)兩類污泥產(chǎn)物分布差異性較大，但均在500℃下產(chǎn)油率最高，熱解半焦產(chǎn)率隨溫度上升而下降。
　　基于熱解實驗數(shù)據(jù)在Aspen Plus中建立了污泥快速熱解制油和油焦聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，主要包括干燥和破碎、熱解、燃燒和能量回收部分。以5t/h的設(shè)計規(guī)模，對兩類污泥在

3、不同溫度工況下的熱解情況進行仿真模擬，得到了系統(tǒng)各部分的能流和物流。以熱分析的方法對工藝系統(tǒng)進行能量角度的評價，通過對各部分的熱損和收益的計算，確定整個工藝系統(tǒng)的熱損分布以及損失系數(shù)。發(fā)現(xiàn)各工況條件下最大熱損來自于燃燒部分，即由于補充燃煤和熱解產(chǎn)物一起發(fā)生的燃燒反應(yīng)引起了系統(tǒng)的最大不可逆損失，占比50％以上。其后熱損貢獻依次為干燥部分，能量回收部分，而熱解部分熱損最小。TXH污泥的熱損失系數(shù)均高于LWZ污泥工況，產(chǎn)油系統(tǒng)熱損失系數(shù)要高于

4、油/焦聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。優(yōu)化補充燃料、改進換熱系統(tǒng)均可能降低系統(tǒng)熱損，提高系統(tǒng)能量利用率。
　　最后通過Aspen Process Economic Analyser對污泥快速熱解系統(tǒng)進行了經(jīng)濟性分析，以凈現(xiàn)值（NPV）和內(nèi)部投資收益率（IRR）經(jīng)濟性指標對不同污泥種類、各熱解溫度工況以及不同產(chǎn)物的情況進行了對比分析，發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)有技術(shù)手段和市場條件情況下，各工況系統(tǒng)均無法盈利。相較而言，TXH污泥500℃熱解制油工藝最接近盈利狀態(tài)。通過影響