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连续高速污泥碳化系统工艺技术概述1污泥碳化的技术原理•在无氧或缺氧状态下，污泥受热后，首先污泥中的水份蒸发，接着污泥中含有碳、氢、氧以及氮元素等有机成份被干馏热分解，挥发出甲烷、乙烷以及乙烯等低分子物质，以及焦油和油类等高分子物质。由于水分的蒸发和分解气体的挥发，在污泥表面和内部形成了众多的小孔。在进一步的升温后，有机成分持续减少，碳化慢慢地进行，最终形成富含固定碳素的碳化产品。碳化反应示意图污泥碳化过程示意图：灰分可燃分水分（80%）灰分可燃分水分蒸发灰分干馏气体水分蒸发碳化产品100%脱水污泥干燥污泥碳化污泥水分灰分可燃分水分（80%）灰分可燃分水分蒸发灰分干馏气体水分蒸发碳化产品100%脱水污泥干燥污泥碳化污泥水分碳化温度和分离成分见下表：碳化温度分离成分～100℃～200℃～300℃～500℃～700℃～800℃水分蒸发水分蒸发、污泥中的吸附气体脱附污泥有机质开始分解，从氮化合物中产生大量氨甲烷、乙烯、一氧化碳大量产生甲烷、乙烯、一氧化碳的产生量减少020040060080002000004000006000008000001000000释放总量(ppm)Time(s)CONOSO2NH3CH4HCNCOSCS2NO2N2O污泥碳化系统组成：湿污泥存储、输送子系统；污泥干燥子系统干污泥存储、输送子系统污泥碳化子系统碳化产品冷却和储存子系统送风及粉尘收集子系统热量回收子系统烟气处理子系统等组成。碳化后的物质具有多种用途连续高速污泥碳化系统減少污泥体积和重量有毒有害气体排放能满足排放标准在污泥干化过程中有效地利用了干馏气体的燃烧热，节约能源整個厂区生产环境优良，对周边环境无污染节约用地：100吨／天的污泥碳化厂，设备系统总共所需占地不到１０００平米污泥碳化系统的主要优点固化污泥中的重金属温室气体排放少污泥碳化产品的特性：•量轻且无臭：碳化产品量轻、无臭、不易变质，处置方便可长期保存。•吸附能力：微孔结构有吸臭、吸水性以及吸湿性，且多孔质特性的透水、透气性良好，可作为微生物的栖居地。•热值：碳化产品与木炭相比，约有其1/3-1/2的热值。•黑色度：黑色度等同与木炭。•弱碱性：PH7～9为中性呈弱碱性。•含有矿物无机成份：因以市政污泥为原料，碳化产品富含磷以及钾、钠、钙等多种矿物质。污泥碳化产品的应用武汉市汤逊湖污水处理厂10吨/日污泥碳化示范项目2建设地点：武汉市汤逊湖污水处理厂设计建造：湖北博实城乡环境能源工程有限公司处理规模：10吨（80－85%脱水污泥）/天核心技术：日本巴工业污泥连续碳化技术碳化设备：中国制造建设时间：2010年3月-2010年10月投资方：湖北博实城乡环境能源工程有限公司污泥碳化示范工程介绍示范项目技术特点完整的污泥碳化工艺（采用“内破碎装置的回转圆筒干燥机+开孔管竖式多段螺旋碳化机”与尾气处理系统）针对性强、经济的尾气处理系统（采用水洗降温+生物除臭+活性炭吸附除臭系统，解决日本高温处理尾气能耗高的问题）碳化系统设备设计、制造及产品定型（确定系统的最佳运行参数及其变化规律，完成安全性和工业化设计，形成生产规模）工程时间进度2009年9月，项目立项。2010年5月，完成工程设计，同时开始施工建设。2010年10月，完成安装施工，开始调试运行。2010年12月，完成调试运行工作。连续高速污泥碳化系统流程图汤逊湖污泥碳化示范工程照片汤逊湖污泥碳化示范工程照片汤逊湖污泥碳化示范工程照片汤逊湖污泥碳化示范工程照片主要技术经济指标：1．对脱水污泥（含水率80%）的处理能力为10吨/天；2．污泥碳化物最终含水率10%；3．碳化后污泥减重率达到90％以上；4．碳化过程中重金属的稳定固化，污泥碳化物的重金属浸出毒性达到《城镇污水处理厂污泥处置-单独焚烧用泥质》（CJ-T290-2008）的排放限值规定；5．碳化产品颗粒无臭味，污泥干化+碳化处理过程中产生的废气、厂界恶臭气体、废水排放达到城镇污水处理厂污泥处置-单独焚烧用泥质（CJ-T290-2008）标准中的相关规定。6、采用连续高速污泥碳化系统的项目总投资在75万元/吨-脱水污泥。7、折算为脱水污泥80%含水率和燃气为管道天然气，处理每吨污泥直接成本在210元/t污泥以内；按每万吨污水产生6t含水率80%污泥计算，每吨污水增加处理费用0.125元/t污水以内。环境污染监测结果2011年9月2日，湖北省环境监测中心站对连续高速污泥碳化工程的实际运行进行环境监测，监测结果如下：a、废水排放：监测时间及采样频次监测结果SS（mg/L）COD（mg/L）9月2日第一次水样22103第二次水样18104污水综合排放标准（GB8978-1996）中“其他排污单位”一级标准70100二级标准150150测试项目单位第一次第二次城镇污水处理厂污泥处置单独焚烧用泥质（CJ/T290-2008）标况干烟气量Nm3/h22402424排尘浓度mg/m37765二氧化硫mg/m32.5L2.5L260氮氧化物mg/m311.62.7400一氧化碳mg/m33.002.38150氯化氢mg/m338.825.675测试项目单位第一次第二次恶臭污染物排放标准（GB14554-93）硫化氢mg/m30.0080.0060.06氨mg/m30.3600.1401.5甲硫醇mg/m30.010L0.010L0.007b、废气排放：项目样品总砷总汞总镉总铜总镍总铅总锌总铍总钡总铬六价铬0902GJX01010.38.5×10-40.003L0.01L0.01L0.05L0.2190.005L0.0230.01L0.0250902GJX01020.43.7×10-40.003L0.01L0.010.05L0.1560.005L0.0320.01L0.025CJ/T290-2008污泥焚烧标准≤1.5≤0.05≤0.3≤60≤10≤3≤50≤0.1≤100≤10≤1.5c、污泥碳化物重金属浸出毒性检测结果（单位：mg/L）鄂州市洋澜湖环境综合治理项目1X60吨/日污泥碳化处置工程3鄂州市洋澜湖环境综合治理项目鄂州市洋澜湖环境综合治理项目系为扭转鄂州城区主要水体洋澜湖的水质恶化趋势，利用中德财政合作促进贷款（KFW）3000万欧元贷款及国内配套资金，进行的一系列综合的环境治理措施和工程。项目业主是湖北省鄂州市城市建设投资有限公司。项目主要建设内容为：环湖全区域排水管网及污染源普查；老城区雨污分流系统改造工程（含雨水调蓄系统）；洋澜湖底泥清淤工程（含底泥处理系统）；洋澜湖水体生态修复及环湖美化工程；洋澜湖湿地公园工程；鄂州市污泥处理处置工程。鄂州市1X60吨/日污泥碳化处置工程：鄂州市污泥处理处置工程采用污泥碳化工艺技术，服务对象为鄂州城市污水处理厂和樊口污水处理厂运行期间产生的脱水后污泥。污泥处理量：60t/d（24小时运行），污泥含水率80%项目业主：湖北省鄂州市城市建设投资有限公司工程中标商:中国机械对外经济技术合作总公司EPC提供商：中节能博实（湖北）环境工程技术有限公司碳化炉制造商:日本巴工业株式会社计划投产时间：2014年5月EPC提供商的工作内容：负责污泥碳化系统工艺过程设计；污泥碳化系统全部设备的供货、安装与调试，包括：污泥碳化系统的所有工艺、机械设备；供配电及电器控制；仪表及自控。钢结构厂房制作及安装负责污泥碳化系统的调试、对业主人员的培训，以及承担为期12个月的工厂运行。连续高速污泥碳化系统流程图连续高速污泥碳化系统流程图连续高速污泥碳化系统流程图为保证系统的安全运行，采取了以下措施：干燥机筒体出料端设置泄爆门和喷水装置当干化机内温度超过设定值时，紧急事故喷水系统联锁启动，向干燥机内喷水降温，使物料处于绝对安全的温度条件下。泄爆门作为紧急情况时保护装置。再燃炉顶部设置气动阀和事故烟道当系统断电时，气动阀打开，碳化系统炉内的高温烟气由事故烟道排出，保证系统处于安全的环境下。再燃炉出口设置高温型氧化锆氧气分析仪高温型氧化锆氧气分析仪实时监测系统内氧气含量，使干燥机内氧气含量控制在安全条件下。设置冷却螺旋输送机，夹套内的冷却水吸收碳化污泥热量，同时，对输送机内碳化污泥喷淋加湿降温，保证碳化污泥安全储存。污泥碳化系统安全设计：主要工艺设备一览表序号名称技术规格功率（kw）单位数量备注1脱水污泥储仓钢制储仓，L3416×W3000×H5100mm，V=40m3，顶部设电动推杆盖板，设有臭气抽气管，下部设螺旋输送器Ø4005.9座12污泥螺杆泵P=2MPa，转速100rmp15台2一用一备3带内破碎机构的回转式干燥机V=20.8m3；Q=2500kg/h，水分蒸发能力1875kg/h，入口烟温700-850℃，出口烟温180-250℃，脱水污泥含水率80%WB，干燥污泥含水率20%WB，污泥停留时间60min，干燥机出口设置一台Ø250螺旋输送器36台14热风炉圆筒横置型直火式炉体，燃料采用天然气，主要材质为Q235，炉内敷设绝热和保温浇注料，炉内温度750-850℃，热功率2907kw，可调负荷比10%-100%座15干燥污泥刮板输送机“Z”型，刮板宽度160mm，材质SUS304，倾斜角90°，水平输送4300mm，垂直提升9300mm1.5台16干化污泥储仓方形储仓，材质为SUS304,V=6m3，上部L2000×W2000×H1000mm，下部锥形L2000×W2000×H1500mm，上部设有臭气抽气管，下部设螺旋输送器Ø2501.5座17外热多段式碳化加热炉方型L2600×W1600×H4050mm，炉内敷设绝热和保温浇注料，设6段Ø300×L2000mm螺旋输送器，进出口设旋转放料阀，碳化炉内温度450-650℃，污泥碳化时间：15～30min可调8.1座18预热炉圆筒横置型直火式炉体，燃料采用天然气，主要材质为Q235，炉内敷设绝热和保温浇注料，炉内温度650-800℃，双燃烧器热功率240+480kw，可调负荷比10%-100%座19再燃炉圆筒横置型直火式炉体，燃料采用天然气，主要材质为Q235，炉内敷设绝热和保温浇注料，炉内温度850℃，热功率960kw，可调负荷比10%-100%座1主要工艺设备一览表（续表）序号名称技术规格功率（kw）单位数量备注10水冷夹套螺旋输送机碳钢Φ300mm螺旋输送器，内设冷却水夹套和喷淋装置1.5台111碳化污泥刮板输送机“Z”型，刮板宽度160mm，材质SUS304，倾斜角90°，水平输送8100mm，垂直提升6000mm，Q=410kg/h，输送速度5.3m/min1.5台112碳化污泥储仓方形钢制储仓，V=8m3，上部L2000×W2000×H1200mm，下部锥形L2000×W2000×H1800mm，上部设有臭气抽气管，下部设螺旋输送器Ø3002.25座113旋风除尘器处理风量130～220m3/min，使用温度180～250℃，风速15m/s。0.75台114加热炉燃烧风机单吸、离心式风机，皮带传动，风量30～90m3/min，静压8.8kpa22台115碳化加热炉燃烧风机单吸、离心式风机，皮带传动，风量10～30m3/min，静压2.5kpa7.5台116热管式气气热交换器高温烟气侧：风量130～220m3/min，入口温度180～250℃,出口温度175～185℃，压降306pa；低温空气侧：风量30～90m3/min，入口温度20℃，出口温度75℃台117引风机单吸、不锈钢离心式风机，风量130～220m3/min，静压12kPa，转速2900rpm，机壳、叶轮、轴盘的材质均为不锈钢75台118水洗降温塔直立逆流式填料塔，风量5100m3/h，喷淋水量72m3/h，出口烟温40℃；塔体材质为强化玻璃纤维FRP，树脂为耐强酸碱乙烯基树脂，表面抗紫外线处理；填充和除雾层填料均为陶瓷鲍尔环，耐温250℃座119生物除臭装置FRP塔体L8000×W3600×H3300mm，风量5100m3/h，进气温度60℃以下，生物填料为永久性炭质有机填料，粒径