污泥碳化制取低热值生物燃料技术
来源项目
2021年，入选《安徽省节能环保“五个一百”先进技术目录》
技术分类
固体废物处理处置-其它
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适用对象及范围
本技术主要应用在固废资源化领域，环境适应性强，处理规模灵活。主要针对市区、县域等污水处理厂产生的含水率80%市政污泥，处理规模在50~300吨/天（污泥含水率80%），可实现污泥的无害化、减量化及资源化处理。
解决的难点问题
本技术通过机械式高压脱水及回收利用干馏气体热量等方式，大大降低了污泥干化及碳化成本。采用卧式回转炉对污泥进行干化，避免了粘壁结焦，提高了干化效率。将干馏气体送入再燃炉进行燃烧处理，避免了焦油产生，解决了焦油堵塞问题，并且具有较高的换热效率。组合式气体除尘净化系统，解决了烟气中的粉尘、酸性气体及臭气等污染物难处理的问题。得到的生物炭可以作为热值燃料使用，提高了项目经济性。
基本原理
本技术是将湿污泥（含水率80%左右）先进行高压脱水处理，得到含水率50~60%的脱水泥饼，然后再进行干燥处理，使污泥含水率降至30%左右。干化污泥再送入碳化炉中，在无氧或缺氧条件、500~650℃温度下进行中温碳化处理，将污泥中的有机成分通过干馏和热分解作用分解转化成理小分子烃类物质，得到不凝性气体、碳化物等产物。不凝性气体再进行燃烧，得到的高温烟气作为污泥干化的热源使用。废烟气经除尘净化处理后达标排放。
技术描述（创新点及优势）
本技术采用无氧或缺氧热解原理，避免了二噁英的生成，环保性好，二次污染物排放量少。采用机械式高压脱水，降低了后续干化及碳化能耗。通过干馏气体的燃烧可以为污泥干化提供热量，减少系统能耗，降低运行成本。得到的生物炭可以用作市政绿化、炭基肥、燃料、制砖等，进一步提高了项目的经济性。项目占地面积小，处理规模灵活，投资强度低，适合我国中小城市、县城乡镇等污泥无害化处置。
技术推广应用情况
目前，本技术已成功应用于2个工程项目，包括河南淇县50吨/天污泥碳化项目，河南南阳100吨/天污泥碳化项目。污泥碳化项目总投资近8000万元。
项目的实施，解决了当地污水处理厂污泥处理难题，避免污泥二次污染及由此产生的经济损失，延长填埋场使用年限，使城市人民生活环境和城市生态环境都得以大幅度改观，提高了社会劳动生产率，具有良好的环保效益、经济效益和社会效益，建议在国内进行大力推广应用。
应用案例名称
河南淇县50吨/天污泥碳化项目
案例地址
河南省鹤壁市淇县污水处理厂（南厂）外侧
案例规模
本项目污泥处理规模为50吨/天（含水率80%），建设内容包括污泥碳化车间、脱水污泥存储与输送子系统、污泥干燥子系统、干污泥存储与输送子系统、污泥碳化子系统、等。
项目投运时间
2022-09-01 00:00:00
验收情况
2022年9月，本项目通过淇县城市管理局验收
工艺流程
含水率80%的湿污泥送至干燥机进行干燥处理，干化污泥含水率降至30%左右，再送入碳化炉完成碳化反应。碳化得到的不凝气进入再燃炉内进行燃烧，产生的热烟气输送到干燥机作为污泥干燥的热源。废烟气经粉尘收集处理后，送至洗涤塔降温除尘及脱酸处理，再经过生物除臭塔和活性炭吸附塔，最后通过排气烟囱排放到大气中。碳化得到的生物炭产品送入生物炭储存仓，最后进行外送。
污染防治效果和达标情况
1、废气。满足《工业炉窑大气污染物排放标准》（DB41/1066-2020）等相关标准。
2、废水。经污水处理厂处理后，出水标准执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）中一级A标准。
3、固废。满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB 16889-2008）等相关标准。
4、生物炭。满足《城镇污水处理厂污泥处置 园林绿化用泥质》（GB/T 23486-2009）等相关标准。
二次污染治理情况
1、废气。采用“旋风除尘器+布袋除尘+水洗降温塔+碱洗塔+生物除臭塔+活性炭吸附塔”对粉尘、酸性气体、氨气等进行处理，保证了烟气达标排放。
2、废水。废水排入污水处理中心进行处理，不会对环境产生影响。
3、固体废物。为防止焖燃，对生物炭进行水喷淋降温，生物炭产品可作为土壤改良剂或低热值燃料资源化利用。
碳排放情况
本技术处理每吨污泥（含水率80%）二氧化碳间接排放总量约为197.44kg；热量回收代替二氧化碳排放量为115.75kg；碳化物作燃料燃烧发电代替二氧化碳排放量为3.78kg。
能源、资源节约和综合利用情况
1、能源节约：将不凝气燃烧产生的热量送入干燥机内用于蒸发污泥中的水分，降低天然气等能源消耗，达到高效节能目的。
2、资源节约：将污泥干化得到的水分作为水洗降温塔、水冷螺旋输送机冷却水等使用，从而节约系统用水；
3、综合利用：生物炭可作为低热值燃料、土壤改良材料等，从而实现综合利用。
投资费用
本项目总投资3488.66万元，其中建筑工程费用354万元，设备费用2398.4万元，安装工程费用299.28万元，其他费用436.98万元。本项目污泥处理规模为50吨/天，核算单位处理能力的投资费用约70万元/吨·天。
运行费用
以含水率80%污泥计，本项目直接运行成本为244.5元/吨，含折旧时运行成本为329元/吨。本项目大修及维护费约24.1万元/年，燃气费约274.7万元/年，电费约54.1万元/年，水费约3.0万元/年，人工费约49.0万元/年。
经济收益
本项目污泥处理补贴费用约398元/吨。得到的污泥生物炭热值平均为900kcal/kg，以生物炭价格0.1元/千大卡计，生物炭出售收益为90元/吨左右，经济效益良好。
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