水热碳化
技术原理
采用连续加压加温的方法,在200℃以上的温度,2.0Mpa的反应条件下,将有机废弃物中的细胞破壁、分解,使细胞中的“结合水”、“间隙水”转化为“自由水”,在不添加任何药剂并通过机械压滤的方式,达到减量80%~90%的预期,得到固体产物水热碳。所得干泥饼含水率30%左右、热值高,含大量的炭,磷酸根等可做绿化营养土、有机肥辅料、水泥厂掺合料、电厂生物质燃料等使用。
我们突破了传统的水热炭化装备的方式,不仅解决了使用压力容器、碳化温度过低、连续保压、易损件使用寿命的问题,也使水热炭化技术实现了连续性、安全性;可满足污泥就地无害化、减量化的目的,同时由于采用特殊的水热炭化方式,解决了结垢堵塞、腐蚀等问题,使设备使用周期提高。
工艺流程
污水处理污泥通过离心机脱水至80%左右,汇集到收池中,池底污泥泵将污泥送至相应的污泥储存罐中(储存罐容积大小暂定100m³)再由污泥储存罐底部的泵送至热回收泥罐,污泥在热回收泥罐中(0.6Mpa)被蒸汽余热加热到70℃,再由双缸连续式柱塞泵送入水热炭化系统,水热炭化系统设定环境压力2.0Mpa,温度200℃以上,污泥在水热碳化系统中整体停留时间40分钟左右,并发生了碳化反应,污泥中大部分有机质被碳化分解,碳化反应完成后的污泥经过闪蒸罐与蒸汽进行分离,分离后的蒸汽(140℃)经由管道送回至工作泥罐中将污泥进行预热。从闪蒸罐分离出来的浆状污泥再经由间接式水换热器进行降温至60℃以下后送至热解罐等待压滤,热解罐底泥浆泵将污泥浆送至相应的压滤机进行固液分离,分离后得到含水率30%以下固体物送至原料存储区,并根据实际情况送至终端用户;整个处理过程不产生臭气,仅有部分不凝气和板框压滤废气,不需要独立设置臭气处理系统,分离后的水汇入厂区污水处理厂深度处理。
核心突破
● 将高压反应容器改为管道群,大大降低了因高压容器带来的安全隐患。
● 同时真正意义上实现了连续式生产,并非续批式生产。
水热炭化处理污泥对比
原泥含水率(MC)80%~82% | → | 在2.0Mpa、200℃以上的水热碳化工艺中经过热处理后, 再经过板框压滤机压榨,得到含水28%的干泥饼。 |
水热碳化在有机固废上的优点
● 处置过程不添加任何化学药剂、石灰等;
● 细胞破壁,有机质分解成小分子有机酸,可以作为污水厂碳源或厌氧产沼气;
● 有机物碳化后,大大的减少了干基量;
● 运行压力2.0Mpa以上,温度200℃以上,可将有机固废中的病毒、细菌及虫卵全部去除;
● 大部分有机物发生碳化,碳保留在固体物中,没有增加无机成分,不降低原有热值;
● 在压力的环境下未发生汽化潜热,能耗低;
● 处理效果接近焚烧,但投资及运行成本远低于焚烧;
基于以上优势,水热碳化工艺解决了含有机固废脱水难、易腐、终端处置难的情况,为后续有机固废的综合利用提供了必要的预处理条件。
成本对比 运营能耗突破
按照80%含水率计算,吨消耗指标大幅降低,每吨消耗蒸汽300KG,电16kw·H,水0.5T。
天然气单价3元/m³ 电费1元/kw·h 水费5元/吨
项目 | 单价(元) | 板框压滤(药剂法) | 板框压滤(石灰法) | 热干化 | 水热碳化 |
吨消耗 | 小计 | 吨消耗 | 小计 | 吨消耗 | 小计 | 吨消耗 | 小计 |
生产指标 | 原泥含水率 | 80% |
含水率 | | 60% | 55% | 30% | 30% |
剩余固体物(T) | | 0.5 | 0.57 | 0.28 | 0.17 |
消耗指标 | 天然气(m³) | 3 | 无 | | 无 | | 90 | 270 | 25 | 75 |
电(kw.h) | 1 | 35 | 35 | 35 | 35 | 40 | 40 | 16 | 16 |
水(T) | 5 | 无 | | 无 | | 无 | | 0.5 | 2.5 |
药剂、石灰 | | 100 | 100 | 80 | 80 | 无 | | 无 | |
后端处理费 | 300 | 0.5 | 150 | 0.57 | 171 | 0.28 | 84 | 0.17 | 51 |
成本合计 | | | 285 | | 286 | | 394 | | 144 |