美國SlurryCardTM污泥碳化工藝

美國SlurryCardTM污泥碳化工藝什么是污泥碳化市政污泥中含有可燃物質(zhì)，尤其是生化污泥〔二沉池排出的剩余污泥〕，由于其中含有大量的活性污泥細菌，可燃物質(zhì)量更大。依據(jù)上海、天津等地的污泥發(fā)熱量試驗，中2200－3300大卡/70％左右。夏季污泥的發(fā)熱量比冬季低。它工藝大多數(shù)是通過加熱，蒸發(fā)的方式去除污泥中的水分，耗能大，灰分中的碳質(zhì)低價值小。污泥碳化的進展世界上污泥碳化技術(shù)的進展分為以下三個階段。〔1〕理論爭論階段〔1980－1990〕。這個階段的爭論集中在污泥碳化機理的爭論上申請。Fassbender,A.G等人的STORSDickinsonN.L請和批準的。小規(guī)模生產(chǎn)試驗階段〔1990－2023年〕。隨著污泥碳化理論爭論的深入和試驗室試驗的成功進展小規(guī)模生產(chǎn)性試驗〔PilotTrial〕。通過這些試驗，污泥碳化技術(shù)開頭從試驗室走向特點如下：規(guī)模小。例如199720噸/天；1992年，日本ORGANO1997年ThermoEnergy在加利福尼亞州Colton5試驗資金來自大公司和政府，而不是商業(yè)用戶。例如，在日本的試驗均來自大公司，在加州的試驗資金是來自美國EPA。大規(guī)模的商業(yè)推廣階段〔2023－〕。除了污泥碳化技術(shù)漸漸成熟的因素以外素。在日本，8010302023株式會社甚至推出了標準的污泥碳化減量車碳化。這些進展說明，碳化技術(shù)已趨于成熟。EPA標的污泥〔ClassB〕將不再允許填埋，只有達標污泥〔ClassA〕才允許填埋。這EPA的污2023〔Count〕的些傳統(tǒng)的污泥處置方案〔如燃燒，堆肥，干化〕的同時，的污泥碳化技術(shù)開頭進入了政府2675〔EnertechEnvironmentalCo.〕建設(shè)、運行。污泥碳化的分類:高溫碳化1,200–1,800°F〔649－982℃〕。先將污泥干化至含水率約30％，然后進入炭化爐高溫碳化造粒。碳化顆?？梢宰鳛榈图壢剂鲜褂?，其熱值約為2023－3000大卡/公斤〔在日本或美國〕。技術(shù)上較為成熟的公司包括日本的荏原，三菱重工，巴工業(yè)以及美國的IES行本錢高，產(chǎn)品中的熱值含量低，目前尚未有大規(guī)模的應(yīng)用。最大規(guī)模的為30噸濕污泥/天。中溫碳化8001000°F〔426－537℃〕90％，然后進入炭化爐分解。工藝中產(chǎn)生油，反響水〔蒸汽冷凝水〕，沼氣〔未冷凝的空氣〕和固體碳化物。該技術(shù)的代表為澳大利亞ESI100/日的處理目前尚無其他潛在的用戶。低溫碳化碳化前無需干化，碳化時加壓至10MPa左右，碳化溫度為600℉左右〔315℃〕，碳化后的污泥成液態(tài)，脫水后的含水率達50％以下，經(jīng)干化造粒后可以作為低級燃料使用，其3600－4900/公斤〔在美國〕。污泥中75％的水分脫除，極大地節(jié)約了運行中的能源消耗。污泥全部裂解保證了污泥的徹底穩(wěn)定。污泥碳化過程中保存了絕大局部污泥中熱值，為裂解后的能源再利用制造了條件。污泥低溫碳化技術(shù)的廠家:EnerTech〔能源技術(shù)〕：1992年成立，技術(shù)名稱為SlurrycarbTM，該工藝是連續(xù)式的。其工藝是將污泥熱化分解反響時，污泥中的有機物被分解，二氧化碳氣從固體中被分別。19998〔DOE〕50發(fā)，制造碳化中試裝置PDU〔ProcessDevelopmentUnit〕；202312的原型裝置；20234Railto6252.6〔6.4arces〕，建在Rialto14020234月在Rialto5已經(jīng)全部與Enertech202350ThermoEnergy〔熱能〕：熱能的工藝與EnerTech〔steam〕是注入的而2,000熱能的工藝是批處理，每批需20分鐘的反響時間，有兩個并行的壓力活塞和反響罐，這樣可以使整個工藝連續(xù)。處理后的污泥經(jīng)過壓力釋放系統(tǒng)，然后用離心方式脫水至50％的含EnerTech的產(chǎn)生的碳化物一樣Colton污水處理廠做了一個試驗廠，目前沒有推廣的報導(dǎo)。SlurryCarbTM碳化工藝流程Step1:80％左右的脫水污泥切碎，攪拌。Step2:污泥加壓，將污泥加壓送入碳化系統(tǒng)。Step3:污泥加熱，通過外部熱源為污泥加熱。Step4:污泥裂解反響，在高溫高壓狀態(tài)下，污泥被裂解成液態(tài)。Step5:冷凝/熱交換，將加熱的污泥水冷卻，能量經(jīng)熱交換器回收。Step6:污泥液脫水，脫水后的泥餅的含水率為50％以下。Step7:上清液回收，使用膜過濾技術(shù)處理后的水返回污水處理廠。Step8:干化，造粒，依據(jù)用戶需要可以對碳化物進一步干化造粒，或保持原狀。污泥碳化的主要參數(shù)進泥含水率：碳化物含水率：80%左右〔2080〕50％以下〔2020〕實際脫水：75％以上(80－20〕反響時間：12分鐘反響溫度：<300℃反響壓力：<10MPaE-fuel燃值〔美國：3600大卡公斤D〔消化污泥，4500公斤DS)濾出液處理：膜生物反響器MB蒸發(fā)氣處理：廢氣燃燒＋旋風(fēng)、過濾器，到達國家廢氣排放標準。SlurryCarbTM碳化工藝質(zhì)量平衡SlurryCarbTM碳化工藝能耗〔與干化比較〕理論根底取含水率8％的污泥1.25k〔其中水含量為1kDS含量為0.25k。12010080335千1公斤水在其沸點蒸發(fā)所需要的熱量為40.8千焦/2260〔五倍于把等量水從一攝氏度加熱到一百攝氏度所需要的熱量。污泥干化能耗0.252010084千焦。1.25kg80％的污泥干化所需要的總能量為：335＋2260＋84＝2679千焦由于干化只能以其干化物質(zhì)進展能量回收〔污泥返混，最多只能有3所以干化需要的能量為：2679×70％＝1875千焦污泥碳化能耗10MPa1160240℃所需要的能量為80大卡SlurryCarb工藝的能量回收可將初始污泥的溫度提高至16℃，折合〔10MPa5.0×kJ/(kg℃)〕加壓能量很小，可以無視不計。0.25160240℃需要100千焦。碳化局部需要的總能量為：400＋100＝500千焦由于碳化剩余物中還有50％的水分，不考慮干物質(zhì)減量，其總量為0.5公斤，用干化方法蒸發(fā)，需要能量應(yīng)為：84＋565＋84＝733千焦30％的能量回收，干化所需能量為：733×70％＝513千焦整個碳化過程需要的能量：500＋513＝1013千焦1875千焦，碳化后再干化工藝需要的熱量為1013千焦，后者5446％。SlurryCarbTM工藝的投資在美國，建設(shè)一座處理700噸/天污泥〔80％〕污泥干化處理廠的總投資約為7500萬美元，包括全部土建，設(shè)備、安裝和技術(shù)使用費等。其中直接費〔設(shè)備，土建〕為400018501650100噸/天污泥〔80％〕8500萬人民幣。按同樣的水平和數(shù)量，假設(shè)在中國建設(shè)，直接費約2023380萬美元，550293023440萬人民幣。合處處理100噸/天污泥〔80％〕3400萬人民幣。由于SlurryCarbTM承受了大量的常規(guī)設(shè)備，總造價比干化設(shè)備的投資要小很多。目前，即使在美國，SlurryCarbTM也是處于起步階段，技術(shù)使用費，設(shè)計費等相對收取的較高，一旦批量推廣，整體造價還會大幅度降低。SlurryCarbTM工藝運行本錢估算計算依據(jù)通常10001噸原油的價格相當(dāng)。1噸原油＝7.3桶原油，按國際60美元/3.4250美元/桶計算，2.852.40〔202331日起實行。計算的根本依據(jù)：1大卡＝3.968BTU=4BTU1Btu＝1055.6焦耳＝1KJ1立方米自然氣熱量＝8600大卡65％計算〔最高可達75％〕50％〔60％〕1度電＝860大卡1kg標準煤＝7000大卡1kg0100100大卡1kg500大卡污泥碳化的運行本錢Enertech計算的運行本錢〔炭化物銷售〕160度，加熱至260度，不氣化，即可將污泥中50％以下。1公斤水加熱需要自然氣量＝100/65%/8600=0.018立方米1噸污泥碳化需要自然氣量＝0.018*1000=18立方米80％，當(dāng)含水率降至50％時，75％的水分已經(jīng)被機械脫出，1噸200公斤的水需要氣化。1公斤水干化需要自然氣量＝600/65%/8600=0.107立方米200公斤的水氣化需要自然氣量＝21.4立方米承受直接干化，通過污泥干混，最大可節(jié)約20％的能量，即需要17.1立方米自然氣。35.184.24理費依據(jù)實際濾出水BODCOD12－2015元人民幣/5元/噸左右。14010美元/11.7元。合計＝84.24＋16＋15＋5－11.7＝108.54元人民幣以上計算是依據(jù)美國Enertech公司在加州Railto工程中的計算得出的。中國計算運行本錢〔依據(jù)碳化物自行利用后填埋計算〕在中國工程中，碳化物的銷售前景不能確定，另外，中國目前絕大多數(shù)地區(qū)允許填埋，應(yīng)當(dāng)考慮自行利用。1公斤炭化物〔消化后污泥的碳化物〕1/3立方米的自然氣。在中國，只能相當(dāng)于1/410％－15％，1公斤炭化物＝1/5立方米自然氣比較合理。每噸污泥的碳化物相當(dāng)于自然氣＝140×1/5＝28立方米＝67.2元人民幣5010元左右。按中國實際的狀況，污泥碳化的本錢可以進一步削減為：合計＝84.24＋16＋15＋5－67.2＋10＝63.04元人民幣污泥碳化的BOT本錢20年計算，每噸濕污泥需要考慮折舊費50元左右。依據(jù)Enertech美國的計算方法〔即碳化物廉價賣給水泥廠〕，每噸污泥的最終本錢為158.54元人民幣。依據(jù)中國的計算方法〔即碳化物自行利用后填埋，每噸污泥的最終本錢為113.04民幣。純干化工藝的本錢分析1公斤水干化需要自然氣量＝600/65%/8600=0.107立方米800公斤的水氣化需要自然氣量＝85立方米承受直接干化技術(shù)，通過污泥干混，最大可節(jié)約20％的能量，即需要68立方米自然氣。163.20元人民幣。15元人民幣/噸左右。5元/噸左右。140公斤，全部填埋〔按每立方米填埋費5010元計算，折合人民幣8.4元。純干化運行本錢合計＝163.20＋15＋5＋8.4＝191.6元人民幣建設(shè)1003000－5000萬元人民幣不等。取最低限300020年計算，每噸濕污泥需要考慮折舊費50元左右。純干化BOT的本錢=191.6+50=241.6元人民幣干化＋燃燒工藝的本錢分析干化＋燃燒實際上就是將污泥中原有的熱值全部利用，產(chǎn)生的熱值直接供給應(yīng)干化系統(tǒng)67.2元人民幣的運行費用，即：干化＋燃燒運行本錢合計＝191.6－67.2＝124.4元人民幣建設(shè)1002023萬元人民幣，每噸濕污泥需要比純干化工藝再多考慮折舊費3383元。干化＋燃燒BOT的本錢=124.4+83=207.4元人民幣SlurryCarbTM炭化產(chǎn)品的銷售