污泥快速熱解技術(shù)的能源經(jīng)濟(jì)性研究.pdf

1、隨著中國(guó)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(dāng)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(jià)值高等優(yōu)點(diǎn)而被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)污泥潔凈、高效和資源化處理目標(biāo)的極具潛力的處理技術(shù)之一。本文依托國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目“污泥熱解能源化利用成套技術(shù)及工程示范”，針對(duì)武漢市兩類市政污泥開(kāi)展了快速熱解工藝系統(tǒng)的能源和經(jīng)濟(jì)性研究，主要包括以下幾個(gè)方面的工作：
　　首先對(duì)取自武漢市兩個(gè)污水處理廠的

2、污泥（龍王嘴LWZ和湯遜湖TXH）進(jìn)行快速熱解實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)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(jì)規(guī)模，對(duì)兩類污泥在

3、不同溫度工況下的熱解情況進(jìn)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(duì)工藝系統(tǒng)進(jìn)行能量角度的評(píng)價(jià)，通過(guò)對(duì)各部分的熱損和收益的計(jì)算，確定整個(gè)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(lái)自于燃燒部分，即由于補(bǔ)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(xiàn)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(bǔ)充燃料、改進(jìn)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(guò)Aspen Process Economic Analyser對(duì)污泥快速熱解系統(tǒng)進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性分析，以凈現(xiàn)值（NPV）和內(nèi)部投資收益率（IRR）經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)對(duì)不同污泥種類、各熱解溫度工況以及不同產(chǎn)物的情況進(jìn)行了對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)有技術(shù)手段和市場(chǎng)條件情況下，各工況系統(tǒng)均無(wú)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(guò)影響