给水排水 污泥热解碳化特性分析与技术评价

污泥热解碳化是一种低碳的污泥处理方法，目前已成为可替代污泥焚烧处理的一个重要技术方向。本报告总结了污泥热解碳化技术的转化过程和减排效果。首先对污泥的性质和污泥热解碳化规律进行了回顾，然后分析了污泥热解碳化过程中能量的平衡、污染物排放特性；指出提升能量自平衡及控制污染物排放的关键，最后核算了热解碳化过程中CO2排放特性及相比焚烧技术的减排效果，形成了实施污泥碳化技术工程应用的重要支撑依据。主要结论如下：

（1）污泥具有高含水、热值多变的理化性质

脱水污泥含水率高达80%，干基低位热值在2.30-19.74MJ/kg之间波动。干燥基灰分比例在21.88%-79.05%之间波动。干基灰分含量越高、则热值越低。而污泥热值越高，越适合炭化处理。污泥热解碳化后有炭化物、热解液(油和水)、热解气三种产物，污泥炭化物中保留了部分碳元素，炭化物的产量一般随着热解碳化温度的升高而降低，而热解气产量不断上升，热解液的产量在550℃左右达到峰值。

（2）污泥热解碳化宜优先考虑能量自平衡

污泥热解碳化过程需要供热以满足水分蒸发、物料升温和化学反应的进行，所需热值与污泥含水量、热解碳化温度直接相关。污泥热解碳化后，其产生的热解液、热解气和炭化物的化学能回收效率不超过82%，主要损失在水分蒸发、水分生成的热损失上。宜降低污泥的进炉含水率、合理选择热解碳化温度，尽量利用挥发分（热解气、热解液）自身的能量来满足热解碳化热量需求，实现热解碳化过程的能量自平衡。

（3）污泥热解碳化所产生的污染物及其控制

污泥热解碳化项目仍会产生烟气污染物，尤其是挥发分直接焚烧处理会产生飞灰、HCl、SO2、NOx及二噁英等污染物。建议采用“旋风+活性炭喷射+布袋+脱硫脱酸”处理工艺，并在热风炉内采取SNCR脱硝措施，必要时再设置SCR等脱硝设施。污泥碳化项目所产生的臭气，可采用高温脱臭或生物除臭处理。

（4）污泥热解碳化的CO2减排效果

日本的运行经验表明污泥碳化装置比污泥焚烧炉产生的温室气体排放量更少，其减排贡献主要来自于非二气体（N2O）的大幅减少和热解炭化物后续土地利用固碳两个方面。本研究比较了国内的污泥焚烧装置和碳化装置的CO2排放情况，在污泥热值近似、且焚烧规模远大于热解碳化规模的情况下，通过生命周期评价验证了碳化装置的CO2排放量低于焚烧装置，在污泥干基热值为10MJ/kg的条件下，减排比例约为63.5%。