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工业污泥制生物燃气关键技术装备与产业化示范

项目背景是北京市燃气紧缺，日缺口最多达800万立方米；北京市大力推广市政天然气管网入村工程；污水处理产生的大量污泥造成了严重的环境污染；北京2014年工业污泥产量超过100万吨；污泥是城市水处理厂的伴随产物，随着社会文明的进步以及环保水平的提高，污水处理能力和处理量也在逐年增长, ,污泥的处理处置问题已成为世界性的课题。目前国内污泥的处理处置率很低,主要是填埋和农用,也有一部分进行焚烧处理,而这些处理方式均会导致不同程度的二次污染问题。污泥热解技术具有可回收能源和有用物质、技术不复杂、气体能源产品可不需要储存、对不同的物料成分可以灵活运行等优点。项目创新点在于太阳能干燥技术实现污泥干燥和减量化，有低能耗、绿色环保的优势。污泥热解-气化工艺及关键设备循环流化床均系自主开发，具有自主知识产权，可实现污泥所蕴含的化学能高效转化为生物燃气。污泥热解-气化工艺主要产品系生物燃气，联产灰分和中压蒸汽。污泥热解-气化工艺实现污泥中灰分无害化利用制建材并回收重金属。污泥热解-气化工艺实现废物零排放，原子经济性高。本技术使用固定床反应器,以制备气体燃料为目的,对城市污水处理厂的污泥进行了热解资源化研究。以污泥为原料进行了热解工艺开发,考察不同反应条件对热解效果的影响。得出在合适的操作条件下,污泥热解制备气体燃料最佳的反应条件。此时,气体产率达35%,所得气体中可燃组分H2、CH4和CO的总含量达到了60% ,产气热值为8039.77kJ/m3。对500℃时生成的焦油进行了成分分析,发现焦油中N和O含量较高,若用于燃烧可能会产生较多的二次污染物。分别用干污泥和湿污泥与生物质混合,进行共热解技术开发。结果发现,当干污泥中掺混50%时,能有效提高污泥热解的气体产率。湿污泥与生物质进行混合热解时, 随混合物中生物质比例的增加,温度的增加,气体产率、气体热值逐渐增加。对污泥热解残渣进行了水蒸气气化反应。分别改变温度、固相停留时间、水蒸气流量和催化剂等条件,考察其对气化结果的影响。得出污泥热解残渣水蒸气气化制取富氢燃气的最佳条件。

北京化工大学 2021-02-01