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工業污泥制生物燃氣關鍵技術裝備與產業化示范

項目背景是北京市燃氣緊缺，日缺口最多達800萬立方米；北京市大力推廣市政天然氣管網入村工程；污水處理產生的大量污泥造成了嚴重的環境污染；北京2014年工業污泥產量超過100萬噸；污泥是城市水處理廠的伴隨產物，隨著社會文明的進步以及環保水平的提高，污水處理能力和處理量也在逐年增長, ,污泥的處理處置問題已成為世界性的課題。目前國內污泥的處理處置率很低,主要是填埋和農用,也有一部分進行焚燒處理,而這些處理方式均會導致不同程度的二次污染問題。污泥熱解技術具有可回收能源和有用物質、技術不復雜、氣體能源產品可不需要儲存、對不同的物料成分可以靈活運行等優點。項目創新點在于太陽能干燥技術實現污泥干燥和減量化，有低能耗、綠色環保的優勢。污泥熱解-氣化工藝及關鍵設備循環流化床均系自主開發，具有自主知識產權，可實現污泥所蘊含的化學能高效轉化為生物燃氣。污泥熱解-氣化工藝主要產品系生物燃氣，聯產灰分和中壓蒸汽。污泥熱解-氣化工藝實現污泥中灰分無害化利用制建材并回收重金屬。污泥熱解-氣化工藝實現廢物零排放，原子經濟性高。本技術使用固定床反應器,以制備氣體燃料為目的,對城市污水處理廠的污泥進行了熱解資源化研究。以污泥為原料進行了熱解工藝開發,考察不同反應條件對熱解效果的影響。得出在合適的操作條件下,污泥熱解制備氣體燃料最佳的反應條件。此時,氣體產率達35%,所得氣體中可燃組分H2、CH4和CO的總含量達到了60% ,產氣熱值為8039.77kJ/m3。對500℃時生成的焦油進行了成分分析,發現焦油中N和O含量較高,若用于燃燒可能會產生較多的二次污染物。分別用干污泥和濕污泥與生物質混合,進行共熱解技術開發。結果發現,當干污泥中摻混50%時,能有效提高污泥熱解的氣體產率。濕污泥與生物質進行混合熱解時, 隨混合物中生物質比例的增加,溫度的增加,氣體產率、氣體熱值逐漸增加。對污泥熱解殘渣進行了水蒸氣氣化反應。分別改變溫度、固相停留時間、水蒸氣流量和催化劑等條件,考察其對氣化結果的影響。得出污泥熱解殘渣水蒸氣氣化制取富氫燃氣的最佳條件。

北京化工大學 2021-02-01

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