SlurryCardTM污泥碳化工艺

　　1.5   SlurryCarbTM 碳化工艺流程

　　Step 1: 污泥预处理，将含水率80％左右的脱水污泥切碎，搅拌。

　　Step 2: 污泥加压，将污泥加压送入碳化系统。

　　Step 3: 污泥加热，通过外部热源为污泥加热。

　　Step 4: 污泥裂解反应，在高温高压状态下，污泥被裂解成液态。

　　Step 5: 冷凝/热交换，将加热的污泥水冷却，能量经热交换器回收。

　　Step 6: 污泥液脱水，脱水后的泥饼的含水率为50％以下。

　　Step 7: 上清液回收，使用膜过滤技术处理后的水返回污水处理厂。

　　Step 8: 干化，造粒，根据用户需要可以对碳化物进一步干化造粒，或保持原状。

　　1.6污泥碳化的主要参数

　　进泥含水率：  80%左右（干物质20，水80）

　　碳化物含水率：   50％以下（干物质20，水20）

　　实际脱水：  75％以上 (80－20）

　　反应时间：  12分钟

　　反应温度：  <300℃

　　反应压力：  <10MPa

　　E-fuel燃值（美国）： 3600大卡/公斤DS（消化污泥），4500大卡/公斤DS(未消化)

　　滤出液处理：

　　膜生物反应器（MBR），达到国家污水排放标准。

　　蒸发气处理：

　　废气燃烧＋旋风、过滤器，达到国家废气排放标准。

　　1.7SlurryCarbTM 碳化工艺质量平衡

　　1.8SlurryCarbTM 碳化工艺能耗（与干化比较）

　　（1）理论基础

　　取含水率80％的污泥1.25kg（其中水含量为1kg，DS含量为0.25kg）。

　　标准大气压下，将1公斤水从20℃升高至100℃所需要的能量为80大卡，折合335千焦。将1公斤水在其沸点蒸发所需要的热量为40.8千焦/摩尔，相当于2260千焦。（五倍于把等量水从一摄氏度加热到一百摄氏度所需要的热量）。

　　（2）污泥干化能耗

　　假设污泥中干物质的比热与水相同，则0.25公斤干物质从20℃加温至100℃需要84千焦。1.25kg含水率80％的污泥干化所需要的总能量为：335 ＋ 2260 ＋ 84 ＝ 2679千焦

　　由于干化只能以其干化物质进行能量回收（污泥返混），最多只能有30％的能量回收，所以干化需要的能量为：2679 × 70％＝ 1875千焦

　　（3）污泥碳化能耗

　　在10MPa压力下，污泥中的水份不会汽化，将1公斤水从160℃升高至240℃所需要的能量为80大卡（SlurryCarb工艺的能量回收可将初始污泥的温度提高至160℃），折合400千焦。（水在10MPa下的比热约为5.0×kJ/(kg ℃)。）加压能量很小，可以忽略不计。

　　假设污泥中干物质的比热与水相同，将0.25公斤干物质从160℃升高至240℃需要100千焦。

　　碳化部分需要的总能量为：400 ＋ 100 ＝ 500千焦

　　由于碳化剩余物中还有50％的水分，不考虑干物质减量，其总量为0.5公斤，用干化方法蒸发，需要能量应为：84 ＋ 565 ＋ 84 ＝ 733千焦

　　同样考虑30％的能量回收，干化所需能量为：733× 70％＝ 513 千焦

　　整个碳化过程需要的能量：500 ＋ 513 ＝ 1013 千焦

　　纯干化工艺需要的热量为1875千焦，碳化后再干化工艺需要的热量为1013千焦，后者是前者的54％，节省能源约46％。

　　2. SlurryCarbTM工艺的投资

　　在美国，建设一座处理700吨/天污泥（含水率80％）污泥干化处理厂的总投资约为7500万美元，包括全部土建，设备、安装和技术使用费等。其中直接费（设备，土建）为4000万美元，工程费为1850万美元，其他资金筹集，保险等1650万美元。合到处理100吨/天污泥（含水率80％）的总投资为8500万人民币。

　　按同样的水平和数量，如果在中国建设，直接费约2000万美元，工程费约380万美元，资金费用约550万美元，总投资约2930万美元，合人民币23440万人民币。合到处理100吨/天污泥（含水率80％）的总投资为3400万人民币。

　　由于SlurryCarbTM采用了大量的常规设备，总造价比干化设备的投资要小很多。目前，即使在美国，SlurryCarbTM也是处于起步阶段，技术使用费，设计费等相对收取的较高，一旦批量推广，整体造价还会大幅度降低。