【典型案例】千吨级污泥热解气化项目：集成创新与循环经济实践
郑州新区污水处理厂二期工程污泥热解气化项目简介
郑州新区污水处理厂二期工程污泥热解气化项目位于郑州市中牟县郑州新区污水处理厂内，该项目采用“机械浓缩+板框脱水+干化+热解气化焚烧”集成工艺，处理规模为1000吨/天，项目占地约58亩，主要服务于郑州新区污水处理厂内的污泥处置。实现了污泥从高含水率到无害化、减量化和资源化的全过程处理。特别是热解气化技术的应用，将污泥转化为可燃气体和炉渣，不仅降低了能耗，还实现了能源的循环利用。这一技术创新为市政污泥处理提供了新的技术路径，推动了环保技术的升级和应用。
污泥热解气化项目总图
工艺流程
项目工艺流程为：板框污泥经过带式干化机烘干，产生的废气经除臭系统处理达标排放。烘干后的污泥进行造粒处理，制成均匀颗粒，造粒后的污泥在气化炉进行气化系统，污泥中的有机物被分解转化为可燃气体，无机物以炉渣的形式排出。可燃气体在热风炉内进行燃烧，燃烧后的高温烟气经余热锅炉换热后产生饱和蒸汽，为干化机提供热量，换热后的烟气经布袋除尘脱硫脱硝系统处理后达标排放。
系统工艺流程图
1、干化系统
干化系统采用带式干化机，是一种环保、高效、节能的污泥干化设备，可有效的将污泥含水率降低至20%左右。其主要工作原理是利用干燥的热空气为干燥介质。通过循环风机使其不断的与污泥进行接触从而带走污泥中的水分，实现污泥的干化，高温高湿气体经过冷凝后部分在化机内循环利用，剩余尾气排出干化机。整个设备全封闭设计，无异味溢出。带式干化机采用污泥热解气化后产生的蒸汽为热源，干化后的污泥进入后端造粒系统造粒成型。
2、气化系统
造粒成型后的污泥由气化炉顶部加入，原料在气化炉内由上而下缓慢移动，与上升的气化剂和反应气体逆流接触（汽化剂由炉底送入），经一系列复杂多相的物理化学变化，由燃烧、气化和热解产生的可燃气从气化炉上部排出，炉渣从气化炉下部排出。利用炉渣和可燃气的显热，分别预热入炉的气化剂和污泥原料，从而提高气化炉热效率，提升碳转化率。
气化炉
污泥在气化炉内发生热解气化反应后产生可燃气，主要成分有 CO、H₂、CmHn等，可自持燃烧并作为燃料在系统内使用，其低位热值约为 2.93-3.97MJ/Nm³。各成分占比如下：CO 占 8%、CH₄占 1.5%、H₂占 15%、CO₂占 16%、CnHm 占 0.4%、N₂占 41.1%、O₂占 1%、H2O占14%。
炉渣热灼减率小于 3%，密度约为 640-820Kg/m³，可建材利用及园林植物育苗与栽培等，也可做为填充混凝土、泡沫混凝土、混凝土内养护细骨料和高强轻骨料等建材产品。结合炉渣自身属性，由于重金属已固化，可作为肥效缓释型结构调理物质，用于园林植物育苗与栽培等，具有改善基质透气性能、提供矿质营养等作用，能使植物种子萌发早，植株生长旺盛。
3、烟气系统余热利用后的烟气进入布袋除尘器，除尘后的烟气经过脱硫脱硝的处理后达标排放。
项目主要特点
1、资源循环利用，"项目构建了从污泥进料→热干化脱水→热解气化→能源回收→炉渣利用的全流程闭环处理体系，形成‘处理-能源-材料’三位一体的循环经济模式。"
2、绿色环保，国内首创污泥热解气化集成技术，突破传统焚烧工艺瓶颈，通过反应条件抑制二噁英生成，重金属固化率超95%，飞灰产生量减少95%以上。
3、经济环保双赢，较传统焚烧技术，投资成本、运维能耗都不同程度的降低；无二次污染，排放指标优于国家标准（GB 18485-2014）。该项目不仅有效解决了郑州市大量市政污泥的处置问题，还为污泥处理提供了新的技术选择，具有良好的示范作用。
