多年前初次聽說污泥碳化概念，從直覺上判斷，這類高溫處理技術無論如何先要跨越干化的門檻，其處理能耗可能會很高。今年以來，污泥碳化這個詞越來越熱，筆者閑來無事對它做一番了解和探究。

　　一、原理

　　其實，碳化就是對有機廢棄物進行熱分解處理的一類工藝。根據(jù)工藝流程以及產(chǎn)品特征，這類工藝可能有不同的名稱，如碳化、炭化、熱解、裂解、干餾、焦化、氣化、熱裂、熱裂解、高溫裂解等。不管這些名稱是多么不一樣，其基本原理都是在可控條件下使有機質(zhì)受熱分解，工藝所具有的共同特征可以總結(jié)為三句話：

　　1、高溫：在高溫作用下，部分有機質(zhì)發(fā)生解聚，形成可燃氣體；

　　2、低氧：在高溫處理過程中，通過限制供氧量，實現(xiàn)有限燃燒；

　　3、低水分：廢棄物（如污泥）應首先降低水分（前置干燥），才能進行熱解處理；

　　這種有機質(zhì)的熱分解過程在原理上與工業(yè)煉焦有極端相似之處。煉焦反應分為以下幾個階段：

　　（1）干燥和預熱（20-200度）：析出水分；

　�。�2）開始熱分解（200-350度）：產(chǎn)生化合水、二氧化碳、一氧化碳、甲烷等氣體和少量焦油蒸氣和液體；

　�。�3）膠質(zhì)體產(chǎn)生和固化（350-500度）：產(chǎn)生焦油和瀝青等液體，呈膠質(zhì)狀態(tài)；伴隨聚縮和合成反應，析出揮發(fā)物，形成固體物質(zhì)和半焦；

　�。�4）半焦收縮和焦炭形成（500-950度）：產(chǎn)生大量揮發(fā)物，主要是氫氣和甲烷，繼續(xù)析出氫氣焦質(zhì)逐漸變硬；

　　煉焦以獲得焦炭（固體部分）和煤化工產(chǎn)品（來自氣體的進一步提純處理）為目標，這一點與廢棄物的處理是有很大不同的。污泥熱解也產(chǎn)生固體和氣體兩部分，當強調(diào)固體是具有熱值的產(chǎn)品時，可能會以“碳化”、“炭化”稱之。當強調(diào)污泥熱解的氣體作為產(chǎn)品時（用于燃氣輪機），可能會以“氣化”稱之。作為一種廢棄物處理工藝，熱解所產(chǎn)生的氣體均是被燃燒掉的，作為整個熱解系統(tǒng)能量來源的一部分，以降低對外來補充能源的需求

　　二、主要工藝流程及其分析

　　此系統(tǒng)相對復雜些，有4個熱工裝置（預熱爐、再燃爐、備用爐、脫臭爐），一個以污泥為燃料的熱工裝置（碳化爐），一個干化裝置（干燥器），2個間接氣-氣換熱器（空預器和臭氣預熱器），1個冷凝器。

　　此工藝解題的關鍵，在于燃燒所產(chǎn)生的煙氣量及其含濕量。煙氣量和煙氣含水量與燃料和過�？諝庀禂�(shù)的取值相關。通過計算重油和污泥有機質(zhì)、過�？諝庀禂�(shù)，最終計算得到的干煙氣量與水分值，應與干燥器入出口的煙氣量和水分相關。即，由于預熱爐、碳化爐、再燃爐和備用爐產(chǎn)生的煙氣均進入干燥器，干燥器入出口的高溫氣體應該與由4個熱工裝置產(chǎn)生的干煙氣及其水分的產(chǎn)生量相等。

　　三、點評

　　如前所述，對污泥進行熱分解是一類技術，有不同的名稱，但總的原理是類似的，都首先要干化，然后是熱解，熱解的能量被利用。能量不足的部分需要補充。在能量平衡的性質(zhì)上，它與干化+焚燒其實是類似的。

　　從有機質(zhì)利用的角度看，熱解后最終氣化的氣體仍然是被焚燒的，因此存在焚燒煙氣的處理問題。當然，這種利用形式與典型的富氧燃燒有所不同。

　　從整個系統(tǒng)平衡的角度看，污泥碳化工藝是相對合理的，終歸干燥器升水蒸發(fā)量的干空氣用量才4.3kg/kg.H2O，當然，需要有足夠高的溫度，否則干化是無法完成的。