1. 污泥低溫碳化理論上需要的能量

　　污泥低溫碳化后的污泥裂解液流動(dòng)性很好，可以作為原始污泥預(yù)熱的熱源。生產(chǎn)中的實(shí)際數(shù)據(jù)證明，用碳化裂解液一般可將原始污泥加熱至160℃以上。如果碳化裂解溫度設(shè)定為250℃，水在10MPa，200℃以上的比熱按5.0×kJ/(kg ℃)計(jì)算，則將1公斤污泥升高至250℃所需要的理論熱量為

　　5*(250-160)= 450 KJ

　　以上熱量就是污泥低溫碳化所需要的全部理論熱量。即使不使用裂解污泥預(yù)熱原始污泥，將全部污泥由常溫升高至250℃以上也只需要1150 KJ，相比干化和焚燒所需要的理論能耗都低。

　　2. 污泥干化理論上需要的能量

　　標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，

　　將1公斤污泥從20℃升高至100℃所需要的能量為80大卡，折合335KJ。

　　將1公斤水在其沸點(diǎn)蒸發(fā)所需要的熱量為2280KJ。(五倍于把等量水從零攝氏度加熱到一百攝氏度所需要的熱量)。而把1公斤污泥中的80%水分用蒸發(fā)的方法降至含水率50%需要的熱量計(jì)算如下。

　　蒸發(fā)的水量： Wz = (1 - (1-80%)/(1-50%))= 0.6kg

　　蒸發(fā)的能耗： Ez = 4.18*0.6*(100-20)+ 2280 * 0.6 = 1568 KJ

　　剩余物質(zhì)升溫所需要的熱量：1.5*(1-0.6)*(100-20)= 48 KJ

　　將1公斤含水率80%的污泥干化為含水率50%，理論上所需要的總能量為1568 + 48 = 1616 KJ

　　3. 污泥焚燒理論上所需要的能量

　　污泥焚燒過程是污泥中熱值的再利用過程。以污泥完全焚燒，灰渣的含水率為零計(jì)算，全部水分蒸發(fā)所需要的熱量為：

　　Ez = 4.18*0.8*(100-20)+ 2280 * 0.8 = 2092 KJ

　　如果污泥中干物質(zhì)的低位發(fā)熱值達(dá)到2500大卡，以含水率80%計(jì)算，干物質(zhì)中包含的理論熱值可以達(dá)到500大卡，約2000 KJ，完全焚燒不考慮效率，理論上可以滿足全部水分蒸發(fā)所需要的熱量。但實(shí)際上，大型燃煤鍋爐的熱效率最多也只能達(dá)到70%，而燃燒含水率達(dá)80%的低熱值污泥的效率最多只能達(dá)到50%。也就是說，在直接污泥焚燒過程中，至少每公斤污泥還要增加1000 KJ(約一半能量)的輔助燃料。

　　4. 影響污泥低溫碳化能量消耗的因素

　　從上面的理論計(jì)算中可以看出，污泥低溫碳化的能耗比較污泥干化和污泥焚燒具有很大的優(yōu)勢。理論計(jì)算值與最終的生產(chǎn)性裝置還有很大的距離。影響污泥低溫碳化能耗的因素至少還需考慮以下幾個(gè)方面：

　　為了提高污泥在連續(xù)工藝中的流動(dòng)性，可能要向污泥中加水，加水量增加，能耗就會(huì)相應(yīng)增大。美國、日本和中國目前的加水量一般在20%-50%污泥量之間，當(dāng)加水在20%時(shí)，理論能耗為450*1.2=540 KJ，而加水量達(dá)到50%時(shí)，理論能耗為450*1.5=675 KJ。

　　為污泥加熱需要使用換熱器，換熱器的型式?jīng)Q定換熱器的效率，換熱器的效率越低，能耗越大。目前美國和中國使用的換熱器的效率均在85%以上。

　　為了回收污泥碳化裂解液中的能量，需要用裂解液預(yù)熱進(jìn)入系統(tǒng)的原始污泥，預(yù)熱的效果越好，預(yù)熱后的污泥溫度就越高，需要加熱的溫度就越少，能耗就越低。中國目前經(jīng)過預(yù)熱后的污泥溫度已經(jīng)達(dá)到160℃以上(環(huán)境溫度20℃)。

　　系統(tǒng)的保溫效果越好，向環(huán)境中散發(fā)的熱量就越少，能耗就越少。

　　污泥干化和污泥焚燒實(shí)際的能耗也與設(shè)備的形式、運(yùn)行的溫度、設(shè)備的效率有直接的關(guān)系。上面的能耗計(jì)算只是最初級的，許多輔助因素均未考慮，目的是從最主要的能耗考慮，使從事污泥處置項(xiàng)目管理的人員有一個(gè)基本的概念。各種污泥處置方案能耗的熱力學(xué)計(jì)算實(shí)際上要考慮的問題相當(dāng)多，計(jì)算方法也比較復(fù)雜，需要讀者自行參考相應(yīng)的論文。