CN101717679A

CN101717679A - 污泥合成燃料的生产工艺

Info

Publication number: CN101717679A
Application number: CN200910223842A
Authority: CN
Inventors: 许晓增; 侯建国
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-11-24
Filing date: 2009-11-24
Publication date: 2010-06-02

Abstract

本发明提供一种污泥合成燃料的生产工艺，所述的生产工艺是将含水80％的脱水污泥和专用添加剂加入机械搅拌式反应器中进行10-60分钟的消毒、除臭及增热处理，排出物经第一步的低温干化(40-200℃)和第二步的自然常温干化，使水份降低到10％以下，最后得到无臭的污泥合成燃料。

Description

污泥合成燃料的生产工艺

技术领域

本发明属于城市污泥处理方法领域，特别涉及污泥燃料化利用的方法。

背景技术

近年来，全球对环境和环保问题的日益重视，特别是我国政府三部委(建设部、环保部及科技部)于二○○九年初联合发布了关于印发《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策(试行)》的通知中对城市污泥的处置处理及利用提出了严格的要求，这样使得城市污泥因含有大量的难降解有毒物、有害重金属(如Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Ni、Hg、As等)和病源微生物及其对人、土壤、大气环境、水源产生潜在严重的二次污染而限制了其传统的卫生填埋处理和作为农业肥料的应用，在此情况下，国内外业界寻求和看好的最有前景的方式是污泥的焚烧处理和燃料化利用。

对于城市脱水污泥(含水80％左右)的焚烧处理从技术上讲不失为一种卫生的和无害化的处置手段，但从经济上讲投入太大，更无效益可言，目前只有政府投入方能做到。按循环经济模式进行低成本和有效益的燃料化利用迫在眉睫。

近年，国内外也有一些文献和专利报道了污泥的燃料化利用，如国外城市污泥的燃料化利用主要有污泥热解炼油法、热化学制油法、HERS和SF燃料化法。前二者均在高温高压条件下进行化学反应制取，HERS法首先是将污泥进行消化，消化气用于燃气发电，其剩余干泥(含80％水)加轻溶剂介质油后通过四效蒸发脱油并回收轻油，最后得到污泥燃料(水2.6％、油.15％)。SF法是将新鲜污泥(80％水)与加热重油混合，然后通过四效蒸发回收重油，最后得到热值5500大卡/KG)的污泥燃料，其含水5％和含油10％以下。据报道，日本有60％以上污泥通过燃烧化处置利用。这些技术因各种原因在我国未得到应用。

我国城市污泥先进的处置和利用方式起步时间不长，处置利用水平较低。主要有北京、上海、天津等地引进国外技术，通过燃烧高品质燃料对脱水污泥进行干化，将水份从80％降到10％，干化后的污泥送往水泥窑炉等途径进行焚烧处理、显然这样处理得不偿失，如天津上马的干化系统处于停滞状态。

我国科技人员近年也在积极探索适合国情的污泥燃料化处置利用途径，如浙江大学将干化污泥通过循环流化床燃烧发电。而更适合国情的掺煤或掺生物质燃烧技术也有一些文献报道，但在实际应用中存在各种问题，如产品臭味严重、混掺后热值低、工业锅炉应用受限制、存在二次污染以及干化成本高等问题，因此到目前为止，未见到成型的或规模化的生产装置和产品。

鉴于以上污泥处置利用现状，本项目技术的开发旨在以目前城市产生脱水混合污泥为主要基质，辅以专用助剂，本着投资小，成本低，二次污染少的原则，进行科学处理后再进行燃料化利用，达到保护环境的目的。

发明内容

本发明的目的在于针对以上现有污泥处置利用技术中存在的诸多问题，提出了一种利用脱水污泥为主要原料生产污泥合成燃料的方法。

其生产工艺的特征：首先是将城市污水处理厂中含水80％左右的脱水污泥、粉煤及氢氧化钠、氢氧化钙和氢氧化钾中的任一种或两种以上的碱加入机械搅拌反应器中进行10-60分钟的消毒灭菌、除臭及增热处理，同时将处理过程产生的硫化物和氮化物等臭气成分经脱臭处理后进行洁净排放；再将排出的固相物经挤条造粒后在40-200℃的低温条件下使其表面干化，然后将表面干化的半成品进行自然干化，使水分降低到10％以下，最后得到无臭的污泥合成燃料。其生产工艺流程如下如图1。

本发明的明显有益效果是：首先勿需先干化而直接利用了含水80％左右的城市脱水污泥在同一反应器中同时进行了消毒灭菌、脱臭及增热处理，这样大大减化了工艺步骤，更为重要的有益效果是后续的干化采用了能耗极低的较低温干化和自然干化步骤，从而使整个生产成本降到最低。因此本发明利用城市污泥及常见材料生产的污泥合成燃料，具有生产成本低，投资少的显著优点。

附图说明

附图为生产工艺流程图

具体实施方式

下面按上述的生产方法，结合实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。

实施例1：

采用的北京清河脱水污泥性质如下：

干基热值kcal/kg	挥发分(％)	灰分(％)	固定碳(％)	含水率(％)
干基热值kcal/kg	挥发分(％)	灰分(％)	固定碳(％)	含水率(％)	3109	45.32	52.23	2.45	81.12

将此脱水污泥(含水81.12％)、氢氧化钠、煤粉按比例45∶3∶52(重量比)装入机械搅拌反应器中，进行20分钟的消毒、除臭反应，将反应后的固体产物挤条造粒，造粒尺寸为：Φ20X25，并在90℃下进行表面干化，使总水份降低到50％，最后自然风干使水份达到10％以下，即为污泥合成燃料产品，其性能如下：

污泥合成燃料性能

干基热值kcal/kg	挥发分(％)	灰分(％)	固定碳(％)	含水率(％)
干基热值kcal/kg	挥发分(％)	灰分(％)	固定碳(％)	含水率(％)	5800	30.00	17.45	43.55	9.00

实施例2：

采用北京高碑店脱水污泥性质如下：

干基热值kcal/kg	挥发分(％)	灰分(％)	固定碳(％)	含水率(％)
干基热值kcal/kg	挥发分(％)	灰分(％)	固定碳(％)	含水率(％)	3229	47.33	50.19	2.48	78.33

将此脱水污泥(含水78.33％)、氢氧化钾及煤粉按比例35∶3∶62(重量比)装入机械搅拌反应器中，进行30分钟的消毒、除臭反应，将反应后的固体产物挤条造粒，造粒尺寸为：Φ25X25，并在100℃下进行表面干化，使总水份降低到40％，最后自然风干使水份达到10％以下即为污泥合成燃料产品，其性能如下：污泥合成燃料性能

干基热值kcal/kg	挥发分(％)	灰分(％)	固定碳(％)	含水率(％)
干基热值kcal/kg	挥发分(％)	灰分(％)	固定碳(％)	含水率(％)	5750	27.12	22.47	45.00	5.41

实施例3：

采用天津纪庄子脱水污泥性质如下：

干基热值kcal/kg	挥发分(％)	灰分(％)	固定碳(％)	含水率(％)
干基热值kcal/kg	挥发分(％)	灰分(％)	固定碳(％)	含水率(％)	2890	42.78	55.12	2.10	78.12

将此脱水污泥(含水78.12％)、氢氧化钠和氢氧化钙的混合物(按重量比1∶2配置)及煤粉按比例30∶3∶67(重量比)装入机械搅拌式反应器中，进行40分钟的消毒、除臭，将反应后的固体产物挤条造粒，造粒尺寸为：Φ30X25，并在120℃下进行表面干化，使总水份降低到47％，最后自然风干使水份达到10％以下即为污泥合成燃料产品，其性能如下：

污泥合成燃料性能

低位热值kcal/kg	挥发分(％)	灰分(％)	固定碳(％)	含水率(％)
低位热值kcal/kg	挥发分(％)	灰分(％)	固定碳(％)	含水率(％)	5860	29.34	14.67	48.51	7.48

通过以上实施例与现有技术比较，取得的明显有益效果是：勿需先干化而直接利用了含水80％左右的城市脱水污泥在同一反应器中同时进行了彻底的消毒灭菌、脱臭处理及增热处理，这样大大减化了工艺步骤，更为重要的有益效果是后续的干化采用了能耗极低的低温干化和自然干化步骤，从而使整个生产成本降低了80％以上。

本发明生产的污泥合成燃料经过大量的工业锅炉试验得到验证，具有着火性好、燃烧时间长、易燃烬、燃烧效率高、污染排放较低等特点。

本发明可以棒粒状、型块状固体燃料直接应用于工业链条锅炉、型煤锅炉，也可通过磨粉机后进入循环流化床锅炉燃烧或煤粉炉燃烧，或制成水煤浆进入水煤浆炉燃烧。

本发明是一种完全可按用途和需求指标要求合成生产的新型燃料，可广泛用作热电、工业、企事业及民用燃料。

以上所述的实施例，只是本发明优选的具体实施情况的一种，本领域的技术人员在本发明技术范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims

1.污泥合成燃料的生产工艺，其特征在于：1)将含水80％的脱水污泥和专用添加剂在反应器中进行消毒、除臭及增热处理；2)处理后的物料经干化步骤后制得污泥合成燃料成品。

2.如权利要求1所述的生产工艺，其特征在于：所述的专用添加剂由氢氧化钠、氢氧化钙和氢氧化钾中的任一种或两种以上的碱及粉煤组成。

3.如权利要求1所述的生产工艺，其特征在于：所述干化步骤是1)首先将经过消毒、除臭及增热处理的固体反应物，经造粒后使其表面干化；2)然后将表面干化的半成品进行自然干化，使总水分降低到10％以下，得到无臭的污泥合成燃料。

4.如权利要求3所述的生产工艺，其特征在于：所述造粒是通过挤条等方式形成各种不同形状和大小的固体颗粒。

5.如权利要求3所述的生产工艺，其特征在于：所述表面干化的温度为40-200℃。