CN102465048A - 污泥生物质成型燃料 - Google Patents

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Abstract

污泥生物质成型燃料属于可再生能源开发和CO2减排技术领域。只需将现有生物质成型燃料的环模滚压成型机改为对辊成型机,以污水处理厂含水80%的污泥作成型粘结剂,即可生产污泥生物质成型燃料。比原生产工艺可提高产量30倍,减少投资和成本一半以上,取代的煤炭可减排CO2数以亿吨计,SO2以百万吨计,并可全部焚烧处理污泥和全部利用生物质废料。污泥生物质成型燃料成本低、产量高、质量好;成型工艺简单,极易普及推广使用。用其他粘结剂亦可用本工艺生产生物质成型燃料。

Description

污泥生物质成型燃料
一、技术领域:
本发明涉及城市污水污泥(以下简称污泥)能源化利用及生物质燃料成型工艺。属于可再生能源开发和CO2减排技术领域。
二、技术背景:
全球生物质的年产量相当于目前人类年消耗化石能源量的20倍,被称之为第四能源。特别是植物光合作用所吸收的CO2与燃烧排出的CO2可以持平。被视为CO2零排放,在要求低碳排放的今天更受青睐!20年前,指出人类在导致地球变暖,而使全球变暖问题纳入政治议程的世界著名科学家,再次发出警告:全球大气中的CO2含量已超过危险水平!呼吁人类“以柴代煤”。他认为:重新采用人类最古老的燃料十分重要。现在,许多国家将生物质与煤混烧,作为完成CO2减排任务的最经济的技术措施。
污水污泥由生物质腐败和消化后生成。热值在16MJ/kg左右,与生物质一样也相当于低质煤。国外称之为生物质固体。《中国可再生能源法》规定:生物质能,是指利用自然界的植物、粪便以及城市有机废物转化成的能源。国家鼓励清洁、高效地开发利用生物质燃料。
焚烧法处理污泥可以彻底消毒灭菌又可回收热量。国外除在电站锅炉的煤粉里掺烧污泥粉5~10%和在水泥窑的煤粉中掺烧污泥粉5%以外,就只好兴建专用的焚烧设备。但工艺复杂、设备昂贵、运行费用高,国内有些城市引进使用,都因经济负担沉重而举步维艰。
中国年燃煤25亿吨,约占世界燃煤量的1/3,其中有大量的工业锅炉、采暖锅炉、工业窑炉、小茶水锅炉和民用炉灶等层燃炉,每年燃煤10多亿吨。这些都是现成的焚烧炉。而在工业发达国家却没有,这是有利于消纳污泥的国情。为污泥的能源化利用提供了一个巨大的平台。中国年产生农作废物、林业废物及城市污水、工业有机废水和城市固体废物(主要是生活垃圾和污水污泥)等也年产10多亿吨生物质资源,需要开发利用。
从20世纪30年代,美国开始研究生物质燃料成型以来,90年代已被欧日等国普遍采用。中国也引进推广。但一直都采用热压成型,靠机械摩擦和挤压生热,使生物质中的木质素熔化后产生粘结性,在外力作用下压缩成棒状成型燃料。产量低、电耗高。国际能源署生物质协定任务32课题组称:必须改进颗粒压缩成型技术,以满足低成本和提高质量(正确选择模型、评估和测试提高质量和减少成本的生物添加剂,开发试验预处理技术)。
三、发明内容:
本发明就是针对国际上要求中国大量减排CO2,而中国有大量的生物质资源和大量的燃煤设备的国情,将需要大量资金去处理的污泥作为粘结剂,采用现有的型煤生产工艺大量生产生物质成型燃料。这样,将多个难题一并解决,一举多得。
污泥一般含有机质50~70%,含有细胞外聚合物(主要是多糖和蛋白质等),有机物中微生物形成的菌团与其吸附的有机物和无机物(少量的粘土,相当于生物质中的灰分),形成一个稳定的胶体分散系统,有很强的粘结性。这是污泥脱水的大难题,而用于生物质燃料成型,则是一种极佳的复合型粘结剂。
本发明是将含水80%的污泥与生物质粉料拌匀后,按现有的型煤生产工艺用对辊成型机压缩成块状的污泥生物质成型燃料。用其他粘结剂亦可采用本工艺生产生物质成型燃料。其特征是:以污泥或其他粘性物作粘结剂,用对辊成型机压缩成型。
本发明比现有技术的有益效果:污泥生物质成型燃料可以低成本大量生产、大量取代煤炭,大幅度减排CO2和SO2,近期最多可年减少煤炭消耗5亿吨,减排CO21亿吨;用于污泥稳定化的石灰还可以脱硫、脱氯;污泥生物质成型燃料燃烧时,比燃煤和现有不加粘结剂的生物质成型燃料可减少黑烟,减少飞灰;相同能耗下比现有环模滚压成型可提高产量30倍左右;可以减少投资一半以上、降低成本一半以上;能象焚烧法那样无害化处理污泥并进行能源利用。
四、附图说明:
附图是污泥生物质成型燃料生产的工艺流程图。与现有生物质成型燃料工艺的不同,主要在于添加粘结剂和改换了成型机械。
五、具体实施方式:
在现有生物质成型燃料生产工艺的基础上,将原环模滚压成型机改为在相同产量下仅需1/10以下造价的对辊成型机或冲压成型机,将原螺旋送料机改为双轴搅拌机,再增加一台简易的污泥给料机,即可进行污泥生物质成型燃料生产。生物质粉料与含水80%的污泥的配比,主要由成型含水量进行控制。工艺简单、造价低廉、产量高、质量好。如果是就近成型,可以直接入炉燃烧;如果需短期存放,可加石灰稳定。最好在120~160℃下干燥杀死所有的微生物后再出厂销售。如果用其他粘结剂,亦可用对辊成型机或冲压成型机生产生物质成型燃料。
由于污泥中粘土对生物质粉料的覆盖和对其间隙的填充,可使成型燃料的密度增加,再加上污泥生物质已经消化、腐败,污泥生物质成型燃料的挥发分,析出速率比未加污泥的生物质成型燃料相对较缓,容易充分燃烧而消烟;污泥中的粘土对生物质燃料灰分的粘附和包裹,可以减少飞灰从而降低烟尘浓度。

Claims (4)

1.污泥生物质成型燃料主要由生物质粉料经压缩成型,其特征是:以污水污泥作粘结剂,用对辊成型机压缩成型。
2.权利要求1所述的污泥生物质成型燃料,其特征是:用污水污泥作粘结剂亦可用生物质水解液、工业有机废液、废渣等作粘结剂。
3.权利要求1所述的污泥生物质成型燃料,其特征是:用污水污泥作粘结剂或用粘土、石灰、电石渣等型煤生产用的其他粘结剂。
4.权利要求1所述的污泥生物质成型燃料,其特征是:压缩成型机械可以是对辊成型机或者是冲压成型机等型煤生产用的其他成型机。
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