CN104862026A - 生物干化污泥制备燃煤锅炉固型燃料的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用生物干化污泥制备燃煤锅炉替代燃料的工艺。具体特征是：以生物干化污泥为主要原材料，通过测定热值、添加助燃剂、导入污染控制剂、优化配伍、冷压成型等工序，生产适合一般燃煤锅炉燃烧的固型燃料。该工艺提高了燃料的能量密度，达到了减少污染物排放的目的，具备操作简便、效率高、经济效益可观的特点。生产的产品落下强度、热稳定性和热值等指标均符合相关国家标准，产品可以长时间贮存和长距离运输，可以替代化石燃料，满足实际发电或取暖燃煤锅炉燃烧的要求。

Description

生物干化污泥制备燃煤锅炉固型燃料的工艺

技术领域

本发明涉及一种利用生物干化污泥制备固型衍生燃料的工艺流程，属于环境保护与资源综合利用领域的固体废弃物处理新技术，尤其适合于有机类固体废弃物的高附加值资源化利用。

背景技术

生物干化法处理污泥是近年来发展起来的一种新型污泥预处理方式，这种方法相对于传统的污泥干化方式具有诸多优势，因而受到了广泛的关注。在通风供氧条件下，污泥中的微生物利用易降解有机物进行好氧呼吸，满足自身生长繁殖需求的同时并释放出大量生物能。这部分能量可使物料温度显著升高，一般可达到55℃，最高可达到70℃以上。同时，微生物活动还能使污泥中的束缚水活化，降低其束缚能态，使其更容易被加热蒸发。污泥中的水分在生物能的加热下转化为水蒸气，通过自由扩散和强制对流进入物料中的孔隙，被风机鼓入的干燥空气带出堆体，从而实现连续不断的脱水干化。

生物干化的特点在于不需外加热源，干化所需能量来源于微生物的好氧发酵活动，属于物料本身的生物能，因此是一种非常经济、节能、环保的干化技术，这也是生物干化与其他干化工艺最大的区别。作为现代化的工业生物技术，生物干化的另一个特点是加入了人为的过程控制策略，对物料进行强制鼓风，从而提高了干化效率、缩短了干化周期，同时具备这两点才能算真正意义上的生物干化工艺。

针对城市污泥和工业污泥，国内外通过热重和燃烧试验对其燃烧和混烧特性进行了相关研究，但是相对这些传统污泥，生物干化污泥经过生物好氧发酵，同时混有稻壳、秸秆等生物质成分，更为复杂。目前国内外关于生物干化的研究主要还是集中在干化机理、工艺调控参数和干化产品土地应用的研究，有关生物干化污泥的热重特性和燃烧性能的研究并不多见。本发明以生物干化污泥为主要原材料，通过添加助燃剂和污染控制剂等辅助材料，生产适合一般燃煤锅炉燃烧的衍生燃料，提高燃料的能量密度，减少污染物排放，确立了一种操作简便、效率高、经济效益可观的生物干化污泥高附加值利用新方法。生产的产品落下强度、热稳定性和热值等指标均符合相关国家标准，产品可以长时间贮存和长距离运输，可以替代化石燃料。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用生物干化污泥制备燃煤锅炉替代燃料的方法，实现污泥的能源回收和高附加值循环利用。其特征是：生物干化污泥经过干燥预处理后，破碎过筛分选，使其性质均匀，测定热值，优化辅助燃料添加量，使产品热值达到3000kcal/kg以上，满足实际使用要求。将辅助燃料和添加剂按比例混合配伍，在冷压成型机上进行成型处理，保持一定的压力和时间后脱模处理。所得优化产品落下强度可以达到75％以上，热稳定性指标可以达到80％以上，满足实际燃煤锅炉燃烧的要求。具体工艺包括下列工序：

(1)预处理工序：将生物干化污泥在烘箱或空气中干燥至物料含水率低于10％，然后将物料置于剪切粉碎机中破碎，随后利用滚筒筛分选，保证筛下物料粒径小于2mm，筛内物料返回剪切破碎工序循环处理。

(2)原料配伍工序：将粒径小于2mm生物干化污泥物料与粒径小于1mm的煤粉调配，其中干化污泥所占质量比例为60-80％，煤粉添加的质量为12-36％，然后再加入质量比例为4-8％的氢氧化钙粉末，氢氧化钙颗粒的粒径小于1mm，置于搅拌机中混合均匀。

(3)成型工序：将上述混合均匀的物料置于成型模具中，均匀增加压力至30-72kN，保持压力30-60秒后泄压。

(4)后处理工序：将上述成型样品从冷压成型机上取下，从模具中脱除，即得固型燃料，可以直接送往燃煤发电或取暖锅炉燃烧；如需保存或运输，需将固型燃料置于密闭容器中保管，定期通入氮气置换空气，防止微生物活动引起爆炸等意外事故。

本发明中的生物干化污泥为污水厂污泥经生物干化处理后的产品，添加了稻壳和木屑进行调理，主要成分为污水厂污泥与稻壳、木屑等的混合物。原料中有机质成分较多，可以很好的起到粘结剂的作用，无需额外添加成型粘结剂，同时形成过程常温冷压即可，无需热压成型，降低了能耗。成型过程中添加了氢氧化钙作为助剂，能够有效控制燃烧过程中酸性气体的排放，绿色环保，同时保证了存储过程的稳定性，无腐败变质的情况。添加煤粉可有效保证燃料热值，本发明中燃料热值可达3000kcal/kg，满足实际发电和取暖燃煤锅炉的要求。本发明中将生物干化污泥和煤粉、助剂等混合制备成型，生产衍生燃料，提高了燃料的能量密度，减少了污染物的排放，所得产品落下强度、热稳定性均得到提高，可以长距离运输和贮存，用于替代部分化石能源，减轻一次能源消耗，提高综合环境效益。

下面结合说明书附图和实施方案进一步阐述本发明的内容。

附图说明

图1是生物干化污泥制备固型燃料的工艺流程图。

图2是固型燃料产品的照片。

图3是成型压力与产品落下强度的关系图。

图4是成型压力与产品热稳定性的关系图。

具体实施方式

下面给出的实施例拟对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整，仍然属于本发明的保护范围。

实施例1：生物干化污泥制备燃煤锅炉固型燃料的工艺，具体包括下列步骤：

参考图1工艺流程，将生物干化污泥置于烘箱中干燥至物料含水率为10％，将物料置于粉碎机中破碎，分选过筛，将破碎后的干化污泥与煤粉调配，其中干化污泥所占质量比例为80份，然后再加入8份氢氧化钙粉末，在搅拌机中混合均匀。取上述混合均匀的物料置于压片成型模具中，装好模具，放置于压片成型机压缩升降台上，均匀增加压力至72kN，保持压力45s，然后泄压。将上述成型样品从冷压成型机上取下，从模具中脱除，即得固型燃料，产品形貌见图2。经实验测试样品热值可达3100kcal/kg，落下强度达到98％(图3)，热稳定性指标达到96％(图4)。

实施例2：生物干化污泥制备燃煤锅炉固型燃料的工艺，具体包括下列步骤：

参考图1工艺流程，将生物干化污泥置于烘箱中干燥至物料含水率为5％，将物料置于粉碎机中破碎，分选过筛，将破碎后的干化污泥与煤粉调配，其中干化污泥所占质量比例为70份，然后再加入6份氢氧化钙粉末，在搅拌机中混合均匀。取上述混合均匀的物料置于压片成型模具中，装好模具，放置于压片成型机压缩升降台上，均匀增加压力至60kN，保持压力60s，然后泄压。将上述成型样品从压片成型机上取下，从模具中脱除，即得固型燃料，产品形貌见图2。经实验测试样品热值可达3300kcal/kg，落下强度达到97％(图3)，热稳定性指标达到82％(图4)。

实施例3：生物干化污泥制备燃煤锅炉固型燃料的工艺，具体包括下列步骤：

参考图1工艺流程，将生物干化污泥置于烘箱中干燥至物料含水率为5％，将物料置于粉碎机中破碎，分选过筛，将破碎后的干化污泥与煤粉调配，其中干化污泥所占质量比例为60份，然后再加入4份氢氧化钙粉末，在搅拌机中混合均匀。取上述混合均匀的物料置于压片成型模具中，装好模具，放置于压片成型机压缩升降台上，均匀增加压力至60kN，保持压力60s，然后泄压。将上述成型样品从压片成型机上取下，从模具中脱除，即得固型燃料，产品形貌见图2。经实验测试样品热值可达3650kcal/kg，落下强度达到95％(图3)，热稳定性指标达到80％(图4)。

上述实例中，所用生物干化污泥采自沈阳某生物干化污泥处理企业提供，煤粉由沈阳某燃煤发电厂提供，该发电厂目前正在利用污泥干化企业的粉状产品掺煤焚烧锅炉发电。

本发明不限于上述实施例，发明内容均可实施，并具有良好的效果。

Claims (2)

1.生物干化污泥制备燃煤锅炉固型燃料的工艺，具体包括下列步骤：

(1)预处理工序：将生物干化污泥干燥含水率低于10％，然后置于剪切粉碎机中破碎，利用滚筒筛分选，保证筛下物料粒径小于2毫米，筛内物料返回剪切破碎工序循环处理；

(2)原料配伍工序：将粒径小于2毫米生物干化污泥物料与粒径小于1毫米的煤粉调配，其中干化污泥所占质量比例为60-80％，煤粉添加的质量为12-36％，然后再加入质量比例为4-8％的氢氧化钙粉末，氢氧化钙颗粒的粒径小于1毫米，置于搅拌机中混合均匀；

(3)成型工序：将上述混合均匀的物料置于成型模具中，增加压力至30-72千牛，保持压力30-60秒后泄压；

(4)后处理工序：将上述成型样品从冷压成型机上取下，从模具中脱除，即得固型燃料。

2.按照权利1所述的生物干化污泥制备燃煤锅炉固型燃料的工艺，其特征是：步骤(4)中的产品如果需要保存或运输，需将固型燃料置于密闭容器中保管，每3天一次通入氮气置换空气。