CN102212403A

CN102212403A - 一种制备污泥成型燃料的方法及装置

Info

Publication number: CN102212403A
Application number: CN2011101231391A
Authority: CN
Inventors: 葛仕福; 赵培涛
Original assignee: Jiangsu Xinfa Environmental Protection Technology Co ltd
Current assignee: Jiangsu Xinfa Environmental Protection Technology Co ltd
Priority date: 2011-05-13
Filing date: 2011-05-13
Publication date: 2011-10-12

Abstract

本发明公开了一种污泥制备衍生固体燃料的工艺方法，将含水率70%~85%的脱水湿污泥与生物质按质量比50:（1~10）送入调质釜，通入少量的水、搅拌均匀后加入污泥干固体质量0~20%的调质剂，继续搅拌2~10分钟，通过脱水机去除其中的大部分水，成型、自然干燥24h后制得污泥固体衍生燃料。一种制备污泥衍生固体燃料的装置，包括秸秆破碎机、进料器、调质釜、搅拌器、燃料脱水机、燃料成型机。搅拌器位于调质釜顶端，搅拌轴与调质釜轴线重合并深入调质釜内，秸秆破碎机出口与进料器进口、进料器出口与调质釜进口、调质釜出口与燃料脱水机进口、燃料脱水机出口与燃料成型机进口相连。

Description

一种制备污泥成型燃料的方法及装置

技术领域

本发明属于固体废弃物处理及资源化利用领域，涉及一种污泥制备衍生固体燃料的工艺方法，尤其涉及一种直接采用生物质与含水率80%左右的湿污泥为原料，利用化学调质技术及秸秆的纤维化特性，改善混合物的脱水性能，将脱水后的物质制成的固体衍生燃料的方法及装置。

背景技术

伴随着全球经济的快速发展和人们对环境的日益关注，污水处理量高速增加，污泥产量也迅速扩大。污泥是一种由有机残片、细菌菌体、胶体、各种微生物及有机、无机颗粒组成的极其复杂的非均质体，其中的不稳定有机物易分解产生恶臭，更重要的是其中的有毒污染物、重金属、有害病原体和寄生虫等严重威胁人类的健康。污泥量的不断增加及成分的变化使现有的污泥处理技术逐渐不能满足环保要求，寻找一种既适合处理所有污泥，又能利用污泥中有效成分，实现减量化、无害化、稳定化和资源化的技术是当前污泥处理技术研究开发的方向。

城市污泥中含有大量的有机物，约占70%~80%（质量分数），低位干基热值与劣质煤接近，约14MJ/kg，可以作燃料使用。将污泥按一定比例与煤粉和其他添加剂混合制成合成燃料后，污泥中有机污染物、致病菌可通过燃烧去除，部分重金属离子沉积在灰渣中，减轻环境污染。同时可在一定程度上减少燃煤氮氧化物和硫氧化物的排放。污泥合成燃料具有挥发分含量高、燃点低、温度高、起火快等优点。污泥燃料化技术被认为是有望取代现有污泥处理技术的最有发展前途的方法之一。

传统的污泥合成燃料技术通常是先将污泥干化到含水率50%左右，再与煤、沸石以质量比25: 65: 10混合制成燃料颗粒，也可按煤、污泥、沸石、米糠以质量比45: 35: 10: 10或者煤、污泥、沸石、生石灰以质量比40: 40: 10: 10合成燃料。该技术中煤的比例高（~50%，质量分数），且污泥需先干燥，合成燃料成本高，污泥处理量小。一些以污泥、助燃剂（生物质、煤）、脱硫剂、粘结剂为原料制备合成燃料的技术，污泥的添加比例有所提高，约50%，尽管如此，助燃剂（煤或生物质）的添加比例仍然较大（大于40%），且加入的脱硫剂等降低了燃料的热值。一些研究者以脱水湿污泥和煤粉、木屑等为原料，通过添加化学药剂和稳定剂提高混合物脱水性能，将混合物压力制成燃料，省却传统燃料化技术的污泥干燥阶段，但化学药剂通常为铁盐，且通常为FeCl₃，燃料的含水率确实得以降低，但燃料燃烧时氯离子易形成二恶英并对设备腐蚀较为严重。不仅如此，由于燃料中飞灰等稳定剂的添加比例较大（~25%），合成燃料的热值偏低，通常为3000kJ/kg，难于直接利用。

总之，传统的燃料技术中燃料含水率的降低和热值的提高主要是靠大幅度地添加助燃剂，而不是靠降低污泥的含水率。有些技术尽管做了改进，但使用的脱水剂对设备腐蚀严重。所有的污泥燃料化技术均添加粉煤灰等稳定剂，不仅增加了燃料的体积，还降低了污泥的热值，阻碍了燃料技术的推广应用，不具备工业化推广的条件。

发明内容

本发明提供一种通过化学调质技术及秸秆的纤维化特性，改变污泥与秸秆混合物的脱水性能，并将混合物脱水制成固体衍生燃料的方法及装置。

本发明采用如下技术方案：

本发明所述的一种制备污泥固体衍生燃料的方法，步骤如下：

步骤1 将含水率70%~85%的脱水湿污泥加水搅拌均匀，配制为含水率90%左右的泥浆，向调质釜中加入污泥:秸秆的质量比为50:（1~10）的预先粉碎好的秸秆，并通过搅拌机将混合物搅拌均匀；

步骤2 向调质釜中按污泥质量的1~6%加入化学调质剂，继续搅拌2~10分钟，使化学调质剂与混合物充分反应；

步骤3 将经过化学调理后的混合物送入燃料脱水机脱水；

步骤4 将脱水后的燃料混合物造粒成型、自然干燥24h后制得含水35%左右的污泥衍生固体燃料。

本发明所述的一种实施上述方法的装置，包括秸秆破碎机、进料器、调质釜、搅拌器、燃料脱水机和燃料成型机。搅拌器位于调质釜顶端，搅拌轴与调质釜的轴线重合并深入调质釜内。其连接方式为秸秆破碎机出口与进料器进口、进料器出口与调质釜进口、调质釜出口与燃料脱水机进口、燃料脱水机出口与燃料成型机进口相连。

本发明工作过程如下：

将含水率70%~85%的脱水湿污泥加水搅拌均匀，配制为含水率90%左右的泥浆，向调质釜中加入污泥:秸秆的质量比为50:（1~10）的预先粉碎好的秸秆，随后向调质釜中按污泥质量的1~6%加入化学调质剂，持续搅拌2~10分钟，在调质剂的作用下，调质釜内的混合物中水的结构形态急剧发生改变，之前的“束缚水”转化成“自由水”，混合物的脱水性能显著提高，将调理后的混合物送入燃料脱水机脱水后制得饼状燃料，通过燃料成型机造粒成型、自然干燥24h后制得含水35%左右的污泥衍生固体燃料。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明直接采用80%左右的脱水污泥制备固体燃料，充分利用化学调质技术及秸秆的纤维化特性，改善污泥脱水性能，脱水湿污泥无需预干燥，制备过程中无需大量添加粉煤灰等低热值的添加剂；

2、本发明利用化学调质技术同步实现污泥脱水和资源化利用，燃料中污泥的添加比例大于80%，与原有技术相比，污泥添加比例大大提高，辅助燃料添加比例极低，燃料化后污泥处理直接成本仅为15元/吨，远低于污泥干化焚烧的成本，可作为处理污泥的新技术；

3、本发明主要通过降低污泥含水率来提高衍生固体燃料的热值，充分利用污泥和秸秆的热值，制成的固体燃料的热值高，即使在木屑的添加比例只有10%的情况下，污泥衍生固体燃料的热值也能达到2400kcal/kg；

4、本发明的脱水剂为铝盐或聚硅酸铝铁，无氯离子，克服了传统燃料技术中燃料燃烧时易生成二恶英及设备腐蚀的问题；

5、本发明的技术无需添加飞灰等添加剂，污泥合成燃料的热值高；

6、本发明制备的固体燃料稳定、无害、无污染，燃料焚烧后各种致病菌被杀死，真正实现了污泥处理的稳定化、无害化、减量化；

7、本发明通过化学调质法及秸秆的纤维化特性，提高污泥的脱水性能，其中的水可通过机械方式除去，与热干化及其他污泥燃料化技术相比，能耗低，工艺路线简单易行，无需高温高压条件，污泥衍生固体燃料设备投资成本和制造成本低；

8、本发明工艺路线简单易行，能根据秸秆种类的不同实时调整工艺参数，工艺的自适应强，因而，固体燃料产量的稳定性不会受到秸秆等生物质季节性的影响；

9、与其他现有污泥燃料化技术相比，本发明衍生固体燃料的均匀性好，成本低廉，易实施，可作为一种可再生的替代燃料，具有一定的工业化应用前景，能为污泥的低成本处置，无害化处理和资源化利用提供新的途径。

附图说明

图1是本发明的污泥衍生固体燃料方法的工艺流程图；

其中，1、秸秆破碎机 2、进料器 3、调质釜 4、搅拌器 5、燃料脱水机 6、燃料成型机。

具体实施方式

实施例1

一种制备污泥衍生固体燃料的方法，步骤如下：

步骤1 将含水率70%~85%的脱水湿污泥加水搅拌均匀，配制为含水率90%左右的泥浆，向调质釜中加入污泥:秸秆的质量比为20:（1~8）的预先粉碎好的秸秆，并通过搅拌机将混合物搅拌均匀；

步骤3 将经过化学调理后的混合物送入燃料脱水机脱水；

实施例2

一种实施上述制备污泥衍生固体燃料方法的装置，包括秸秆破碎机1、进料器2、调质釜3、搅拌器4、燃料脱水机5、燃料成型机6。搅拌器位于调质釜顶端，搅拌轴与调质釜的轴线重合并深入调质釜内，秸秆破碎机出口与进料器进口、进料器出口与调质釜进口、调质釜出口与燃料脱水机进口、燃料脱水机出口与燃料成型机进口相连。

下面参照附图，对本发明做出更为详细的说明：

参照图1，一种制备污泥合成燃料方法的装置，包括秸秆破碎机1、进料器2、调质釜3、搅拌器4、燃料脱水机5、燃料成型机6。将含水率80%的市政污泥与木屑按质量比50:1经进料器2送入调质釜3，通过搅拌器4搅拌均匀并向调质釜3中加入污泥质量0.75%的Al³⁺和2.5%的Ca(OH)₂继续搅拌5分钟，将调质过的混合物送入燃料脱水机5压滤1.5小时，随后将饼状的燃料送入经燃料成型机6成型即制得污泥固体衍生燃料，合成燃料的含水率为40%，抗压强度为5kpa，热值为10 240kJ/kg。

本案例直接以含水率为80%的脱水湿污泥和木屑原料，通过化学调质技术提高污泥的脱水性能，将调质后的混合物脱水，再成型制得污泥合成燃料，有效实现了污泥深度脱水与资源化利用一体化。本实施利中，污泥的添加比例为97%，木屑的添加比例为3%，而污泥固体衍生燃料的热值则达到2300kcal/kg，若延长脱水时间，燃料的含水率进一步降低，燃料热值可进一步增大。本发明方法充分利用污泥的热值，有效降低了污泥合成燃料的生产成本，污泥处理量大。

Claims

1.一种制备污泥衍生固体燃料的方法，其步骤如下：

步骤1：将含水率70%~85%的脱水湿污泥加水搅拌均匀，配制为含水率90%左右的泥浆，向调质釜中加入污泥:秸秆的质量比为50:（1~10）的预先粉碎好的秸秆，并通过搅拌机将混合物搅拌均匀；

步骤2：向调质釜中按污泥质量的1~6%加入化学调质剂，继续搅拌2~10分钟，使化学调质剂与混合物充分反应；

步骤3：将经过化学调理后的混合物送入脱水机脱水；

步骤4：将脱水后的燃料混合物造粒成型、自然干燥24h后制得含水35%左右的污泥衍生固体燃料。

2.根据权利要求1所述的制备污泥衍生固体燃料的方法，其特征在于，步骤1中的秸秆为麦秆、稻草杆、玉米杆、薯类、油料、棉花、甘蔗、树叶中的一种或几种，使用前用粉碎机粉碎，特征长度小于5cm均可。

3.根据权利要求1所述的制备污泥衍生固体燃料的方法，步骤2中的化学调质剂为铝盐或聚硅酸铝铁与氢氧化钙/氧化钙的组合，其中铝盐、聚硅酸铁铝的添加比例为0~2%，氢氧化钙/氧化钙的比例在1~4%。

4.一种实施权利要求1所述制备污泥衍生固体燃料方法的装置，包括秸秆破碎机（1）、进料器（2）、调质釜（3）、搅拌器（4）、燃料脱水机（5）、燃料成型机（6）,搅拌器（4）位于调质釜（3）顶端，搅拌轴与调质釜（3）的轴线重合并深入调质釜（3）内，秸秆破碎机（1）出口与进料器（2）进口、进料器（2）出口与调质釜（3）进口、调质釜（3）出口与燃料脱水机（5）进口、燃料脱水机（5）出口与燃料成型机（6）进口相连。