汙泥合成燃料的生產工藝的製作方法

2023-09-23 11:35:10

專利名稱：：汙泥合成燃料的生產工藝的製作方法
技術領域：
：本發明屬於城市汙泥處理方法領域，特別涉及汙泥燃料化利用的方法。
背景技術：
：近年來，全球對環境和環保問題的日益重視，特別是我國政府三部委(建設部、環保部及科技部)於二oo九年初聯合發布了關於印發《城鎮汙水處理廠汙泥處理處置及汙染防治技術政策(試行)》的通知中對城市汙泥的處置處理及利用提出了嚴格的要求，這樣使得城市汙泥因含有大量的難降解有毒物、有害重金屬(如Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Ni、Hg、As等)和病源微生物及其對人、土壤、大氣環境、水源產生潛在嚴重的二次汙染而限制了其傳統的衛生填埋處理和作為農業肥料的應用，在此情況下，國內外業界尋求和看好的最有前景的方式是汙泥的焚燒處理和燃料化利用。對於城市脫水汙泥(含水80%左右)的焚燒處理從技術上講不失為一種衛生的和無害化的處置手段，但從經濟上講投入太大，更無效益可言，目前只有政府投入方能做到。按循環經濟模式進行低成本和有效益的燃料化利用迫在眉睫。近年，國內外也有一些文獻和專利報導了汙泥的燃料化利用，如國外城市汙泥的燃料化利用主要有汙泥熱解煉油法、熱化學制油法、HERS和SF燃料化法。前二者均在高溫高壓條件下進行化學反應製取，HERS法首先是將汙泥進行消化，消化氣用於燃氣發電，其剩餘幹泥(含80%水)加輕溶劑介質油後通過四效蒸發脫油並回收輕油，最後得到汙泥燃料(水2.6%、油.15%)。SF法是將新鮮汙泥(80%水)與加熱重油混合，然後通過四效蒸發回收重油，最後得到熱值5500大卡/KG)的汙泥燃料，其含水5%和含油10%以下。據報導，日本有60%以上汙泥通過燃燒化處置利用。這些技術因各種原因在我國未得到應用。我國城市汙泥先進的處置和利用方式起步時間不長，處置利用水平較低。主要有北京、上海、天津等地引進國外技術，通過燃燒高品質燃料對脫水汙泥進行幹化，將水份從80%降到10%，幹化後的汙泥送往水泥窯爐等途徑進行焚燒處理、顯然這樣處理得不償失，如天津上馬的幹化系統處於停滯狀態。我國科技人員近年也在積極探索適合國情的汙泥燃料化處置利用途徑，如浙江大學將幹化汙泥通過循環流化床燃燒發電。而更適合國情的摻煤或摻生物質燃燒技術也有一些文獻報導，但在實際應用中存在各種問題，如產品臭味嚴重、混摻後熱值低、工業鍋爐應用受限制、存在二次汙染以及幹化成本高等問題，因此到目前為止，未見到成型的或規模化的生產裝置和產品。鑑於以上汙泥處置利用現狀，本項目技術的開發旨在以目前城市產生脫水混合汙泥為主要基質，輔以專用助劑，本著投資小，成本低，二次汙染少的原則，進行科學處理後再進行燃料化利用，達到保護環境的目的。
發明內容本發明的目的在於針對以上現有汙泥處置利用技術中存在的諸多問題，提出了一3種利用脫水汙泥為主要原料生產汙泥合成燃料的方法。其生產工藝的特徵首先是將城市汙水處理廠中含水80%左右的脫水汙泥、粉煤及氫氧化鈉、氫氧化鈣和氫氧化鉀中的任一種或兩種以上的鹼加入機械攪拌反應器中進行10-60分鐘的消毒滅菌、除臭及增熱處理，同時將處理過程產生的硫化物和氮化物等臭氣成分經脫臭處理後進行潔淨排放；再將排出的固相物經擠條造粒後在40-20(TC的低溫條件下使其表面幹化，然後將表面幹化的半成品進行自然幹化，使水分降低到10%以下，最後得到無臭的汙泥合成燃料。其生產工藝流程如下如圖1。本發明的明顯有益效果是首先勿需先幹化而直接利用了含水80%左右的城市脫水汙泥在同一反應器中同時進行了消毒滅菌、脫臭及增熱處理，這樣大大減化了工藝步驟，更為重要的有益效果是後續的幹化採用了能耗極低的較低溫幹化和自然幹化步驟，從而使整個生產成本降到最低。因此本發明利用城市汙泥及常見材料生產的汙泥合成燃料，具有生產成本低，投資少的顯著優點。附圖為生產工藝流程圖具體實施例方式下面按上述的生產方法，結合實施例對本發明作進一步說明，但不作為對本發明的限定。實施例1:採用的北京清河脫水汙泥性質如下幹基熱值kcal/kg揮發分(%)灰分(%)固定碳(%)含水率(%)310945.3252.232.4581.12將此脫水汙泥(含水81.12%)、氫氧化鈉、煤粉按比例45:3:52(重量比)裝入機械攪拌反應器中，進行20分鐘的消毒、除臭反應，將反應後的固體產物擠條造粒，造粒尺寸為①20X25，並在9(TC下進行表面幹化，使總水份降低到50^，最後自然風乾使水份達到10%以下，即為汙泥合成燃料產品，其性能如下汙泥合成燃料性能幹基熱值kcal/kg揮發分(%)灰分(%)固定碳(%)含水率(%)580030.0017.4543.559.00實施例2:採用北京高碑店脫水汙泥性質如下4tableseeoriginaldocumentpage5將此脫水汙泥(含水78.33%)、氫氧化鉀及煤粉按比例35:3:62(重量比)裝入機械攪拌反應器中，進行30分鐘的消毒、除臭反應，將反應後的固體產物擠條造粒，造粒尺寸為①25X25，並在10(TC下進行表面幹化，使總水份降低到40^，最後自然風乾使水份達到10%以下即為汙泥合成燃料產品，其性能如下汙泥合成燃料性能tableseeoriginaldocumentpage5將此脫水汙泥(含水78.12%)、氫氧化鈉和氫氧化鈣的混合物(按重量比1:2配置)及煤粉按比例30:3:67(重量比)裝入機械攪拌式反應器中，進行40分鐘的消毒、除臭，將反應後的固體產物擠條造粒，造粒尺寸為①30X25，並在12(TC下進行表面幹化，使總水份降低到47%，最後自然風乾使水份達到10%以下即為汙泥合成燃料產品，其性能如下汙泥合成燃料性能tableseeoriginaldocumentpage5通過以上實施例與現有技術比較，取得的明顯有益效果是勿需先幹化而直接利用了含水80%左右的城市脫水汙泥在同一反應器中同時進行了徹底的消毒滅菌、脫臭處理及增熱處理，這樣大大減化了工藝步驟，更為重要的有益效果是後續的幹化採用了能耗極低的低溫幹化和自然幹化步驟，從而使整個生產成本降低了80%以上。本發明生產的汙泥合成燃料經過大量的工業鍋爐試驗得到驗證，具有著火性好、燃燒時間長、易燃燼、燃燒效率高、汙染排放較低等特點。本發明可以棒粒狀、型塊狀固體燃料直接應用於工業鏈條鍋爐、型煤鍋爐，也可通過磨粉機後進入循環流化床鍋爐燃燒或煤粉爐燃燒，或製成水煤漿進入水煤漿爐燃燒。本發明是一種完全可按用途和需求指標要求合成生產的新型燃料，可廣泛用作熱電、工業、企事業及民用燃料。以上所述的實施例，只是本發明優選的具體實施情況的一種，本領域的技術人員在本發明技術範圍內進行的通常變化和替換都應包含在本發明的保護範圍內。權利要求汙泥合成燃料的生產工藝，其特徵在於1)將含水80％的脫水汙泥和專用添加劑在反應器中進行消毒、除臭及增熱處理；2)處理後的物料經幹化步驟後製得汙泥合成燃料成品。2.如權利要求l所述的生產工藝，其特徵在於所述的專用添加劑由氫氧化鈉、氫氧化鈣和氫氧化鉀中的任一種或兩種以上的鹼及粉煤組成。3.如權利要求1所述的生產工藝，其特徵在於所述幹化步驟是1)首先將經過消毒、除臭及增熱處理的固體反應物，經造粒後使其表面幹化；2)然後將表面幹化的半成品進行自然幹化，使總水分降低到10%以下，得到無臭的汙泥合成燃料。4.如權利要求3所述的生產工藝，其特徵在於所述造粒是通過擠條等方式形成各種不同形狀和大小的固體顆粒。5.如權利要求3所述的生產工藝，其特徵在於所述表面幹化的溫度為40-200°C。全文摘要本發明提供一種汙泥合成燃料的生產工藝，所述的生產工藝是將含水80％的脫水汙泥和專用添加劑加入機械攪拌式反應器中進行10-60分鐘的消毒、除臭及增熱處理，排出物經第一步的低溫幹化(40-200℃)和第二步的自然常溫幹化，使水份降低到10％以下，最後得到無臭的汙泥合成燃料。文檔編號C10L5/46GK101717679SQ20091022384公開日2010年6月2日申請日期2009年11月24日優先權日2009年11月24日發明者侯建國,許曉增申請人:許曉增;侯建國