一種複合型汙泥燃料及其製備方法
2023-05-10 02:38:16 1
專利名稱：一種複合型汙泥燃料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種複合型汙泥燃料及其製備方法，主要應用於汙泥的資源化利用， 屬於化工技術領域。
背景技術：
隨著我國國民經濟的快速發展和城市人口的不斷膨脹，城市汙水排放量飛速增 加，同時也伴隨著汙水處理廠汙泥產量的大量增加。汙泥中不僅含有大量容易腐爛發臭的 有機質，而且含有大量大腸桿菌、蛔蟲卵等對環境有害的病原體和不同程度的易富集、危害 大的重金屬離子。如果不對汙泥進行合理化處理，而是隨意堆放，必將造成新的環境汙染問 題。目前汙泥處理技術大體可以分為兩大類拋棄型和資源利用型。拋棄型主要包括 填埋和投海。填埋方法容易帶來地下水層汙染，在國際上已逐漸成為被淘汰的汙泥處理方 法；而汙泥投海導致海洋的汙染，美國已經於1998年開始禁止向海洋拋棄汙泥，歐共體也 決定從1999年開始禁止在海洋中處置汙泥。資源利用型主要包括用作農用肥料、製作建築 材料和汙泥燃料化技術。汙泥中含有N、P、K等營養元素以及植物必需的微量元素Fe、Ca、 Mg等，用作農用肥料是汙泥資源化利用的有效方式。但是由於汙泥中含有病菌、病原體等對 環境有害的微生物和不同程度的重金屬離子，用作農用時可能導致土壤汙染，致使汙泥作 為農用肥料利用受到一定的限制。汙泥燃料化技術主要包括汙泥用作燃料焚燒和汙泥熱解 制油技術。該技術不僅使汙泥得到減量化處理，而且汙泥作為新的能源得到了利用。在美 國，歐洲、日本等發達國家，汙泥焚燒技術的使用率逐年增長。汙泥焚燒工藝被認為是汙泥 處理中最具發展前景的實用技術之一。儘管汙泥焚燒已經取得很大進展，但是由於汙泥含水率不太穩定、密度小，熱值較 低(幹汙泥的熱值大約為8000-12000KJ/Kg，比褐煤熱值還低)，單一焚燒存在不容易著火、 燃燒不穩定、容易結焦等問題，即使與其它高熱值燃料直接混合燃燒，也存在燃燒時間不同 步、燃燒波動大，容易結焦影響正常運轉等問題。不管是將汙泥單一焚燒還是與其它燃料混 合燃燒都存在一定的問題。
發明內容
本發明的目的在於提供了一種複合型汙泥燃料及其製備方法，本發明的複合型汙 泥燃料與單一的幹汙泥成型固體相比，熱值提高1倍，燃燒變得更容易；汙泥燃料中重金屬 離子固化率提高了 5-10%。為了達成上述目的，本發明的解決方案是—種複合型汙泥燃料，包括以下重量百分比的原料幹汙泥20-50%;煤粉2O-5O渣油10-20% ；
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粘土5-10%;生物質4_10%。所述的一種複合型汙泥燃料，還包括如下重量百分比的原料添加劑1_5%。所述的添加劑採用氧化鈣、硫酸鈉中的1種或2種。所述的生物質採用木粉。一種複合型汙泥燃料的製備方法，包括如下步驟(1)汙泥前處理根據複合汙泥燃料配比不同，將汙泥脫水處理至含水率 40-60%，備用；(2)複合型汙泥燃料製備根據上述配比，分別稱取一定重量的煤粉、渣油、粘土、 生物質以及添加劑加入到一定含水量汙泥中，攪拌均勻後，在成型設備上擠壓成型後，自然 晾曬乾燥，成為複合型汙泥燃料成品。所述的一定含水量汙泥為含水率為40% -60%的含水汙泥。複合型汙泥燃料燃燒測定主要包括兩個方面熱值測定採用氧彈燃燒法，燃燒試 驗在固定床焚燒器中進行，汙泥殘渣含量測定採用稱重法，汙泥殘渣中主要重金屬離子含 量採用電感耦合等離子體原子發射光譜法測定。本發明的有益效果為本專利基本思路在於將汙泥與粘土、重質渣油、煤粉以及 生物質廢棄物(如木粉等廢棄生物質)按一定比例混合，添加適量添加劑(氧化鈣、硫酸鈉 等)，擠壓成形後加工為一種組成和熱值比較穩定、容易儲存、便於運輸的複合型汙泥燃料 (熱值約20000KJ/kg左右，相當與一般褐煤的熱值)。在複合型汙泥燃料添加渣油和煤是 為了提高熱值；添加生物質可以減小複合型汙泥燃料密度，增加燃料內部微孔和表面積，使 汙泥燃料更容易燃燒；添加適量添加劑(氧化鈣、硫酸鈉等)目的在於儘可能抑制燃燒過程 中硫、重金屬離子等的釋放，將汙染物儘可能固定在殘渣中。本發明製備的複合型汙泥燃料 與單一的幹汙泥成型固體相比，本發明的複合型汙泥燃料的熱值提高了大約1倍，燃燒變 得更容易。加入適當添加劑後，複合型汙泥燃料主要重金屬離子Pb、Cr、Cu和Cd在燃燒過 程中的固化率(殘渣中重金屬離子含量)提高了 5-10%。
具體實施例方式實施例1單一汙泥燃料(不添加其他組分)製備。首先將含水汙泥脫水至15%，然後在成 型設備上擠壓成型後，自然晾曬乾燥，即得單一汙泥燃料。稱取100gl#單一汙泥燃料放入固定床焚燒器中進行焚燒，完全焚燒後稱取殘渣 質量，並對殘渣中主要重金屬離子含量採用電感耦合等離子體原子發射光譜法測定。另外 取適量單一汙泥樣品採用氧彈燃燒法測定熱值。具體結果分別見表1、表2和表3。表1為 不同汙泥燃料的熱值表；表2為不同汙泥燃料燃燒後的殘渣含量表；表3為不同汙泥燃料 燃燒後殘渣中主要重金屬離子含量表。實施例2本實施例採用下述重量百分比的原料30%幹汙泥；40%煤粉；10%渣油；10%木 粉(生物質)；7%粘土 ；3% CaO製備複合型汙泥燃料(1#複合型汙泥燃料)。首先取以幹 汙泥重量計為30%的含水汙泥，將含水汙泥脫水至55%，然後分別加入40%煤粉；10%渣油；10%木粉(生物質)；7%粘土和3% CaO ；混合攪拌均勻，在成型設備上擠壓成型後，自 然晾曬乾燥，即得複合型汙泥燃料成品。稱取100gl#複合型汙泥燃料放入固定床焚燒器中進行焚燒，完全焚燒後稱取殘 渣質量，並對殘渣中主要重金屬離子含量採用電感耦合等離子體原子發射光譜法測定。另 外取適量汙泥樣品採用氧彈燃燒法測定熱值。具體結果分別見表1、表2和表3。表1為不 同汙泥燃料的熱值表；表2為不同汙泥燃料燃燒後的殘渣含量表；表3為不同汙泥燃料燃 燒後殘渣中主要重金屬離子含量表。實施例3本實施例採用下述重量百分比的原料20%幹汙泥；50%煤粉；20%渣油；4%木 粉(生物質)；5%粘土 ；CaO製備複合型汙泥燃料(2#複合型汙泥燃料)。首先取以幹 汙泥重量計為20%的含水汙泥，將含水汙泥脫水至45 %，然後分別加入50 %煤粉，20 %渣 油，4 %木粉(生物質)，5 %粘土和1 % CaO，混合攪拌均勻，在成型設備上擠壓成型後，自然 晾曬乾燥，即得複合型汙泥燃料成品。稱取100g2#複合型汙泥燃料放入固定床焚燒器中進行焚燒，完全焚燒後稱取殘 渣質量，並對殘渣中主要重金屬離子含量採用電感耦合等離子體原子發射光譜法測定。另 外取適量汙泥樣品採用氧彈燃燒法測定熱值。具體結果分別見表1、表2和表3。表1為不 同汙泥燃料的熱值表；表2為不同汙泥燃料燃燒後的殘渣含量表；表3為不同汙泥燃料燃 燒後殘渣中主要重金屬離子含量表。實施例4本實施例採用下述重量百分比的原料50%幹汙泥；20%煤粉；15%渣油；5%木 粉(生物質)；10%粘土製備複合型汙泥燃料(3#複合型汙泥燃料)。首先取以幹汙泥重量 計為50 %的含水汙泥，將含水汙泥脫水至40 %，然後分別加入20 %煤粉，15 %渣油，5 %木 粉(生物質)和10%粘土，混合攪拌均勻，在成型設備上擠壓成型後，自然晾曬乾燥，即得復 合型汙泥燃料成品。稱取100g3#複合型汙泥燃料放入固定床焚燒器中進行焚燒，完全焚燒後稱取殘 渣質量，並對殘渣中主要重金屬離子含量採用電感耦合等離子體原子發射光譜法測定。另 外取適量汙泥樣品採用氧彈燃燒法測定熱值。具體結果分別見表1、表2和表3。表1為不 同汙泥燃料的熱值表；表2為不同汙泥燃料燃燒後的殘渣含量表；表3為不同汙泥燃料燃 燒後殘渣中主要重金屬離子含量表。實施例5本實施例採用下述重量百分比的原料40%幹汙泥；30%煤粉；15%渣油；5%木 粉(生物質)；5%粘土；3% CaO Na2SO4製備複合型汙泥燃料(4#複合型汙泥燃料)。 首先取以幹汙泥重量計為40%的含水汙泥，將含水汙泥脫水至60%，然後分別加入30%煤 粉，15 %渣油，5 %木粉(生物質)，5 %粘土 3 % CaO和2 % Na2SO4,混合攪拌均勻，在成型設 備上擠壓成型後，自然晾曬乾燥，即得複合型汙泥燃料成品。稱取100g4#複合型汙泥燃料放入固定床焚燒器中進行焚燒，完全焚燒後稱取殘 渣質量，並對殘渣中主要重金屬離子含量採用電感耦合等離子體原子發射光譜法測定。另 外取適量汙泥樣品採用氧彈燃燒法測定熱值。具體結果分別見表1、表2和表3。表1為不 同汙泥燃料的熱值表；表2為不同汙泥燃料燃燒後的殘渣含量表；表3為不同汙泥燃料燃燒後殘渣中主要重金屬離子含量表。實施例6本實施例採用下述重量百分比的原料40%幹汙泥；30%煤粉；15%渣油；5%木 粉(生物質)；10%粘土製備複合型汙泥燃料(5#複合型汙泥燃料)。首先取以幹汙泥重量 計為40 %的含水汙泥，將含水汙泥脫水至60 %，然後分別加入30 %煤粉，15 %渣油，5 %木 粉(生物質)和10%粘土，混合攪拌均勻，在成型設備上擠壓成型後，自然晾曬乾燥，即得復 合型汙泥燃料成品。稱取100g5#複合型汙泥燃料放入固定床焚燒器中進行焚燒，完全焚燒後稱取殘 渣質量，並對殘渣中主要重金屬離子含量採用電感耦合等離子體原子發射光譜法測定。另 外取適量汙泥樣品採用氧彈燃燒法測定熱值。具體結果分別見表1、表2和表3。表1為不 同汙泥燃料的熱值表；表2為不同汙泥燃料燃燒後的殘渣含量表；表3為不同汙泥燃料燃 燒後殘渣中主要重金屬離子含量表。綜上所述由表1可知，與單一汙泥燃料相比，複合型汙泥燃料的熱值提高了大約 1倍。由表2可知，燃燒後複合型汙泥燃料的殘渣含量與單一汙泥燃料的沒有明顯差異，大 約在35-40%之間。由表3可知，在複合型汙泥燃料中添加了 3% CaO和2% Na2SO4 (4#復 合汙泥燃料)後，殘渣中重金屬離子含量比不添加添加劑(5#複合汙泥燃料)提高了大約 5-10%。表 1
汙泥燃料「「單一汙泥 1#複合2#複合3#複合4#複合5#複合 燃料 汙泥燃料汙泥燃料汙泥燃料汙泥燃料汙泥燃料 熱值，10520 21069 22880 20165 21480 20958
KJ/Kg表2
汙泥燃料單一汙泥1#複合2#複合3#複合4#複合5#複合
燃料汙泥燃料汙泥燃料汙泥燃料汙泥燃料汙泥燃料
殘渣含量， 36 7 39 5 357 36Γδ 3δΓ9 35. 1
%注殘渣含量=燃燒後殘渣質量/加入焚燒器的汙泥燃料質量*100%表3
含量，U g/gCrCdCuPb單一汙泥燃料45613062523權利要求
一種複合型汙泥燃料，其特徵在於包括以下重量百分比的原料幹汙泥20-50％；煤粉20-50％；渣油10-20％；粘土5-10％；生物質4-10％。
2.如權利要求1所述的一種複合型汙泥燃料，其特徵在於還包括如下重量百分比的原 料添加劑1_5%。
3.如權利要求2所述的一種複合型汙泥燃料，其特徵在於所述的添加劑採用氧化鈣、 硫酸鈉中的1種或2種。
4.如權利要求1所述的一種複合型汙泥燃料，其特徵在於所述的生物質採用木粉。
5.一種如權利要求1所述的複合型汙泥燃料的製備方法，其特徵在於包括如下步驟(1)汙泥前處理根據複合汙泥燃料配比不同，將汙泥脫水處理至含水率40-60%，備用；(2)複合型汙泥燃料製備根據上述配比，分別稱取一定重量的煤粉、渣油、粘土、生物 質以及添加劑加入到一定含水量汙泥中，攪拌均勻後，在成型設備上擠壓成型後，自然晾曬 乾燥，成為複合型汙泥燃料成品。
6.如權利要求5所述的複合型汙泥燃料的製備方法，其特徵在於所述的一定含水量 汙泥為含水率為40% -60%的含水汙泥。
全文摘要
本發明公開一種複合型汙泥燃料，包括以下重量百分比的原料幹汙泥20-50％；煤粉20-50％；渣油10-20％；粘土5-10％；生物質4-10％，及其此種複合型汙泥燃料的製備方法。本發明的複合型汙泥燃料與單一的幹汙泥成型固體相比，熱值提高1倍，燃燒變得更容易；固化率提高了5-10％。
文檔編號C10L5/10GK101880567SQ20101022158
公開日2010年11月10日 申請日期2010年7月9日 優先權日2010年7月9日
發明者令狐文生 申請人:紹興文理學院