專利名稱：污泥合成燃料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污泥合成燃料領(lǐng)域，尤其涉及污泥合成燃料的配方配比以及將城市工業(yè)和民用生活污水處理廠產(chǎn)生的污泥合成為燃料的工藝。
背景技術(shù)：
城市污水處理廠產(chǎn)生的含水污泥，可作為燃料利用，但一般認(rèn)為，污泥在較低的含水率下，才能制成合成燃料，因此需要提高污泥脫水程度，其工藝復(fù)雜，成本高；另一方面，現(xiàn)有污泥合成燃料的配比和制備工藝中，含水污泥的利用率低，原煤的利用率高，不利于大量消耗含水污泥和節(jié)約原煤，獲得的污泥合成燃料也因原煤含量大、成本高、低碳環(huán)保性能也較差
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種污泥合成燃料的配方配比及其制備方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中含水污泥制成的燃料含水率高，含水污泥的利用率低，原煤的利用率高，不利于大量消耗含水污泥和節(jié)約原煤，獲得的污泥合成燃料也因原煤含量大、成本高、低碳環(huán)保性能差的技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種污泥合成燃料，其特殊之處在于由含水率10 98%的污泥、助燃劑、熱值提升劑制備而成，其重量百分含量為污泥10 90%，助燃劑I 81 %，余量為熱值提升劑。助燃劑是木屑、秸桿屑中的至少一種。熱值提升劑為煤粉、地溝油中的至少一種。優(yōu)選的，污泥的重量百分含量為10 90%，助燃劑的重量百分含量為6 54%，余量為熱值提升劑。較優(yōu)選的，污泥的重量百分含量為30 60%，助燃劑的重量百分含量為24 36%，余量為熱值提升劑。污泥是含水率為40 80%的污泥。利用上述原料及配比制備污泥合成燃料的方法，包括以下步驟1將污泥與助燃齊U、熱值提升劑按權(quán)利要求I所述的比例按任意順序先后混合或者同時(shí)混合均勻；或者包括以下步驟1將含水率75 98%的污泥進(jìn)行機(jī)械脫水至含水率75%以下，再與助燃劑、熱值提升劑按照權(quán)利要求I所述的比例混合均勻；或者包括以下步驟1將含水率75 98%的污泥進(jìn)行烘干脫水或曬干脫水，再與助燃劑、熱值提升劑按照權(quán)利要求I所述的比例混合均勻。若步驟I所得產(chǎn)物含水率高于10%，將所得產(chǎn)物烘干或曬干，使其含水率降到10%及以下，得到成品燃料。優(yōu)選的，所述烘干是利用工業(yè)鍋爐余熱或人工熱量烘干。優(yōu)選的，將步驟I所得產(chǎn)物制成散狀或蜂窩狀后再烘干或曬干。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于( I)有效利用農(nóng)林剩余物，例如木屑、秸桿屑等，木屑或秸桿屑具有吸濕性，可以作為脫水劑，添加一定數(shù)量的木屑或秸桿屑，可有效降低污泥混合料的含水率，使污泥不需深度脫水就可用做燃料，極大降低了污泥處理成本；同時(shí)，木屑或秸桿屑與污泥混合后，木屑或秸桿屑吸收了污泥中的游離水并形成以木屑或秸桿屑為核表面附著污泥的小顆粒，改變了污泥凝膠結(jié)構(gòu)，使污泥膠團(tuán)中被禁錮的水分釋放出來(lái)，增大了污泥與空氣的接觸面積，使污泥燃料的干化容易實(shí)現(xiàn)；木屑或秸桿屑富含鈣、鈉等金屬離子，可以固硫；木屑或秸桿屑具有可燃性，不僅可以助燃，發(fā)熱量一般在3500-4800kat/kg以上,還可以增加熱值。因此，木屑或秸桿屑能大量利用污泥，獲得的污泥合成燃料熱值高，成本低，變廢為寶，燃燒工況和環(huán)保性能優(yōu)良，且燃燒后的灰渣可做水泥、建筑材料等。(2)加入煤粉或地溝油等熱值提升合，可以進(jìn)一步提高污泥燃料的熱值，熱值達(dá)到4600kal/Kg 以上，甚至 5900kal/Kg 以上。(3)該污泥合成燃料的制備方法簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期短，占地面積小，投資小，生產(chǎn)效率 高，燃料產(chǎn)量高，經(jīng)濟(jì)效益高，社會(huì)效益高，利于規(guī)模化生產(chǎn)。(4)該燃料可用于工業(yè)鍋爐和民用灶爐，可替代原煤，減少對(duì)原煤的使用，環(huán)保性能優(yōu)于原煤。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的機(jī)理如下污泥合成燃料中，污泥含有大量的有機(jī)物，干基揮發(fā)份高達(dá)60 70%，可做燃料；但污泥包含大量的水分，污水處理廠未經(jīng)處理的污泥含水率一般都在80 98%，污泥作為燃料利用，需降低水份。脫水的方式有多種，包括烘干、曬干、機(jī)械脫水、加入脫水劑脫水。烘干成本高，曬干的方法效率低、占用較大的空間，機(jī)械脫水的方法雖然效率高，但也有一定局限性，即含水污泥中存在大量結(jié)合水，單靠機(jī)械力脫水只能將含水率降至70%左右。木屑或秸桿屑具有吸濕性，可以作為脫水劑；木屑或秸桿屑富含鈣、鈉等金屬離子，可以固硫；木屑或秸桿屑與污泥混合后，木屑吸收了污泥中的游離水并形成以木屑為核表面附著污泥的小顆粒，改變了污泥凝膠結(jié)構(gòu)，使污泥膠團(tuán)中被禁錮的水分釋放出來(lái)，增大了污泥與空氣的接觸面積，使污泥燃料的干化容易實(shí)現(xiàn)，增加木屑或秸桿屑的混合量，可有效降低污泥混合料的含水率，使污泥不需深度脫水就可用做燃料，極大降低了污泥處理成本；木屑或秸桿屑具有可燃性，不僅可以助燃，發(fā)熱量一般在3500-4800kat/kg，還可以增加熱值；同時(shí)也能大量利用污泥，獲得的污泥合成燃料熱值高，成本低，變廢為寶，燃燒工況和環(huán)保性能優(yōu)良，且燃燒后的灰渣可做水泥、建筑材料等。木屑是林業(yè)剩余物，包括木材加工剩余物、各種林區(qū)如防護(hù)林、灌木林、果樹及村旁、田旁、路旁、河旁樹林護(hù)樹剪枝的剩余枝條，經(jīng)粉碎后的屑沫料；灌木林是檸條、沙柳、杜鵑、山杏、沙棘、黑荊樹林；果林是蘋果、梨、桃、杏樹林。秸桿屑是玉米桿、油菜桿、棉花桿、黃豆桿、高粱桿、小麥桿經(jīng)粉碎后的屑沫料。煤粉的熱值一般為5500kal/kg以上。地溝油是城市餐飲業(yè)、機(jī)關(guān)單位食堂、居民生活廢棄的動(dòng)植物油脂，熱值一般為8000 kal/kg。以下實(shí)驗(yàn)中，污泥合成燃料的原料選取污泥來(lái)自西安市第三水廠民用生活污水污泥，含水率為10 98%，未經(jīng)處理的污泥含水率較高，一般為80-98%，經(jīng)過(guò)污水處理廠處理后污泥含水率在80%以下，其干基熱值3500kal/kg ;助燃劑選擇木屑，尤其是灌木沙棘粉碎屑料，熱值為4700kal/kg，也可以選擇秸桿屑，熱值為3656kal/kg ;熱值提升劑選擇熱值為5500kal/kg的煤粉。
該污泥合成燃料的制備方法一I取重量百分含量為10 90%的污泥(含水率10 98%，含水率10 98%是指水的重量百分含量)、1 81%的灌木沙棘粉碎屑料、其余為煤粉，混合均勻，或者按任意先后順序混合，所制備的污泥合成燃料的性能指標(biāo)見(jiàn)表I。當(dāng)污泥原料的含水率較高時(shí)，混合后的污泥合成燃料的含水率仍較高，此時(shí)，還需將I所得產(chǎn)物制成散狀或做成蜂窩狀烘干或曬干，使其含水率降到10%及以下，符合國(guó)家燃料標(biāo)準(zhǔn)要求，得到成品燃料。該污泥合成燃料的制備方法二 當(dāng)污泥原料含水率較高時(shí)，混合后的污泥合成燃料的含水率仍較高，此時(shí)，還可以先將污泥原料的含水率采用烘干或曬干的方法，使污泥原料的含水率先降下來(lái)，降至含水率為多少可以根據(jù)實(shí)際情況確定，再按表I中的混合比與灌木沙棘粉碎屑料以及煤粉混合均勻。若所得產(chǎn)物含水率仍高于10%，將其制成散狀烘干或做成蜂窩狀曬干，使其含水率降到10%及以下，符合國(guó)家燃料標(biāo)準(zhǔn)要求，得到成品燃料。例如，將含水率75 98%的污泥烘干或曬干至含水率10%左右，再與灌木沙棘粉碎屑料以及煤粉按照表I的比例混合均勻，混合后含水率肯定在10%及以下；或者將含水率75 98%的污泥烘干或曬干至含水率40%左右，再與灌木沙棘粉碎屑料以及煤粉按照表I所述的比例混合均勻，混合后含水率可能仍在10%以上，繼續(xù)采用烘干或曬干的方法降低其含水率。烘干是利用工業(yè)鍋爐余熱或人工熱量烘干。該方法所得燃料的性能指標(biāo)與表I相同，其成本相對(duì)與制備方法一較高。該污泥合成燃料的制備方法三I將含水率75-98%的污泥經(jīng)強(qiáng)力帶式脫水機(jī)進(jìn)行機(jī)械脫水，可以脫水至含水率
70%左右。2將步驟I所得產(chǎn)物與灌木沙棘粉碎屑料以及煤粉按照表I的比例混合均勻。3若步驟2所得產(chǎn)物含水率高于10%，將所得產(chǎn)物制成散狀或蜂窩狀烘干、曬干，使其含水率降到10%及以下，得到成品燃料。對(duì)于含水率90 98%的污泥，可以先用離心脫水法將游離水脫去，使其含水率降低至90%以下，再采上述制備方法三。該方法所得燃料的性能指標(biāo)與表I相同。燃料I :將含水率98%的污泥與灌木沙棘粉碎屑料以及煤粉按照序號(hào)1-5的比例混合后，所得產(chǎn)物含水率為49%以上，其熱值為4990kal/kg以下，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，污泥合成燃料含水率在40%左右，就可以自持燃燒，該原料混合比例下，所得污泥合成燃料含水率在40%以上，仍不能自持燃燒，所以需要將其含水率進(jìn)一步降低，即將所得產(chǎn)物制成散狀或做成蜂窩狀烘干或曬干，使其含水率降到10%及以下，符合國(guó)家燃料標(biāo)準(zhǔn)要求，得到成品燃料。燃料2 :將含水率98%的污泥與灌木沙棘粉碎屑料以及煤粉按照序號(hào)6-11的比例混合后，所得產(chǎn)物含水率為40%以下，其熱值為5000kal/kg以上，基本可以自持燃燒，但為使污泥合成燃料符合國(guó)家燃料標(biāo)準(zhǔn)要求，仍需將其烘干或曬干至含水率10%及以下。若期望通過(guò)繼續(xù)增加木屑的使用量來(lái)使其含水率在10%及以下，雖然也能制成燃料，但污泥的利用率也隨之降低，不利于大量消耗污泥。燃料3 :將含水率80%的污泥與灌木沙棘粉碎屑料以及煤粉按照序號(hào)1-4的比例混合后，所得產(chǎn)物含水率為48%以上，其熱值為4669kal/kg以下，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，污泥合成燃料含水率在40%左右，就可以自持燃燒，該原料混合比例下，所得污泥合成燃料含水率在40%以上，仍不能自持燃燒，所以需要將其含水率進(jìn)一步降低，即將所得產(chǎn)物制成散狀或做成蜂窩狀烘干或曬干，使其含水率降到10%及以下，符合國(guó)家燃料標(biāo)準(zhǔn)要求，得到成品燃料。燃料4 :將含水率80%的污泥與灌木沙棘粉碎屑料以及煤粉按照序號(hào)5-11的比例混合后，所得產(chǎn)物含水率為40%以下，其熱值為4767kal/kg以上，基本可以自持燃燒，但為使污泥合成燃料符合國(guó)家燃料標(biāo)準(zhǔn)要求，仍需將其烘干或曬干至含水率10%及以下。若期望通過(guò)繼續(xù)增加木屑的使用量來(lái)使其含水率在10%及以下，雖然也能制成燃料，但污泥的利用率也隨之降低。 綜上可見(jiàn)當(dāng)污泥的含水率一定時(shí)，煤粉使用的量越多，所得污泥合成燃料的含水率越低，燃料熱值越高，同時(shí)污泥的利用率越低；當(dāng)配比一定時(shí)，污泥的含水率越低，所得污泥合成燃料的含水率越低，熱值也會(huì)越低，成本也會(huì)相應(yīng)降低，當(dāng)污泥的重量百分含量為30 60%，助燃劑24%-36%時(shí)，污泥的利用率較高，燃料熱值較高，煤的用量較少，燃料的含水率較低，同時(shí)成本較低，是優(yōu)選的實(shí)施例。當(dāng)助燃劑選擇秸桿時(shí)，秸桿熱值3656kal/kg，由于秸桿屑的熱值相對(duì)于木屑較低，在其他條件均相同的情況下，所得燃料的熱值也相對(duì)于木屑較低。表I僅為實(shí)施例，并未涵蓋污泥含水率全系列、配合比全系列以及合成燃料產(chǎn)品全系列。表I :木屑、煤與不同含水率的污泥混合制成的污泥合成燃料的性能指標(biāo)

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權(quán)利要求
1.一種污泥合成燃料，其特征在于由含水率10 98%的污泥、助燃劑、熱值提升劑制備而成，其重量百分含量為污泥10 90%，助燃劑I 81 %，余量為熱值提升劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述污泥合成燃料，其特征在于所述助燃劑是木屑、秸桿屑中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述污泥合成燃料，其特征在于所述熱值提升劑為煤粉、地溝油中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述污泥合成燃料，其特征在于污泥的重量百分含量為10 90%，助燃劑的重量百分含量為6 54%，余量為熱值提升劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述污泥合成燃料，其特征在于污泥的重量百分含量為30 60%，助燃劑的重量百分含量為24 36%，余量為熱值提升劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述污泥合成燃料，其特征在于所述污泥是含水率為40 80%的污泥。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述原料及配比制備污泥合成燃料的方法，其特征在于包括以下步驟1將污泥與助燃劑、熱值提升劑按權(quán)利要求I所述的比例按任意順序先后混合或者同時(shí)混合均勻； 或者包括以下步驟1將含水率75 98%的污泥進(jìn)行機(jī)械脫水至含水率75%以下，再與助燃劑、熱值提升劑按照權(quán)利要求I所述的比例混合均勻； 或者包括以下步驟1將含水率75 98%的污泥進(jìn)行烘干脫水或曬干脫水，再與助燃齊U、熱值提升劑按照權(quán)利要求I所述的比例混合均勻。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述制備污泥合成燃料的方法，其特征在于若步驟I所得產(chǎn)物含水率高于10%，將所得產(chǎn)物烘干或曬干，使其含水率降到10%及以下，得到成品燃料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述制備污泥合成燃料的方法，其特征在于所述烘干是利用工業(yè)鍋爐余熱或人工熱量烘干。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述制備污泥合成燃料的方法，其特征在于將步驟I所得產(chǎn)物制成散狀或蜂窩狀后再烘干或曬干。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種污泥合成燃料及其制備方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中含水污泥制成的燃料含水率高，含水污泥的利用率低，原煤的利用率高，不利于大量消耗含水污泥和節(jié)約原煤，獲得的污泥合成燃料也因原煤含量大、成本高、低碳環(huán)保性能差的技術(shù)問(wèn)題。該污泥合成燃料，由含水率10～98%的污泥、助燃劑和熱值提升劑制備而成，其中污泥的重量百分含量為10～90%，助燃劑為1～81 %，其余為熱值提升劑。利用農(nóng)林剩余物，可有效降低污泥混合料的含水率，固硫，增加熱值，極大降低了污泥處理成本；污泥的利用率高，獲得的污泥合成燃料熱值高，成本低，變廢為寶，燃燒工況和環(huán)保性能優(yōu)良；加入煤粉或地溝油，可以進(jìn)一步提高污泥燃料的熱值。
文檔編號(hào)C10L5/46GK102899118SQ201210387719
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月12日
發(fā)明者蘇武民, 蘇韶華 申請(qǐng)人:蘇武民