[发明专利]一种利用污泥及秸秆制备燃料的方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于固体废弃物处理及资源化利用领域，涉及一种污泥制备合成燃料的工艺方法，尤其涉及一种直接利用秸秆等生物质与含水率80%左右的湿污泥在无搅拌条件下，通过汽爆技术，使污泥与生物质破碎并均匀混合，制得合成燃料的方法及装置。

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，污泥产量迅速扩大。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），低位干基热值约14MJ/kg，与劣质煤接近，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污泥型煤，既可以作为型煤的粘结剂，又可以充分利用污泥的热值。污泥制成合成燃料后，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。同时污泥燃料与煤混烧，可在一定程度上减少燃煤氮氧化物和硫氧化物的排放。污泥合成燃料挥发分含量高，具有燃点低、温度高、起火快等优点。污泥燃料化技术被认为是最有发展前途的方法之一。

现有的污泥合成燃料技术，将煤、湾泥、沸石以质量比65: 25: 10混合制成燃料颗粒，也有按煤、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，其中煤的比例接近甚至超过一半，混合燃料中燃烧的主要是煤。还有些技术以污泥、助燃剂（生物质、煤）、脱硫剂、粘结剂为原料制备污泥合成燃料，污泥的添加比例有所提高，维持在50%左右，污泥处理率有所提高。现有燃料化技术存在以下缺点：（1）脱水污泥须进行预干燥，处理成本高；（2）助燃剂（煤或生物质）的添加比例均较大（大于40%），污泥的添加比例低；（3）以秸秆为助燃剂的污泥燃料化技术，合成燃料前需将秸秆粉碎，然后再与污泥及其他添加剂混合制得燃料，工艺复杂；（4）合成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，以及添加Fe³⁺、Ca²⁺或粉煤灰等添加剂，降低合成燃料的含水率，这些化学组分的加入，在污泥燃烧时容易产生腐蚀及有害气体污染环境；（5）在稳定化及无害化方面存在一定的安全隐患，尤其是在未燃烧之前，大量的病菌及病毒并没有杀死。

发明内容

本发明提供一种通过热调质和汽爆技术使生物质破碎并与污泥混合均匀制备污泥合成燃料的方法及装置。

本发明采用如下技术方案：

本发明所述的一种利用污泥及秸秆制备燃料的方法，步骤如下：

步骤1：将含水率小于85%的脱水湿污泥直接与秸秆按质量比20:1~20：5送入汽爆反应釜中；

步骤2：关闭进料口后通入汽爆气体，待物料被加热到汽爆温度、反应釜压力升至汽爆压力时，10~300秒后快速打开汽爆反应釜出料口处的快开阀，使污泥与生物质膨胀、爆碎并混合均匀；

步骤3：将汽爆后的混合物送入脱水机脱水；

步骤4：将脱水后的混合物造粒成型，制得污泥合成燃料。

本发明所述的一种实施上述方法的装置，包括进料器、汽爆反应釜、缓冲釜、脱水机、成型机，其连接方式为进料器出口与汽爆反应釜进口连接，汽爆反应釜出口与缓冲釜进口连接，缓冲釜出口与脱水机进口连接，脱水机出口与成型机进口相连。

本发明工作过程如下：

将含水约小于85%的脱水污泥与秸秆等生物质按上述比例送入汽爆反应釜，并在封闭反应釜进料口后向反应釜中通入少量蒸汽，待反应釜中的污泥和生物质被加热到汽爆温度后，压力达1.2-5.0MPa，维温维压10~300秒后迅速打开设在反应釜出口处的快开阀，原料孔隙中的汽相介质喷出，高压液态水迅速爆沸形成闪蒸，反应釜内污泥和生物质急剧膨胀，对外做功，产生“爆破”效果，在机械力的作用下，生物质和污泥细胞被爆碎并混合均匀，污泥脱水性能显著提升，通过脱水机除去混合物中部分水分，再将脱水后的混合物送入成型机中制得污泥合成燃料。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明直接采用小于85%的脱水污泥制备燃料，充分利用热调质技术同步实现生物质破碎和改善污泥脱水性能，制备过程中无需任何化学添加剂，燃烧产物无额外污染；

2、本发明充分利用汽爆技术，生物质无需预粉碎，无需额外搅拌设备即可与污泥混合均匀；

3、本发明利用热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%，可作为资源化处理污泥的新技术；