[发明专利]一种细胞结构胶体类生物质糟渣能源化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及废物资源化应用领域，具体地，本发明涉及一种细胞结构胶体类生物质糟渣能源化的方法。

背景技术

细胞结构胶体类生物质糟渣（尤其是工业发酵糟渣）通常水分含量很高，富含有机物，一些甚至含有毒有害的物质（如医药行业发酵生产抗生素的过程糟渣残存未提取的效价），极易腐败变质，溢出高有机浓度废液并释放恶臭气体，造成严重的环境污染。传统的细胞结构胶体类生物质糟渣能源化方法见图1，由于这类富含生物质成分的废弃物中细胞外的水分主要以非游离水（包括间隙水、毛细水和附着水）的形式存在、细胞内水占一定比例且细胞表面存在大量粘性物质，使用传统的机械方法（如离心、压滤）脱水效果十分有限，给其后续处理处置（如污泥填埋通常需要将含水率降到60%以下）特别是资源化利用（做燃料通常需要至少将含水率降到50%）带来挑战。相对于机械脱水方法，多种蒸发干燥方式能降低其含水率到较低的程度，但即使是其中的多效蒸发技术一定程度地避免了其它蒸发干燥技术（如传统蒸发、薄膜蒸发、真空干燥等）难以避免的能耗巨大的水蒸发汽化过程（水蒸发潜热是已发现物质中最大的，常压下达2200kJ/kg），其能耗仍然过大，无法大规模推广应用。当前，针对各种大宗细胞结构胶体类生物质糟渣处理处置乃至资源化缺乏行之有效的技术，严重地制约着相关产业的发展。生产各种抗生素的发酵制药糟渣尤为典型，随着我国环保部门对抗生素废弃物污染控制越来越严厉，特别是明确禁止其做饲料、肥料等，从而导致众多医药企业陷入困境，正积极寻求糟渣处理和利用的途径。

通常由细胞结构胶体类生物质糟渣等生物质原料制备的固体燃料仍然高含氮，其燃烧过程必然产生大量NOx。目前，高氮燃料能源化时主要采用在低温烟气排放之前选择性催化还原其中NOx来降低排放量或在燃料燃烧过程中选择性非催化还原（如高温区喷氨、尿素等还原剂，二次燃烧）以抑制NOx生成。单独运行时，选择性催化还原脱NOx效果好，但需要高效催化剂且运行成本严重受催化剂寿命影响；选择性非催化还原对特定的还原剂有严格的温度窗，否则脱除效果变差，还可能导致氨漏失，对NOx脱除率仅约为40%～60%，因此多用作低NOx燃烧技术的补充手段。通常，生物质燃料特别是细胞结构胶体类生物质糟渣等生物质原料制备的燃料相对化石燃料仍然含水较高，并可能含一定量碱（土）金属、硫、氯等元素，燃烧的稳定性较差，且以生成多种使催化剂中毒的污染物，无论是选择性催化还原还是选择性非催化还原，都难以适应其燃烧过程NOx的脱除。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种细胞结构胶体类生物质糟渣能源化的方法，该方法实现了生物质废弃物的高效能源化且污染物排放低，脱水效果好、对潜在的有毒有害物质处理彻底，费用低。

为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种细胞结构胶体类生物质糟渣能源化的方法，所述方法包括以下步骤：

1）水热处理：细胞结构胶体类生物质糟渣通过水热处理，得到水热处理液；

2）机械脱水：冷却后的水热处理液经机械脱水得到含水率35～50%的生物质固体燃料和废水；

3）富水蒸汽燃烧：调节生物质固体燃料含水量，使其水碳比为0.9~1.2：1，喂入燃烧装置，在空气过量系数1.1～1.4、温度750～1000℃内绝热燃烧，排放烟气中NOx的排放含量为150～400ppm；

4）热量回收：富水蒸汽燃烧的烟气加热锅炉，生产水蒸汽。

本发明机械脱水后得到的废水经厌氧发酵得到可燃气。

本发明的水热处理可选择：在160～220℃高温水中处理0.5～2h，优选为：在200℃高温水中处理0.5～1h，进一步优选为：在200℃高温水中处理1h。

本发明富水蒸汽燃烧步骤中的水碳比优选为1：1。

本发明富水蒸汽燃烧步骤中的空气过量系数优选为1.3。

本发明机械脱水采用离心脱水，也可采用板框压滤等其他机械脱水方式。

本发明的水热处理能使普通机械方法难以脱除的细胞外水大部分转化为自由水，同时溢出细胞内水，再经普通机械脱水方法一起予以脱除，最终可获得低含水率生物质固体燃料（含水率35～50%的生物质固体燃料）。所得到低含水率生物质固体燃料中轻质组分多，而且由于水热处理对高含氧有机物有一定的脱氧效果，因此，低含水率生物质固体燃料的氢碳比相比于原料有所提高，是一种热值较高的生物质燃料。