專利名稱：污泥合成燃料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種污泥合成燃料領域，尤其涉及污泥合成燃料的配方配比以及將城市工業和民用生活污水處理廠產生的污泥合成為燃料的工藝。
背景技術：
城市污水處理廠產生的含水污泥，可作為燃料利用，但一般認為，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，其工藝復雜，成本高；另一方面，現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、低碳環保性能也較差
發明內容
本發明提供了一種污泥合成燃料的配方配比及其制備方法，解決了現有技術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、低碳環保性能差的技術問題。本發明的技術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%的污泥和助燃劑制備而成，其中污泥的重量百分含量為5 95%，其余為助燃劑。上述助燃劑是木屑或秸桿屑中的一種或兩種。上述污泥的重量百分含量優選為35 65%，其余為助燃劑。上述污泥的重量百分含量較優選為40%，其余為助燃劑。上述污泥的含水率為75-98%較優。上述污泥的含水率為55-85%較優。污泥合成燃料的制備方法一，包括以下步驟I將污泥和助燃劑按比例均勻混合，其中污泥的重量百分含量為5 95%。污泥合成燃料的制備方法二，包括以下步驟I將含水率75 98%的污泥烘干或曬干，再與助燃劑混合均勻，其中，烘干或曬干前污泥的重量百分含量為5 95%。上述兩種制備方法中，若步驟I所得產物含水率高于10%，則還包括步驟2，將步驟I所得產物烘干或曬干，使其含水率降到10%以下，得到成品燃料。烘干是利用工業鍋爐余熱或人工熱量烘干。步驟2還包括將步驟I所得產物制成散狀或蜂窩狀后再烘干或曬干。本發明的優點在于( I)有效利用農林剩余物，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，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，改變了污泥凝膠結構，使污泥膠團中被禁錮的水分釋放出來，增大了污泥與空氣的接觸面積，使污泥燃料的干化容易實現；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，發熱量一般在3600-4800kat/kg以上,還可以增加熱值。因此，木屑或秸桿屑可以取代石灰、次氯酸鈉、次氯酸鈣等無機調理劑，同時也能大量利用污泥，獲得的污泥合成燃料熱值高，成本低，變廢為寶，燃燒工況和環保性能優良，且燃燒后的灰渣可做水泥、建筑材料等。(2)該污泥合成燃料的制備方法簡單，生產周期短、占地面積小，利于規模化生產。(3)該燃料可用于工業鍋爐和民用灶爐，熱值在3500-4600kal/Kg，可替代原煤，減少對原煤的使用，環保性能優于原煤。
具體實施例方式本發明的機理如下污泥合成燃料中，污泥含有大量的有機物，干基揮發份高達60 70%，可做燃料；但污泥包含大量的水分，污水處理廠未經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、晾干、機械脫水、加入脫水劑脫水。為避免污泥合成燃料污染空氣，還應對污泥進行除臭、殺菌處理，處理方式可以采用化學方式或物理方式。化學方式，即添加污泥的穩定劑，例如石灰等；物理方式，包括烘干、晾干，利用200° -350°的中高溫或陽光照射進行除臭、殺菌，烘干可以利用熱電廠的余熱，更加環保，節約能源，且烘干的效率較高，晾干方式耗時長，需要寬闊的場所，效率較低。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；木屑或秸桿屑具有可燃性，不僅可以助燃，發熱量一般在4000kat/kg以上，還可以增加熱值；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，改變了污泥凝膠結構，使污泥膠團中被禁錮的水分釋放出來，增大了污泥與空氣的接觸面積，使污泥燃料的干化容易實現。因此，木屑或秸桿屑可以取代石灰、次氯酸鈉、次氯酸鈣等無機調理劑。因此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。木屑是林業剩余物，包括木材加工剩余物、各種林區如防護林、灌木林、果樹及村旁、田旁、路旁、河旁樹林護樹剪枝的剩余枝條，經粉碎后的屑沫料；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、小麥桿經粉碎后的屑沫料。污泥合成燃料的原料來源污泥來自西安市第三水廠民用生活污水污泥，含水率為10 98%，未經處理的污泥含水率較高，一般為80-98%，經過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。該污泥合成燃料的制備方法一I取重量百分含量為5 95%的上述污泥(含水率10 98% ),其余為灌木沙棘粉碎屑料，混合均勻，所制備的污泥合成燃料的性能指標見表1，表I中熱值為燃料的干基熱值。2將步驟I所得產物制成散狀或做成蜂窩狀烘干或曬干，使其含水率降到10%以下，符合國家燃料標準要求，得到成品燃料。表I僅為實施例，并未涵蓋污泥含水率全系列、配合比全系列以及合成染料產品全系列。由表I可見
對于含水率98 %的污泥燃料I :將其與木屑按照編號1-8的比例混合后，所得產物含水率為44%以上，其熱值為4688kal/kg以下，根據經驗，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一步降低，詳見上述步驟2。燃料2 :將其與木屑按照編號9-12的比例混合后，所得產物含水率為39%以下，其熱值為4684kal/kg以上，該原料混合比例下，污泥合成燃料含水率在40%以下，已經可以自持燃燒，但為使污泥合成燃料符合國家燃料標準要求，仍需將其烘干或曬干至含水率10%及以下，仍見上述步驟2。燃料3 :將其與木屑按照編號13-14的比例混合后，所得產物含水率為9. 8%以下，其熱值為4697kal/kg以上，該原料混合比例下，污泥合成燃料含水率已經很低，若期望通過繼續增加木屑的使用量來使其含水率在10%以下，雖然也能制成燃料，但污泥的利用率也隨之降低。對于含水率90 %的污泥燃料4 :將其與木屑按照編號1-7的比例混合后，所得產物含水率為45%以上，其熱值為4591kal/kg以下，根據經驗，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一步降低，詳見上述步驟2。燃料5 :將其與木屑按照編號8-11的比例混合后，所得產物含水率為40%以下，其熱值為4609kal/kg以上，該原料混合比例下，污泥合成燃料含水率在40%以下，已經可以自持燃燒，但為使污泥合成燃料符合國家燃料標準要求，仍需將其烘干或曬干至含水率10%及以下，仍見上述步驟2。燃料6 :將其與木屑按照編號12-14的比例混合后，所得產物含水率為18%以下，其熱值為4670kal/kg以上，該原料混合比例下，污泥合成燃料含水率已經很低，若期望通過繼續增加木屑的使用量來使其含水率在10%以下，雖然也能制成燃料，但污泥的利用率也隨之降低。對于含水率85 %的污泥燃料7 :將其與木屑按照編號1-7的比例混合后，所得產物含水率為43%以上，其熱值為4543kal/kg以下，根據經驗，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一步降低，詳見上述步驟2。燃料8 :將其與木屑按照編號8-11的比例混合后，所得產物含水率為38%以下，其熱值為4569kal/kg以上，該原料混合比例下，污泥合成燃料含水率在40%以下，已經可以自持燃燒，但為使污泥合成燃料符合國家燃料標準要求，仍需將其烘干或曬干至含水率10%及以下，仍見上述步驟2。燃料9 :將其與木屑按照編號12-14的比例混合后，所得產物含水率為17%以下，其熱值為4656kal/kg以上，該原料混合比例下，污泥合成燃料含水率已經很低，若期望通過繼續增加木屑的使用量來使其含水率在10%以下，雖然也能制成燃料，但污泥的利用率也隨之降低。對于含水率80 %的污泥燃料10 :將其與木屑按照編號1-6的比例混合后，所得產物含水率為48%以上，其熱值為4423kal/kg以下，根據經驗，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一步降低，詳見上述步驟2。
燃料11 :將其與木屑按照編號7-11的比例混合后，所得產物含水率為40%以下，其熱值為4500kal/kg以上，該原料混合比例下，污泥合成燃料含水率在40%以下，已經可以自持燃燒，但為使污泥合成燃料符合國家燃料標準要求，仍需將其烘干或曬干至含水率10%及以下，仍見上述步驟2。燃料12 :將其與木屑按照編號12-14的比例混合后，所得產物含水率為16%以下，其熱值為4643kal/kg以上，該原料混合比例下，污泥合成燃料含水率已經很低，若期望通過繼續增加木屑的使用量來使其含水率在10%以下，雖然也能制成燃料，但污泥的利用率也隨之降低。對于含水率65 %的污泥 燃料13 :將其與木屑按照編號1-5的比例混合后，所得產物含水率為42%以上，其熱值為4227kal/kg以下，根據經驗，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一步降低，詳見上述步驟2。燃料14 :將其與木屑按照編號6-11的比例混合后，所得產物含水率為39%以下，其熱值為4287kal/kg以上，該原料混合比例下，污泥合成燃料含水率在40%以下，已經可以自持燃燒，但為使污泥合成燃料符合國家燃料標準要求，仍需將其烘干或曬干至含水率10%及以下，仍見上述步驟2。燃料15 :將其與木屑按照編號12-14的比例混合后，所得產物含水率為13%以下，其熱值為4603kal/kg以下，該原料混合比例下，若期望通過繼續增加木屑的使用量來使其含水率在10%以下，雖然也能制成燃料，但污泥的利用率也隨之降低。 對于含水率60 %的污泥燃料16 :將其與木屑按照編號1-4的比例混合后，所得產物含水率為42%以上，其熱值為4120kal/kg以下，根據經驗，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一步降低，詳見上述步驟2。燃料17 :將其與木屑按照編號5-10的比例混合后，所得產物含水率為39%以下，其熱值為4189kal/kg以上，該原料混合比例下，污泥合成燃料含水率在40%以下，已經可以自持燃燒，但為使污泥合成燃料符合國家燃料標準要求，仍需將其烘干或曬干至含水率10%及以下，仍見上述步驟2。燃料18 :將其與木屑按照編號11-14的比例混合后，所得產物含水率為18%以下，其熱值為4524kal/kg以下，該原料混合比例下，若期望通過繼續增加木屑的使用量來使其含水率在10%以下，雖然也能制成燃料，但污泥的利用率也隨之降低。對于含水率55 %的污泥燃料19 :將其與木屑按照編號1-3的比例混合后，所得產物含水率為44%以上，其熱值為3928kal/kg以下，根據經驗，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一步降低，詳見上述步驟2。燃料20 :將其與木屑按照編號5-10的比例混合后，所得產物含水率為39%以下，其熱值為4086kal/kg以上，該原料混合比例下，污泥合成燃料含水率在40%以下，已經可以自持燃燒，但為使污泥合成燃料符合國家燃料標準要求，仍需將其烘干或曬干至含水率10%及以下，仍見上述步驟2。燃料21 :將其與木屑按照編號11-14的比例混合后，所得產物含水率為17%以下，其熱值為4505kal/kg以下，該原料混合比例下，若期望通過繼續增加木屑的使用量來使其含水率在10%以下，雖然也能制成燃料，但污泥的利用率也隨之降低。對于含水率10 %的污泥燃料22 :將其與木屑按照編號1-14的比例混合后，所得產物含水率為9. 5%以下，其熱值為3566kal/kg以下，可以作為標準燃料使用。綜上可見，當污泥的含水率一定時，木屑使用的量越多，所得污泥合成燃料的含水率越低，燃料熱值越高，同時污泥的利用率越低；當配比一定時，污泥的含水率越低，所得污泥合成燃料的含水率越低，熱值也會越低，成本也會相應降低。當污泥的重量百分含量為35 65%時，污泥的利用率較高，燃料熱值較高，燃料的含水率較低，同時成本較低，是優選的實施例。當助燃劑選擇秸桿時，秸桿熱值3656kal/kg，所得污泥合成燃料的性能指標見表2，表2中熱值為燃料的干基熱值，從表中看出，當污泥的重量百分含量為35 60%時，污泥的利用率較高，燃料熱值較高，污泥合成燃料的含水率較低，同時成本較低，是優選的實施例。該污泥合成燃料的制備方法二 該方法適用于含水率75 98%的污泥。I取含水率75 98%的污泥，烘干或曬干至含水率70%以下，再按表I中的混合比與灌木沙棘粉碎屑料混合均勻。2若步驟I所得產物含水率高于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%以下，符合國家燃料標準要求，得到成品燃料。該方法所得燃料的性能指標與表I相同，其成本相對與制備方法一較高。
權利要求
1.一種污泥合成燃料，其特征在于由含水率10 98%的污泥和助燃劑制備而成，其中污泥的重量百分含量為5 95%，其余為助燃劑。
2.根據權利要求I所述污泥合成燃料，其特征在于所述助燃劑是木屑或秸桿屑中的一種或兩種。
3.根據權利要求I或2所述污泥合成燃料，其特征在于所述污泥的重量百分含量為35 65%，助燃劑為35 65%。
4.根據權利要求3所述污泥合成燃料，其特征在于所述污泥的重量百分含量為40%， 助燃劑為60%。
5.根據權利要求I所述污泥合成燃料，其特征在于所述污泥的含水率為55-85%。
6.根據權利要求I所述污泥合成燃料，其特征在于所述污泥的含水率為75-98%。
7.采用權利要求I所述原料制備污泥合成燃料的方法，其特征在于包括以下步驟1將污泥和助燃劑按權利要求I所述的比例混合均勻。
8.采用權利要求I所述原料制備污泥合成燃料的方法，其特征在于包括以下步驟1將含水率75 98%的污泥烘干或曬干，再與助燃劑按權利要求I所述的比例混合均勻。
9.根據權利要求7或8所述制備污泥合成燃料的方法，其特征在于還包括步驟2，若步驟I所得產物含水率高于10%，將所得產物烘干或曬干，使其含水率降到10%以下，得到成品燃料。
10.根據權利要求9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鍋爐余熱或人工熱量烘干；或步驟2還包括將所得產物制成散狀或蜂窩狀再烘干或曬干。
全文摘要
本發明涉及一種污泥合成燃料及其制備方法，解決了現有技術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、低碳環保性能差的技術問題。該污泥合成燃料，由含水率10～98％的污泥和助燃劑制備而成，其中污泥的重量百分含量為5～95％，其余為助燃劑。有效利用農林剩余物，可有效降低污泥混合料的含水率，極大降低了污泥處理成本；使污泥燃料的干化容易實現；可以固硫，增加熱值，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，燃燒工況和環保性能優良。
文檔編號C10L5/46GK102827664SQ20121033966
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月14日 優先權日2012年9月14日
發明者蘇韶華, 蘇武民 申請人:蘇韶華