專利名稱：一種用污泥制煤氣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)保技術(shù)，尤其是污泥處置技術(shù)，特別是涉及一種用污泥制造煤氣的方法。
背景技術(shù)：
污泥是污水處理過程中產(chǎn)生的固體廢棄物，主要有城市脫水污泥和工業(yè)脫水污泥 (如造紙污泥、印染污泥等)，隨著科技的發(fā)展和人們對環(huán)境要求的日益提高，世界范圍內(nèi)對污水進行處理的比例和程度逐漸提高，目前我國生活污水處理廠每年排放的污泥量(干重)約為130萬噸，而且年增長率大于10%，污泥是一種有潛在危險的物質(zhì)，其原因在于 1)濕污泥中含有各種各樣的細菌、病毒和寄生生物，病菌在其中大量繁殖。2、污泥中還含有鋅、銅、鉛和鎘等重金屬化合物，以及有毒的有機化合物、殺蟲劑等。未經(jīng)恰當處置的污泥進入環(huán)境，將對水源和大氣產(chǎn)生嚴重污染。同時，隨著工業(yè)污水處理率的增加，產(chǎn)生了大量毒性很強的工業(yè)污泥，這些污泥的無害化處理是關(guān)系到江河湖海污染治理和保持生態(tài)的關(guān)鍵。因此，污泥的減量化、穩(wěn)定化、無害化和資源化處理處置已成為環(huán)境綜合治理工作中的新難點、新挑戰(zhàn)。目前，填埋和干化焚燒是污泥的主要處置方式，而填埋不僅會產(chǎn)生滲出液和氣體破壞環(huán)境，污染空氣與水源；填埋場產(chǎn)生的氣體甲烷，不采取適當措施還會引起爆炸，因此， 填埋并不能最終避免環(huán)境污染，而只是延緩了污染產(chǎn)生時間，而且填埋會占用大量的土地資源，目前能夠征用的填埋場越來越少，填埋已逐漸被各國禁止。由于污泥具有高含水率和低熱值，例如在含水率方面，污泥的含水率可以達到 96% _98%，即使是經(jīng)機械脫水處理后污泥的含水率也還是很高，一般在75% -85%。顯然， 污泥的直接焚燒是不可行的。目前，最主要的焚燒方式有兩種。第一種方式是將污泥和其他燃料摻在一起焚燒，其缺點是需要專門的燃料運輸和供給系統(tǒng)，而且，所需燃料的量比較大，輸送成本高，而且燃料消耗導(dǎo)致很高的成本，污泥處理量受到限制。第二種方式是將污泥干化后(干化后污泥含水率為35%左右或更低)再進行焚燒，其缺點是在干化過程中容易爆炸，容易產(chǎn)生粉塵污染，且干化消耗較多的熱量，干化成本太高。因此，希望有一種新型的污泥處置方法來對污泥進行更有效的資源化處理，以變廢為寶造福人類。另一方面，水煤漿制造煤氣作為一種無污染的潔凈能源技術(shù)日益得到人們的重視，該技術(shù)以水煤漿為原料通過德士古爐氣化生產(chǎn)氣。水煤漿技術(shù)是20世紀70年代世界范圍內(nèi)的石油危機中產(chǎn)生的一種以煤代油的煤炭利用新方式。其主要技術(shù)特點是將煤炭、 水、部分添加劑加入磨機中，經(jīng)磨碎后成為一種類似石油一樣的可以流動的煤基流體燃料。 由于在制備水煤漿中需要添加約40%的水。而污泥中不僅含有大量的難以去除的水，同時其中的有機物還具有一定的熱值，如果能利用利用污泥代替加入水煤漿的水不僅能夠節(jié)約制造水煤漿所需要的水資源，而且還消耗了污泥中的水分，利用了污泥中的有機物的熱能， 消除了污泥和污泥水對環(huán)境的污染，真正實現(xiàn)了污泥的資源化利用。
目前，國內(nèi)外有一些污泥煤漿用于燃燒的報道，但由于污泥中雜質(zhì)含量高、熱值低，沒能得到有效的推廣應(yīng)用，因此，有必要研究新型的技術(shù)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種用污泥制煤氣的方法，用以克服或至少減輕現(xiàn)有的污泥處置方法、水煤漿氣化以及污泥水煤漿的缺陷和不足。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有污泥處置成本高、在污泥處置過程中存在著二次污染環(huán)境、污泥處置不徹底的問題；氣化水煤漿過程中煤炭熱能損失過大、水資源浪費大以及污泥煤漿熱值低的應(yīng)用問題。本發(fā)明人注意到，污泥的含水率很高，一般在80%以上，這是污泥本身的性質(zhì)決定的。根據(jù)分析，濕污泥中的水分主要以下列的四種形式存在顆粒間的空隙水，其約占污泥總水分的70% ；在污泥顆粒間形成一些小的毛細管內(nèi)所含的水，稱為毛細水，約占污泥水分的20%;吸附在顆粒表面的水分，稱為吸附水，約占污泥水分的7%;存在于污泥顆粒內(nèi)部或微生物細胞內(nèi)的水，稱為內(nèi)部水，約占污泥水分的3%。本發(fā)明人進一步注意到，除去污泥中上述四種水分的難度依次順序為內(nèi)部水>吸附水>毛細水>空隙水。即內(nèi)部水最難除去，而空隙水最容易除去。去除污泥中水分比較經(jīng)濟方式是采用機械方式，污水處理所產(chǎn)生的污泥具有較高的含水量，由于水分與污泥顆粒結(jié)合的特性，采用機械方法脫除具有一定的限制，污泥中的有機質(zhì)含量、灰分比例特別是絮凝劑的添加量對于最終含固率有著重要影響。一般來說，采用機械脫水可以獲得20%-30%的含固率。一般干污泥的有機物含量為75%，干基污泥的低位發(fā)熱值為4155Kcal/Kg，對于中國的市政污泥，其有機物含量大約為 50 到 65%，熱值為 2400 到 3600Kcal/KG。本發(fā)明人還注意到，水煤漿氣化是將水煤漿經(jīng)高壓煤漿泵加壓后與高壓氧氣經(jīng)燒嘴混合，在燒嘴中煤漿被高速氧氣流充分霧化后噴入氣化爐燃燒室，在燃燒室中進行復(fù)雜的氣化反應(yīng)，生成煤氣(稱為合成氣)和熔渣。本發(fā)明公開一種用污泥制煤氣的方法，該方法包括以下步驟1)以污泥、煤炭制成污泥煤漿，幻將污泥煤漿送入氣化爐內(nèi)，使污泥煤漿與氣化劑發(fā)生反應(yīng)，而生成煤氣。例如在高于污泥煤漿熔點的溫度下使之與氣化劑發(fā)生燃燒反應(yīng)和氣化反應(yīng)，而生成煤氣。其工藝流程可以為污泥水煤漿制備一燃燒一冷卻一煤氣。通過以污泥作為制煤氣的主要原料之一，一方面可以對污泥進行有效處理(使得污泥經(jīng)過了燃燒和氣化溫度的高溫處理， 殺滅了細菌等)；另一方面可以實現(xiàn)對污泥的資源性利用。污泥煤漿制作主要有如下幾種方法①將煤粉、污泥按一定比例配制成污泥煤漿，在配制過程中進行攪拌混合以制成成份均勻的污泥煤漿，配制污泥煤漿的設(shè)備可以是制漿罐。②將煤粉、污泥和一定成份的添加劑按一定比例配制成污泥煤漿，在配制過程中進行攪拌混合以制成成份均勻的污泥煤漿，配制污泥煤漿的設(shè)備可以是制漿罐。③將煤粉、污泥、適量的水和一定成份的添加劑按一定比例直配制成污泥煤漿，在配制過程中進行攪拌混合以制成成份均勻的污泥煤漿，配制污泥煤漿的設(shè)備可以是制漿罐。④直接將煤和污泥混合研磨成混合煤漿，研磨可以用球磨機等磨漿設(shè)備。⑤先將煤加污泥、分散劑后研磨成混合煤漿，然后再加入一定成份的穩(wěn)定劑和適量水分攪拌制成污泥水煤漿。⑥先用煤粉吸附、沉降、過濾處理污水，生成煤濾泥之后再配入適量的煤粉或污泥，并加入一定成份的添加劑制成污泥煤漿。⑦先用煤粉和生石灰粉吸附、沉降、過濾處理污水，生成煤濾泥之后再配入適量的煤粉或污泥，并加入一定成份的添加劑制成污泥煤漿。上述添加劑中可以包括分散劑和穩(wěn)定劑中的一種或兩種。制備好的污泥煤漿經(jīng)高壓泵送和高壓氧氣混合霧化噴入氣化爐中，并在氣化爐中發(fā)生反應(yīng)生成煤氣(也稱為合成氣)。然后，對該煤氣和爐渣進行冷卻，進一步還可以再經(jīng)過除塵、脫臭兩個工序中的一個或兩個工序得到煤氣。優(yōu)選地，本發(fā)明的一種用污泥制煤氣的方法，以污泥和煤為主要原料制成污泥煤漿后，送入氣化爐制造煤氣。優(yōu)選地，本發(fā)明的一種用污泥制煤氣的方法，以濕污泥和煤為主要原料制成污泥煤漿后，送入氣化爐制造煤氣。本發(fā)明還提供另一種用污泥制煤氣的方法，在該方法中，將污泥直接送入氣化爐中和并其他燃料一起反應(yīng)生成煤氣，所述的其他燃料可以是煤、石油、植物秸桿等有機質(zhì)燃料。同樣實現(xiàn)了對污泥的有效處理與資源性利用。本發(fā)明還提供再一種用污泥制煤氣的方法，在該方法中，單獨將污泥干化或淺干化后單獨送入氣化爐中進行燃燒、反應(yīng)生成煤氣。這同樣實現(xiàn)了對污泥的有效處理與資源性利用，還可以節(jié)省能源消耗。無需再干化污泥及其它燃料。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。經(jīng)由以上技術(shù)方案可知，為達到前述的發(fā)明目的借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明至少具有下列優(yōu)點①本發(fā)明利用污泥中的有機物制備煤氣，實現(xiàn)了污泥的資源化利用，具有較好的經(jīng)濟效益；②實現(xiàn)了污泥的完全消納，不會產(chǎn)生二次污染；③利用污泥的水分代替制備水煤漿的水，節(jié)省了水資源。


圖1為本發(fā)明的制煤氣方法的污泥煤漿氣化過程的示意流程圖。
具體實施例方式下面，結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明進行進一步說明。本發(fā)明的首要創(chuàng)新點在于以污泥作為主要原料或主要原料之一來制備煤氣。并且通?？梢韵旅嫒N具體方式來以污泥制備煤氣1)以污泥煤漿制備煤氣；幻將污泥直接送入氣化爐中和其他燃料一起燃燒、反應(yīng)生成煤氣的方法；以及3)單獨將污泥干化后直接送入氣化爐中進行燃燒、反應(yīng)生成煤氣。根據(jù)本發(fā)明第一實施例的制煤氣的方法包括以下步驟1)以污泥和煤炭制成污泥煤漿；以及2、將所述污泥煤漿送入氣化爐內(nèi)，使污泥煤漿與氣化劑發(fā)生燃燒反應(yīng)和氣化反應(yīng)，而生成煤氣。顯然，上述用污泥制煤氣的方法，在處理污泥的同時，對污泥進行了資源化利用。 此外上述方法獲得的產(chǎn)物(煤氣)能夠通過管道方便地輸送至用戶。而且，采用污泥還可以節(jié)約一部分水。產(chǎn)生的熔渣是良好的建筑材料，如制造水泥、煤渣磚、鋪路石料，避免了企業(yè)為堆放爐渣到處征地，既花錢又污染環(huán)境，以至成為地方的一種公害。含渣水經(jīng)能量回收、 初步凈化后，絕大部分可循環(huán)使用。少量排放的廢水沒有揮發(fā)性有機物，微量金屬的濃度也很低，經(jīng)生化處理即可達到國家排放標準，較一般氣化方法產(chǎn)生的廢水容易處理。污泥煤漿制作可以采用如下三種方法①用煤粉和生石灰粉吸附、沉降、過濾處理城市污水，生成煤濾泥之后再配入煤粉，并加入分散劑、穩(wěn)定劑制成污泥煤漿；②先將粒煤加污泥、分散劑在球磨機中球磨成粒度為50 150 μ m的混合煤漿，然后再加入穩(wěn)定劑和適量水分(如果需要的話)攪拌制成污泥煤漿；③將煤粉、污泥、分散劑和穩(wěn)定劑按一定比例直接在制漿罐中制成污泥煤漿。還可以采用其它適當方法。下面詳細說明方式③。將煤炭、污泥、適當?shù)奶砑觿?例如分散劑和/或穩(wěn)定劑) 加入磨機中，經(jīng)磨碎后成為一種類似石油一樣的可以流動的煤基流體燃料。更具體地，洗精煤經(jīng)破碎成為< 6mm的煤粒進入球磨機，并加入污泥和分散劑在球磨機中一同磨碎成為漿體。經(jīng)泵送至濾漿器除去未磨碎的粗顆粒和雜質(zhì)進入調(diào)漿罐，經(jīng)加入穩(wěn)定劑并調(diào)整水煤漿的粘度后送入儲漿罐儲存?zhèn)溆?，也可以直接送往制煤氣設(shè)備。污泥煤漿中的含水率可以設(shè)置在30% -50%,優(yōu)選地；35% -45%,更優(yōu)選地40%。所采用的污泥可以是濕污泥(含水量大約在95%左右)，經(jīng)機械脫水處理的污泥 (含水率為大約75%至大約85%)或者經(jīng)干化的污泥。根據(jù)設(shè)定的含水率確定污泥和煤的配比，在需要的時候還可以添加適量的水。所添加的水可以全部或部分是氣化過程后回收的水。氣化用煤沒有特殊要求，煤種適應(yīng)性強，可采用資源豐富、分布廣泛的煙煤或褐煤，并對粒度、灰分和含硫量有較大的兼容性。只要煤的灰含量、灰熔點、可磨性和成漿性等滿足要求即可，如煤的含灰量最好小于19%，灰熔點低于1350°C，哈氏可磨指數(shù)大于50，污泥煤漿濃度最好在60%左右或以上。對粉煤和塊煤沒有特別限制，粉煤更好，可減少磨煤功
^^ ο制備好的污泥煤漿經(jīng)高壓泵送和高壓氧氣混合霧化噴入氣化爐中，并在氣化爐中發(fā)生反應(yīng)生成煤氣(也稱為合成氣)。然后，對該煤氣和爐渣進行冷卻，進一步還可以再經(jīng)過除塵和脫臭兩個工序中的一個或兩個工序得到煤氣。在一實施例中，將污泥煤漿經(jīng)高壓煤漿泵加壓后與高壓氧氣經(jīng)燒嘴混合，在燒嘴中煤漿被高速氧氣流充分霧化后噴入燃燒氣化裝置，在燃燒氣化裝置中進行復(fù)雜的氣化反應(yīng)，生成煤氣(稱為合成氣)和熔渣。例如，如圖1所示，污泥煤漿在混合器7a中與經(jīng)沉淀器7處理的含碳固體顆?；旌?，然后在混合噴嘴6和6a處與空氣混合噴入燃燒氣化裝置1 的燃燒室3中。在燃燒室3中，上述原料(污泥煤漿、含碳固體顆粒和空氣)反應(yīng)而生成水蒸氣、熔渣、炭、氫、一氧化碳、二氧化碳和少量的其它氣體。熔渣通過排放孔2排出。水蒸氣、炭和其它氣體向上流入非燃燒反應(yīng)室4，與在通過噴嘴8加入的污泥煤漿反應(yīng)。所述反應(yīng)主要是吸熱反應(yīng)，例如污泥煤漿中水的汽化、炭和水蒸氣反應(yīng)生成CO和H2等等。然后， 生成的氣體進入分離器5，氣體部分向上流動，形成合成氣(即煤氣)，固體部分向下運動至沉淀器。本發(fā)明的一種用污泥制煤氣的方法，是將污泥和煤炭先制成污泥煤漿，然后送入氣化爐內(nèi)，并在高溫下與氣化劑發(fā)生燃燒反應(yīng)和氣化反應(yīng)，而生成煤氣。其工藝流程為污泥煤漿制備一燃燒一冷卻一除塵脫臭。
本發(fā)明的一種用污泥制煤氣的方法，以污泥和煤為主要原料制成污泥煤漿后，送入氣化爐制造煤氣。本發(fā)明的另一種用污泥制煤氣的方法，將污泥直接送入氣化爐中和并其他燃料一起燃燒、反應(yīng)生成煤氣，所述的其他燃料可以是煤、石油、植物秸桿等有機質(zhì)燃料。本發(fā)明的再一種用污泥制煤氣的方法，單獨將污泥干化后單獨送入氣化爐中進行燃燒、反應(yīng)生成煤氣。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。經(jīng)由以上技術(shù)方案可知，為達到前述的發(fā)明目的借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明至少具有下列優(yōu)點本發(fā)明利用污泥中的有機物制備煤氣，實現(xiàn)了污泥的資源化利用，具有較好的經(jīng)濟效益；實現(xiàn)了污泥的完全消納，不會產(chǎn)生二次污染；由于污泥中含有大量的膠狀物和纖維，利用污泥制備污泥煤漿，能提高煤漿的穩(wěn)定性，減少了因水分的吸熱而引起的能源浪費。綜上所述，本發(fā)明的一種用污泥制煤氣的方法，其所具有上述諸多的優(yōu)點及實用價值，并在同類方法中未見有類似的設(shè)計公開發(fā)表或使用而確屬創(chuàng)新，其不論在方法上或功能上皆有較大的創(chuàng)新，在技術(shù)上有較大的進步，且較現(xiàn)有的污泥干化方法具有增進的多項功效，從而更加適于實用，而具有產(chǎn)業(yè)的廣泛利用價值，誠為一新穎、進步、實用的新發(fā)明。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用污泥制煤氣的方法，其特征在于，包括以下步驟1)以污泥、煤炭制成污泥煤漿，2)將污泥煤漿送入氣化爐內(nèi)，使污泥煤漿與氣化劑發(fā)生反應(yīng)，而生成煤氣。
2.如權(quán)利要求1所述的用污泥制煤氣的方法，其特征在于，步驟1)進一步包括加入的添加劑。
3.如權(quán)利要求2所述的用污泥制煤氣的方法，其特征在于，所述添加劑包括分散劑和穩(wěn)定劑中的一種或兩種。
4.如權(quán)利要求1至3中的任一項所述的用污泥制煤氣方法，其特征在于，所述步驟1) 中的污泥為濕污泥。
5.一種用污泥制煤氣的方法，其特征在于，將污泥直接送入氣化爐中和并其他燃料一起反應(yīng)生成煤氣。
6.如權(quán)利要求5所述的用污泥制煤氣的方法，其特征在于，所述其他燃料是煤、石油、 植物秸桿中的一種或幾種燃料。
7.如權(quán)利要求5至6中任一項所述的用污泥制煤氣的方法，其特征在于，用于所述的污泥為濕污泥。
8.一種用污泥制煤氣的方法，其特征在于，將干化或淺干化的污泥送入氣化爐中進行反應(yīng)生成煤氣。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用污泥制煤氣的方法，該方法包括以下步驟1)以污泥、煤炭制成污泥煤漿，2)將污泥煤漿送入氣化爐內(nèi)，使污泥煤漿與氣化劑發(fā)生反應(yīng)，而生成煤氣。例如在高于污泥煤漿熔點的溫度下使之與氣化劑發(fā)生燃燒反應(yīng)和氣化反應(yīng)，而生成煤氣。其工藝流程可以為污泥水煤漿制備→燃燒→冷卻→煤氣。通過以污泥作為制煤氣的主要原料，一方面對污泥進行了有效處理(使得污泥經(jīng)過了燃燒和氣化溫度的高溫處理，殺滅了細菌等)；另一方面，實現(xiàn)了對污泥的資源性利用。
文檔編號C02F11/10GK102191085SQ201010118169
公開日2011年9月21日 申請日期2010年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月4日
發(fā)明者吳淼, 孫浩, 鞏長勇 申請人:北京中礦環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?br>