专利名称：一种含有硫和/或氯化工残渣固形燃料及其制备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用化工制药等工业过程中产生固体和半固体状的残渣制备固形燃料的方法和制备设备，特别涉及一种用含有硫和/或氯的化工、制药残渣制备固形燃料。
背景技术：
化工制药等工业过程会产生大量的固体和半固体状的残渣，这些固体废弃物成分往往十分复杂，主要有杂环类物质，含有硫、氮、氯等有机物，且大都有毒性，需要进行无害化处理。如通常指含有如下成份的化工残渣，如含有灰分、挥发分、水分、固态炭、硫、氯等成份的残渣。这些残渣热值很高，有些残渣的燃烧热值几乎与焦油相当。目前主要的处理方式是进行直接焚烧处理，但由于直接焚烧往往会产生二次污染物，产生二次污染物主要有酸性气体HCl、SO2、二恶英和粉尘等。这些污染物的直接排放不仅对环境有害，而且焚烧过程中产生的HCl气体对焚烧炉膛和管道的腐蚀尤为严重。
如能把化工制药等工艺产生的残渣通过一定的预处理工艺，通过加入除臭剂、固硫、氯剂和助燃剂等配料混合，再通过挤压成型等生产工艺，制成一定形状的固形衍生燃料后再进行焚烧，与单纯的直接焚烧处理相比，能大大降低燃烧产生的HCl和SO2等污染物的产生，而且燃烧稳定，同时可以有效回收热能。
近些年来，利用城市生活垃圾制备垃圾衍生燃料已成为废弃物处理研究的热点。在发达国家如日本等国的各研究机构对此项进行了详细的研究开发。我国近几年对该技术也进行了研究，但主要集中在城市生活垃圾相关的垃圾衍生燃料制造技术，对产业的废弃物，特别是化工工艺残渣的处理利用方面尚未见报道。
发明内容
本发明所要解决的首要技术问题是提供一种燃烧效率高，环境污染低的含有硫和/或氯化工残渣固形燃料的合成配方。
本发明所要解决的另一个技术问题是制备上述含有硫和/或氯化工残渣固形燃料的生产工艺。
为实现本发明目的，本发明的技术方案为一种含有硫和/或氯化工残渣固形燃料，由含有硫和/或氯化工残渣加入木屑及钙化物混合均匀后挤压成型制得，所述的固形燃料的重量含量为含有硫或氯或硫和氯化工残渣100份，木屑5～40份，钙化物1～20份。
所述含有硫和/或氯化工残渣特别是指含有如下成份的化工残渣，按总重量计，含硫0.1～5％和/或含氯0.1～5％。所述的含有硫和/或氯化工残渣可能同时含有硫和氯，也可能只含硫而不含氯，或者可能只含氯不含硫。通常所述化工残渣其中含有灰分5～30％，挥发分30～70％，水分5～30％，固态炭5～20％。
或者所述含有硫和/或氯化工残渣特别是指按总重量计，氯0.1～5％的化工残渣。
以上化工残渣均可做为本发明的原料。
所述的钙化物优选为氧化钙或碳酸钙。
所述的固形燃料的组份重量含量优选为含有硫和/或氯化工残渣100份，木屑10～30份，氧化钙1～15份。
所述的固形燃料的重量含量还可以是含有硫和/或氯化工残渣100份，木屑10～30份，碳酸钙2～20份。
通常制备本发明所述的固形燃料的方法是将一定配比的含有硫和/或氯化工残渣、木屑、钙化物混合均匀后挤压成型制得。
制备本发明的含有硫和/或氯化工残渣固形燃料的工艺，按如下步骤以计量进料装置加入原料含有硫和/或氯化工残渣、木屑、钙化物于混合机中混合均匀成混合物、再将所述混合物用挤压成型机挤压成型，所述的计量进料装置的出口连接混合机的入口，混合机设有与挤压成型机进料口连通的输出口。
所述的计量进料装置优先选用螺杆计量进料装置。
所述的混合机优先选用圆筒混合机，圆筒混合机设有搅拌桨，以便混合是搅拌，使含有硫、氯化工残渣、木屑、钙化物充分混匀。
所述的挤压成型机优选双螺杆挤压成型机。
具体的制造本发明含有硫和/或氯化工残渣固形燃料的工艺采用螺杆计量配料，通过调频控制螺杆转速分别调整残渣、木屑和钙化物的进量；按预定比例进料配料，进入混合机内，在搅拌桨作用下充分混合，混合后的物料以压力为2-4kg/cm2经双螺杆挤压成型机挤出，最后得到柱状颗粒。经过通过上述工艺得到的柱状固形燃料，直径为5～20mm，长度为10-30mm，单体密度为1000～1200kg/m3，堆积密度一般为600～700kg/m3左右，制成品的物化性质如表1所示。
表1发明的含有硫和/或氯化工残渣燃料性质
在使用本发明制备含有硫和/或氯化工残渣固形燃料时，混合过程中将发生如下反应Ca2++有机化合物→有机钙盐+H1+(1)CaO+H2O→Ca(OH)2(2)实验表明加入钙化物后能有效地抑制残渣在燃烧过程中的氯化氢和二氧化硫的生成，且固氯固硫效果随着钙化物投加量的增加而提高。当燃烧温度为600℃时，固硫固氯剂为氧化钙，Ca/Cl摩尔比达到3时，固氯率可达90％以上，Ca/S摩尔比达到2时，固硫率可达95％以上；当固硫固氯剂为碳酸钙，Ca/Cl摩尔比达到4时，固氯率可达70％以上，Ca/S摩尔比达到3时，固硫率可达80％以上。
一般燃烧过程最佳的固氯温度为550-700℃，当燃烧温度大于700℃时固氯效果变差。燃烧固氯过程的主要反应为CaO+2HCl(g)→CaCl2+H2O(g) (3)CaCO3+2HCl(g)→CaCl2+H2O(g)+CO2(g) (4)固硫过程的主要反应为2CaO+2SO2(g)+O2(g)→2CaSO4(5)2CaCO3+2SO2(g)+O2(g)→2CaSO4+2CO2(g)(6)本发明的有益效果具体体现在①由于所合成的燃料是经过加入钙化剂、木屑，具有良好的燃烧特性，燃烧稳定。②用本发明提供的固形燃料，能有效地抑制化工残渣中氯化氢和二氧化硫气体的排放，从而降低二恶英和其他有害物的排放。③用本发明的固形燃料与直接燃烧技术相比，能大大提高燃烧效率，减少了炉膛和管道的腐蚀，可以回收热能。④含有硫和/或氯化工残渣制成的颗粒燃料易于存放。
图1为化工制药工艺残渣合成固形燃料工艺流程示意图。其中1、2和3分别为残渣、钙化物和木屑的计量进料装置；4为混合机；5为挤出成型机。
具体实施例方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此实验条件化工制药工艺残渣取自台州市椒江工业废弃物处置有限公司。残渣或由残渣制备得到的固形燃料在30mm反应器内升温燃烧过程二氧化硫和氯化氢的产生情况。残渣成分分析采用工业分析和元素分析；燃烧后烟气中的二氧化硫分析采用红外分析仪，氯化氢气体采用傅立叶红外分析仪。空气流量能够保证样品充分燃烧，升温速率为30℃/min。
实施列1固形燃料配料为水10％，灰分20％，固态炭15％和挥发分55％的化工残渣100份(其中按重量计化工残渣含有硫为1.2％)，木屑10份，氧化钙4份。以螺杆计量进料装置加入原料含有硫和/或氯化工残渣、木屑、钙化物于圆筒混合机中混合均匀成混合物、再将所述混合物用双螺杆挤压成型机挤压成型制成固形燃料；所述的计量进料装置的出口连接混合机的入口，混合机设有与挤压成型机进料口连通的输出口。
比较原料化工残渣和本发明制得的固形燃料在燃烧过程中的SO2产生情况比较如表2所示
表2残渣和固形燃料燃烧过程SO2产生情况
实施列2固形燃料配料为水15％，灰分10％，固态炭10％和挥发分65％的化工残渣100份(其中按重量计化工残渣含有硫为1.2％)，木屑15份，碳酸钙13份。按实施例1的方法制得固形燃料，比较化工残渣和固形燃料在燃烧过程中的SO2产生情况比较如表3所示。
表3残渣和固形燃料燃烧过程SO2产生情况
实施例3固形燃料配料为水10％的，灰分20％，固态炭10％和挥发分60％的化工残渣100份(其中按重量计化工残渣含有氯为0.9％)，木屑10份，氧化钙5份。按实施例1的方法制得固形燃料，比较化工残渣和固形燃料在燃烧过程中的HCl产生情况比较如表4所示。
表4残渣和固形燃料燃烧过程HCl产生情况
实施例4固形燃料配料为水15％，灰分25％，固态炭10％和挥发分50％的化工残渣100份(其中按重量计化工残渣含有氯为0.9％)，木屑15份，碳酸钙14份。按实施例1的方法制得固形燃料，比较化工残渣和固形燃料在燃烧过程中的HCl产生情况比较如表4所示。
表4残渣和固形燃料燃烧过程HCl产生情况
实施例5固形燃料配料为水10％，灰分10％，固态炭10％和挥发分70％的化工残渣100份(其中按重量计化工残渣含有氯为1.3％，硫0.5％)，木屑10份，氧化钙11份。按实施例1的方法制得固形燃料，比较化工残渣和固形燃料在燃烧过程中的HCl和SO2的产生情况如表5所示。
表5残渣和固形燃料燃烧过程HCl和SO2产生情况
实施例6固形燃料配料为水10％，灰分10％，固态炭10％和挥发分70％的化工残渣100份(其中按重量计化工残渣含有氯为1.3％，硫0.5％)，木屑10份，碳酸钙20份。按实施例1的方法制得固形燃料，比较化工残渣和固形燃料在燃烧过程中的HCl和SO2的产生情况如表6所示。
表5残渣和固形燃料燃烧过程HCl和SO2产生情况
权利要求
1.一种含有硫和/或氯化工残渣固形燃料，其特征在于所述的固形燃料由含有硫和/或氯化工残渣加入木屑及钙化物混合均匀后挤压成型制得，所述的固形燃料的重量含量为含有硫和/或氯化工残渣100份，木屑5～40份，钙化物1～20份。
2.如权利要求1所述的含有硫和/或氯化工残渣固形燃料，其特征在于所述的钙化物为氧化钙或碳酸钙。
3.如权利要求2所述的含有硫和/或氯化工残渣固形燃料，其特征在于所述的固形燃料的重量含量为含有硫和/或氯化工残渣100份，木屑5～40份，氧化钙1～15份。
4.如权利要求2所述的含有硫和/或氯化工残渣固形燃料，其特征在于所述的固形燃料的重量含量为含有硫、氯化工残渣100份，木屑5～40份，碳酸钙2～20份。
5.如权利要求2所述的含有硫和/或氯化工残渣固形燃料，其特征在于所述的固形燃料的重量含量为含有硫、氯化工残渣100份，木屑20份，氧化钙4～10份。
6.如权利要求1～5之一所述的含有硫和/或氯化工残渣固形燃料，其特征在于含有硫、氯化工残渣按所述的硫、氯化工残渣总重量计，其中含硫0.1～5％和/或氯0.1～5％。
7.如权利要求1～5之一所述的含有硫和/或氯化工残渣固形燃料，其特征在于所述含有硫、氯化工残渣按所述的硫、氯化工残渣总重量计，其中含氯0.1～5％。
8.一种制备如权利要求1所述的含有硫和/或氯化工残渣固形燃料的工艺，其特征在于所述的工艺为以计量进料装置加入原料含有硫和/或氯化工残渣、木屑、钙化物于混合机中混合均匀成混合物、再将所述混合物用挤压成型机挤压成型，所述的计量进料装置的出口连接混合机的入口，混合机设有与挤压成型机进料口连通的输出口。
9.如权利要求8所述的含有硫和/或氯化工残渣固形燃料的制备工艺，其特征在于所述的计量进料装置为螺杆计量进料装置所述的圆筒混合机设有搅拌桨。
10.如权利要求7所述的含有硫和/或氯化工残渣固形燃料的制备工艺，其特征在于所述的挤压成型机为双螺杆挤压成型机。
全文摘要
本发明涉及一种含有硫和/或氯化工残渣固形燃料及其制备工艺，所述的固形燃料由含有硫和/或氯化工残渣加入木屑及钙化物混合均匀后挤压成型制得，所述的固形燃料的重量含量为含有硫和/或氯化工残渣100份，木屑5～40份，钙化物1～20份。本发明所提供的固形燃料经过加入钙化剂、木屑，具有良好的燃烧特性，燃烧稳定。且用本发明提供的固形燃料，能有效地抑制化工残渣中氯化氢和二氧化硫气体的排放，从而降低二恶英和其他有害物的排放，此外，本发明运行成本低廉，适合推广应用。
文档编号C10L5/48GK101058759SQ20071006802
公开日2007年10月24日 申请日期2007年4月11日 优先权日2007年4月11日
发明者黄立维, 杨金福, 岳桥 申请人:浙江工业大学