专利名称：一种污泥热解干馏气化与陶粒制备一体化技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种污泥热解干馏气化与陶粒制备一体化技术，属于环境保护领域。
背景技术：
据报道，我国城市污水排放量已达5. 11 X IO4亿吨/年，污泥数量约占处理水量的
O.3%-0. 5%，每年的排放量巨大。城市污泥中含有一些重金属、病原菌和毒性有机物，会产生土地污染、腐烂、散发臭气，污染地下水等环境危害；但同时城市污泥中还富含生物源、有机质和一些无机组分，可以资源化利用。污泥的无害化处置和资源化利用技术一直是国内外研究的热点问题。目前国内外，城市污泥的处理方法主要有填埋、农用堆肥、填海和热化学处理等。填埋是将污泥作为一种废物来对待，其处理方法主要着眼于如何消除危害及减小体积，由 于土地资源的紧缺和环境压力的增大，已逐渐减少或被禁止使用；由于污泥中含有氮和磷等成分，污泥农用在许多国家受到重视并得到应用，但存在污泥中的重金属使土壤和作物受到污染的潜在危险。污泥的热处理方法主要是焚烧，但也要考虑潜在的二噁英污染。
发明内容
针对目前我国污泥处置领域缺乏有效的综合利用技术的现状，申请人开发了一种城市污泥的无害化处置和资源化综合利用技术，该技术既能利用污泥中的有机组分生成可燃气体，又可利用其中的无机组分烧结成为陶粒，具有污泥综合利用量大、工艺简单等特点。本发明的目的是提供一种城市污泥热解干馏气化与陶粒制备一体化技术，包括步骤I)将城市污泥经压滤脱水至含水率50-60%，得到脱水污泥；2 )按下述质量比取料脱水污泥55-90%、煤粉5_20%、水泥2_10%，粉煤灰
0-14%(或煤矸石粉)，植物纤维1-3% ;并将其充分混和均匀后，采用挤压的方式将混合料制备成粒径为10-20mm的污泥料球；3)将污泥料球送入干燥窑烘干至含水率8-12%，烘干温度为150-180°C ；4)将步骤3)所得污泥料球送至热解干馏气化炉内反应；热解干馏气化炉内分为干燥段、干馏段、气化段和燃烧段四个区域；污泥料球首先进入80-180°C干燥段，脱出残余水分；再至180-600°C干馏段，干馏出产生的烷类可燃气CmHn，回收备用；之后至600-1100°C气化段，此阶段，首先使料球中的有机质碳化生产碳化物，之后在1100°C左右时部分碳化物燃烧并与水蒸汽接触产生H2与CO，回收备用；最后污泥料球进入1150-1200°C煅烧段，经过高温煅烧得到轻质高强陶粒；在热解干馏气化炉的干燥段、干馏段和气化段，保持空气系数O. 6-0. 8 ;在热解干馏气化炉的煅烧段，保持空气系数为I. 05-1. 2。为了有更好的效果，优选，步骤2)按如下质量比取料脱水污泥煤粉水泥粉煤灰植物纤维=68%: 14%: 6%: 10%: 2% ;或脱水污泥煤粉水泥粉煤灰植物纤维=62% 16%:8%: 11%: 3% ;或脱水污泥:煤粉:水泥:粉煤灰:植物纤维=56% 20%: 10%: 12%: 2% ;或脱水污泥煤粉水泥粉煤灰植物纤维=80% 9%:4%:6%: 1% ;或脱水污泥煤粉水泥粉煤灰植物纤维=88% 6%:2%:3%: 1%。在干馏、气化阶段产生的可燃气体，如CmHn、H2与CO等，经过净化回收可作为实施本技术时的二次燃料循环使用，也可以作为烧结各种建筑材料时的燃料使用，如砖的烧结等;煅烧得到的轻质高强陶粒可以作为混凝土砌块、陶粒混凝土的原材料；而轻质高强陶粒在冷却时的余热还可作为污泥料球在干燥窑烘干时的热量。本发明的特点和优点I.本发明技术实现了城市污水厂污泥的无害化、减量化和资源化利用。将污泥的燃料特性和资源特性全部利用起来，在大量消纳污泥缓解其环境危害、变害为宝的同时，产生的可燃气体还可以作为二次能源使用，真正实现了循环经济、节能环保；终端产品陶粒，·可作为商品出售获得丰厚的经济回报。本发明方法具有显著的经济效益、环境效益和社会效益。2.通过本发明方法处理污泥，可得到可燃气体以及终端产品轻质陶粒；同时污泥中重金属离子固结在陶粒内部，避免了其二次扩散的问题。3.本发明方法充分实现了污泥中的热值和无机组分的利用价值，在无害化处理污泥的同时得到一种轻质保温建筑材料。4.本方法虽然属于热处理，但本工艺条件是申请人经大量实验后得到，确保遏制二噁英等有害物质的产生。
图I.本发明工艺流程不意图其中1 :板式压滤机；2、10、14 :提升机；3 :脱水污泥储仓；4 :煤粉储仓；5 :水泥储仓；6 :粉煤灰(或煤砰石粉)储仓；7 :纤维储仓；8 :均化仓；9 :搅拌机；11 :挤压成球机；12 :皮带输送机；13 :干燥窑；15 :热解干馏气化炉；16、17、19 :气体输送管；18 :水封；20 烧砖隧道窑；21 :陶粒冷却仓；22 :陶粒卸料管 图2污泥料球热解干馏气化装置结构图其中15_热解干馏气化炉体；18_水封；21_粒储仓；22_陶粒卸料管；23_进料口 ；24、26、27、30-测温点，用于测量炉内的温度；25、28_高温风机；29_旋风除尘器；31_盘式卸料机；32-引风机
具体实施例方式为了更好地理解本发明，下面结合附图以实施例对本发明作进一步的说明，但实施例并不限制本发明。实施例I将含水率80% 90%含水率的城市污泥，经板式压滤机(I)压滤脱水至含水率50-60%后，按照脱水污泥煤粉水泥粉煤灰植物纤维=68%: 14%: 6%: 10%: 2%的质量比取料，并分别置于储仓(3)、(4)、(5)、(6)、(7)中；之后将其输送至均化仓⑶混合，再送至搅拌机(9)内搅拌均匀；然后通过提升机(10)提升至挤压成球造粒机(11)中将混合料挤压制备成粒径为10-20mm的污泥料球。将污泥料球通过传输皮带(12)送入干燥窑(13)烘干至含水率8-12%，烘干的温度150-180°C ;干燥后的污泥料球再通过提升机(14)输送到热解干馏气化炉(15)内反应。热解干馏气化炉(15)的内部可分为干燥段、干馏段、气化段和燃烧段四个区域，如图2所示。污泥料球首先从进料口(23)进入炉内，在80-180°C干燥段(A)，脱出残余水分；在180-600°C干馏段(B)，干馏产生的烷类可燃气CmHn ;在600-1100°C气化段(C)，首先碳化生产碳化物，之后在1100°C高温区域，部分碳化物燃烧并与水蒸汽接触，产生H2与CO ；最后污泥料球进入1150-1200°C煅烧段(D)经过高温煅烧得到轻质高强陶粒，陶粒经卸料管(22)进入陶粒冷却仓(21)。在热解干馏气化炉的干燥段、干馏段和气化段，保持空气系数O. 6-0. 8 ;在煅烧 段，保持空气系数为I. 05-1. 2，并依靠鼓风机(32)足量供给氧气，使料球中的有机质完全燃烧。在干馏段产生的可燃气体(CmHn等)经上段高温风机(25)引入水封(18)中除焦油和杂质气体；在气化段产生的可燃气体H2与CO等，经下段高温风机(28)引入旋风除尘器中除尘，然后再进入水封(18)除焦油和杂质气体。煅烧后得到的轻质高强陶粒用于混凝土砌块、陶粒混凝土的原材料。轻质高强陶粒在冷却时的余热，用于污泥料球在干燥窑烘干时的热量来源。在热解干馏气化炉内产生的可燃气体经水封(18)净化处理后，可以通过管道
(19)输送至烧结砖煅烧窑(20)内作为烧结砖的燃料；还可以作为其他用途的燃料气体回收利用。实施例2将含水率80% 90%含水率的城市污泥，经压滤机压滤脱水至含水率50-60%后，按照脱水污泥煤粉水泥粉煤灰植物纤维=80% 9%:4%:6%: 1%的质量比取料。其余按照实施例I操作，得到轻质高强陶粒并回收得到可燃气体CmHn、H2与CO等；陶粒冷却时的余热作为污泥料球在干燥窑烘干时的热量。实施例3将含水率80% 90%含水率的城市污泥，经压滤机压滤脱水至含水率50-60%后，按照脱水污泥煤粉水泥粉煤灰植物纤维=88% 6%:2%:3%: 1%的质量比取料。其余按照实施例I操作，得到轻质高强陶粒并回收得到可燃气体CmHn、H2与CO等；陶粒冷却时的余热作为污泥料球在干燥窑烘干时的热量。实施例4将含水率80% 90%含水率的城市污泥，经压滤机压滤脱水至含水率50-60%后，按照脱水污泥煤粉水泥粉煤灰植物纤维=62%: 16%: 8%: 11%: 3%的质量比取料。其余按照实施例I操作，得到轻质高强陶粒并回收得到可燃气体CmHn、H2与CO等；陶粒冷却时的余热作为污泥料球在干燥窑烘干时的热量。实施例5将含水率80% 90%含水率的城市污泥，经压滤机压滤脱水至含水率50-60%后，按照脱水污泥煤粉水泥粉煤灰植物纤维=56% 20%: 10%: 12%:2%的质量比取料。
其余按照实施例I操作，得到轻质高强陶粒并回收得到可燃气体CmHn、H2与CO等；陶粒冷却时的余热作为污泥料球在干燥窑烘干时的热量。
权利要求
1.一种城市污泥热解干馏气化与陶粒制备一体化技术，其特征在于包括步骤 1)将城市污泥经压滤脱水至含水率50-60%，得到脱水污泥； 2)按下述质量比取料脱水污泥55-90%、煤粉5-20%、水泥2_10%，粉煤灰0_14%(或煤矸石粉)，植物纤维1-3%;并将其充分混和均匀后，以压方式将混合料制备成粒径为10-20mm的污泥料球； 3)将污泥料球送入干燥窑烘干至含水率8-12%，烘干温度为150-180°C； 4)将步骤3)所得污泥料球送至热解干馏气化炉内反应；热解干馏气化炉内分为干燥段、干馏段、气化段和燃烧段四个区域；污泥料球首先进入80-180°C干燥段，脱出残余水分；再至180-600°C干馏段，干馏出产生的烷类可燃气CmHn，回收备用；之后至600-1100°C气化段，在此阶段首先使料球中的有机质碳化，生产碳化物，之后在1100°C左右，部分碳化物燃烧并与水蒸汽接触产生H2与CO，回收H2与CO备用；最后污泥料球进入1150-1200°C煅烧段，经过高温煅烧得到轻质高强陶粒； 在热解干馏气化炉的干燥段、干馏段和气化段，保持空气系数O. 6-0. 8 ;在热解干馏气化炉的煅烧段，保持空气系数为I. 05-1. 2。
2.根据权利要求I所述的一种城市污泥热解干馏气化与陶粒制备一体化技术，其特征在于按照脱水污泥煤粉水泥粉煤灰植物纤维=68%: 14%: 6%: 10%: 2%的质量比取料。
3.根据权利要求I所述的一种城市污泥热解干馏气化与陶粒制备一体化技术，其特征在于按照脱水污泥煤粉水泥粉煤灰植物纤维=80% 9%:4%:6%:1%的质量比取料。
4.根据权利要求I所述的一种城市污泥热解干馏气化与陶粒制备一体化技术，其特征在于按照脱水污泥煤粉水泥粉煤灰植物纤维=88% 6%:2%:3%:1%的质量比取料。
5.根据权利要求I所述的一种城市污泥热解干馏气化与陶粒制备一体化技术，其特征在于按照脱水污泥煤粉水泥粉煤灰植物纤维=62% : 16%: 8%: 11%: 3%的质量比取料。
6.根据权利要求I所述的一种城市污泥热解干馏气化与陶粒制备一体化技术，其特征在于按照脱水污泥煤粉水泥粉煤灰植物纤维=56% 20%:10%:12%:2%的质量比取料。
全文摘要
本发明公开了一种污泥热解干馏气化与陶粒制备一体化技术，通过本发明方法处理城市污泥，能够充分实现城市污泥中保有的热值和无机组分的利用价值，且在无害化处理污泥的同时得到一种轻质保温建筑材料，实现城市污水厂污泥的无害化、减量化和资源化利用。
文档编号C02F11/10GK102875003SQ20121043463
公开日2013年1月16日 申请日期2012年11月5日 优先权日2012年11月5日
发明者张磊, 杨久俊, 赵明银, 王雪平, 杨沛森, 赵誉, 余海燕, 曲烈 申请人:天津城市建设学院