专利名称：污泥合成燃料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种污泥合成燃料领域，尤其涉及污泥合成燃料的配方配比以及将城市工业和民用生活污水处理厂产生的污泥合成为燃料的工艺。
背景技术：
城市污水处理厂产生的含水污泥，可作为燃料利用，但一般认为，污泥在较低的含水率下，才能制成合成燃料，因此需要提高污泥脱水程度，其工艺复杂，成本高；另一方面，现有污泥合成燃料的配比和制备工艺中，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节约原煤，获得的污泥合成燃料也因原煤含量大、成本高、低碳环保性能也较差
发明内容
本发明提供了一种污泥合成燃料的配方配比及其制备方法，解决了现有技术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节约原煤，获得的污泥合成燃料也因原煤含量大、成本高、低碳环保性能差的技术问题。本发明的技术解决方案是一种污泥合成燃料，其特殊之处在于由含水率10 98%的污泥和助燃剂制备而成，其中污泥的重量百分含量为5 95%，其余为助燃剂。上述助燃剂是木屑或秸杆屑中的一种或两种。上述污泥的重量百分含量优选为35 65%，其余为助燃剂。上述污泥的重量百分含量较优选为40%，其余为助燃剂。上述污泥的含水率为75-98%较优。上述污泥的含水率为55-85%较优。污泥合成燃料的制备方法一，包括以下步骤I将污泥和助燃剂按比例均匀混合，其中污泥的重量百分含量为5 95%。污泥合成燃料的制备方法二，包括以下步骤I将含水率75 98%的污泥烘干或晒干，再与助燃剂混合均匀，其中，烘干或晒干前污泥的重量百分含量为5 95%。上述两种制备方法中，若步骤I所得产物含水率高于10%，则还包括步骤2，将步骤I所得产物烘干或晒干，使其含水率降到10%以下，得到成品燃料。烘干是利用工业锅炉余热或人工热量烘干。步骤2还包括将步骤I所得产物制成散状或蜂窝状后再烘干或晒干。本发明的优点在于( I)有效利用农林剩余物，例如木屑、秸杆屑等，木屑或秸杆屑具有吸湿性，可以作为脱水剂，添加一定数量的木屑或秸杆屑，可有效降低污泥混合料的含水率，使污泥不需深度脱水就可用做燃料，极大降低了污泥处理成本；同时，木屑或秸杆屑与污泥混合后，木屑或秸杆屑吸收了污泥中的游离水并形成以木屑或秸杆屑为核表面附着污泥的小颗粒，改变了污泥凝胶结构，使污泥胶团中被禁锢的水分释放出来，增大了污泥与空气的接触面积，使污泥燃料的干化容易实现；木屑或秸杆屑富含钙、钠等金属离子，可以固硫；木屑或秸杆屑具有可燃性，不仅可以助燃，发热量一般在3600-4800kat/kg以上,还可以增加热值。因此，木屑或秸杆屑可以取代石灰、次氯酸钠、次氯酸钙等无机调理剂，同时也能大量利用污泥，获得的污泥合成燃料热值高，成本低，变废为宝，燃烧工况和环保性能优良，且燃烧后的灰渣可做水泥、建筑材料等。(2)该污泥合成燃料的制备方法简单，生产周期短、占地面积小，利于规模化生产。(3)该燃料可用于工业锅炉和民用灶炉，热值在3500-4600kal/Kg，可替代原煤，减少对原煤的使用，环保性能优于原煤。
具体实施例方式本发明的机理如下污泥合成燃料中，污泥含有大量的有机物，干基挥发份高达60 70%，可做燃料；但污泥包含大量的水分，污水处理厂未经处理的污泥含水率一般都在80 98%，污泥作为燃料利用，需降低水份。脱水的方式有多种，包括烘干、晾干、机械脱水、加入脱水剂脱水。为避免污泥合成燃料污染空气，还应对污泥进行除臭、杀菌处理，处理方式可以采用化学方式或物理方式。化学方式，即添加污泥的稳定剂，例如石灰等；物理方式，包括烘干、晾干，利用200° -350°的中高温或阳光照射进行除臭、杀菌，烘干可以利用热电厂的余热，更加环保，节约能源，且烘干的效率较高，晾干方式耗时长，需要宽阔的场所，效率较低。木屑或秸杆屑具有吸湿性，可以作为脱水剂；木屑或秸杆屑富含钙、钠等金属离子，可以固硫；木屑或秸杆屑具有可燃性，不仅可以助燃，发热量一般在4000kat/kg以上，还可以增加热值；木屑或秸杆屑与污泥混合后，木屑吸收了污泥中的游离水并形成以木屑为核表面附着污泥的小颗粒，改变了污泥凝胶结构，使污泥胶团中被禁锢的水分释放出来，增大了污泥与空气的接触面积，使污泥燃料的干化容易实现。因此，木屑或秸杆屑可以取代石灰、次氯酸钠、次氯酸钙等无机调理剂。因此增加木屑或秸杆屑的混合量，可有效降低污泥混合料的含水率，使污泥不需深度脱水就可用做燃料，极大降低了污泥处理成本。木屑是林业剩余物，包括木材加工剩余物、各种林区如防护林、灌木林、果树及村旁、田旁、路旁、河旁树林护树剪枝的剩余枝条，经粉碎后的屑沫料；灌木林是柠条、沙柳、杜鹃、山杏、沙棘、黑荆树林；果林是苹果、梨、桃、杏树林。秸杆屑是玉米杆、油菜杆、棉花杆、黄豆杆、高粱杆、小麦杆经粉碎后的屑沫料。污泥合成燃料的原料来源污泥来自西安市第三水厂民用生活污水污泥，含水率为10 98%，未经处理的污泥含水率较高，一般为80-98%，经过污水处理厂处理后污泥含水率在80%以下，其干基热值3500kal/kg ;助燃剂选择木屑，尤其是灌木沙棘粉碎屑料，热值为 4700kal/kg。该污泥合成燃料的制备方法一I取重量百分含量为5 95%的上述污泥(含水率10 98% ),其余为灌木沙棘粉碎屑料，混合均匀，所制备的污泥合成燃料的性能指标见表1，表I中热值为燃料的干基热值。2将步骤I所得产物制成散状或做成蜂窝状烘干或晒干，使其含水率降到10%以下，符合国家燃料标准要求，得到成品燃料。表I仅为实施例，并未涵盖污泥含水率全系列、配合比全系列以及合成染料产品全系列。由表I可见
对于含水率98 %的污泥燃料I :将其与木屑按照编号1-8的比例混合后，所得产物含水率为44%以上，其热值为4688kal/kg以下，根据经验，污泥合成燃料含水率在40%左右，就可以自持燃烧，该原料混合比例下，所得污泥合成燃料含水率在40%以上，仍不能自持燃烧，所以需要将其含水率进一步降低，详见上述步骤2。燃料2 :将其与木屑按照编号9-12的比例混合后，所得产物含水率为39%以下，其热值为4684kal/kg以上，该原料混合比例下，污泥合成燃料含水率在40%以下，已经可以自持燃烧，但为使污泥合成燃料符合国家燃料标准要求，仍需将其烘干或晒干至含水率10%及以下，仍见上述步骤2。燃料3 :将其与木屑按照编号13-14的比例混合后，所得产物含水率为9. 8%以下，其热值为4697kal/kg以上，该原料混合比例下，污泥合成燃料含水率已经很低，若期望通过继续增加木屑的使用量来使其含水率在10%以下，虽然也能制成燃料，但污泥的利用率也随之降低。对于含水率90 %的污泥燃料4 :将其与木屑按照编号1-7的比例混合后，所得产物含水率为45%以上，其热值为4591kal/kg以下，根据经验，污泥合成燃料含水率在40%左右，就可以自持燃烧，该原料混合比例下，所得污泥合成燃料含水率在40%以上，仍不能自持燃烧，所以需要将其含水率进一步降低，详见上述步骤2。燃料5 :将其与木屑按照编号8-11的比例混合后，所得产物含水率为40%以下，其热值为4609kal/kg以上，该原料混合比例下，污泥合成燃料含水率在40%以下，已经可以自持燃烧，但为使污泥合成燃料符合国家燃料标准要求，仍需将其烘干或晒干至含水率10%及以下，仍见上述步骤2。燃料6 :将其与木屑按照编号12-14的比例混合后，所得产物含水率为18%以下，其热值为4670kal/kg以上，该原料混合比例下，污泥合成燃料含水率已经很低，若期望通过继续增加木屑的使用量来使其含水率在10%以下，虽然也能制成燃料，但污泥的利用率也随之降低。对于含水率85 %的污泥燃料7 :将其与木屑按照编号1-7的比例混合后，所得产物含水率为43%以上，其热值为4543kal/kg以下，根据经验，污泥合成燃料含水率在40%左右，就可以自持燃烧，该原料混合比例下，所得污泥合成燃料含水率在40%以上，仍不能自持燃烧，所以需要将其含水率进一步降低，详见上述步骤2。燃料8 :将其与木屑按照编号8-11的比例混合后，所得产物含水率为38%以下，其热值为4569kal/kg以上，该原料混合比例下，污泥合成燃料含水率在40%以下，已经可以自持燃烧，但为使污泥合成燃料符合国家燃料标准要求，仍需将其烘干或晒干至含水率10%及以下，仍见上述步骤2。燃料9 :将其与木屑按照编号12-14的比例混合后，所得产物含水率为17%以下，其热值为4656kal/kg以上，该原料混合比例下，污泥合成燃料含水率已经很低，若期望通过继续增加木屑的使用量来使其含水率在10%以下，虽然也能制成燃料，但污泥的利用率也随之降低。对于含水率80 %的污泥燃料10 :将其与木屑按照编号1-6的比例混合后，所得产物含水率为48%以上，其热值为4423kal/kg以下，根据经验，污泥合成燃料含水率在40%左右，就可以自持燃烧，该原料混合比例下，所得污泥合成燃料含水率在40%以上，仍不能自持燃烧，所以需要将其含水率进一步降低，详见上述步骤2。
燃料11 :将其与木屑按照编号7-11的比例混合后，所得产物含水率为40%以下，其热值为4500kal/kg以上，该原料混合比例下，污泥合成燃料含水率在40%以下，已经可以自持燃烧，但为使污泥合成燃料符合国家燃料标准要求，仍需将其烘干或晒干至含水率10%及以下，仍见上述步骤2。燃料12 :将其与木屑按照编号12-14的比例混合后，所得产物含水率为16%以下，其热值为4643kal/kg以上，该原料混合比例下，污泥合成燃料含水率已经很低，若期望通过继续增加木屑的使用量来使其含水率在10%以下，虽然也能制成燃料，但污泥的利用率也随之降低。对于含水率65 %的污泥 燃料13 :将其与木屑按照编号1-5的比例混合后，所得产物含水率为42%以上，其热值为4227kal/kg以下，根据经验，污泥合成燃料含水率在40%左右，就可以自持燃烧，该原料混合比例下，所得污泥合成燃料含水率在40%以上，仍不能自持燃烧，所以需要将其含水率进一步降低，详见上述步骤2。燃料14 :将其与木屑按照编号6-11的比例混合后，所得产物含水率为39%以下，其热值为4287kal/kg以上，该原料混合比例下，污泥合成燃料含水率在40%以下，已经可以自持燃烧，但为使污泥合成燃料符合国家燃料标准要求，仍需将其烘干或晒干至含水率10%及以下，仍见上述步骤2。燃料15 :将其与木屑按照编号12-14的比例混合后，所得产物含水率为13%以下，其热值为4603kal/kg以下，该原料混合比例下，若期望通过继续增加木屑的使用量来使其含水率在10%以下，虽然也能制成燃料，但污泥的利用率也随之降低。 对于含水率60 %的污泥燃料16 :将其与木屑按照编号1-4的比例混合后，所得产物含水率为42%以上，其热值为4120kal/kg以下，根据经验，污泥合成燃料含水率在40%左右，就可以自持燃烧，该原料混合比例下，所得污泥合成燃料含水率在40%以上，仍不能自持燃烧，所以需要将其含水率进一步降低，详见上述步骤2。燃料17 :将其与木屑按照编号5-10的比例混合后，所得产物含水率为39%以下，其热值为4189kal/kg以上，该原料混合比例下，污泥合成燃料含水率在40%以下，已经可以自持燃烧，但为使污泥合成燃料符合国家燃料标准要求，仍需将其烘干或晒干至含水率10%及以下，仍见上述步骤2。燃料18 :将其与木屑按照编号11-14的比例混合后，所得产物含水率为18%以下，其热值为4524kal/kg以下，该原料混合比例下，若期望通过继续增加木屑的使用量来使其含水率在10%以下，虽然也能制成燃料，但污泥的利用率也随之降低。对于含水率55 %的污泥燃料19 :将其与木屑按照编号1-3的比例混合后，所得产物含水率为44%以上，其热值为3928kal/kg以下，根据经验，污泥合成燃料含水率在40%左右，就可以自持燃烧，该 原料混合比例下，所得污泥合成燃料含水率在40%以上，仍不能自持燃烧，所以需要将其含水率进一步降低，详见上述步骤2。燃料20 :将其与木屑按照编号5-10的比例混合后，所得产物含水率为39%以下，其热值为4086kal/kg以上，该原料混合比例下，污泥合成燃料含水率在40%以下，已经可以自持燃烧，但为使污泥合成燃料符合国家燃料标准要求，仍需将其烘干或晒干至含水率10%及以下，仍见上述步骤2。燃料21 :将其与木屑按照编号11-14的比例混合后，所得产物含水率为17%以下，其热值为4505kal/kg以下，该原料混合比例下，若期望通过继续增加木屑的使用量来使其含水率在10%以下，虽然也能制成燃料，但污泥的利用率也随之降低。对于含水率10 %的污泥燃料22 :将其与木屑按照编号1-14的比例混合后，所得产物含水率为9. 5%以下，其热值为3566kal/kg以下，可以作为标准燃料使用。综上可见，当污泥的含水率一定时，木屑使用的量越多，所得污泥合成燃料的含水率越低，燃料热值越高，同时污泥的利用率越低；当配比一定时，污泥的含水率越低，所得污泥合成燃料的含水率越低，热值也会越低，成本也会相应降低。当污泥的重量百分含量为35 65%时，污泥的利用率较高，燃料热值较高，燃料的含水率较低，同时成本较低，是优选的实施例。当助燃剂选择秸杆时，秸杆热值3656kal/kg，所得污泥合成燃料的性能指标见表2，表2中热值为燃料的干基热值，从表中看出，当污泥的重量百分含量为35 60%时，污泥的利用率较高，燃料热值较高，污泥合成燃料的含水率较低，同时成本较低，是优选的实施例。该污泥合成燃料的制备方法二 该方法适用于含水率75 98%的污泥。I取含水率75 98%的污泥，烘干或晒干至含水率70%以下，再按表I中的混合比与灌木沙棘粉碎屑料混合均匀。2若步骤I所得产物含水率高于10%，将其制成散状烘干或做成蜂窝状晒干，使其含水率降到10%以下，符合国家燃料标准要求，得到成品燃料。该方法所得燃料的性能指标与表I相同，其成本相对与制备方法一较高。
权利要求
1.一种污泥合成燃料，其特征在于由含水率10 98%的污泥和助燃剂制备而成，其中污泥的重量百分含量为5 95%，其余为助燃剂。
2.根据权利要求I所述污泥合成燃料，其特征在于所述助燃剂是木屑或秸杆屑中的一种或两种。
3.根据权利要求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为35 65%，助燃剂为35 65%。
4.根据权利要求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为40%， 助燃剂为60%。
5.根据权利要求I所述污泥合成燃料，其特征在于所述污泥的含水率为55-85%。
6.根据权利要求I所述污泥合成燃料，其特征在于所述污泥的含水率为75-98%。
7.采用权利要求I所述原料制备污泥合成燃料的方法，其特征在于包括以下步骤1将污泥和助燃剂按权利要求I所述的比例混合均匀。
8.采用权利要求I所述原料制备污泥合成燃料的方法，其特征在于包括以下步骤1将含水率75 98%的污泥烘干或晒干，再与助燃剂按权利要求I所述的比例混合均匀。
9.根据权利要求7或8所述制备污泥合成燃料的方法，其特征在于还包括步骤2，若步骤I所得产物含水率高于10%，将所得产物烘干或晒干，使其含水率降到10%以下，得到成品燃料。
10.根据权利要求9所述制备污泥合成燃料的方法，其特征在于所述烘干是利用工业锅炉余热或人工热量烘干；或步骤2还包括将所得产物制成散状或蜂窝状再烘干或晒干。
全文摘要
本发明涉及一种污泥合成燃料及其制备方法，解决了现有技术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节约原煤，获得的污泥合成燃料也因原煤含量大、成本高、低碳环保性能差的技术问题。该污泥合成燃料，由含水率10～98％的污泥和助燃剂制备而成，其中污泥的重量百分含量为5～95％，其余为助燃剂。有效利用农林剩余物，可有效降低污泥混合料的含水率，极大降低了污泥处理成本；使污泥燃料的干化容易实现；可以固硫，增加热值，污泥的利用率高，获得的污泥合成燃料热值高，成本低，变废为宝，燃烧工况和环保性能优良。
文档编号C10L5/46GK102827664SQ20121033966
公开日2012年12月19日 申请日期2012年9月14日 优先权日2012年9月14日
发明者苏韶华, 苏武民 申请人:苏韶华