申请日2016.11.08
公开(公告)日2017.04.19
IPC分类号C10L5/46
摘要
本发明公开了一种利用污泥制备成型燃料的方法，涉及固体废弃物处置技术领域。所述利用污泥制备成型燃料的方法包含以下步骤：步骤一，将含水率为75%～99%的污泥通过机械脱水处理，将污泥中的水分降低至55%～65%;步骤二，在所述步骤一中经脱水处理后的污泥中加入热解碳粉及粘合剂，混合搅拌均匀后，对物料进行压实;步骤三，将所述步骤二中压实后的物料进行造粒成型，对成型后的物料烘干至水分含量在15%以下，制得污泥RDF。本发明的有益效果在于：本发明在污泥中加入热解碳粉后，能够满足污泥造粒的要求，污泥造粒成型前不需要对污泥进行烘干，工艺简单，生产效率高;另外，由于热解碳粉具有一定的空隙结构，可以有效吸附污泥产生的臭味。
权利要求书
1.一种利用污泥制备成型燃料的方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤一，将含水率为75%～99%的污泥通过机械脱水处理，将污泥中的水分降低至55%～65%;
步骤二，在所述步骤一中经脱水处理后的污泥中加入热解碳粉及粘合剂，混合搅拌均匀后，对物料进行压实;
步骤三，将所述步骤二中压实后的物料进行造粒成型，对成型后的物料烘干至水分含量在15%以下，制得污泥RDF。
2.如权利要求1所述的利用污泥制备成型燃料的方法，其特征在于：所述热解碳粉是固体废弃物热解后的热解碳中的一种，或多种的混合物，所述热解碳粉是经过筛分后粒度小于3mm的颗粒。
3.如权利要求2所述的利用污泥制备成型燃料的方法，其特征在于：所述步骤二中，污泥和热解碳粉的重量比为(1～4):1，将混合料的含水率调整至20%～40%。
4.如权利要求3所述的利用污泥制备成型燃料的方法，其特征在于：所述步骤二中，粘合剂为有机-无机复合粘结剂，有机粘合剂与无机粘合剂按重量份以(1～4)：1的配比混合配置成复合粘合剂，添加比例为污泥和热解碳粉总量的0.5%～4%。
5.如权利要求4所述的利用污泥制备成型燃料的方法，其特征在于：所述步骤二中，对物料的压实时间为5～30分钟。
6.如权利要求5所述的利用污泥制备成型燃料的方法，其特征在于：所述步骤三中采用热风直接烘干，烘干温度为100～150℃。
7.如权利要求6所述的利用污泥制备成型燃料的方法，其特征在于：所述步骤三中，成型后的污泥RDF颗粒大小为3～100mm。
8.如权利要求7所述的利用污泥制备成型燃料的方法，其特征在于：在所述步骤二中，污泥中掺入热解碳粉与粘合剂之前先利用打散设备将成块的污泥打散。
9.如权利要求8所述的利用污泥制备成型燃料的方法，其特征在于：所述利用污泥制备成型燃料的方法还包含步骤四，对制得的污泥RDF进行强度试验，成型后的燃料应满足冷强度>80kg/球，热强度>35kg/球，两米自然下落破碎率<3%。
10.一种燃料制备系统，其特征在于，所述燃料制备系统包含固体废弃物RDF制备系统及热解系统，所述燃料制备系统利用如权利要求1至9中任一项所述的方法，制备污泥RDF。
说明书
一种利用污泥制备成型燃料的方法
技术领域
本发明涉及固体废弃物处置技术领域，具体涉及一种利用污泥制备成型燃料的方法。
背景技术
随着经济发展和人民生活水平的提高，城镇与工业污水量逐年增加，污水处理产生的污泥量也越来越大，由于污水来源不同，污泥组分复杂，含有大量的难降解、有毒物、有害重金属和微生物，如处置不当，会造成“二次污染”。
目前，国内外污泥的处理方法主要有填埋、农用、焚烧等。这些处置方法或多或少的存在一些问题，填埋未能从根本上实现污泥的减量化和无害化，不仅占用宝贵的土地资源，还存在土壤与地下水的污染隐患。
污泥，特别是工业污泥组分复杂，含有重金属、有毒有害物质和寄生虫卵等，不能用于农用，必须进行无害化处理。
以焚烧方式处理污泥可以实现污泥的减量化和无害化，但是设备投入大，基本是花钱处置，缺乏经济性。加上飞灰与二噁英污染难以监测与控制，存在落地难和“邻避”等问题。
近年来，国内一些专利及文献提出，污泥含有有机质，具有一定热值，可将污泥成型烘干，进行碳化处理或作为燃料实现污泥的资源化。然而，碳化的前提是污泥的有机质含量高且稳定，碳化物可以产生足够的价值，否则，碳化处置的经济性也难以保证。
污泥作为燃料实现资源化的同时使污泥得以减量和无害，需要解决的最大技术与经济问题是克服污泥烘干过程中出现的“粘滞”“结壳”现象，保证烘干能顺利进行，降低烘干成本。其次，污泥以什么工艺，能顺利将其中热值转化成能源，避免二恶英和大量的飞灰产生，实现重金属的稳定化，消除污染隐患。
如果采用专利“一种污泥生产可燃气体的工艺”(CN201010188766.9)中提到的在含水率较高的污泥中先加入水分调节剂，发酵4-7天使得含水率降低至40%以下，风干后再成型制得燃料。采用自然干化的方式脱水，需要占用大面积的处理场地，期间的臭气污染难以控制。而专利“污泥合成燃料”(CN20110416150.7)的做法是：压滤后的污泥破碎后，送入污泥热风烘干机中烘干至含水30%，再送入成型机成型。
采用通常的方式烘干污泥，既加大了设备投资，也增加了运营成本。更重要的污泥在干化过程中，随着含水率的降低，会发生表面干化结壳，含水率降至40～50%时，污泥会粘滞在烘干机器上，干化难度明显上升，脱水困难，不仅影响干燥工作效率，严重时还会损坏设备。烘干过程散发的臭气严重污染环境。
此外，单用污泥成型燃料由于污泥组分复杂多变，热值不稳定，造成燃料品质不稳定，影响后续处置系统的稳定运行。专利“一种污泥成型燃料及其生产方法和生产系统”(CN201010262859.1)中提到，在污泥中掺合低阶煤粉、生物质废弃物等制备污泥混合燃料，但煤粉添加剂导致污泥燃料成本增加和燃烧尾气中的硫化物含量超标，且污泥有臭味，在混合制备过程中需要增加除臭系统，也导致燃料制备成本增加。专利“一种污泥燃料及其制备方法”CN101597532提出，用脱臭杀菌剂(氧化钙、次氯酸钙、次氯酸钠、二氧化氯中的一种或一种以上的混合物)0.5～5%制备污泥燃料，其脱臭杀菌剂的使用增加了污泥燃料的制备成本，且燃烧灰中富含二氧化硅。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用污泥制备成型燃料的方法，以解决或至少减轻背景技术中所存在的至少一处的问题。
为了避免二恶英和大量的飞灰产生，实现重金属的稳定化，消除污染隐患。污泥直接焚烧显然是不可取的处置工艺，高温燃气化技术能够满足上述要求。为了利用高温燃气化技术处置污泥，为保证不产生飞灰和尾渣的高温熔融烧结，需要对污泥进行成型造粒。
热解技术已广泛应用于轮胎、塑料、生物质、生活垃圾RDF等固体有机废弃物的综合资源化。在有机物的低温热解过程中，有热解油、热解气和热解碳三种产物。热解碳往往由于RDF原料来源多变造成其组成成分的不稳定，且往往含有部分重金属，难以单独作为燃料使用。但热解碳具有孔隙结构，有一定的吸附性能，且不含水分，热值一般在2000～4000大卡/千克，比绝干污泥的高。将污泥和热解碳混合制备成RDF，希望用绝干的热解碳“帮助”污泥直接跨过“粘滞”“结壳”的水分点，使其变得容易烘干，或降低烘干设备的要求和成本。希望利用热解碳的吸附性能，消除或消减污泥臭味。希望这种RDF利用高温燃气化技术，在低成本干化污泥的同时，一方面高效回收热解碳的热能，另一方面将污泥和热解碳中的重金属实现稳定，消除污染。
因此，根据上述分析，本发明采用的技术方案是：提供一种利用污泥制备成型燃料的方法，包含以下步骤：
步骤一，将含水率为75%～99%的污泥通过机械脱水处理，将污泥中的水分降低至55%～65%;
步骤二，在所述步骤一中经脱水处理后的污泥中加入热解碳粉及粘合剂，混合搅拌均匀后，对物料进行压实;
步骤三，将所述步骤二中压实后的物料进行造粒成型，对成型后的物料烘干至水分含量在15%以下，制得污泥RDF。
优选地，所述热解碳粉是固体废弃物热解后的热解碳中的一种，或多种的混合物，所述热解碳粉是经过筛分后粒度小于3mm的颗粒。
优选地，所述步骤二中，污泥和热解碳粉的重量比为(1～4):1，将混合料的含水率调整至20%～40%。
优选地，所述步骤二中，粘合剂为有机-无机复合粘结剂，有机粘合剂与无机粘合剂按重量份以(1～4)：1的配比混合配置成复合粘合剂，添加比例为污泥和热解碳粉总量的0.5%～4%。
优选地，所述步骤二中，对物料的压实时间为5～30分钟。
优选地，所述步骤三中采用热风直接烘干，烘干温度为100～150℃。
优选地，所述步骤三中，成型后的污泥RDF颗粒大小为3～100mm。
优选地，在所述步骤二中，污泥中掺入热解碳粉与粘合剂之前先利用打散设备将成块的污泥打散。
优选地，所述利用污泥制备成型燃料的方法还包含步骤四，对制得的污泥RDF进行强度试验，成型后的燃料应满足冷强度>80kg/球，热强度>35kg/球，两米自然下落破碎率<3%。
本发明还提供了一种燃料制备系统，所述燃料制备系统包含固体废弃物RDF制备系统及热解系统，所述燃料制备系统利用如上所述的方法，制备污泥RDF。
本发明的有益效果在于：
本发明在污泥中加入热解碳粉后，能够满足污泥造粒的要求，污泥造粒成型前不需要对污泥进行烘干，工艺简单，生产效率高;另外，由于热解碳粉具有一定的空隙结构，可以有效吸附污泥产生的臭味。
热解碳粉协同污泥成型造粒，污泥具有一定的粘结性，发挥污泥较强的粘结作用，弥补单独碳粉成型难的问题，降低粘合剂添加量，提高RDF粒子的强度。
