專利名稱：一種用污泥制煤氣的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及環(huán)保技術，尤其是污泥處置技術，特別是涉及一種用污泥制造煤氣的方法。
背景技術：
污泥是污水處理過程中產生的固體廢棄物，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，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。未經恰當處置的污泥進入環(huán)境，將對水源和大氣產生嚴重污染。同時，隨著工業(yè)污水處理率的增加，產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系到江河湖海污染治理和保持生態(tài)的關鍵。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，而填埋不僅會產生滲出液和氣體破壞環(huán)境，污染空氣與水源；填埋場產生的氣體甲烷，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日益得到人們的重視，該技術以水煤漿為原料通過德士古爐氣化生產氣。水煤漿技術是20世紀70年代世界范圍內的石油危機中產生的一種以煤代油的煤炭利用新方式。其主要技術特點是將煤炭、 水、部分添加劑加入磨機中，經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，國內外有一些污泥煤漿用于燃燒的報道，但由于污泥中雜質含量高、熱值低，沒能得到有效的推廣應用，因此，有必要研究新型的技術和方法。

發(fā)明內容
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決定的。根據分析，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%;存在于污泥顆粒內部或微生物細胞內的水，稱為內部水，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部水>吸附水>毛細水>空隙水。即內部水最難除去，而空隙水最容易除去。去除污泥中水分比較經濟方式是采用機械方式，污水處理所產生的污泥具有較高的含水量，由于水分與污泥顆粒結合的特性，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高壓煤漿泵加壓后與高壓氧氣經燒嘴混合，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，在燃燒室中進行復雜的氣化反應，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，使污泥煤漿與氣化劑發(fā)生反應，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)生燃燒反應和氣化反應，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)有技術相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。經由以上技術方案可知，為達到前述的發(fā)明目的借由上述技術方案，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，具有較好的經濟效益；②實現(xiàn)了污泥的完全消納，不會產生二次污染；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、反應生成煤氣。根據本發(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，使污泥煤漿與氣化劑發(fā)生燃燒反應和氣化反應，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，經生化處理即可達到國家排放標準，較一般氣化方法產生的廢水容易處理。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、適當的添加劑(例如分散劑和/或穩(wěn)定劑) 加入磨機中，經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。經泵送至濾漿器除去未磨碎的粗顆粒和雜質進入調漿罐，經加入穩(wěn)定劑并調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備。污泥煤漿中的含水率可以設置在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)，經機械脫水處理的污泥 (含水率為大約75%至大約85%)或者經干化的污泥。根據設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，將污泥煤漿經高壓煤漿泵加壓后與高壓氧氣經燒嘴混合，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雜的氣化反應，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室4，與在通過噴嘴8加入的污泥煤漿反應。所述反應主要是吸熱反應，例如污泥煤漿中水的汽化、炭和水蒸氣反應生成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，并在高溫下與氣化劑發(fā)生燃燒反應和氣化反應，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、反應生成煤氣。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。經由以上技術方案可知，為達到前述的發(fā)明目的借由上述技術方案，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，具有較好的經濟效益；實現(xiàn)了污泥的完全消納，不會產生二次污染；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)的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的技術內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)明技術方案的內容，依據本發(fā)明的技術實質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)明技術方案的范圍內。
權利要求
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，使污泥煤漿與氣化劑發(fā)生反應，而生成煤氣。
2.如權利要求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生成煤氣。
6.如權利要求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，使污泥煤漿與氣化劑發(fā)生反應，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)生燃燒反應和氣化反應，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>