專利名稱：一種污泥熱解干餾氣化與陶粒制備一體化技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污泥熱解干餾氣化與陶粒制備一體化技術(shù)，屬于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
據(jù)報道，我國城市污水排放量已達(dá)5. 11 X IO4億噸/年，污泥數(shù)量約占處理水量的
O.3%-0. 5%，每年的排放量巨大。城市污泥中含有一些重金屬、病原菌和毒性有機(jī)物，會產(chǎn)生土地污染、腐爛、散發(fā)臭氣，污染地下水等環(huán)境危害；但同時城市污泥中還富含生物源、有機(jī)質(zhì)和一些無機(jī)組分，可以資源化利用。污泥的無害化處置和資源化利用技術(shù)一直是國內(nèi)外研究的熱點問題。目前國內(nèi)外，城市污泥的處理方法主要有填埋、農(nóng)用堆肥、填海和熱化學(xué)處理等。填埋是將污泥作為一種廢物來對待，其處理方法主要著眼于如何消除危害及減小體積，由 于土地資源的緊缺和環(huán)境壓力的增大，已逐漸減少或被禁止使用；由于污泥中含有氮和磷等成分，污泥農(nóng)用在許多國家受到重視并得到應(yīng)用，但存在污泥中的重金屬使土壤和作物受到污染的潛在危險。污泥的熱處理方法主要是焚燒，但也要考慮潛在的二噁英污染。

發(fā)明內(nèi)容
針對目前我國污泥處置領(lǐng)域缺乏有效的綜合利用技術(shù)的現(xiàn)狀，申請人開發(fā)了一種城市污泥的無害化處置和資源化綜合利用技術(shù)，該技術(shù)既能利用污泥中的有機(jī)組分生成可燃?xì)怏w，又可利用其中的無機(jī)組分燒結(jié)成為陶粒，具有污泥綜合利用量大、工藝簡單等特點。本發(fā)明的目的是提供一種城市污泥熱解干餾氣化與陶粒制備一體化技術(shù)，包括步驟I)將城市污泥經(jīng)壓濾脫水至含水率50-60%，得到脫水污泥；2 )按下述質(zhì)量比取料脫水污泥55-90%、煤粉5_20%、水泥2_10%，粉煤灰
0-14%(或煤矸石粉)，植物纖維1-3% ;并將其充分混和均勻后，采用擠壓的方式將混合料制備成粒徑為10-20mm的污泥料球；3)將污泥料球送入干燥窯烘干至含水率8-12%，烘干溫度為150-180°C ；4)將步驟3)所得污泥料球送至熱解干餾氣化爐內(nèi)反應(yīng)；熱解干餾氣化爐內(nèi)分為干燥段、干餾段、氣化段和燃燒段四個區(qū)域；污泥料球首先進(jìn)入80-180°C干燥段，脫出殘余水分；再至180-600°C干餾段，干餾出產(chǎn)生的烷類可燃?xì)釩mHn，回收備用；之后至600-1100°C氣化段，此階段，首先使料球中的有機(jī)質(zhì)碳化生產(chǎn)碳化物，之后在1100°C左右時部分碳化物燃燒并與水蒸汽接觸產(chǎn)生H2與CO，回收備用；最后污泥料球進(jìn)入1150-1200°C煅燒段，經(jīng)過高溫煅燒得到輕質(zhì)高強(qiáng)陶粒；在熱解干餾氣化爐的干燥段、干餾段和氣化段，保持空氣系數(shù)O. 6-0. 8 ;在熱解干餾氣化爐的煅燒段，保持空氣系數(shù)為I. 05-1. 2。為了有更好的效果，優(yōu)選，步驟2)按如下質(zhì)量比取料脫水污泥煤粉水泥粉煤灰植物纖維=68%: 14%: 6%: 10%: 2% ;或脫水污泥煤粉水泥粉煤灰植物纖維=62% 16%:8%: 11%: 3% ;或脫水污泥:煤粉:水泥:粉煤灰:植物纖維=56% 20%: 10%: 12%: 2% ;或脫水污泥煤粉水泥粉煤灰植物纖維=80% 9%:4%:6%: 1% ;或脫水污泥煤粉水泥粉煤灰植物纖維=88% 6%:2%:3%: 1%。在干餾、氣化階段產(chǎn)生的可燃?xì)怏w，如CmHn、H2與CO等，經(jīng)過凈化回收可作為實施本技術(shù)時的二次燃料循環(huán)使用，也可以作為燒結(jié)各種建筑材料時的燃料使用，如磚的燒結(jié)等;煅燒得到的輕質(zhì)高強(qiáng)陶粒可以作為混凝土砌塊、陶粒混凝土的原材料；而輕質(zhì)高強(qiáng)陶粒在冷卻時的余熱還可作為污泥料球在干燥窯烘干時的熱量。本發(fā)明的特點和優(yōu)點I.本發(fā)明技術(shù)實現(xiàn)了城市污水廠污泥的無害化、減量化和資源化利用。將污泥的燃料特性和資源特性全部利用起來，在大量消納污泥緩解其環(huán)境危害、變害為寶的同時，產(chǎn)生的可燃?xì)怏w還可以作為二次能源使用，真正實現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)、節(jié)能環(huán)保；終端產(chǎn)品陶粒，·可作為商品出售獲得豐厚的經(jīng)濟(jì)回報。本發(fā)明方法具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益。2.通過本發(fā)明方法處理污泥，可得到可燃?xì)怏w以及終端產(chǎn)品輕質(zhì)陶粒；同時污泥中重金屬離子固結(jié)在陶粒內(nèi)部，避免了其二次擴(kuò)散的問題。3.本發(fā)明方法充分實現(xiàn)了污泥中的熱值和無機(jī)組分的利用價值，在無害化處理污泥的同時得到一種輕質(zhì)保溫建筑材料。4.本方法雖然屬于熱處理，但本工藝條件是申請人經(jīng)大量實驗后得到，確保遏制二噁英等有害物質(zhì)的產(chǎn)生。


圖I.本發(fā)明工藝流程不意圖其中1 :板式壓濾機(jī)；2、10、14 :提升機(jī)；3 :脫水污泥儲倉；4 :煤粉儲倉；5 :水泥儲倉；6 :粉煤灰(或煤砰石粉)儲倉；7 :纖維儲倉；8 :均化倉；9 :攪拌機(jī)；11 :擠壓成球機(jī)；12 :皮帶輸送機(jī)；13 :干燥窯；15 :熱解干餾氣化爐；16、17、19 :氣體輸送管；18 :水封；20 燒磚隧道窯；21 :陶粒冷卻倉；22 :陶粒卸料管 圖2污泥料球熱解干餾氣化裝置結(jié)構(gòu)圖其中15_熱解干餾氣化爐體；18_水封；21_粒儲倉；22_陶粒卸料管；23_進(jìn)料口 ；24、26、27、30-測溫點，用于測量爐內(nèi)的溫度；25、28_高溫風(fēng)機(jī)；29_旋風(fēng)除塵器；31_盤式卸料機(jī)；32-引風(fēng)機(jī)
具體實施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖以實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但實施例并不限制本發(fā)明。實施例I將含水率80% 90%含水率的城市污泥，經(jīng)板式壓濾機(jī)(I)壓濾脫水至含水率50-60%后，按照脫水污泥煤粉水泥粉煤灰植物纖維=68%: 14%: 6%: 10%: 2%的質(zhì)量比取料，并分別置于儲倉(3)、(4)、(5)、(6)、(7)中；之后將其輸送至均化倉⑶混合，再送至攪拌機(jī)(9)內(nèi)攪拌均勻；然后通過提升機(jī)(10)提升至擠壓成球造粒機(jī)(11)中將混合料擠壓制備成粒徑為10-20mm的污泥料球。將污泥料球通過傳輸皮帶(12)送入干燥窯(13)烘干至含水率8-12%，烘干的溫度150-180°C ;干燥后的污泥料球再通過提升機(jī)(14)輸送到熱解干餾氣化爐(15)內(nèi)反應(yīng)。熱解干餾氣化爐(15)的內(nèi)部可分為干燥段、干餾段、氣化段和燃燒段四個區(qū)域，如圖2所示。污泥料球首先從進(jìn)料口(23)進(jìn)入爐內(nèi)，在80-180°C干燥段(A)，脫出殘余水分；在180-600°C干餾段(B)，干餾產(chǎn)生的烷類可燃?xì)釩mHn ;在600-1100°C氣化段(C)，首先碳化生產(chǎn)碳化物，之后在1100°C高溫區(qū)域，部分碳化物燃燒并與水蒸汽接觸，產(chǎn)生H2與CO ；最后污泥料球進(jìn)入1150-1200°C煅燒段(D)經(jīng)過高溫煅燒得到輕質(zhì)高強(qiáng)陶粒，陶粒經(jīng)卸料管(22)進(jìn)入陶粒冷卻倉(21)。在熱解干餾氣化爐的干燥段、干餾段和氣化段，保持空氣系數(shù)O. 6-0. 8 ;在煅燒 段，保持空氣系數(shù)為I. 05-1. 2，并依靠鼓風(fēng)機(jī)(32)足量供給氧氣，使料球中的有機(jī)質(zhì)完全燃燒。在干餾段產(chǎn)生的可燃?xì)怏w(CmHn等)經(jīng)上段高溫風(fēng)機(jī)(25)引入水封(18)中除焦油和雜質(zhì)氣體；在氣化段產(chǎn)生的可燃?xì)怏wH2與CO等，經(jīng)下段高溫風(fēng)機(jī)(28)引入旋風(fēng)除塵器中除塵，然后再進(jìn)入水封(18)除焦油和雜質(zhì)氣體。煅燒后得到的輕質(zhì)高強(qiáng)陶粒用于混凝土砌塊、陶?；炷恋脑牧稀］p質(zhì)高強(qiáng)陶粒在冷卻時的余熱，用于污泥料球在干燥窯烘干時的熱量來源。在熱解干餾氣化爐內(nèi)產(chǎn)生的可燃?xì)怏w經(jīng)水封(18)凈化處理后，可以通過管道
(19)輸送至燒結(jié)磚煅燒窯(20)內(nèi)作為燒結(jié)磚的燃料；還可以作為其他用途的燃料氣體回收利用。實施例2將含水率80% 90%含水率的城市污泥，經(jīng)壓濾機(jī)壓濾脫水至含水率50-60%后，按照脫水污泥煤粉水泥粉煤灰植物纖維=80% 9%:4%:6%: 1%的質(zhì)量比取料。其余按照實施例I操作，得到輕質(zhì)高強(qiáng)陶粒并回收得到可燃?xì)怏wCmHn、H2與CO等；陶粒冷卻時的余熱作為污泥料球在干燥窯烘干時的熱量。實施例3將含水率80% 90%含水率的城市污泥，經(jīng)壓濾機(jī)壓濾脫水至含水率50-60%后，按照脫水污泥煤粉水泥粉煤灰植物纖維=88% 6%:2%:3%: 1%的質(zhì)量比取料。其余按照實施例I操作，得到輕質(zhì)高強(qiáng)陶粒并回收得到可燃?xì)怏wCmHn、H2與CO等；陶粒冷卻時的余熱作為污泥料球在干燥窯烘干時的熱量。實施例4將含水率80% 90%含水率的城市污泥，經(jīng)壓濾機(jī)壓濾脫水至含水率50-60%后，按照脫水污泥煤粉水泥粉煤灰植物纖維=62%: 16%: 8%: 11%: 3%的質(zhì)量比取料。其余按照實施例I操作，得到輕質(zhì)高強(qiáng)陶粒并回收得到可燃?xì)怏wCmHn、H2與CO等；陶粒冷卻時的余熱作為污泥料球在干燥窯烘干時的熱量。實施例5將含水率80% 90%含水率的城市污泥，經(jīng)壓濾機(jī)壓濾脫水至含水率50-60%后，按照脫水污泥煤粉水泥粉煤灰植物纖維=56% 20%: 10%: 12%:2%的質(zhì)量比取料。
其余按照實施例I操作，得到輕質(zhì)高強(qiáng)陶粒并回收得到可燃?xì)怏wCmHn、H2與CO等；陶粒冷卻時的余熱作為污泥料球在干燥窯烘干時的熱量。
權(quán)利要求
1.一種城市污泥熱解干餾氣化與陶粒制備一體化技術(shù)，其特征在于包括步驟 1)將城市污泥經(jīng)壓濾脫水至含水率50-60%，得到脫水污泥； 2)按下述質(zhì)量比取料脫水污泥55-90%、煤粉5-20%、水泥2_10%，粉煤灰0_14%(或煤矸石粉)，植物纖維1-3%;并將其充分混和均勻后，以壓方式將混合料制備成粒徑為10-20mm的污泥料球； 3)將污泥料球送入干燥窯烘干至含水率8-12%，烘干溫度為150-180°C； 4)將步驟3)所得污泥料球送至熱解干餾氣化爐內(nèi)反應(yīng)；熱解干餾氣化爐內(nèi)分為干燥段、干餾段、氣化段和燃燒段四個區(qū)域；污泥料球首先進(jìn)入80-180°C干燥段，脫出殘余水分；再至180-600°C干餾段，干餾出產(chǎn)生的烷類可燃?xì)釩mHn，回收備用；之后至600-1100°C氣化段，在此階段首先使料球中的有機(jī)質(zhì)碳化，生產(chǎn)碳化物，之后在1100°C左右，部分碳化物燃燒并與水蒸汽接觸產(chǎn)生H2與CO，回收H2與CO備用；最后污泥料球進(jìn)入1150-1200°C煅燒段，經(jīng)過高溫煅燒得到輕質(zhì)高強(qiáng)陶粒； 在熱解干餾氣化爐的干燥段、干餾段和氣化段，保持空氣系數(shù)O. 6-0. 8 ;在熱解干餾氣化爐的煅燒段，保持空氣系數(shù)為I. 05-1. 2。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種城市污泥熱解干餾氣化與陶粒制備一體化技術(shù)，其特征在于按照脫水污泥煤粉水泥粉煤灰植物纖維=68%: 14%: 6%: 10%: 2%的質(zhì)量比取料。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種城市污泥熱解干餾氣化與陶粒制備一體化技術(shù)，其特征在于按照脫水污泥煤粉水泥粉煤灰植物纖維=80% 9%:4%:6%:1%的質(zhì)量比取料。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種城市污泥熱解干餾氣化與陶粒制備一體化技術(shù)，其特征在于按照脫水污泥煤粉水泥粉煤灰植物纖維=88% 6%:2%:3%:1%的質(zhì)量比取料。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種城市污泥熱解干餾氣化與陶粒制備一體化技術(shù)，其特征在于按照脫水污泥煤粉水泥粉煤灰植物纖維=62% : 16%: 8%: 11%: 3%的質(zhì)量比取料。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種城市污泥熱解干餾氣化與陶粒制備一體化技術(shù)，其特征在于按照脫水污泥煤粉水泥粉煤灰植物纖維=56% 20%:10%:12%:2%的質(zhì)量比取料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種污泥熱解干餾氣化與陶粒制備一體化技術(shù)，通過本發(fā)明方法處理城市污泥，能夠充分實現(xiàn)城市污泥中保有的熱值和無機(jī)組分的利用價值，且在無害化處理污泥的同時得到一種輕質(zhì)保溫建筑材料，實現(xiàn)城市污水廠污泥的無害化、減量化和資源化利用。
文檔編號C02F11/10GK102875003SQ20121043463
公開日2013年1月16日 申請日期2012年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月5日
發(fā)明者張磊, 楊久俊, 趙明銀, 王雪平, 楊沛森, 趙譽(yù), 余海燕, 曲烈 申請人:天津城市建設(shè)學(xué)院