[發明專利]一種利用污泥和煤泥共水熱碳化制備清潔燃料方法

在審

• 申請號: 202110653351.2
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113430028A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 王寶鳳;楊曉陽;鄧瑞;楊鳳玲;路廣軍;程芳琴
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: C10L5/46
• 分類號: C10L5/46;C10L5/04;C10B53/00;C10B57/06;C01F11/10
• 代理公司: 太原申立德知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14115
• 代理人: 程園園

本發明涉及污泥和煤泥清潔高效利用的技術領域，具體涉及一種利用污泥和煤泥共水熱碳化制備清潔燃料方法。為解決現有技術中方法復雜、能耗高、品質低的問題，本發明以產量巨大的污泥和煤泥等固廢為原料，通過水熱碳化的方法制備了一種新型的水熱碳，本發明獲得的水熱碳品質穩定，含硫量低，并且污泥中的病原微生物消殺、部分重金屬溶出，并且將污泥和煤泥共水熱碳化，實現兩者的協同效應。本發明將低熱值、高含水率的污泥、煤泥等固廢轉化為的清潔燃料，是一種具有巨大潛力的污泥、煤泥處理方法。

技術領域

本發明涉及污泥和煤泥清潔高效利用的技術領域，具體涉及一種利用污泥和煤泥共水熱碳化制備清潔燃料方法。

背景技術

根據國家住建部公報預計2020年將達到9000萬噸。污泥成分復雜，含有大量的病原微生物、重金屬和硫氮等元素，并且污泥的含水率高，脫水性能差，已經成為全球最棘手的問題之一。我國的污泥處理與處置技術還集中在常規的焚燒、填埋等。然而焚燒雖可以實現污泥的減量化，但在焚燒過程中產生的SO₂、NO_X會嚴重污染環境；污泥的填埋會占用大量的土地資源，并且會對土壤和地下水造成污染。

另外，由于我國煤炭開采量大，每年產生的煤泥可達2億噸。其中，煤泥多為半流質含煤的固體物，是洗煤過程中所產生的副產品，具有黏性大、脫水非常困難，熱值低的特點，并且會污染周圍土壤和地下水，對其周圍環境影響極大。目前煤泥的主要利用方式是燃燒發電，然而由于煤泥的含水率高、熱值低，會直接導致鍋爐的熱效率降低。

中國發明專利CN103723899A公開了一種基于厭氧消化和水熱碳化的污泥綜合處理方法，首先將污泥經過厭氧發酵產生沼氣，然后再經過水熱碳化得到污泥水熱碳。該方法過程復雜，所需設備較多，并且經過發酵污泥進行水熱碳化后，由于含碳量降低，導致水泥水熱碳的品質降低。

中國發明專利申請CN 108358421 A公開了一種污泥水分脫除同時制備固體燃料的方法，在污泥經過熱調理后，加入增碳劑后進行脫水處理、熱干燥處理，該方法并不能有效的提高污泥脫水效率，在熱干燥處理時會造成大量的能耗。

綜上，亟需發展一種簡單、清潔、高效的污泥和煤泥資源化利用的方法。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，提供了一種清潔、高效的污泥和煤泥共水熱碳化制備清潔燃料的方法。

為了達到上述目的，本發明采用了下列技術方案：

一種利用污泥和煤泥共水熱碳化制備清潔燃料方法，包括如下步驟：

步驟1，將污泥和煤泥混合，在160～320℃下水熱碳化反應0.5～4h；

步驟2，經過水熱碳化反應后，所得的碳漿經過液固分離，即可得到污泥和煤泥水熱碳化制備的清潔燃料。污泥中含有大量的硫氮元素，并且具有含水率大、灰分含量高等特點。直接將其用作燃燒，不僅會釋放出大量的SOx、NOx等污染物，會影響鍋爐熱效率和運行的穩定性。本發明將污泥與煤泥進行協同水熱碳化反應，經過水熱反應后，固相產物中的硫逐步轉化為硫酸鹽硫、噻吩硫等形態，而氮逐步轉化為銨態氮、吡啶、吡咯等形態，并且有相當一部分的硫氮轉移到液相中，這使其固相產物在后續的利用過程更加環保、清潔；另外，經過水熱反應后，污泥和煤泥中的揮發分降低，在燃燒過程中更加穩定；水份更容易脫除，降低了其后續干燥過程的能耗。

進一步，所述步驟1中污泥為污水處理廠的剩余污泥或造紙、印染行業所產生的工業污泥，含水率為80～90％。污泥資源化利用的最大瓶頸是含水率過高，污泥的干化和脫水成為污泥利用的最大障礙。由于污泥中的水分有相當一部分是屬于細胞內部水，簡單的機械壓濾等脫水方式無法脫除，導致污泥的含水率高達80～90％。水熱碳化技術正是以水為反應介質，非常適合處理高含水的固廢。