[发明专利]一种污泥煤粉的流化床气化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种污泥与煤共气化的气化方法，尤其涉及一种污泥与煤在流化床中混合气化产生可燃气体的气化工艺，属于气化领域。

背景技术

城市污泥的产量巨大并且成分复杂，如何对城市污泥处置与利用已成为人们所关注的问题。长期以来，人们一直将“减量化、稳定化、无害化”的污泥处置方法作为最终目的。在此原则下，人们优先选择经济性较好的技术来对污泥进行处置。目前，城市污泥的处理方法主要有填埋、用于农作肥、焚烧等。

卫生填埋法处理污泥具有操作简单、投资抵的优点，但填埋场填埋污泥需要侵占大量土地、且污泥中含有一定的有毒物质，填埋不当有可能造成渗滤液渗出，严重污染地下水资源。随着人类环保意识的增强，人们对城市环境的要求越来越高，从而对污泥填埋处置要求也越来越高，填埋场地的选择范围越来越小，填埋成本也越来越高。

污泥作为农田肥利用是指污泥经处理后可作为肥料用于土壤中，因为污泥成分中有机物、氮、磷等的含量均高于一般农家厩肥，还含有钾及其它微量元素，若施用于土地中，对土壤的物理、化学及生物学性状有一定的改良作用。但是城市污水处理厂污泥中含有大量的病原微生物和寄生虫，如不加以控制，则污泥在土地利用或使用过程中会对人畜的健康造成危害；另一方面污泥中往往存在大量的铜、镍、镉、铅、锌、汞等重金属和许多有毒有机物，若农田长期使用会导致土壤污染，她们被农作物吸收后又通过食物链进入人体，从而影响人体健康。因此，污泥农用引起的争议越来越多。如在法国和德国，部分地区已经出现拒绝使用污泥农产品的现象。

污泥焚烧作为污泥处置的方法之一，它能使污泥中的有机物全部炭化，杀死病原体，可最大限度的减少污泥体积。但是由于污泥含水量大，焚烧前需要干化，焚烧不能带来大量的热能收益，反而投资巨大，另外污泥焚烧后，容易产生二噁英等污染物，造成环境的二次污染。

为了解决上述技术问题，人们对污泥处理技术进行了不断研究，提出了将污泥与煤混合制备污泥煤浆，然后对污泥煤浆进行燃烧或气化处理的方法。该方法是一种可以安全处置污泥而不污染环境，并可产生热能或干净的可燃气和/或合成气的废物再利用方法，符合我国的可持续发展的战略目标。

中国专利文献CN102191085A公开了一种污泥制煤气的方法，包括（1）以污泥、煤炭制成污泥煤浆；（2）上述制备好的污泥煤浆经高压泵送和高压氧气混合雾化喷入气化炉中，并在气化炉中发生反应生成粗煤气。上述技术中，采用污泥与煤共气化的方法制备煤气，实现了污泥的资源化利用，具有较好的经济效益。但是上述技术中将污泥、煤炭制成污泥煤浆时，通常需要加入一定量的稳定剂来保持污泥煤浆的稳定性，这样会增加污泥煤浆的制备成本；其次，污泥煤浆中的含水率很高，一般为75~95wt%，在污泥煤浆的气化过程中，首先需要对污泥煤浆中的水进行蒸发，而水的蒸发会导致气化过程中损耗更多的能量，造成污泥煤浆气化的能耗增高；最后，污泥煤浆经高压泵送和高压氧气混合雾化喷入气化炉气化时，对气化炉的喷嘴要求很高，而且喷嘴长期在高压状态下工作时，容易造成喷嘴变形，使用寿命减少。

为了解决上述技术问题，现有技术中也有将污泥煤经过机械过滤脱水，制备成污泥煤滤饼后，然后再对污泥煤滤饼进行气化的气化工艺。中国专利文献CN101781073A公开了一种污泥脱水并燃料化处理的方法，包括（1）对助滤剂进行预处理，采用煤为助滤剂，对煤进行破碎、磨细和分级；（2）将污泥和预处理完毕的煤粉进行混合，混合比例按照煤粉的质量相对污泥的体积计算，为20~100g/l；（3）煤泥混合完毕后进行机械过滤脱水；（4）对滤饼进行燃烧、气化或热解处理。

上述技术中，首先对污泥与煤进行机械过滤脱水，得到污泥煤滤饼，然后对污泥煤滤饼进行燃烧、气化或热解处理。该方法避免了稳定剂的加入，可以节省制备成本，并且污泥煤滤饼的含水率为30~50wt%，相比污泥煤浆的含水率来说，其含水率降低了很多，可以节省燃烧、气化或热解处理时的热能。但是，上述技术中，污泥煤滤饼中的30~50wt%含水率依旧比较大，在燃烧、气化或热解处理时首先需要对污泥煤滤饼中含有的水进行蒸发，而水的蒸发会导致气化过程中损耗更多的能量，造成污泥煤滤饼气化的能耗仍然很高。