[发明专利]一种利用污泥和煤泥共水热碳化制备清洁燃料方法

说明书

本发明涉及污泥和煤泥清洁高效利用的技术领域，具体涉及一种利用污泥和煤泥共水热碳化制备清洁燃料方法。为解决现有技术中方法复杂、能耗高、品质低的问题，本发明以产量巨大的污泥和煤泥等固废为原料，通过水热碳化的方法制备了一种新型的水热碳，本发明获得的水热碳品质稳定，含硫量低，并且污泥中的病原微生物消杀、部分重金属溶出，并且将污泥和煤泥共水热碳化，实现两者的协同效应。本发明将低热值、高含水率的污泥、煤泥等固废转化为的清洁燃料，是一种具有巨大潜力的污泥、煤泥处理方法。

技术领域

本发明涉及污泥和煤泥清洁高效利用的技术领域，具体涉及一种利用污泥和煤泥共水热碳化制备清洁燃料方法。

背景技术

根据国家住建部公报预计2020年将达到9000万吨。污泥成分复杂，含有大量的病原微生物、重金属和硫氮等元素，并且污泥的含水率高，脱水性能差，已经成为全球最棘手的问题之一。我国的污泥处理与处置技术还集中在常规的焚烧、填埋等。然而焚烧虽可以实现污泥的减量化，但在焚烧过程中产生的SO₂、NO_X会严重污染环境；污泥的填埋会占用大量的土地资源，并且会对土壤和地下水造成污染。

另外，由于我国煤炭开采量大，每年产生的煤泥可达2亿吨。其中，煤泥多为半流质含煤的固体物，是洗煤过程中所产生的副产品，具有黏性大、脱水非常困难，热值低的特点，并且会污染周围土壤和地下水，对其周围环境影响极大。目前煤泥的主要利用方式是燃烧发电，然而由于煤泥的含水率高、热值低，会直接导致锅炉的热效率降低。

中国发明专利CN103723899A公开了一种基于厌氧消化和水热碳化的污泥综合处理方法，首先将污泥经过厌氧发酵产生沼气，然后再经过水热碳化得到污泥水热碳。该方法过程复杂，所需设备较多，并且经过发酵污泥进行水热碳化后，由于含碳量降低，导致水泥水热碳的品质降低。

中国发明专利申请CN 108358421 A公开了一种污泥水分脱除同时制备固体燃料的方法，在污泥经过热调理后，加入增碳剂后进行脱水处理、热干燥处理，该方法并不能有效的提高污泥脱水效率，在热干燥处理时会造成大量的能耗。

综上，亟需发展一种简单、清洁、高效的污泥和煤泥资源化利用的方法。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种清洁、高效的污泥和煤泥共水热碳化制备清洁燃料的方法。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种利用污泥和煤泥共水热碳化制备清洁燃料方法，包括如下步骤：

步骤1，将污泥和煤泥混合，在160～320℃下水热碳化反应0.5～4h；

步骤2，经过水热碳化反应后，所得的碳浆经过液固分离，即可得到污泥和煤泥水热碳化制备的清洁燃料。污泥中含有大量的硫氮元素，并且具有含水率大、灰分含量高等特点。直接将其用作燃烧，不仅会释放出大量的SOx、NOx等污染物，会影响锅炉热效率和运行的稳定性。本发明将污泥与煤泥进行协同水热碳化反应，经过水热反应后，固相产物中的硫逐步转化为硫酸盐硫、噻吩硫等形态，而氮逐步转化为铵态氮、吡啶、吡咯等形态，并且有相当一部分的硫氮转移到液相中，这使其固相产物在后续的利用过程更加环保、清洁；另外，经过水热反应后，污泥和煤泥中的挥发分降低，在燃烧过程中更加稳定；水份更容易脱除，降低了其后续干燥过程的能耗。

进一步，所述步骤1中污泥为污水处理厂的剩余污泥或造纸、印染行业所产生的工业污泥，含水率为80～90％。污泥资源化利用的最大瓶颈是含水率过高，污泥的干化和脱水成为污泥利用的最大障碍。由于污泥中的水分有相当一部分是属于细胞内部水，简单的机械压滤等脱水方式无法脱除，导致污泥的含水率高达80～90％。水热碳化技术正是以水为反应介质，非常适合处理高含水的固废。