生物质秸秆污泥燃料及其制备方法

　　申请日2018.12.19

　　公开(公告)日2019.02.22

　　IPC分类号C10L5/44; C10L5/46

　　摘要

　　本发明公开了一种生物质秸秆污泥燃料，包含如下重量份的原料：含水率为55%～70%的污泥100份、生物质秸秆颗粒50～500份、羟丙基甲基纤维素1～10份;所述生物质秸秆污泥燃料的制备方法，包括以下步骤：S1：将生物质秸秆送入破碎机中，将其破碎成粒度为1mm的颗粒;S2：通过定量给料机将污泥、生物质秸秆颗粒、羟丙基甲基纤维素按比例送入混合罐中，常温下搅拌混合均匀;S3：将混合均匀的物料送入污泥成型机中挤压成型，即得生物质秸秆污泥燃料。本发明将污泥转化为易燃的燃料，燃料热值较高，易燃性好，燃烧后仍保持颗粒状，少量飞灰吸附在灰烬颗粒的内部，产生的扬尘很小，清洁环保。

　　权利要求书

　　1.一种生物质秸秆污泥燃料，其特征在于包含如下重量份的原料：含水率为55%～70%的污泥100份、生物质秸秆颗粒50～500份、羟丙基甲基纤维素1～10份。

　　2.根据权利要求1所述的一种生物质秸秆污泥燃料，其特征在于包含如下重量份的原料：含水率为55%～70%的污泥100份、生物质秸秆颗粒60～300份、羟丙基甲基纤维素1～6份。

　　3.根据权利要求2所述的一种生物质秸秆污泥燃料，其特征在于包含如下重量份的原料：含水率为55%～70%的污泥100份、生物质秸秆颗粒80～120份、羟丙基甲基纤维素1.5～3.5份。

　　4.根据权利要求1～3任一项所述的一种生物质秸秆污泥燃料，其特征在于：所述污泥为城市污泥或制革污泥，污泥的含水率为58%～62%，污泥中有机质的含量不低于350g/Kg。

　　5.根据权利要求1～3任一项所述的一种生物质秸秆污泥燃料，其特征在于：所述生物质秸秆颗粒为玉米秸秆颗粒、小麦秸秆颗粒、大豆秸秆颗粒中的任意一种或几种混合，生物质秸秆颗粒的粒度为1mm。

　　6.根据权利要求1～3任一项所述的一种生物质秸秆污泥燃料，其特征在于：所述羟丙基甲基纤维素的粘度为2500～3000mPa.s。

　　7.根据权利要求1所述的一种生物质秸秆污泥燃料，其特征在于：所述燃料颗粒的粒度为2cm～5cm，堆积密度为1.5kg/L～1.8kg/L，热值1500～1800kCal/kg。

　　8.如权利要求1所述的一种生物质秸秆污泥燃料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

　　S1：将生物质秸秆送入破碎机中，将其破碎成粒度为1mm的颗粒;

　　S2：通过定量给料机将污泥、生物质秸秆颗粒、羟丙基甲基纤维素按比例送入混合罐中，常温下搅拌混合均匀;

　　S3：将混合均匀的物料送入污泥成型机中挤压成型，即得生物质秸秆污泥燃料。

　　9.根据权利要求8所述的一种生物质秸秆污泥燃料的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，混合搅拌时间为15min～40min。

　　10.根据权利要求8所述的一种生物质秸秆污泥燃料的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，通过更换成型机的挤压模具，可以制备球形、方形或圆柱形燃料。

　　说明书

　　一种生物质秸秆污泥燃料及其制备方法

　　技术领域

　　本发明涉及一种生物质秸秆污泥燃料及其制备方法，属于污泥处理技术领域。

　　背景技术

　　污泥是污水处理过程所产生的固体沉淀物质，按其来源可进一步细分为生活污水污泥、工业废水污泥和给水污泥。污泥的主要特性包括体积大、含水率高、有机物含量高、容易腐化发臭、颗粒细腻、比重较小、呈胶状液态，非常难以处理。随着污水处理率的不断提高，污泥产量越来越大，如何对污泥进行减量化处理，成为当前的研究重点。

　　目前，含水污泥常用的处理方法包括直接填埋、农业利用、干化和直接焚烧四种。直接填埋是最早期的处理方法，不仅需要占用大量土地而且会造成对地下水的污染，目前已逐渐被边缘化。对于富含大量微量元素的污泥，经处理后可以作为农用肥使用;但是，由于污泥本身性质和成分的不确定因素，添加处理剂的种类和用量无法固定，无法获得成分含量稳定的肥料，且污泥中的重金属无法消除，长期使用后会造成重金属在土壤累积，因此该方法也没有获得广泛推广。污泥干化可以对污泥体积进行有效减容，便于运输和利用;但是，由于污泥本身含水量高、粘度很大，对干化技术具有很高的要求，干化成本高，并且，干化后污泥依然存在出路问题。将污泥直接焚烧即可彻底消毒灭菌又可回收热量，真正实现污泥减量化、无害化和资源化处理，是一种比较安全有效的处理方式，但是，虽然污泥中往往含有大量有机物，在燃烧时可以产生一定的热量，但其热值较低，仅为500kCal/kg～1000kCal/kg，达不到燃料所需的热值要求，另外，污泥焚烧后产生的扬尘很大，加之焚烧后的灰烬为细粉状，都会对大气造成污染。

　　因此，如何对污泥进行有效的减量化、资源化处理，且对环境无污染无害，是目前亟需解决的技术问题。

　　中国专利CN201610898916.2公开了一种含有生物质污泥的秸秆燃料及其制备方法，该燃料由含有秸秆的生物质污泥100份、膜处理上清液和秸秆的混合物500～5000份、木质素1～10份、纤维素泥10～100份制成。当时，该燃料所使用的原料多为某种固定处理方法下的产物(例如膜处理上清液是指生产木质素过程中使用“超滤有机管式膜过滤”和“纳滤卷式膜过滤”对木质素原液分离、提浓、提纯时产生的有机废液)，不具有通用性，限制了其大规模推广;而且，污泥处理量小，相对于500～5000份的膜处理上清液和秸秆的混合物，仅能处理100份含有秸秆的生物质污泥，不适合污泥的大批量处理。

　　中国专利CN201510595177.5公开了一种污泥生物质球团化、燃料化处理方法，将污泥、生物质粉、钠基膨润土、氧化钙粉、羧甲基纤维素混合搅拌后压制成球，通过竖窑干燥后即得污泥球团燃料。该方法的污泥处理量较大，生物质粉与污泥的质量比为1:2～3;但是，经试验表明，该方法燃烧时仍会产生明显扬尘，污染大气，而且，团化污泥需要进行干燥，耗热很大。

　　发明内容

　　本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种生物质秸秆污泥燃料及其制备方法，原料易得、制备简单、热值较高、污泥处理量大，且不产生扬尘，清洁环保。

　　为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

　　一种生物质秸秆污泥燃料，包含如下重量份的原料：含水率为55%～70%的污泥100份、生物质秸秆颗粒50～500份、羟丙基甲基纤维素1～10份;

　　优选包含如下重量份的原料：含水率为55%～70%的污泥100份、生物质秸秆颗粒60～300份、羟丙基甲基纤维素1～6份;

　　进一步优选包含如下重量份的原料：含水率为55%～70%的污泥100份、生物质秸秆颗粒80～120份、羟丙基甲基纤维素1.5～3.5份。

　　本发明的进一步改进在于：所述污泥为有机物含量较高的城市污泥或制革污泥，污泥的含水率为58%～62%，污泥中有机质的含量不低于350g/Kg，优选不低于400g/Kg。

　　本发明的进一步改进在于：所述生物质秸秆颗粒为玉米秸秆颗粒、小麦秸秆颗粒、大豆秸秆颗粒中的任意一种或几种混合，生物质秸秆颗粒的粒度为1mm。

　　本发明的进一步改进在于：所述羟丙基甲基纤维素的2%水溶液在20℃时的粘度为2500～3000mPa.s。

　　本发明的进一步改进在于：所述生物质秸秆污泥燃料颗粒的粒度为2cm～5cm，堆积密度为1.5kg/L～1.8kg/L，热值1500kCal/kg～1800kCal/kg。

　　所述生物质秸秆污泥燃料的制备方法，包括以下步骤：

　　S1：将生物质秸秆送入破碎机中，将其破碎成粒度为1mm的颗粒;

　　S2：通过定量给料机将污泥、生物质秸秆颗粒、羟丙基甲基纤维素按比例送入混合罐中，常温下搅拌混合均匀;

　　S3：将混合均匀的物料送入污泥成型机中挤压成型，即得生物质秸秆污泥燃料。

　　所述步骤S2中，混合搅拌时间为15min～40min。

　　所述步骤S3中，通过更换成型机的挤压模具，可以制备球形、方形或柱形燃料;成型机上面有挤压压力表进行计量，压力值在0.1～0.2mpa。

　　由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果在于：

　　本发明提供了一种生物质秸秆污泥燃料及其制备方法，将污泥转化为易燃的燃料，燃料热值较高，易燃性好，燃烧后仍保持颗粒状，少量飞灰吸附在灰烬颗粒的内部，产生的扬尘很小，清洁环保。

　　本发明燃料包含污泥、生物质秸秆颗粒、羟丙基甲基纤维素三种原料，体系简单、原料易得、成本低廉，污泥处理量大，适合进行大规模的推广。

　　生物质秸秆颗粒的适量加入，对污泥进行了分散、减少了燃料密度，使燃料更加易燃、且燃料能够充分燃烧，有效提高了燃料的热值，增加了燃料的发热量和利用率;另外，本发明选用粒度为1mm左右的生物质秸秆颗粒而不是生物质秸秆粉末，是为了保持其内部的多孔结构，燃烧时增加氧气的流通，进一步提升燃料热值和燃烧充分程度，减少灰尘的产生。

　　羟丙基甲基纤维素的适量加入，能够增加污泥和生物质秸秆颗粒的粘结性能，提高燃料颗粒的挤压成型效果，同时可使燃料在燃烧后保持原始的颗粒状、避免灰烬飞扬。本发明进一步对羟丙基甲基纤维素的粘度和聚合度进行了限定，以保证获得最佳的使用效果。若羟丙基甲基纤维素的聚合度小、粘度低，则粘结效果差、不易挤压成型，加入量增加、生产成本提高，燃烧后灰烬颗粒的成型度较差，灰烬颗粒不完整，飞灰量增加。若羟丙基甲基纤维素的聚合度大、粘度大，混合后容易成团，成型机挤出时形状不规则，外观差，使得燃烧时的均匀性差、影响燃料的热值：燃料颗粒过大时容易发生硬壳现象，燃料颗粒过小时容易发生飞灰。