專利名稱：湖池底泥富氧熔融氣化方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種湖池底泥富氧熔融氣化方法及裝置，屬固體廢物處理處置領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
天然或人工湖池是重要的多功能地表水資源，具有灌溉、防洪、航運(yùn)、養(yǎng)殖等功能， 對(duì)調(diào)節(jié)氣候、維持生態(tài)平衡有著重要的生態(tài)功能。底泥作為湖泊生態(tài)環(huán)境的重要組成部分， 底泥可以吸附水體中的污染物，降低水質(zhì)污染程度，一旦條件發(fā)生變化，底泥釋放的N、 P是 支持富營養(yǎng)化淺水琥珀藍(lán)藻水華的重要營養(yǎng)源之一，影響水體的水質(zhì)；隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的不 斷發(fā)展，湖泊底泥的污染已嚴(yán)重妨礙了湖泊功能的正常發(fā)揮，因此，對(duì)湖泊底泥的治理對(duì)恢 復(fù)湖泊生態(tài)環(huán)境有重要意義。 底泥疏浚是改善和提高湖池水體環(huán)境的重要手段，是底泥控制中實(shí)施最多的一項(xiàng) 成熟技術(shù)。湖池疏浚工程產(chǎn)生大量的底泥。湖池疏浚底泥的處理與利用是當(dāng)前環(huán)保領(lǐng)域內(nèi) 的熱點(diǎn)課題。由于底泥中含有大量的水分、重金屬、病原微生物和寄生蟲卵等，如處置不當(dāng)， 會(huì)造成二次污染。如何實(shí)現(xiàn)污泥的穩(wěn)定化、減量化、無害化和資源化，成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。
湖池底泥具有生物質(zhì)能原料的特點(diǎn)，含有大量的可溶性糖類、纖維素、木質(zhì)素、脂 肪、蛋白質(zhì)等有機(jī)質(zhì)，其中的固定碳、氫元素含量較高，而且在空干基的條件下，其低位發(fā)熱 量約為8000kJ/kg，所以具有較高的能源開發(fā)和利用價(jià)值。如某湖泊疏浚底泥經(jīng)元素分析 (空干基):水分12. 68% ;C 20. 83% ;H2 :1. 86% ;02 :12 . 63% ;N2 :0. 84% ;S :0. 67% ;灰分:
50. 49%。 在污泥的處理上世界各國廣泛采用衛(wèi)生填埋、堆肥法、焚燒、土地利用等為主要處 理方式。衛(wèi)生填埋面臨土地資源緊缺和群眾抗?fàn)幍葔毫?，堆肥化也有許多實(shí)際的困難和尚 未解決的問題如堆肥法處理污泥需要很大的場地，土壤要被隔開，以防止被有害的污染物
污染，而且污泥本身含有的大量的能量，在這種處理方法中會(huì)被浪費(fèi)掉。焚燒法能夠大幅度 地減少污泥的體積，并能利用其中的能量來提高熱能利用效率，由于污泥中含有大量有害 物質(zhì)，而焚燒又是在有氧環(huán)境下進(jìn)行燃燒反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體對(duì)環(huán)境造成二次污染。土地利用 以農(nóng)田利用法為主，但在過多地被使用后，將導(dǎo)致農(nóng)田土壤中的重金屬的含量升高。 中國專利200710126149. 4公開了 了一種利用超臨界水氧化技術(shù)處理含油污泥以 制取含氫氣體的方法，但該發(fā)明主要針對(duì)含有污泥，且該發(fā)明采用的工藝中需要將氣化條 件控制在水的臨界壓力和溫度范圍內(nèi)，；中國專利200510041633. 8公開了一種煤與生物 質(zhì)共超臨界催化氣化制氫的裝置與方法，該發(fā)明涉及具有一定熱值的生物質(zhì)與煤共氣化 制取可燃?xì)怏w，但是沒有涉及湖池底泥。中國專利200810063091. 8公開了一種污泥在超 臨界水中連續(xù)催化氣化制取富氫氣體的方法，其處理對(duì)象為污水處理廠污泥。中國專利 02133623. 7公開了一種以底泥為主要原料與煤混合制取工業(yè)型煤的方法，與本發(fā)明將含水 底泥與煤混合制取泥煤漿，然后氣化出發(fā)點(diǎn)和工藝均不同。中國專利200610030071. l公開 了一種將污泥與煤混合制取泥煤漿的方法，采用的污泥為污水處理污泥、工業(yè)廢水處理污 泥及造紙污泥等，不涉及泥煤漿氣化方法與工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供種湖池底泥富氧熔融氣化方法及裝置，將湖池長期沉積的底 泥中的有機(jī)質(zhì)利用富氧氣化的方法轉(zhuǎn)化為可用的混合可燃?xì)怏w，將底泥中的無機(jī)物熔融為 固體作為鋪路材料，以達(dá)到消除環(huán)境污染之目的。 根據(jù)湖池底泥的特性及其元素含量，采取底泥與煤混合成泥煤漿，在氣化爐內(nèi)用 富氧氣化的方法將底泥中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為混合可燃?xì)怏w，將有害的重金屬熔融成無機(jī)鹽固 體，作為鋪路材料，較徹底地解決底泥的污染問題。本發(fā)明可燃?xì)怏w質(zhì)量好，用途廣，可作 為燃?xì)?蒸汽-發(fā)電聯(lián)合循環(huán)，也可以將其進(jìn)行部分變換和甲烷化后作為城市煤氣；氣化 過程本身污染少，環(huán)保性能好；產(chǎn)生的污水很少，少量污水經(jīng)簡單處理后即可排放；排出的
粗、細(xì)渣既可做水泥摻料或作鋪路用，對(duì)環(huán)境無二次污染；為大量的湖池底泥處理開辟了一 條新路。 本發(fā)明的原理湖池疏浚產(chǎn)生的底泥與煤混合研磨成泥煤漿，與富氧一起通過噴
嘴噴入氣化爐內(nèi)，在極短時(shí)間內(nèi)完成泥煤漿的水分蒸發(fā)、燃燒和一系列轉(zhuǎn)化反應(yīng) —次反應(yīng)1. 0C+1. 002 = 1. 0C02 1. 5C+1. 5H20 = 1. 5C0+1. 5H2 二次反應(yīng)1. 3C+1. 3C02 = 2. 6C0 1. 15C0+1. 15H20 = 1. 15C02+1. 15H。 總反應(yīng)式3. 8C+2. 65H20+02 = 0 . 85C02+2 . 95C0+2. 65H2 氣化爐內(nèi)溫度控制在1300 140(TC范圍內(nèi)，在此溫度下，灰分處于熔融狀態(tài)而排除。 本發(fā)明通過過濾機(jī)、粉碎機(jī)、濕磨機(jī)、富氧壓縮機(jī)、氣化爐和洗滌塔等主要設(shè)備來 實(shí)現(xiàn)的。過濾機(jī)1、粉碎機(jī)2分別連濕磨機(jī)3，濕磨機(jī)3連泥煤漿調(diào)配槽4，泥煤漿調(diào)配槽4 通過水煤漿泵5通氣化爐7，氣化爐7頂部有噴嘴，富氧用富氧壓縮機(jī)6連氣化爐7頂?shù)膰?嘴，氣化爐7底部有鎖渣罐8，鎖渣罐8底部連渣池9，洗滌塔11底部有灰水處理池12，灰水 處理池12通過冷激泵10通氣化爐7。 湖池底泥(I)用過濾機(jī)1過濾成濾餅加入濕磨機(jī)3，煙煤(II)用粉碎機(jī)2粉碎至 10mm以下同時(shí)進(jìn)入濕磨機(jī)3，在濕磨機(jī)3中研磨至200目以下，進(jìn)入泥煤漿調(diào)配槽4，在此 加入分散劑和穩(wěn)定劑，并控制泥漿濃度，調(diào)配好的泥煤漿用水煤漿泵5送往氣化爐7頂部的 噴嘴中，富氧用富氧壓縮機(jī)6加壓至2. 5MPa送往氣化爐7頂?shù)膰娮熘?，泥煤漿和富氧在噴 嘴中充分混合霧化后，進(jìn)入氣化爐7爐膛內(nèi)進(jìn)行氣化反應(yīng)，生成的粗混合可燃?xì)怏w和熔融 狀態(tài)的灰渣一起向下，經(jīng)過氣化爐7底部冷激水，大部分熔渣經(jīng)冷卻固化后，落入冷激室底 部，通過鎖渣罐8，定期排入渣池9中。粗混合可燃?xì)怏w從冷激室導(dǎo)入洗滌塔ll，經(jīng)進(jìn)一步 除塵后的混合可燃?xì)怏w送往下一工序，根據(jù)需要進(jìn)一步凈化后使用。洗滌塔11的洗滌水進(jìn) 入灰水處理池12處理后用冷激泵10加壓后供氣化爐冷激水用。
本發(fā)明通過以下工藝方法來實(shí)現(xiàn)的
(1)泥煤漿的制備 底泥(干基)和煤(干基)按一定比例混合，底泥條件比例為10% 80%，混合后 研磨至200目以下。
控制泥煤漿的濃度40 % 70 % 。 加入分散劑腐植酸鈉和穩(wěn)定劑PVA，各0. 4% 0. 5%。 (2)泥煤漿氣化 以氧含量80% 100%富氧混合氣體作為氣化劑，每噸泥煤漿需要富氧180 氣化工藝條件壓力1. 0 2. 5MPa，氣化溫度1200 1500°C 。
冷激后粗混合可燃?xì)怏w溫度200 250°C 。
本發(fā)明達(dá)到的技術(shù)指標(biāo) (1)泥煤槳生產(chǎn)的混合可燃?xì)怏w組分CO :45 48%， H2 :35 38%， C02 :15
17%， N2 :0. 5 0. 6%，低熱值約9780kJ/m3。 (2)泥煤漿產(chǎn)氣量每噸泥煤漿900 1000m3。 本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)及效果 (1)混合可燃?xì)怏w質(zhì)量好，用途廣。生產(chǎn)的混合可燃?xì)怏w可作為燃?xì)?蒸汽-發(fā)電 聯(lián)合循環(huán)，也可以將混合可燃?xì)怏w進(jìn)行部分變換和甲烷化后作為城市混合可燃?xì)怏w。
(2)氣化過程本身污染少，環(huán)保性能好。產(chǎn)生的污水很少，少量污水經(jīng)簡單處理后 即可排放；排出的粗、細(xì)渣既可做水泥摻料或作鋪路用，對(duì)環(huán)境無二次污染。
(3)為大量的湖池底泥處理開辟了一條新路。 (4)本發(fā)明操作彈性大，若無湖池底泥時(shí)，可用各種煤生產(chǎn)，設(shè)備不會(huì)閑置。泥煤漿 生產(chǎn)的混合可燃?xì)怏w組分CO :45 48%，H2 :35 38%，C02 :15 17%，N2 :0. 5 0. 6%， 低熱值約9780kJ/m3。


圖l是本發(fā)明的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1中，過濾機(jī)1 、粉碎機(jī)2分別連濕磨機(jī)3，濕磨機(jī)3連泥煤漿調(diào)配槽4，泥煤漿調(diào) 配槽4通過水煤漿泵5通氣化爐7，氣化爐7頂部有噴嘴，富氧用富氧壓縮機(jī)6連氣化爐7 頂?shù)膰娮?，氣化爐7底部有鎖渣罐8，鎖渣罐8底部連渣池9，洗滌塔11底部有灰水處理池 12，灰水處理池12通過冷激泵10通氣化爐7。 湖池底泥(I)用過濾機(jī)1過濾成濾餅加入濕磨機(jī)3，煙煤(II)用粉碎機(jī)2粉碎至 10mm以下同時(shí)進(jìn)入濕磨機(jī)3，在濕磨機(jī)3中研磨至200目以下，進(jìn)入泥煤漿調(diào)配槽4，在此 加入分散劑和穩(wěn)定劑，并控制泥漿濃度，調(diào)配好的泥煤漿用水煤漿泵5送往氣化爐7頂部的 噴嘴中，富氧用富氧壓縮機(jī)6加壓至2. 5MPa送往氣化爐7頂?shù)膰娮熘校嗝簼{和富氧在噴 嘴中充分混合霧化后，進(jìn)入氣化爐7爐膛內(nèi)進(jìn)行氣化反應(yīng)，生成的粗混合可燃?xì)怏w和熔融 狀態(tài)的灰渣一起向下，經(jīng)過氣化爐7底部冷激水，大部分熔渣經(jīng)冷卻固化后，落入冷激室底 部，通過鎖渣罐8，定期排入渣池9中。粗混合可燃?xì)怏w從冷激室導(dǎo)入洗滌塔ll，經(jīng)進(jìn)一步 除塵后的混合可燃?xì)怏w送往下一工序，根據(jù)需要進(jìn)一步凈化后使用。洗滌塔11的洗滌水進(jìn) 入灰水處理池12處理后用冷激泵10加壓后供氣化爐冷激水用。
實(shí)施例1 :處理能力5噸泥煤漿/時(shí)，每天處理湖池底泥(含水60% ) 90噸，需要
5煙煤38噸，需要富氧2. 4萬m 產(chǎn)混合可燃?xì)怏w量11. 4萬m3。 實(shí)施例2 :處理能力10噸泥煤漿/時(shí)，每天處理湖池底泥(含水60% ) 180噸，需 要煙煤76噸，需要富氧4. 8萬m3，產(chǎn)混合可燃?xì)怏w量22. 8萬m3。 實(shí)施例3 :處理能力20噸泥煤槳/時(shí)，每天處理湖池底泥(含水60% ) 360噸，需 要煙煤150噸，需要富氧9. 5萬m3，產(chǎn)混合可燃?xì)怏w量46萬m3。
權(quán)利要求
一種湖池底泥富氧熔融氣化方法，其特征在于根據(jù)湖池底泥的特性及其元素含量，采取底泥與煤混合成泥煤漿，在氣化爐內(nèi)用富氧氣化的方法將底泥中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為混合可燃?xì)怏w，將有害的重金屬熔融成無機(jī)鹽固體，作為鋪路材料。
2. 如權(quán)利要求1所述的湖池底泥富氧熔融氣化方法，其特征在于其工藝步驟為(l) 泥煤漿的制備干基底泥和干基煤按一定比例混合，底泥條件比例為10% 80%，混合后研 磨至200目以下；控制泥煤漿的濃度40% 70% ;加入分散劑腐植酸鈉和穩(wěn)定劑PVA，各0. 4% 0. 5%; (2)泥煤漿氣化以氧含量80% 100%富氧混合氣體作為氣化劑，每噸泥煤 漿需要富氧180 200m3 ;氣化工藝條件壓力1. 0 2. 5MPa，氣化溫度1200 1500。C;冷激 后粗混合可燃?xì)怏w溫度200 250°C。
3. —種湖池底泥富氧熔融氣化裝置，其特征在于包括過濾機(jī)(1)、粉碎機(jī)(2)、濕磨機(jī) (3)、富氧壓縮機(jī)(6)、氣化爐(7)和洗滌塔(11)設(shè)備。
4. 如權(quán)利要求3所述的湖池底泥富氧熔融氣化裝置，其特征在于過濾機(jī)(1)、粉碎機(jī) (2)分別連濕磨機(jī)(3)，濕磨機(jī)(3)連泥煤漿調(diào)配槽(4)，泥煤漿調(diào)配槽(4)通過水煤漿泵 (5)通氣化爐(7)，氣化爐(7)頂部有噴嘴，富氧用富氧壓縮機(jī)(6)連氣化爐(7)頂?shù)膰娮欤?氣化爐(7)底部有鎖渣罐(8)，鎖渣罐(8)底部連渣池(9)，洗滌塔(11)底部有灰水處理池 (12)，灰水處理池(12)通過冷激泵(10)通氣化爐(7)。
5. 根椐權(quán)利要求1或2所述的湖池底泥富氧熔融氣化方法，其特征在于湖池底泥(I) 用過濾機(jī)(1)過濾成濾餅加入濕磨機(jī)(3)，煙煤(II)用粉碎機(jī)(2)粉碎至10mm以下同時(shí) 進(jìn)入濕磨機(jī)(3)，在濕磨機(jī)(3)中研磨至200目以下，進(jìn)入泥煤漿調(diào)配槽(4)，在此加入分散 劑和穩(wěn)定劑，并控制泥漿濃度，調(diào)配好的泥煤漿用水煤漿泵(5)送往氣化爐(7)頂部的噴嘴 中，富氧用富氧壓縮機(jī)(6)加壓至2. 5MPa送往氣化爐(7)頂?shù)膰娮熘校嗝簼{和富氧在噴 嘴中充分混合霧化后，進(jìn)入氣化爐(7)爐膛內(nèi)進(jìn)行氣化反應(yīng)，生成的粗混合可燃?xì)怏w和熔 融狀態(tài)的灰渣一起向下，經(jīng)過氣化爐(7)底部冷激水，大部分熔渣經(jīng)冷卻固化后，落入冷激 室底部，通過鎖渣罐(8)，定期排入渣池(9)中。粗混合可燃?xì)怏w從冷激室導(dǎo)入洗滌塔(11)， 經(jīng)進(jìn)一步除塵后的混合可燃?xì)怏w送往下一工序，根據(jù)需要進(jìn)一步凈化后使用，洗滌塔(11) 的洗滌水進(jìn)入灰水處理池(12)處理后用冷激泵(10)加壓后供氣化爐冷激水用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種湖池底泥富氧熔融氣化方法及裝置，屬于固體廢物處理處置領(lǐng)域，是一種富氧熔融氣化處理湖池底泥同時(shí)生產(chǎn)混合可燃?xì)怏w以及具有廣泛用途熔渣的裝置與方法。將含水湖池底泥與煤粉按一定比例制備成泥煤漿，然后利用富氧氣化劑將煤和底泥中的含碳、氫等組分氣化為混合可燃?xì)怏w，而底泥和煤中的無機(jī)非揮發(fā)組分共同熔融為可用于水泥添加劑及鋪路材料等用途的熔渣，既可在不產(chǎn)生二次污染的條件下對(duì)底泥進(jìn)行減量化、無害化處理，還可產(chǎn)生具有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的可燃?xì)怏w等產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)底泥的資源化利用。
文檔編號(hào)C10J3/46GK101747942SQ20091016326
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者寧平, 殷在飛, 田森林 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)