专利名称：湖池底泥富氧熔融气化方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种湖池底泥富氧熔融气化方法及装置，属固体废物处理处置领域。
背景技术：
天然或人工湖池是重要的多功能地表水资源，具有灌溉、防洪、航运、养殖等功能， 对调节气候、维持生态平衡有着重要的生态功能。底泥作为湖泊生态环境的重要组成部分， 底泥可以吸附水体中的污染物，降低水质污染程度，一旦条件发生变化，底泥释放的N、 P是 支持富营养化浅水琥珀蓝藻水华的重要营养源之一，影响水体的水质；随着工业经济的不 断发展，湖泊底泥的污染已严重妨碍了湖泊功能的正常发挥，因此，对湖泊底泥的治理对恢 复湖泊生态环境有重要意义。 底泥疏浚是改善和提高湖池水体环境的重要手段，是底泥控制中实施最多的一项 成熟技术。湖池疏浚工程产生大量的底泥。湖池疏浚底泥的处理与利用是当前环保领域内 的热点课题。由于底泥中含有大量的水分、重金属、病原微生物和寄生虫卵等，如处置不当， 会造成二次污染。如何实现污泥的稳定化、减量化、无害化和资源化，成为人们关注的焦点。
湖池底泥具有生物质能原料的特点，含有大量的可溶性糖类、纤维素、木质素、脂 肪、蛋白质等有机质，其中的固定碳、氢元素含量较高，而且在空干基的条件下，其低位发热 量约为8000kJ/kg，所以具有较高的能源开发和利用价值。如某湖泊疏浚底泥经元素分析 (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%。 在污泥的处理上世界各国广泛采用卫生填埋、堆肥法、焚烧、土地利用等为主要处 理方式。卫生填埋面临土地资源紧缺和群众抗争等压力，堆肥化也有许多实际的困难和尚 未解决的问题如堆肥法处理污泥需要很大的场地，土壤要被隔开，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，在这种处理方法中会被浪费掉。焚烧法能够大幅度 地减少污泥的体积，并能利用其中的能量来提高热能利用效率，由于污泥中含有大量有害 物质，而焚烧又是在有氧环境下进行燃烧反应，产生的气体对环境造成二次污染。土地利用 以农田利用法为主，但在过多地被使用后，将导致农田土壤中的重金属的含量升高。 中国专利200710126149. 4公开了 了一种利用超临界水氧化技术处理含油污泥以 制取含氢气体的方法，但该发明主要针对含有污泥，且该发明采用的工艺中需要将气化条 件控制在水的临界压力和温度范围内，；中国专利200510041633. 8公开了一种煤与生物 质共超临界催化气化制氢的装置与方法，该发明涉及具有一定热值的生物质与煤共气化 制取可燃气体，但是没有涉及湖池底泥。中国专利200810063091. 8公开了一种污泥在超 临界水中连续催化气化制取富氢气体的方法，其处理对象为污水处理厂污泥。中国专利 02133623. 7公开了一种以底泥为主要原料与煤混合制取工业型煤的方法，与本发明将含水 底泥与煤混合制取泥煤浆，然后气化出发点和工艺均不同。中国专利200610030071. l公开 了一种将污泥与煤混合制取泥煤浆的方法，采用的污泥为污水处理污泥、工业废水处理污 泥及造纸污泥等，不涉及泥煤浆气化方法与工艺。
发明内容
本发明的目的是提供种湖池底泥富氧熔融气化方法及装置，将湖池长期沉积的底 泥中的有机质利用富氧气化的方法转化为可用的混合可燃气体，将底泥中的无机物熔融为 固体作为铺路材料，以达到消除环境污染之目的。 根据湖池底泥的特性及其元素含量，采取底泥与煤混合成泥煤浆，在气化炉内用 富氧气化的方法将底泥中的有机物转化为混合可燃气体，将有害的重金属熔融成无机盐固 体，作为铺路材料，较彻底地解决底泥的污染问题。本发明可燃气体质量好，用途广，可作 为燃气-蒸汽-发电联合循环，也可以将其进行部分变换和甲烷化后作为城市煤气；气化 过程本身污染少，环保性能好；产生的污水很少，少量污水经简单处理后即可排放；排出的
粗、细渣既可做水泥掺料或作铺路用，对环境无二次污染；为大量的湖池底泥处理开辟了一 条新路。 本发明的原理湖池疏浚产生的底泥与煤混合研磨成泥煤浆，与富氧一起通过喷
嘴喷入气化炉内，在极短时间内完成泥煤浆的水分蒸发、燃烧和一系列转化反应 —次反应1. 0C+1. 002 = 1. 0C02 1. 5C+1. 5H20 = 1. 5C0+1. 5H2 二次反应1. 3C+1. 3C02 = 2. 6C0 1. 15C0+1. 15H20 = 1. 15C02+1. 15H。 总反应式3. 8C+2. 65H20+02 = 0 . 85C02+2 . 95C0+2. 65H2 气化炉内温度控制在1300 140(TC范围内，在此温度下，灰分处于熔融状态而排除。 本发明通过过滤机、粉碎机、湿磨机、富氧压縮机、气化炉和洗涤塔等主要设备来 实现的。过滤机1、粉碎机2分别连湿磨机3，湿磨机3连泥煤浆调配槽4，泥煤浆调配槽4 通过水煤浆泵5通气化炉7，气化炉7顶部有喷嘴，富氧用富氧压縮机6连气化炉7顶的喷 嘴，气化炉7底部有锁渣罐8，锁渣罐8底部连渣池9，洗涤塔11底部有灰水处理池12，灰水 处理池12通过冷激泵10通气化炉7。 湖池底泥(I)用过滤机1过滤成滤饼加入湿磨机3，烟煤(II)用粉碎机2粉碎至 10mm以下同时进入湿磨机3，在湿磨机3中研磨至200目以下，进入泥煤浆调配槽4，在此 加入分散剂和稳定剂，并控制泥浆浓度，调配好的泥煤浆用水煤浆泵5送往气化炉7顶部的 喷嘴中，富氧用富氧压縮机6加压至2. 5MPa送往气化炉7顶的喷嘴中，泥煤浆和富氧在喷 嘴中充分混合雾化后，进入气化炉7炉膛内进行气化反应，生成的粗混合可燃气体和熔融 状态的灰渣一起向下，经过气化炉7底部冷激水，大部分熔渣经冷却固化后，落入冷激室底 部，通过锁渣罐8，定期排入渣池9中。粗混合可燃气体从冷激室导入洗涤塔ll，经进一步 除尘后的混合可燃气体送往下一工序，根据需要进一步净化后使用。洗涤塔11的洗涤水进 入灰水处理池12处理后用冷激泵10加压后供气化炉冷激水用。
本发明通过以下工艺方法来实现的
(1)泥煤浆的制备 底泥(干基)和煤(干基)按一定比例混合，底泥条件比例为10% 80%，混合后 研磨至200目以下。
控制泥煤浆的浓度40 % 70 % 。 加入分散剂腐植酸钠和稳定剂PVA，各0. 4% 0. 5%。 (2)泥煤浆气化 以氧含量80% 100%富氧混合气体作为气化剂，每吨泥煤浆需要富氧180 气化工艺条件压力1. 0 2. 5MPa，气化温度1200 1500°C 。
冷激后粗混合可燃气体温度200 250°C 。
本发明达到的技术指标 (1)泥煤桨生产的混合可燃气体组分CO :45 48%， H2 :35 38%， C02 :15
17%， N2 :0. 5 0. 6%，低热值約9780kJ/m3。 (2)泥煤浆产气量每吨泥煤浆900 1000m3。 本发明具有的优点及效果 (1)混合可燃气体质量好，用途广。生产的混合可燃气体可作为燃气-蒸汽-发电 联合循环，也可以将混合可燃气体进行部分变换和甲烷化后作为城市混合可燃气体。
(2)气化过程本身污染少，环保性能好。产生的污水很少，少量污水经简单处理后 即可排放；排出的粗、细渣既可做水泥掺料或作铺路用，对环境无二次污染。
(3)为大量的湖池底泥处理开辟了一条新路。 (4)本发明操作弹性大，若无湖池底泥时，可用各种煤生产，设备不会闲置。泥煤浆 生产的混合可燃气体组分CO :45 48%，H2 :35 38%，C02 :15 17%，N2 :0. 5 0. 6%， 低热值約9780kJ/m3。
图l是本发明的流程图。
具体实施例方式
图1中，过滤机1 、粉碎机2分别连湿磨机3，湿磨机3连泥煤浆调配槽4，泥煤浆调 配槽4通过水煤浆泵5通气化炉7，气化炉7顶部有喷嘴，富氧用富氧压縮机6连气化炉7 顶的喷嘴，气化炉7底部有锁渣罐8，锁渣罐8底部连渣池9，洗涤塔11底部有灰水处理池 12，灰水处理池12通过冷激泵10通气化炉7。 湖池底泥(I)用过滤机1过滤成滤饼加入湿磨机3，烟煤(II)用粉碎机2粉碎至 10mm以下同时进入湿磨机3，在湿磨机3中研磨至200目以下，进入泥煤浆调配槽4，在此 加入分散剂和稳定剂，并控制泥浆浓度，调配好的泥煤浆用水煤浆泵5送往气化炉7顶部的 喷嘴中，富氧用富氧压縮机6加压至2. 5MPa送往气化炉7顶的喷嘴中，泥煤浆和富氧在喷 嘴中充分混合雾化后，进入气化炉7炉膛内进行气化反应，生成的粗混合可燃气体和熔融 状态的灰渣一起向下，经过气化炉7底部冷激水，大部分熔渣经冷却固化后，落入冷激室底 部，通过锁渣罐8，定期排入渣池9中。粗混合可燃气体从冷激室导入洗涤塔ll，经进一步 除尘后的混合可燃气体送往下一工序，根据需要进一步净化后使用。洗涤塔11的洗涤水进 入灰水处理池12处理后用冷激泵10加压后供气化炉冷激水用。
实施例1 :处理能力5吨泥煤浆/时，每天处理湖池底泥(含水60% ) 90吨，需要
5烟煤38吨，需要富氧2. 4万m 产混合可燃气体量11. 4万m3。 实施例2 :处理能力10吨泥煤浆/时，每天处理湖池底泥(含水60% ) 180吨，需 要烟煤76吨，需要富氧4. 8万m3，产混合可燃气体量22. 8万m3。 实施例3 :处理能力20吨泥煤桨/时，每天处理湖池底泥(含水60% ) 360吨，需 要烟煤150吨，需要富氧9. 5万m3，产混合可燃气体量46万m3。
权利要求
一种湖池底泥富氧熔融气化方法，其特征在于根据湖池底泥的特性及其元素含量，采取底泥与煤混合成泥煤浆，在气化炉内用富氧气化的方法将底泥中的有机物转化为混合可燃气体，将有害的重金属熔融成无机盐固体，作为铺路材料。
2. 如权利要求1所述的湖池底泥富氧熔融气化方法，其特征在于其工艺步骤为(l) 泥煤浆的制备干基底泥和干基煤按一定比例混合，底泥条件比例为10% 80%，混合后研 磨至200目以下；控制泥煤浆的浓度40% 70% ;加入分散剂腐植酸钠和稳定剂PVA，各0. 4% 0. 5%; (2)泥煤浆气化以氧含量80% 100%富氧混合气体作为气化剂，每吨泥煤 浆需要富氧180 200m3 ;气化工艺条件压力1. 0 2. 5MPa，气化温度1200 1500。C;冷激 后粗混合可燃气体温度200 250°C。
3. —种湖池底泥富氧熔融气化装置，其特征在于包括过滤机(1)、粉碎机(2)、湿磨机 (3)、富氧压縮机(6)、气化炉(7)和洗涤塔(11)设备。
4. 如权利要求3所述的湖池底泥富氧熔融气化装置，其特征在于过滤机(1)、粉碎机 (2)分别连湿磨机(3)，湿磨机(3)连泥煤浆调配槽(4)，泥煤浆调配槽(4)通过水煤浆泵 (5)通气化炉(7)，气化炉(7)顶部有喷嘴，富氧用富氧压縮机(6)连气化炉(7)顶的喷嘴， 气化炉(7)底部有锁渣罐(8)，锁渣罐(8)底部连渣池(9)，洗涤塔(11)底部有灰水处理池 (12)，灰水处理池(12)通过冷激泵(10)通气化炉(7)。
5. 根椐权利要求1或2所述的湖池底泥富氧熔融气化方法，其特征在于湖池底泥(I) 用过滤机(1)过滤成滤饼加入湿磨机(3)，烟煤(II)用粉碎机(2)粉碎至10mm以下同时 进入湿磨机(3)，在湿磨机(3)中研磨至200目以下，进入泥煤浆调配槽(4)，在此加入分散 剂和稳定剂，并控制泥浆浓度，调配好的泥煤浆用水煤浆泵(5)送往气化炉(7)顶部的喷嘴 中，富氧用富氧压縮机(6)加压至2. 5MPa送往气化炉(7)顶的喷嘴中，泥煤浆和富氧在喷 嘴中充分混合雾化后，进入气化炉(7)炉膛内进行气化反应，生成的粗混合可燃气体和熔 融状态的灰渣一起向下，经过气化炉(7)底部冷激水，大部分熔渣经冷却固化后，落入冷激 室底部，通过锁渣罐(8)，定期排入渣池(9)中。粗混合可燃气体从冷激室导入洗涤塔(11)， 经进一步除尘后的混合可燃气体送往下一工序，根据需要进一步净化后使用，洗涤塔(11) 的洗涤水进入灰水处理池(12)处理后用冷激泵(10)加压后供气化炉冷激水用。
全文摘要
本发明涉及一种湖池底泥富氧熔融气化方法及装置，属于固体废物处理处置领域，是一种富氧熔融气化处理湖池底泥同时生产混合可燃气体以及具有广泛用途熔渣的装置与方法。将含水湖池底泥与煤粉按一定比例制备成泥煤浆，然后利用富氧气化剂将煤和底泥中的含碳、氢等组分气化为混合可燃气体，而底泥和煤中的无机非挥发组分共同熔融为可用于水泥添加剂及铺路材料等用途的熔渣，既可在不产生二次污染的条件下对底泥进行减量化、无害化处理，还可产生具有较高经济价值的可燃气体等产品，实现底泥的资源化利用。
文档编号C10J3/46GK101747942SQ20091016326
公开日2010年6月23日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者宁平, 殷在飞, 田森林 申请人:昆明理工大学