生物质冷压成型与污泥的资源和能源化利用.doc

生物质燃料冷压成型与污泥的资源和能源化利用 史 君 洁 （夹江节煤科研所 jjjm5662487@126.com） 摘要：我国2011年产污水污泥已超过3500万吨，每吨可排放400~600kgCO2当量的甲烷，焚烧需投资50~70万元/t、运行费170~250元/t；“十一五”要求形成年生产5000万吨生物质成型燃料的产能，但只完成500万吨。“十二五”减为2000万吨/年，但实施规划又改为1000万吨/年。如果污泥用作生物质成型燃料的粘结剂，产量可提高10倍，节电95%。可迅速超过5000万吨/年目标；可减少甲烷的碳排放每年1500万吨，节约设备投资500亿元、每年还可节约运行费30~40亿元。 关键词：污水污泥 甲烷碳排放 资源和能源化利用 生物质成型燃料  1、污水污泥的甲烷可年排放CO2当量超千万吨 2011年我国的污水污泥（下简称污泥）已超过3500万吨，污泥中含50~70%的以甲烷为主的挥发分，按IPCC温室气体清单所列，碳排放为400~600kg/t CO2当量，如果都未进行有效处置，可能年排放1400~2100万吨CO2当量。 如以3000万吨污泥计，采用热干化焚烧处置，需设备投资500亿元，每年还需运行费59.5~87.5亿元。 2、生物质成型燃料完不成五年计划发展目标 2.1 “绿金”可能取代“黑金” 全球年产1700~2000亿吨生物质，相当于人类目前能源消费总量的10倍。我国目前可用于成型燃料的生物质产量有约10亿吨/年，特别是生物质燃烧排放出的CO2可与其生长期吸收的CO2持平，被视为CO2零排放而更受各国的高度重视。许多国家将发展木柴和生物质能作为减少碳排放的捷径。专家们呼吁“以柴代煤”，预言“黑金”也许会被“绿金”取代。 2.2 问题出在成型工艺上 中国生物质成型燃料技术攻关组组长、著名农村能源专家张百良教授说：“要使秸杆成型有许多方法，一是加热法，二是加粘合剂法。我采取了简单的加热法”。 要采用“粘结剂法”的关键是要找到：粘结力强、能很好润湿燃料粒表面、无机物含量少、制备和加入工艺简单、无二次污染、防水性好而又来源广和价廉的粘结剂，确实是件难事。但加热法也并不简单。 正如张教授所说：“经过了许多实验，难度很大”。总结20多年的历史经验教训“秸杆成型燃料加工主要问题是成型系统和喂入机构磨损太快，块状成型机产品质量不高、密度较低、表面裂缝太多、运输、储存、；加料过程中机械粉碎率远远超过行业标准；棒状燃料机构比较复杂，生产率较低，能耗较高。 笔者认为“粘结剂法”不应抛弃，正如国际能源署（IEA）生物质协定任务32课题组所说：“必须改进颗粒压缩成型技术，以满足低成本和提高燃料质量（正确选择模型、评估和测试提高 质量和减少成本的生物添加剂，开发试验预处理技术）”。 3、污泥是一种可再生生物质能源 污水污泥本身是一种生物质腐败后的残渣，是法定的可再生生物质能源，初沉污泥含50~70%的有机质，热值达15~18MJ/kg（以干污泥计），相当于一座年产700万吨中质煤炭的可再生能源矿。 4、污泥是优良的复合型粘结剂 污水污泥含有细胞外聚合物，主要是多糖、蛋白质等，有机物中微生物形成的菌团与其吸附的有机物和无机物（少量粘土，相当于植物中的灰分）颗粒都很细小，由平均粒径0.1μm的胶体颗粒和1~100μm之间的超胶体颗粒组成。而且其颗粒富含水分，拥有巨大的表面积和高度的亲水性。表面附着一层或几层水，从而形成了一个稳定的胶体絮状分散系统。.确实是一种踏破铁鞋无觅处的优良复合型粘结剂: 4.1 粘结性很强 所谓污水污泥指含水率高达80%的块状稀泥。干燥到含水率为60%时极易结块，表面坚硬而难以粉碎，但内部还是稀泥。证明其易粘结而且很结实。 4.2 能很好地润湿燃料颗粒的表面 污泥虽呈软泥状，本身不易流动，但当它与生物质颗粒接触后其外层水流动性好，很容易被燃料颗粒表面吸收。而且污泥本身是一个胶状絮体分散系统，能均匀地与燃料混合。 4.3 无机物含量少 干污泥含灰分30~50%，湿污泥扣除80%的水分后实际灰分仅6~10%，若污泥以30%加入生物质粉料时，仅带入无机物1.8~3%，对成型燃料的热值影响不大 4.4 制备和加入工艺简单 污泥可直接与燃料粉拌匀不需要再制备，而搅拌和成型采用国内外常规的型煤冷压工艺和设备即可。 4.5 无二次污染 只需修建能密封的污泥储备池，用引风机抽取其含臭气体，用作干燥窑的燃料助燃空气；成型时不加热又迅速外包防水、防腐层，不会产生热干化时的空气污染。 4.6 防水性容易塑造 污泥唯一不足之处是不防水，但成型后可在表面撒一层水泥或石灰粉，即可造成防水层。亦可干燥后浸一层废油。 4.7 来源广、价廉 凡是圾污水处理厂（甚至农村沼气池）都要