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污泥“解毒”變“綠色燃煤” 技術(shù)可延展到垃圾等更多廢棄物領(lǐng)域

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-02-24  瀏覽次數(shù):99
核心提示:兩個(gè)爐子,兩種外觀基本相似的煤,當(dāng)場點(diǎn)火燃燒燒水。只見兩個(gè)爐子黃色的火苗躥上躥下,不斷舔著壺底。幾分鐘后,那種顏色略淺、
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2020年中國無廢城市建設(shè)及固廢資源化利用可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展大會
 
 

兩個(gè)爐子,兩種外觀基本相似的“煤”,當(dāng)場點(diǎn)火燃燒燒水。只見兩個(gè)爐子黃色的火苗躥上躥下,不斷舔著壺底。幾分鐘后,那種顏色略淺、微呈灰白的“煤”居然先把水燒開了。

“其實(shí),這是一直被當(dāng)做垃圾的污泥,搖身變成的‘煤’!將污泥和煤結(jié)合,是我們的一大創(chuàng)新。”河北恒能生物質(zhì)能有限公司總經(jīng)理羅建凱說。

我國每年污泥產(chǎn)量約為3000萬噸,其含量較高的重金屬和病菌等對城市環(huán)境造成很大壓力。將污泥處理后與煤粉固化成型為“綠色燃煤”,實(shí)現(xiàn)污泥的無害化、資源化,或許將成為一條破解“污泥圍城”的新技術(shù)路線。

煤燃燒效率從85%提高至98%

2月13日在恒能公司產(chǎn)品展覽室里,記者摸了摸這種用污泥做成的“綠色燃煤”,硬度上和普通煤球、蜂窩煤沒什么兩樣。“不僅如此,就連熱值也和煤差不多,而且起火還比普通煤快。”羅建凱說,1公斤這種污泥清潔燃料的熱值在4000大卡左右,這和1公斤原煤的熱值不相上下。

“之所以污泥能當(dāng)煤燒,關(guān)鍵在于它自身具有熱值。”羅建凱解釋,污泥中含有大量有機(jī)物,很容易與空氣接觸燃燒,每公斤干污泥的熱值一般在2000大卡左右。

科研人員通過多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),如果把污泥和一定比例的煤混合起來進(jìn)行燃燒,二者的燃燒效率和熱值可以達(dá)到最佳。羅建凱表示,“這個(gè)比例是50%的污泥配比40%的煤,再加上10%的生化劑、黏結(jié)劑等添加劑。”

這又是怎么一個(gè)原理呢?他解釋說:“污泥富含有機(jī)物且結(jié)構(gòu)松散,與煤充分混合后,會大幅增加煤與空氣的接觸面積。不僅如此,污泥中的鉛、鉀、砷等重金屬成分還會在高溫下發(fā)生離子催化反應(yīng),把大塊煤裂解成小塊,使煤進(jìn)一步與氧氣親密反應(yīng)充分燃燒。由此一來,煤的燃燒效率可以從85%提高到98%左右。”

羅建凱這樣算了一筆賬:“按照我省每年可產(chǎn)生500萬噸濕污泥計(jì)算,5噸濕污泥可以抵1噸煤,如果這些污泥全部轉(zhuǎn)化成燃料,完全可以替代100萬噸燃煤,可用于居民取暖、工業(yè)鍋爐、熱電廠等多個(gè)領(lǐng)域。”

然而,由于污泥含水率高達(dá)80%,這讓天生就是燃料的污泥變得難以燃燒。“如何把污泥中所含的80%水分?jǐn)D走,是個(gè)世界性的環(huán)保難題。”據(jù)羅建凱介紹,污泥的水分大部分藏在細(xì)胞里,簡單的晾曬、烘干等辦法只能把表層水去掉,而細(xì)胞水還會老老實(shí)實(shí)藏在那里。

“我們的技術(shù)分三步實(shí)施。”羅建凱說,第一個(gè)步驟是在污泥剛剛運(yùn)來時(shí),采用泥水分離劑進(jìn)行初步脫水。在顯微鏡下看,泥水分離劑外形呈毛刺狀,它和污泥充分?jǐn)嚢韬,會把污泥中?xì)胞水的細(xì)胞壁刺破,釋放出其中的水分來。第二步是在污泥和煤混合時(shí)進(jìn)一步加入少量泥水分離劑繼續(xù)釋放細(xì)胞水。第三步則是通過添加劑與污泥反應(yīng)帶來的高溫,使水分大量蒸發(fā)。

“通過泥水分離劑、高溫蒸發(fā)等步驟脫水,污泥的含水率可以降至10%。”羅建凱表示,這個(gè)世界性難題就這樣得以破解。

有毒物質(zhì)全部消滅,二氧化碳減排40%

“污泥的處理,最引人關(guān)注的是其污染能不能消除。”羅建凱表示,這一點(diǎn)是肯定的,讓人談之色變的重金屬和病毒、細(xì)菌等有毒物質(zhì),會在污泥清潔燃料燃燒完以后被徹底消滅。

困擾污泥處理行業(yè)多年的難題,到底是怎么解決的呢?“我們用的方法不僅成本低,技術(shù)也很簡單。”羅建凱說,讓人頭疼的重金屬是呈細(xì)顆粒狀的,燃燒后的灰渣會對這些重金屬成分產(chǎn)生包裹吸附作用,阻止這些有毒物質(zhì)直接排放到環(huán)境中。把剩余的灰渣收集起來,通過水泥固結(jié)在建筑材料上,這些重金屬成分就不會再對環(huán)境造成危害。而作為氣態(tài)排放的少部分重金屬,則通過捕集裝置進(jìn)行捕集,將它們一網(wǎng)打盡。

其中的另一大部分有毒物質(zhì)——病毒和細(xì)菌,已經(jīng)在污泥和煤進(jìn)行混合的過程中悄無聲息地滅亡。“在強(qiáng)堿、高溫、干燥的環(huán)境下,將近90%的細(xì)菌和病毒會被消滅掉。”羅建凱介紹說,由于在污泥混合物中添加了強(qiáng)堿性材料,細(xì)菌和病毒很難在這樣的環(huán)境中生存下去。

與此同時(shí),強(qiáng)堿性材料和其它添加劑也在發(fā)生著反應(yīng),類似生石灰泡入水中一樣,內(nèi)部溫度會迅速提高到70攝氏度。溫度升高的同時(shí)也會帶來水分的蒸發(fā),再加上第二次泥水分離劑的使用,混合物內(nèi)的水分會迅速減少,大部分病毒和細(xì)菌會脫水而死。即便有漏網(wǎng)之魚,在進(jìn)入鍋爐燃燒時(shí),所有的病毒和細(xì)菌也會在1000攝氏度以上的高溫環(huán)境下被全部殺滅。

不僅是環(huán)保效果顯著,污泥清潔燃料所帶來的減排效益也尤為亮眼。煤炭科學(xué)研究總院北京煤化工研究分院對此項(xiàng)技術(shù)的燃燒排放報(bào)告顯示:在污泥清潔燃料硫含量0.88%的情況下,氮氧化物排放50mg/m3,二氧化硫排放158mg/m3,雖然煙氣未經(jīng)處理,但已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于普通燃煤鍋爐處理后的煙氣排放數(shù)值。恒能公司2009年進(jìn)行的中試數(shù)據(jù)顯示:與煤相比,污泥清潔燃料二氧化碳減排40%左右,二氧化硫減排50%左右,煙塵量減排60%左右。

之所以能成為“綠色燃煤”,主要是由于污泥本身碳和硫等成分的含量都比較低。羅建凱解釋說,煤百分之七八十的成分都是固定碳,在燃燒過程中與氧氣發(fā)生反應(yīng),會產(chǎn)生大量二氧化碳。而污泥中碳含量很少,大部分是以揮發(fā)份的形式存在,產(chǎn)生的二氧化碳量自然很少。以污泥替代100萬噸煤計(jì)算,可以比煤減排二氧化碳250萬噸。

“在硫含量方面,原煤含有1%的硫,而污泥基本不含硫。如果按照替代100萬噸煤計(jì)算,污泥可以比煤減排0.85萬噸二氧化硫。再加上污泥呈堿性,與含硫的酸性煤發(fā)生酸堿中和反應(yīng),減排的二氧化硫還會更多。”

技術(shù)可延展到垃圾等更多廢棄物領(lǐng)域

關(guān)于污泥的探索還遠(yuǎn)未停止。目前,恒能公司正嘗試?yán)蒙锖突瘜W(xué)法對污泥進(jìn)行生化裂解,把各種成分分離出來分別提純,實(shí)現(xiàn)對污泥的深加工。“污泥全身都是寶,比如其中的微量貴金屬可以進(jìn)一步提純成金銀等貴金屬;有些成分可以提煉出甲醇、丙酮、乙酸等物質(zhì),成為化工原料;還可以把污泥中所含的固定碳成分提取出來加工成吸濾材料,用作水凈化等。”羅建凱介紹說。

此外,科研人員還在研究中發(fā)現(xiàn),不僅是污泥,只要是自身具有熱值的廢棄物,如垃圾、煤矸石、藥渣等,都可以用來生產(chǎn)清潔燃料。伴隨著這些領(lǐng)域不斷被開發(fā),將會有更多的廢棄物得到有效利用。

按理說,近年來倍增的污泥產(chǎn)生量正醞釀著巨大的市場,然而讓人不解的是,這些看似前景廣闊的技術(shù)至今沒有一項(xiàng)開始規(guī);茝V。“事實(shí)上,包括污泥清潔燃料技術(shù)在內(nèi)的這些技術(shù),早已通過實(shí)驗(yàn)室及實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證,它們在技術(shù)上是可行的。”羅建凱坦言,“但是污泥處理企業(yè)在核算之后,只能微利運(yùn)行,不能帶來與投資相應(yīng)的回報(bào)。”

他接著解釋說:“以污泥清潔燃料為例,一噸煤的價(jià)格也就在400多元,而污泥清潔燃料的成本就要到400元左右,在較好的情況下成本上也只有幾十元的略微優(yōu)勢,一旦成本控制環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題就會虧損。”

“首先面臨的問題是,污泥處理的費(fèi)用沒有出處。”羅建凱認(rèn)為,國外的污水處理廠有20%左右的費(fèi)用用在處理污泥上,我國污水處理廠的財(cái)政支出根本沒有專門列出這一項(xiàng),這導(dǎo)致了污水處理廠無法或者無力支付治污泥的費(fèi)用。在這種情況下,污水處理廠只有選擇用最低的成本直接倒入填埋場,或者一扔了之。

另外,對于污泥處理企業(yè)進(jìn)行污泥轉(zhuǎn)化的產(chǎn)品,政策層面的考慮也待發(fā)展和完善。“沒有政策引導(dǎo),在價(jià)格差不多的情況下,用戶當(dāng)然不會冒風(fēng)險(xiǎn)選擇一種新燃料。”羅建凱認(rèn)為,政府部門應(yīng)給予一定的經(jīng)濟(jì)和政策性補(bǔ)償,企業(yè)處理污泥才能長期運(yùn)營,投資力度才會加大。

“其實(shí),最重要的是應(yīng)該先有個(gè)政策引導(dǎo),現(xiàn)在缺失的就是關(guān)于污泥處理核心政策的出臺。與此同時(shí),政府應(yīng)再合理給予實(shí)質(zhì)性的投入補(bǔ)貼,逐漸放開投資通道。”羅建凱補(bǔ)充道,我們期待政府先走第一步,引導(dǎo)并釋放出利好消息,帶動市場自己來運(yùn)作,這樣整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈條才能完整。
 

污泥“解毒”變“綠色燃煤”
時(shí)間:2014-02-24  來源:河北日報(bào)作者:周 潔
 
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