山东仙坛期货污泥“解毒”变“绿色燃煤”

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两个炉子,两种外观基本相似的“煤”,当场点火燃烧烧山东仙坛期货水。只见两个炉子黄色的火苗蹿上蹿下,不断舔着壶底。几分钟后,那种颜色略浅、微呈灰白的“煤”居然先把水烧开了。

“其实,这是一直被当做垃圾的污泥,摇身变成的‘煤’!将污泥和煤结合,是我们的一大创新。”河北恒能生物质能有限公司总经理罗建凯说。

我国每年污泥产量约为3000万吨,其含量较高的重金属和病菌等对城市环境造成很大压力。将污泥处理后与煤粉固化成型为“绿色燃煤”,实现污泥的无害化、资源化,或许将成为一条破解“污泥围城”的新技术路线。

煤燃烧效率从85%提高至98%

2月13日在恒能公司产品展览室里,记者摸了摸这种用污泥做成的“绿色燃煤”,硬度上和普通煤球、蜂窝煤没什么两样。“不仅如此,就连热值也和煤差不多,而且起火还比普通煤快。”罗建凯说,1公斤这种污泥清洁燃料的热值在4000大山东仙坛期货卡左右,这和1公斤原煤的热值不相上下。

“之所以污泥能当煤烧,关键在于它自身具有热值。”罗建凯解释,污泥中含有大量有机物,很容易与空气山东仙坛期货接触燃烧,每公斤干污泥的热值一般在2000大卡左右。

科研人员通过多次实验发现,如果把污泥和一定比例的煤混合起来进行燃烧,二者的燃烧效率和热值可以达到最佳。罗建凯表示,“这个比例是50%的污泥配比40%的煤,再加上10%的生化剂、黏结剂等添加剂。”

这又是怎么一个原理呢?他解释说:“污泥富含有机物且结构松散,与煤充分混合后,会大幅增加煤与空气的接触面积。不仅如此,污泥中的铅、钾、砷等重金属成分还会在高温下发生离子催化反应,把大块煤裂解成小块,使煤进一步与氧气亲密反应充分燃烧。由此一来,煤的燃烧效率可以从85%提高到98%左右。”

罗建凯这样算了一笔账:“按照我省每年可产生500万吨湿污泥计算,5吨湿污泥可以抵1吨煤,如果这些污泥全部转化成燃料,完全可以替代100万吨燃煤,可用于居民取暖、工业锅炉、热电厂等多个领域。”

然而,由于污泥含水率高达80%,这让天生就是燃料的污泥变得山东仙坛期货难以燃烧。“如何把污泥中所含的80%水分挤走,是个世界性的环保难题。”据罗建凯介绍,污泥的水分大部分藏在细胞里,简单的晾晒、烘干等办法只能把表层水去掉,而细胞水还会老老实实藏在那里。

“我们的技术分三步实施。”罗建凯说,第一个步骤是在污泥刚刚运来时,采用泥水分离剂进行初步脱水。在显微镜下看,泥水分离剂外形呈毛刺状,它和污泥充分搅拌后,会把污泥中细胞水的细胞壁刺破,释放出其中的水分来。第二步是在污泥和煤混合时进一步加入少量泥水分离剂继续释放细胞水。第三步则是通过添加剂与污泥反应带来的高温,使水分大量蒸发。

“通过泥水分离剂、高温蒸发等步骤脱水,污泥的含水率可以降至10%。”罗建凯表示,这个世界性难题就这样得以破解。

有毒物质全部消灭,二氧化碳减排40%

“污泥的处理,最引人关注的是其污染能不能消除。”罗建凯表示,这一点是肯定的,让人谈之色变的重金属和病毒、细菌等有毒物质,会在污泥清洁燃料燃烧完以后被彻底消灭。

困扰污泥处理行业多年的难题,到底是怎么解决的呢?“我们用的方法不仅成本低,技术也很简单。”罗建凯说,让人头疼的重金属是呈细颗粒状的,燃烧后的灰渣会对这些重金属成分产生包裹吸附作用,阻止这些有毒物质直接排放到环境中。把剩余的灰渣收集起来,通过水泥固结在建筑材料上,这些重金属成分就不会再对环境造成危害。而作为气态排放的少部分重金属,则通过捕集装置进行捕集,将它们一网打尽。

其中的另一大部分有毒物质——病毒和细菌,已经在污泥和煤进行混合的过程中悄无声息地灭亡。“在强碱、高温、干燥的环境下,将近90%的细菌和病毒会被消灭掉。”罗建凯介绍说,由于在污泥混合物中添加了强碱性材料,细菌和病毒很难在这样的环境中生存下去。

与此同时,强碱性材料和其它添加剂也在发生着反应,类似生石灰泡入水中一样,内部温度会迅速提高到70摄氏度。温度升高的同时也会带来水分的蒸发,再加上第二次泥水分离剂的使用,混合物内的水分会迅速减少,大部分病毒和细菌会脱水而死。即便有漏网之鱼,在进入锅炉燃烧时,所有的病毒和细菌也会在1000摄氏度以上的高温环境下被全部杀灭。

不仅是环保效果显著,污泥清洁燃料所带来的减排效益也尤为亮眼。煤炭科学研究总院北京煤化工研究分院对此项技术的燃烧排放报告显示:在污泥清洁燃料硫含量0.88%的情况下,氮氧化物排放50mg/m3,二氧化硫排放158mg/m3,虽然烟气未经处理,但已经远远低于普通燃煤锅炉处理后的烟气排放数值。恒能公司2009年进行的中试数据显示:与煤相比,污泥清洁燃料二氧化碳减排40%左右,二氧化硫减排50%左右,烟尘量减排60%左右。

之所以能成为“绿色燃煤”,主要是由于污泥本身碳和硫等成分的含量都比较低。罗建凯解释说,煤百分之七八十的成分都是固定碳,在燃烧过程中与氧气发生反应,会产生大量二氧化碳。而污泥中碳含量很少,大部分是以挥发份的形式存在,产生的二氧化碳量自然很少。以污泥替代100万吨煤计算,可以比煤减排二氧化碳250万吨。

“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100万吨煤计算,污泥可以比煤减排0.85万吨二氧化硫。再加上污泥呈碱性,与含硫的酸性煤发生酸碱中和反应,减排的二氧化硫还会更多。”

技术可延展到垃圾等更多废弃物领域

关于污泥的探索还远未停止。目前,恒能公司正尝试利用生物和化学法对污泥进行生化裂解,把各种成分分离出来分别提纯,实现对污泥的深加工。“污泥全身都是宝,比如其中的微量贵金属可以进一步提纯成金银等贵金属;有些成分可以提炼出甲醇、丙酮、乙酸等物质,成为化工原料;还可以把污泥中所含的固定碳成分提取出来加工成吸滤材料,用作水净化等。”罗建凯介绍说。

此外,科研人员还在研究中发现,不仅是污泥,只要是自身具有热值的废弃物,如垃圾、煤矸石、药渣等,都可以用来生产清洁燃料。伴随着这些领域不断被开发,将会有更多的废弃物得到有效利用。

按理说,近年来倍增的污泥产生量正酝酿着巨大的市场,然而让人不解的是,这些看似前景广阔的技术至今没有一项开始规模化推广。“事实上,包括污泥清洁燃料技术在内的这些技术,早已通过实验室及实际应用验证,它们在技术上是可行的。”罗建凯坦言,“但是污泥处理企业在核算之后,只能微利运行,不能带来与投资相应的回报。”

他接着解释说:“以污泥清洁燃料为例,一吨煤的价格也就在400多元,而污泥清洁燃料的成本就要到400元左右,在较好的情况下成本上也只有几十元的略微优势,一旦成本控制环节出现问题就会亏损。”

“首先面临的问题是,污泥处理的费用没有出处。”罗建凯认为,国外的污水处理厂有20%左右的费用用在处理污泥上,我国污水处理厂的财政支出根本没有专门列出这一项,这导致了污水处理厂无法或者无力支付治污泥的费用。在这种情况下,污水处理厂只有选择用最低的成本直接倒入填埋场,或者一扔了之。

另外,对于污泥处理企业进行污泥转化的产品,政策层面的考虑也待发展和完善。“没有政策引导,在价格差不多的情况下,用户当然不会冒风险选择一种新燃料。”罗建凯认为,政府部门应给予一定的经济和政策性补偿,企业处理污泥才能长期运营,投资力度才会加大。

“其实,最重要的是应该先有个政策引导,现在缺失的就是关于污泥处理核心政策的出台。与此同时,政府应再合理给予实质性的投入补贴,逐渐放开投资通道。”罗建凯补充道,我们期待政府先走第一步,引导并释放出利好消息,带动市场自己来运作,这样整个产业链条才能完整。