CN112063395A - 一种钢铁工业固废危废资源热裂解综合利用方法 - Google Patents

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董洪壮
陈万福
袁宇皓
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    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
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    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general

Abstract

本发明涉及钢铁工业、固废危废处理、热裂解的技术领域，具体涉及一种钢铁工业固废危废资源热裂解综合利用方法。可裂解钢铁工业固废危废资源经预处理后得到的裂解原料，经进料系统进入热裂解主机，在隔绝空气的环境下加热至200‑600℃进行连续热裂解反应，并产生高温的气态产物和固态产物(灰渣)；裂解产生的高温气态产物经油气分离冷却器后得到气态产物(可燃气体)和液态产物(燃料油)；由钢铁工业固废处理回转窑出来的烟气进入回转窑烟气治理系统，处理后的烟气达标排放。采用本发明的方法可以对可裂解钢铁工业固废、危废产物进行资源化、高值化利用，并实现废气达标排放和废水、废渣零排放，同时获得可观的经济效益。

Description

一种钢铁工业固废危废资源热裂解综合利用方法
技术领域
本发明涉及钢铁工业、固废危废处理、热裂解的技术领域，具体涉及一种钢铁工业固废危废资源热裂解综合利用方法。
背景技术
钢铁工业是国民经济的基础产业，也是高消耗、高排放行业，整个产业链中最大排放是生产过程中产生的固体废物、危险废物。目前钢铁企业生产过程中产生的大部分固废如含铁类固废、含碳类固废、水渣等，通过内部循环利用或外销得到有效处置，而产生的废旧布袋、废塑料、废运输带、废油、含油污泥、焦油渣等可裂解的固废危废产物，需要对外委托专业固废危废处理企业进行处理，主要处理方法是焚烧，而这种处理方式存在费用高、污染大、资源综合利用率低等问题。
发明内容
针对现有技术的钢铁工业中固废危废处理的缺陷问题，本发明提出了一种钢铁工业固废危废资源热裂解综合利用方法，采用本发明的方法可以对可裂解钢铁工业固废、危废产物进行资源化、高值化利用，并实现废气达标排放和废水、废渣零排放，同时获得可观的经济效益。
本发明的技术方案：
一种钢铁工业固废危废资源热裂解综合利用方法，可裂解钢铁工业固废危废资源经预处理后得到的裂解原料，经进料系统进入热裂解主机，在隔绝空气的环境下加热至200-600℃进行连续热裂解反应，并产生高温的气态产物和固态产物(灰渣)；裂解产生的高温气态产物经油气分离冷却器后得到气态产物(可燃气体)和液态产物(燃料油)；可燃气体一部分为热裂解主机提供高温烟气，富余的可燃气体用于发电等其它用途；液态产物(燃料油)储存外销；固态产物灰渣作为钢铁工业固废处理回转窑原料；由钢铁工业固废处理回转窑出来的烟气进入回转窑烟气治理系统，处理后的烟气达标排放。
进一步的，油气分离冷却器所得可燃气体一部分通往燃烧供热装置，从而为热裂解主机提供高温烟气，富余的可燃气体用于发电、回转窑、并入煤气管网。
进一步的，热裂解主机引出的低温烟气经回转窑烟气治理系统处理后达标排放，可燃气体脱硫装置产生废液、废渣送钢铁工业固废处理回转窑进行无害化处理，充分利用钢铁工业的设备，节省环保投资，并实现热处理过程产生的废气达标排放和废水、废渣的零排放。
一种钢铁工业固废危废资源热裂解综合利用方法，具体步骤如下：
(1)钢铁工业固废危废资源经预处理后得到的裂解原料，由进料系统送入热裂解主机；
(2)裂解原料在热裂解主机中隔绝空气的环境下加热至200-600℃进行连续热裂解反应，反应时间在0.5-2h之间；
(3)热裂解反应生成的高温气体经油气分离冷却器冷却处理后得到可燃气体和燃料油两种产品；其中可燃气体经脱硫装置脱硫处理后送入煤气柜，可燃气体一部分通往燃烧供热装置，从而为热裂解主机提供高温烟气，富余的可燃气体用于发电、回转窑、并入煤气管网；燃料油储存外销；
(4)热裂解反应所得固态产物经出料系统送入灰渣料仓，用于钢铁工业固废处理回转窑原料；脱硫装置的脱硫废液、废渣进入废液废渣料罐，然后由该废液废渣料罐进入钢铁工业固废处理回转窑进行处理无害化处理；
(5)由钢铁工业固废处理回转窑出来的烟气进入回转窑烟气治理系统，处理后的烟气达标排放；热裂解主机的一部分低温烟气通入回转窑烟气治理系统，处理后的烟气达标排放；热裂解主机的剩余低温烟气进入燃烧供热装置，加热后作为高温烟气进入热裂解主机。
进一步的，本发明所述的可裂解钢铁工业固废危废资源是指钢铁企业生产过程中产生的废旧布袋、废塑料、废皮带、废油、含油污泥、焦油渣等固体废物、危险废物，其主要特征是富含有机物，可进行热裂解反应。
进一步的，本发明所述的预处理主要是对可裂解钢铁工业固废危废资源的预处理，以满足热裂解主机及进料系统的要求。
进一步的，燃烧供热装置为热裂解主机提供高温烟气，提供热裂解反应所需的热量；从热裂解主机引出的低温烟气部分回送至燃烧供热装置与新燃烧生成的高温烟气混合后再次进入热裂解主机；剩余部分低温烟气送入回转窑烟气处理系统处理后达标排放。
由以上可知，裂解物料经过热裂解反应后最终得到可燃气体、燃料油、灰渣三种裂解产品；其中可燃气体中的可燃组分占比在10％-90％之间，燃烧值在3000-16000Kj/Nm3之间；燃料油的燃烧值在30000-45000Kj/kg之间；灰渣的碳含量在10-90％之间。
配合上述的方法，提供一种钢铁工业固废危废资源热裂解综合利用系统，包括热裂解主机，该热裂解主机进料口连接进料系统，进料系统连接固废危废上料系统，固废危废上料系统连接预处理系统；
所述热裂解主机的高温气体出口连接油气分离冷却器，油气分离冷却器的可燃气体出口连接脱硫装置，脱硫装置出气口连接煤气柜，煤气柜与燃烧供热装置连接，燃烧供热装置的高温烟气出口连接热裂解主机；
所述油气分离冷却器的燃料油出口连接燃料油储罐；
所述脱硫装置的废液废渣出口连接脱硫废液废渣储罐，该脱硫废液废渣储罐连接钢铁工业固废处理回转窑；
所述热裂解主机的灰渣出口连接出料系统，出料系统连接灰渣料仓，灰渣料仓连接钢铁工业固废处理回转窑，钢铁工业固废处理回转窑连接回转窑烟气治理系统；
热裂解主机的低温烟气出口连接回转窑烟气治理系统。
进一步的，该煤气柜还连接用气设备，用于发电、回转窑、并入煤气管网的用途。
进一步的，该低温烟气出口还连接燃烧供热装置，加热后与新燃烧生成的高温烟气混合后再次进入热裂解主机，为热裂解主机供热。
本发明的有益效果在于，
本发明的方法，将热裂解处理工艺与钢铁工业固废处理回转窑系统相结合，使热裂解处理过程中产生的废气、废水、废渣形成闭环，节约环保投资，并实现废气达标排放和废水、废渣零排放。
本发明的方法，得到的可燃气体一部分为本系统提供热量，另一部分富余的可燃气体用于发电、回转窑、并入煤气管网；燃料油储存外销创造经济效益。
可裂解钢铁工业固废危废资源富含有机物，能够进行热裂解处理，促进其热裂解反应。通过调整反应温度、反应时间等热裂解反应条件获得所期望产品比例的裂解产品。
采用本发明处理可裂解钢铁工业固废危废资源具有以下明显的环保效益、经济效益、社会效益：
(1)解决钢铁工业中固废危废产物的处理难题，并实现废气达标排放和废水、废渣零排放；
(2)实现对可裂解钢铁工业固废危废资源的资源化、高值化利用，能够对固废危废资源实现100％利用，并且内部循环利用与外销相结合，创造较高的经济效益；
(3)在处理钢铁工业固废危废产物的同时，也可用于周边企业可裂解固废危废产物的处理。
本发明涉及的钢铁工业固废危废资源热裂解综合利用系统，将热裂解主机与钢铁工业固废处理回转窑相结合，充分的处理了钢铁行业的固废和危废，使热裂解处理过程中产生的废气、废水、废渣形成闭环，节约环保投资，并实现废气达标排放和废水、废渣零排放，有利于钢铁行业的健康有序发展。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1的钢铁工业固废危废资源热裂解综合利用方法的工艺流程图。
图2钢铁工业固废危废资源热裂解综合利用系统的结构示意图。
其中，1-用气设备，3-预处理系统，4-固废危废上料系统，6-进料系统，7-热裂解主机，8-油气分离冷却器，9-脱硫装置，10-煤气柜，11-脱硫废液废渣储罐，12-燃料油储罐，13-燃烧供热装置，14-出料系统，15-灰渣料仓，16-钢铁工业固废处理回转窑，17-回转窑烟气治理系统。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例中所用固废危废资源均为钢铁企业生产过程中产生的固废产物或危废产物。
实施例1
将100吨废旧布袋经过预处理后，在连续热裂解主机内进行热裂解处理，并设定裂解终点温度在300-600℃之间，设定裂解反应时间在0.5-2h之间；
热裂解反应生成的高温气体经油气分离冷却器冷却处理后得到可燃气体和燃料油两种产品；其中可燃气体经脱硫装置脱硫处理后送入煤气柜，可燃气体一部分通往燃烧供热装置，从而为热裂解主机提供高温烟气，富余的可燃气体用于发电、回转窑、并入煤气管网；燃料油储存外销；
热裂解反应所得固态产物经出料系统送入灰渣料仓，用于钢铁工业固废处理回转窑原料；脱硫装置的脱硫废液、废渣进入废液废渣料罐，然后由该废液废渣料罐进入钢铁工业固废处理回转窑进行处理无害化处理；
由钢铁工业固废处理回转窑出来的烟气进入回转窑烟气治理系统，处理后的烟气达标排放；热裂解主机的一部分低温烟气通入回转窑烟气治理系统，处理后的烟气达标排放；热裂解主机的剩余低温烟气进入燃烧供热装置，加热后作为高温烟气进入热裂解主机。
经连续热裂解处理后，最终得到燃料油约10吨，测定其燃烧值在40000kj/kg左右；灰渣约25吨，其中C含量20％左右，TFe含量30％左右；所得的可燃气体燃烧值约11000Kj/Nm3，除用于本系统燃烧供热装置所需燃料外，还可发电约45000kW·h。
实施例2
将100吨含油污泥经过预处理后，在连续热裂解主机内进行热裂解处理，并设定裂解终点温度在200-500℃之间，设定裂解反应时间在0.5-2h之间；最终得到燃料油约70吨，测定其燃烧值在40000kj/kg左右；灰渣约2吨，其中C含量60％左右，TFe含量20％左右；所得的可燃气体燃烧值约14000KJ/Nm3，除用于本系统燃烧供热装置所需燃料外，还可发电约30000kW·h。
其处理方法路线同实施例1。
实施例3
将100吨焦油渣经过预处理后，在连续热裂解主机内进行热裂解处理，并设定裂解终点温度在300-600℃之间，设定裂解反应时间在0.5-2h之间；最终得到燃料油约30吨，测定其燃烧值在40000kj/kg左右；灰渣约35吨，其中C含量75％左右；裂解所得的可燃气体燃烧值约7500Kj/Nm3，除用于本系统燃烧供热装置所需燃料外，还可发电约10000kW·h。
其处理方法路线同实施例1。
实施例4
一种钢铁工业固废危废资源热裂解综合利用系统，包括热裂解主机7，该热裂解主机进料口连接进料系统6，进料系统6连接固废危废上料系统4，固废危废上料系统4连接预处理系统3；
所述热裂解主机的高温气体出口连接油气分离冷却器8，油气分离冷却器的可燃气体出口连接脱硫装置9，脱硫装置出气口连接煤气柜10，煤气柜10与燃烧供热装置13连接，燃烧供热装置的高温烟气出口连接热裂解主机7；
所述油气分离冷却器的燃料油出口连接燃料油储罐12；
所述脱硫装置的废液废渣出口连接脱硫废液废渣储罐11，该脱硫废液废渣储罐11连接钢铁工业固废处理回转窑16；
所述热裂解主机的灰渣出口连接出料系统14，出料系统14连接灰渣料仓15，灰渣料仓15连接钢铁工业固废处理回转窑16，钢铁工业固废处理回转窑16连接回转窑烟气治理系统17；
热裂解主机的低温烟气出口连接回转窑烟气治理系统17。
在另一实施例中，该煤气柜10还连接用气设备1，用于发电、回转窑、并入煤气管网的用途。
在另一实施例中，该低温烟气出口还连接燃烧供热装置13，加热后与新燃烧生成的高温烟气混合后再次进入热裂解主机7，为热裂解主机供热。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种钢铁工业固废危废资源热裂解综合利用方法，其特征在于，可裂解钢铁工业固废危废资源经预处理后得到的裂解原料，经进料系统进入热裂解主机，在隔绝空气的环境下加热至200-600℃进行连续热裂解反应，并产生高温的气态产物和固态产物(灰渣)；裂解产生的高温气态产物经油气分离冷却器后得到气态产物(可燃气体)和液态产物(燃料油)；可燃气体一部分为热裂解主机提供高温烟气，富余的可燃气体用于发电等其它用途；液态产物(燃料油)储存外销；固态产物灰渣作为钢铁工业固废处理回转窑原料；由钢铁工业固废处理回转窑出来的烟气进入回转窑烟气治理系统，处理后的烟气达标排放。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，油气分离冷却器所得可燃气体一部分通往燃烧供热装置，富余的可燃气体用于发电、回转窑、并入煤气管网。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，热裂解主机引出的低温烟气经回转窑烟气治理系统处理后达标排放，可燃气体脱硫装置产生废液、废渣送钢铁工业固废处理回转窑进行无害化处理。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)钢铁工业固废危废资源经预处理后得到的裂解原料，由进料系统送入热裂解主机；
(2)裂解原料在热裂解主机中隔绝空气的环境下加热至200-600℃进行连续热裂解反应，反应时间在0.5-2h之间；
(3)热裂解反应生成的高温气体经油气分离冷却器冷却处理后得到可燃气体和燃料油两种产品；其中可燃气体经脱硫装置脱硫处理后送入煤气柜，可燃气体一部分通往燃烧供热装置，从而为热裂解主机提供高温烟气，富余的可燃气体用于发电、回转窑、并入煤气管网；燃料油储存外销；
(4)热裂解反应所得固态产物经出料系统送入灰渣料仓，用于钢铁工业固废处理回转窑原料；脱硫装置的脱硫废液、废渣进入废液废渣料罐，然后由该废液废渣料罐进入钢铁工业固废处理回转窑进行处理无害化处理；
(5)由钢铁工业固废处理回转窑出来的烟气进入回转窑烟气治理系统，处理后的烟气达标排放；热裂解主机的一部分低温烟气通入回转窑烟气治理系统，处理后的烟气达标排放；热裂解主机的剩余低温烟气进入燃烧供热装置，加热后作为高温烟气进入热裂解主机。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，可裂解钢铁工业固废危废资源是指钢铁企业生产过程中产生的废旧布袋、废塑料、废皮带、废油、含油污泥、焦油渣固体废物、危险废物，其主要特征是富含有机物，可进行热裂解反应。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的预处理是对可裂解钢铁工业固废危废资源的预处理。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，燃烧供热装置为热裂解主机提供高温烟气，提供热裂解反应所需的热量；从热裂解主机引出的低温烟气部分回送至燃烧供热装置与新燃烧生成的高温烟气混合后再次进入热裂解主机；剩余部分低温烟气送入回转窑烟气处理系统处理后达标排放。
8.根据权利要求1-7任一权利要求所述的方法，其特征在于，裂解物料经过热裂解反应后最终得到可燃气体、燃料油、灰渣三种裂解产品；其中可燃气体中的可燃组分占比在10％-90％之间，燃烧值在3000-16000Kj/Nm3之间；燃料油的燃烧值在30000-45000Kj/kg之间；灰渣的碳含量在10-90％之间。
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