CN113860697A - 一种钢铁余热协同城市污泥无害化处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢铁余热协同城市污泥无害化处理工艺，包括如下步骤：将钢铁生产过程中余热烟气经换热器传热给热媒，热媒由管道输送到一级污泥干燥机放热后；将含水60‑80％的城市污泥经污泥斗、进料机送入污泥切割机，切割成条的污泥进入一级污泥干燥机进行干燥；一级污泥干燥机出口的污泥进入二级自热污泥干化设备进行干燥，干燥成含水10％‑15％的污泥，再进入污泥炭化机进行炭化，炭化后产生的污泥炭从污泥炭化机出口排出；或者进入二级污泥干燥机进行干燥，干燥成含水10％‑30％的污泥，再进入生活垃圾焚烧炉进行焚烧。本发明充分利用钢铁生产过程中的余热烟气，干化处理城市含水污泥，实现钢铁行业的深度节能减排及城市污泥减量化、无害化处理。
Description
技术领域
本发明属于无害化处理技术领域，涉及一种钢铁余热协同城市污泥无害化处理工艺。
背景技术
城市污泥含水量大，每人每天产生含水80％污泥0.25kg/(日.人)，一个210万人口的城市，一年产生城市污泥19万t/a，干化污泥(30％含水)的理论消耗标准煤11500tce/年，能耗非常可观。城市污泥的主要处理方式有：填埋、堆肥及焚烧。污泥干化后焚烧是减量化、无害化的较好的方式，但是干化污泥需要消耗大量的热能，也是制约干化污泥的主要因素，能用钢铁生产的余热干化污泥，是城市污泥干化的最好解决办法。
授权公告号CN 103896505 B，申请人为同济大学的专利：一种水泥窑协同处置石灰干化城市污泥的投料方式控制的方法，利用生料窑及预处理窑添加消化城市污泥进行烧成处理，生料窑最佳加入量为5～15％，预分解窑加入量为1～12％，基本不影响水泥熟料的品质，但是水泥窑尾气的治理对去除二噁英等没有效对策，添加的城市污泥含有二噁英及重金属，使水泥窑协同处置城市污泥较大的缺陷，而且是严重的。
申请公布号CN 108658417 A，专利权人的专利：国网山东省电力公司电力科学研究院的专利：一种燃煤机组协同干化城市污泥系统，利用空气预热器的热风干燥污泥，减少锅炉助燃空气的热量，降低了锅炉热效率，用降低锅炉热效率的方式干化污泥，得不偿失。
申请公布号CN 107721112 A，专利权人为湖北加德科技股份有限公司的发明专利：城市污泥干化热解气化自持焚烧系统，利用干化后的污泥热解产生的生物质可燃气加热干化污泥，污泥不断热解并干化污泥；灰渣用于水泥添加材料，烟气净化处理后排放；该发明专利的适用含水率较低的污泥，一般污泥的发热量与含水率60-80％，不能实现自持供热，尚有干燥热能的缺口，烟气和灰渣的处理也有些简单化，污泥灰渣及烟气需专门的设施处理。
广东瀚蓝环保工程技术有限公司对干化的城市污泥进行掺烧实验，生活垃圾焚烧炉及后续灰渣、烟气处理设施均能满足环保排放要求(GB18485-2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》)，为处理城市干化污泥提供了好的去处，但是生活垃圾本身热值低，生活垃圾焚烧没有过多的干化能力。
上述资料说明城市污泥的干化处理是深度处理的基础，水泥窑干化垃圾，自身热能有限，将城市垃圾作为辅料添加有量的限度以及城市污泥含量复杂，有二噁英及多种重金属，在现有的水泥烟气处理设施中处理，是有后患的；同样燃煤电厂也是，尤其是用空气预热器出来的热空气干化污泥，会降低锅炉的热效率，污泥成分复杂，掺烧的污泥对锅炉受热面有腐蚀等危害；城市污泥干化热能巨大，干化热能来源是降低城市污泥的关健所在，降低干化污泥的加热成本，是解决城市污泥的核心问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种钢铁余热协同城市污泥无害化处理工艺，该工艺能够充分利用钢铁生产过程产生的低温余热，加热干化城市污泥，有效去除污泥水分，实现钢铁行业的深度节能减排及城市污泥无害化处理。
为了实现上述目的，本发明采用技术方案为：
方案一：本发明工艺包括如下步骤：
①将钢铁生产过程中余热烟气经换热器传热给热媒，热媒由管道输送到一级污泥干燥机放热后，经热媒循环泵建立换热循环；
②将含水60-80％的城市污泥经污泥斗、进料机送入污泥切割机，切割成条的污泥进入一级污泥干燥机进行干燥；
③一级污泥干燥机出口的污泥进入二级自热污泥干化设备进行干燥，干燥成含水10％-15％的污泥；
④二级自热污泥干化设备出口的含水10％-15％的污泥进入污泥炭化机进行炭化，炭化后产生的污泥炭从污泥炭化机出口排出。
方案二：本发明工艺包括如下步骤：
①将钢铁生产过程中余热烟气经换热器传热给热媒，热媒由管道输送到一级污泥干燥机放热后，经热媒循环泵建立换热循环；
②含水60-80％的城市污泥经污泥斗、进料机送入污泥切割机，切割成条的污泥进入一级污泥干燥机进行干燥；
③一级污泥干燥机出口的污泥进入二级污泥干燥机进行干燥，干燥成含水10％-30％的污泥；
④二级污泥干燥机出口的含水10％-30％的污泥进入生活垃圾焚烧炉进行焚烧。
本发明充分利用钢铁生产过程中的低温余热——余热烟气，干化处理城市含水污泥，减少其它优质能源的消耗，利用二级或多级干化工艺对城市污泥干化，实现钢铁行业的深度节能减排及城市污泥减量化、无害化处理。方案一所得到污泥炭可作为烟气脱硝的过滤物料，以实现变废为宝，以废治污的目的。方案二将含水10％-30％的污泥送生活垃圾焚烧炉进行集中焚烧，实现了污泥灰渣及烟气的减量化、无害化、集约化处理，减少烟气及灰渣的专业化设备投入，同时减少二次污染的产生。本发明工艺简单、设计合理，填补了此类工艺的空白，可在距钢铁企业10～20km的半径距离内，将生产余热引入污水厂干化并炭化处理，节约污泥运输费用。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图一；
图2为本发明的工艺流程图二。
具体实施方式
如图1所示，本发明工艺包括如下步骤：①将钢铁生产过程中烧结、环冷、锅炉等余热烟气经换热器1传热给热媒，换热后余热烟气经除尘器2除尘后排出，热媒由管道输送到一级污泥干燥机6放热后，经热媒循环泵7建立换热循环；②将含水60-80％的城市污泥经污泥斗4、进料机5送入污泥切割机3，切割成条的污泥进入一级污泥干燥机6进行干燥；③一级污泥干燥机6出口的污泥进入二级自热污泥干化设备9进行干燥，干燥成含水10％-15％的污泥；④二级自热污泥干化设备9出口的含水10％-15％的污泥进入污泥炭化机11进行炭化，炭化后产生的污泥炭从污泥炭化机11出口排出。
上述污泥炭化机11产生的烟气经管道及引风机10输送至二级自热污泥干燥设备9后，经烟气净化装置8排放，烟气净化装置8可利用烧结烟气净化系统，无需在增加烟气治理设施，节省烟气治理投资，实现集约烟气治理，并且减少二次投资，简化污泥无害化处理工艺，实现最大化的节能减排。
上述一级污泥干燥机6为直接干化或间接干化。
上述换热器1为烟——水换热器(GWH)或气——气换热器(GGH)，也可采用导热油作为换热工质。
如图2所示，本发明工艺包括如下步骤：①将钢铁生产过程中烧结、环冷、锅炉等余热烟气经换热器1传热给热媒，换热后余热烟气经除尘器2除尘后排出，热媒由管道输送到一级污泥干燥机6放热后，经热媒循环泵7建立换热循环；②将含水60-80％的城市污泥经污泥斗4、进料机5送入污泥切割机3，切割成条的污泥进入一级污泥干燥机6进行干燥；③一级污泥干燥机6出口的污泥进入二级污泥干燥机12进行干燥，干燥成含水10％-30％的污泥；④二级污泥干燥机12出口的含水10％-30％的污泥进入生活垃圾焚烧炉14进行焚烧。
上述二级污泥干燥机12的热源为饱和蒸汽或冲渣水余热，并在换热后由循环水泵13排出，可实现低位余热的有效利用，减少污泥干化过程中的高品位能源消耗。
上述一级污泥干燥机6为直接干化或间接干化。
上述换热器1为烟——水换热器(GWH)或气——气换热器(GGH)，也可采用导热油作为换热工质。
经统计：210万人口的城市，每人每天产生含水80％污泥0.25kg/(日.人)，一年产生城市污泥19万t/a，干化污泥(30％含水)的理论消耗标准煤11500tce/年，能耗非常可观。年产400万吨的钢铁厂，仅烧结机烟气、环冷机烟气、锅炉排烟等余热，扣除冬季供暖外，每年可有标准煤27650.03tce/年低温热能，可匹配450万人口城市的污泥干化热量，即城市污泥40万t/a的干化需要，干化余热潜力大。年产400万吨的钢铁厂，仅高炉冲渣水(70-85℃)就有50MW的余热能力，除冬季供暖152天之外，夏季有200天可用于行城市污泥干化，可用余热丰富。
Claims (8)
1.一种钢铁余热协同城市污泥无害化处理工艺，包括如下步骤：
①将钢铁生产过程中余热烟气经换热器(1)传热给热媒，热媒由管道输送到一级污泥干燥机(6)放热后，经热媒循环泵(7)建立换热循环；
②将含水60-80％的城市污泥经污泥斗(4)、进料机(5)送入污泥切割机(3)，切割成条的污泥进入一级污泥干燥机进行干燥(6)；
③一级污泥干燥机(6)出口的污泥进入二级自热污泥干化设备(9)进行干燥，干燥成含水10％-15％的污泥；
④二级自热污泥干化设备(9)出口的含水10％-15％的污泥进入污泥炭化机(11)进行炭化，炭化后产生的污泥炭从污泥炭化机(11)出口排出。
2.根据权利要求1所述的一种钢铁余热协同城市污泥无害化处理工艺，其特征是：所述污泥炭化机(11)产生的烟气经管道及风机(10)输送至二级自热污泥干燥设备(9)后，经烟气净化装置(8)排放，烟气净化装置(8)可利用烧结烟气净化系统。
3.根据权利要求1或2所述的一种钢铁余热协同城市污泥无害化处理工艺，其特征是：所述一级污泥干燥机(6)为直接干化或间接干化。
4.根据权利要求1或2所述的一种钢铁余热协同城市污泥无害化处理工艺，其特征是：所述换热器1为烟——水换热器或气——气换热器，也可采用导热油作为换热工质。
5.一种钢铁余热协同城市污泥无害化处理工艺，包括如下步骤：
①将钢铁生产过程中余热烟气经换热器(1)传热给热媒，热媒由管道输送到一级污泥干燥机(6)放热后，经热媒循环泵(7)建立换热循环；
②将含水60-80％的城市污泥经污泥斗(4)、进料机(5)送入污泥切割机(3)，切割成条的污泥进入一级污泥干燥机进行干燥(6)；
③一级污泥干燥机(6)出口的污泥进入二级污泥干燥机(12)进行干燥，干燥成含水10％-30％的污泥；
④二级污泥干燥机(12)出口的含水10％-30％的污泥进入生活垃圾焚烧炉(14)进行焚烧。
6.根据权利要求5所述一种钢铁余热协同城市污泥无害化处理工艺，其特征是：所述二级污泥干燥机(12)的热源为饱和蒸汽或冲渣水余热，并在换热后由循环水泵13排出。
7.根据权利要求5或6所述一种钢铁余热协同城市污泥无害化处理工艺，其特征是：所述一级污泥干燥机(6)为直接干化或间接干化。
8.根据权利要求5或6所述一种钢铁余热协同城市污泥无害化处理工艺，其特征是：所述换热器(1)为烟——水换热器或气——气换热器，也可采用导热油作为换热工质。
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20211231 |