探析利用污泥、淤泥、轻污染土协同处置煤矸石烧结砖余热发电技术

探析利用污泥、淤泥、轻污染土协同处置煤矸石烧结砖余热发电技术

高少辉

江阴泉能环境科技有限公司  无锡市  214400

摘要：本技术把隧道窑辐射换热式余热发电技术与其跨界集成创新，开发出利用隧道窑烧结砖生产线和生活污泥、河道淤泥及轻污染土协同处置技术，实现了污泥、淤泥、轻污染土的规模化、资源化利用和无害化的目标，可把固态废弃物、隧道窑余热与余热发电有机结合，形成资源综合利用、循环发展的低碳经济产业链，该技术工艺目前处于国内领先地位。

关键词：煤矸石烧结砖、余热发电、协同处置

前言：能源为人类的生产和生活提供各种能力和动力的物质资源，是国民经济的重要物质基础，未来国家命运取决于能源的掌控。能源的开发和有效利用程度以及人均消费量是生产技术和生活水平的重要标志，节约并充分利用能源亦是当前经济发展的一个十分重要的课题。随着我国工业化发展的不断提高，能源总量不断增长。为了更好地节约和合理地利用能源、降低能源消耗、降低生产成本、提高经济效益，因此本文章就利用污泥、淤泥、轻污染土协同处置煤矸石烧结砖余热发电技术展开分析。

1、项目介绍

项目名称：徐州振丰新型墙体材料有限公司利用污泥、淤泥、轻污染土固废协同处置年产2.4亿块煤矸石烧结砖技改项目

建设单位：徐州振丰新型墙体材料有限公司

EPC总包方：中机国能电力工程有限公司

项目厂址：江苏省徐州市丰县顺河镇建材产业园。

本项目利用煤矸石、生活污水处理污泥、清淤河道淤泥、轻污染土为原材料生产烧结砖，充分利用制砖过程中产生的余热，同步建设4套余热锅炉、2台6MW抽凝式汽轮发电机组，配套建设相关的配电系统、水处理系统、循环水系统、控制系统等辅助生产及附属建筑物。自发自用，余电上网。

2、项目工艺流程

本项目共4条隧道窑、4条干燥窑，隧道窑分为预热段、烧成段、冷却段；干燥窑分为高温干燥室、低温干燥室。每条隧道窑设置2台余热锅炉，分别为烧成带余热锅炉（3.82MPa.g，450℃，中温、中压，8.8t/h）、冷却带余热锅炉（3.82MPa.g，450℃，中温、中压，7.2t/h），余热锅炉采用立式单锅筒自然循环，半露天布置，顶部设防雨棚。余热锅炉布置在隧道窑顶部，四条隧道窑自东向西顺列布置。

砖坯进入隧道窑依次通过预热升温、高温烧成、降温冷却，至产品出窑。砖坯运行方向和窑内热气流逆流运行。来自隧道窑尾段的冷却空气进入隧道窑内，低温空气将制品进行冷却降温，空气温度得到提升转变成热空气，在负压的引力作用下，热空气进入隧道窑烧成带，为制品的烧成提供充足的氧气，热空气参与燃烧自身转变成烟气。高温的烟气在负压的引力作用下，继续向隧道窑窑头运行，同时将低温的砖坯预热升温，烟气自身温度逐步降低。

来自隧道窑的高温烟气在烟热风机的作用下，通过供风管道送入高温干燥窑内，高温干燥窑内的湿坯在高温热气的作用下，水份蒸发，砖坯变干，在设定的运行周期推出高温干燥窑，烘干后的砖坯经由摆渡车送入隧道窑内。

高温干燥窑内的气流运行方向和砖坯运行方向相反，砖坯蒸发产生的水份混入烟气内，高温的烟气逐步转变成低温的含湿潮气。在脱硫风机的作用下，含湿潮气通过排潮管道送入脱硫烟气处理系统。经脱硫处理完毕排入大气。

来自隧道窑窑尾的一部分热空气进入隧道窑烧成带参与燃烧，另一部分热空气在余热风机的作用下送入低温干燥室。低温干燥窑内的湿坯在高温热气的作用下，水份蒸发，砖坯变干，在设定的运行周期推出低温干燥窑，脱除一部分水份后的砖坯经由出车机、顶车机送入高温干燥窑内。

低温干燥窑内的气流运行方向和砖坯运行方向相反，砖坯蒸发产生的水份混入热气内，高温的热气逐步转变成低温的含湿潮气。在低温排潮风机的作用下，含湿潮气通过排潮管道送入隧道窑冷却段。潮气中的水份被烧制好的干砖坯吸收，并由砖坯带出窑外。脱除水份的低温空气，对制品进行降温冷却，低温空气自身温度逐步上升，一部分进入隧道窑烧成带参与燃烧，一部分进入低温干燥室循环利用。

余热锅炉热量分别取自隧道窑烧成段及冷却段，烧成带余热锅炉利用由隧道窑烧成段引出烟气热量生产蒸汽，各个抽烟气口出口烟道上均设置调节风门，通过风门调节各个通道的烟气量，控制隧道窑内温度。烧成带余热锅炉出口设置1台100%引风机，将烟气送至干燥窑，排烟温度不超过180℃；冷却带余热锅炉自窑尾冷却带抽取烟气生产蒸汽，冷却带余热锅炉出口设置1台100%的引风机，将烟气送回隧道窑。

余热锅炉的水循环系统采用单锅筒、自然循环+省煤器强制循环的蒸发系统，具体流程如下：104℃的除氧水送入省煤器内，经烟气换热后，产生4.12MPa（G）的未饱和水，经省煤器连接管引至余热锅炉锅筒内，锅筒内的锅炉水通过锅筒上的下降管分配至各蒸发器集箱，经对流换热产生4.12MPa(G)的饱和汽水混合物进入锅筒。蒸汽经过锅筒汽水分离后，饱和蒸汽通过蒸汽引出管引至低温过热器，经过喷水减温以后，蒸汽经高温过热器换热后产生3.82MPa（G）450℃的过热器蒸汽。

项目工艺流程

3、项目的目的、意义和必要性

我国是一个产砖大国，随着人口的增加和经济的发展，我国资源相对不足的矛盾将日益突出。因此，必须坚持资源开发与节约并举，把节约放在首位。生产、建设、流通、消费等各个领域，都必须节约和合理利用各种资源，千方百计减少资源的占用与消耗。开展资源综合利用，是我国一项重大的技术经济政策，也是国民经济和社会发展中一项长远的战略方针，对于节约资源，改善环境，提高经济效益，促进经济增长方式由粗放型向节约型转变，实现资源优化配置和可持续发展具有重要的意义。

煤矸石是煤炭生产和加工过程中产生的固体废弃物，每年的排放量相当于当年煤炭产量的10％左右，目前已累计堆存40 多亿吨，占地约1.2 万公顷，是目前我国排放量最大的工业固体废弃物之一。煤矸石作为可利用的资源，其综合利用是资源综合利用的重要组成部分。“八五”以来煤矸石综合利用有了较大的发展，利用途径不断扩大，技术水平不断提高。但我国煤矸石综合利用技术装备水平还比较落后，产品的技术含量不高，综合利用发展也不平衡。大力开展煤矸石综合利用可以增加企业的经济效益，改善环境质量。因此，煤矸石综合利用是一项长期的技术政策，利用煤矸石制砖就是一种有效的资源综合利用手段。

我国利用煤矸石烧结砖，一般采用全内燃培烧技术，即用煤矸石自身的发热量提供的热能来完成干燥和培烧的工艺过程，不需外投燃料。因此每万块煤矸石标砖比粘土砖节省煤炭约1吨，实践表明，每万吨煤矸石标砖可利用的余热相当0.12吨标煤。节能与余热相加，每万块煤矸石标砖比粘土砖节省1.12吨标煤。我国年产200亿块煤矸石烧结砖，年节224万吨标煤。

本项目为固体废弃物资源再利用项目，利用轻污染土生产烧结砖项目的实施将有效解决企业处置污染土的难题，减少了天然资源的消耗，减少了固废对环境的污染。同时将烧结过程中产生的热量和余热发电有机的相结合，将原来需要排放的热量转换成电能，避免了热量的浪费。

参考文献：

[1]利用污泥、淤泥、轻污染土协同处置年产8亿块煤矸石烧结砖改、扩建项目可行性研究报告  江苏环保产业技术研究院股份公司 2019.04

[2]利用污泥、淤泥、轻污染土固废协同处置年产2.4亿块煤矸石烧结砖技改项目初步设计  中机国能电力工程有限公司 2020.09

[3]徐州振丰新型墙体材料有限公司煤渣煤矸石多孔砖余热发电项目初步设计  中机国能电力工程有限公司 2020.08

[4]  锅炉设计说明书  上海工业锅炉(无锡)有限公司  2021.02

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