节鹞减本Ｉ仁 中国化工贸易 Ｃｈｉｎａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｒａｄｅ 攀２０１４予２月 某公司废纸造纸废水处理污泥焚烧回收热值可行性研究 李国彬李泗清 ５２８４２３） （中山市环境保护科学研究院，广东中山摘要：废纸造纸废水处理产生的污泥利用焚烧处理方式，既可以实现废物资源化和再生资源回收利用，达到清洁生产的目的，又可以为企业 提供了大量的热能。通过分析项目造纸废水处理污泥的性质，以及污泥处置工程的原料、燃料消耗情况及热平衡情况，得出本公司废水处理污泥通过焚 烧可以回收热值。 关键词：废纸造纸污泥焚烧回收热值可行性 废纸作为一种重要的可再生资源，其回收利用具有良好的经济、 社会和环境效益，不仅可减少森林等资源的使用，而且可减少废纸处 理的环境污染，符合生态文明建设的要求。但废纸造纸废水处理污泥 主要为白土、滑石粉和碳酸钙等无机物以及细小纤维、短纤维、粗渣、 碳黑、天然或合成黏合剂等有机物。根据《广东省严控废物处理行政 许可实施办法》，废纸造纸废水处理产生的污泥属于（ＨＹ０３）广东省 严控废物。现在废纸造纸废水处理产生的污泥主要采用填埋、倾倒和 焚烧等处理处置方式。其中污泥焚烧既可以实现废物再生资源回收利 用，达到清洁生产的目的，又可以为企业提供了大量的热能。因此焚 烧法处理尤其是流化床锅炉焚烧法处理在发达国家和我国部分外资造 纸企业得到了广泛应用。通过分析某公司造纸废水处理污泥的性质， 以及污泥处置工程的热平衡情况，研究焚烧回收热值的可行性。 一、污泥来源和数量 某公司利用废纸造纸，废水处理过程产生两部分污泥，好氧生化 污泥和物化处理污泥。好氧生化污泥循环回用至深度厌氧使用，所排 放污泥只是物化处理（一体化）环节其中纤维没有利用价值的，此污 泥经离心脱水后每天产生量约４５ｔ，污泥含水率约７５％。这部分污泥 大部分回用，每天委外处置约ｌ０～ｌ５ｔ。物化污泥有很高的纤维含量， 进入压滤机前加入适量聚丙酰烯胺就能达到较好的脱水效果；而生化 处理系统排出的污泥则加入适量聚合氯化铝，结合聚丙酰烯胺使用。 该公司采用废纸制浆工艺用于生产包装用纸，因此不需要脱墨、漂白 工序。因此，本次污泥工程处置的物化污泥中可能诱发二嗯英前置物 质的含量较低。 本项目处置工艺流程是将含水率约９８％的污水站污泥深度脱水至 ５０％后，再进行干化含水率降至１５％。含水率９８％造纸废水处理湿 污泥规模约５６２．５ｔ／ｄ，含水率５０％脱水污泥约２２．５ｔ／ｄ，干化至含水率 １５％的污泥约１３．２ｔ／ｄ。 二、污泥性质分析 １．造纸污泥的一般特性分析 造纸污泥是混合污泥包括一沉污泥和二级生化污泥，污泥灰分比 较大，热值不高，含水率高。连续三天产生的污泥进行监测，每天采 样一次。脱水污泥泥饼ｐＨ值在７．４０～７．４３之间为中性，经离心脱水 的污泥含水率约为７５％，污泥中有机物的含量不大，在２４．１７～ ３５．¨％左右，灰分含量较高。 ２．重金属含量分析 造纸污泥中的有害物质成份较低，表１列出造纸污泥（干态）重 金属含量的三天的监测数据。由于现有工程是将锅炉灰渣外卖制砖， 技改项目建成后也是将锅炉灰渣外卖制砖。因此，参照（城镇污水处 理厂污泥处置制砖用泥质》 （ＧＢ／Ｔ ２５０３１—２０１０）标准，本项目污泥 所含重金属含量是满足该标准的，且含量远低于标准限值。 项目 日期 检测值 标准 项目 日期 检测值 标准 （ｍｇ，ｋｇ干泥） （ｍ ｇ／ｋｇ干泥） ｌ ０ ３ｌ Ｊ １ ４９ ０ 汞 ２ ０ ４４８ 铬 ２ ２７ ７ １０００ ３ ０ ２９ｌ ３ ３９ ６ ｌ ４ ２５ ｌ ０ ３４ 砷 ２ ３ ５Ｉ ７Ｓ 镉 ２ ０】９ ２（１ ３ ７ ８２ ３ ０ ２Ｓ ｌ ２７Ｓ ｌ ３Ｏ５ 铜 ２ ｌ ５８ ｌＳ００ 锌 ２ ２３８ ４（１００ ３ ２５１ ３ ３６３ ｌ ｌ０９ 、 １１ ６ ０ ｘ１０ 铅 ２ １０Ｏ ３００ 铁 ｊ２ ４ ０ ｘ１０ ／ ３ ｌ２５ ３ ５ ４×１０ ｌ ３８ ３ １ （）１４６ 镍 ２ ２２ ９ ２００ 氰化物 ２ ０ ０４ｌ ｌ０ ３ 【３３．６ ３ ０ ０７７ ４２４ ｆ中国化工贸易ｆ曩 最巍略ｆ鞠ｌＧａ 理澎 ３．污泥热值分析 表２列出了本项目污泥进行的热值分析结果，分析数据表明，污 泥干燥基高位发热量均值为７．５３ＭＪ／ｋｇ，收到基低位发热量均值为 ０．１６ＭＪ／ｋｇ，空干基高位热质为６ ７５—７．７９ ＭＪ／ｋｇ，经检测造纸污泥本 项目污泥热值与其他燃料热值对比见表３。造纸污泥的空干基发热量 相当于煤炭的２０ ４～２３．６％，可用作低热值燃料。 表２本项目处置污泥的工业分析结果 项目 日期 检测值 项目 日期 检测值 弹筒发热量ｑ， １ ７．３６ ｌ ２ ７３ （ＭＪ／ｋｇ） ２ ６．７７ 氢 （％） ２ ２ ３９ ３ ７８０ ３ ２．５５ ｌ ０００ ｌ Ｏ．１ｌ 收到基低位发热量Ｑ～（ＭＪ／ｋｇ） ２ ０２２ 全硫Ｓ （％） ２ ０．Ｏ８ ３ ０ ２５ ３ ０．１０ １ ７．５９ １ ８．０ｌ 干基Ｉ管直发热量Ｑ （Ｍｌ／ｋｇ） ２ ６．９５ 固定碳ＦＧ（％） ２ ４ｌ６ ３ ８．０５ ３ ４ ０８ ｌ ７．３４ 空干基高位发熟星Ｑ一（ＭＹｋｇ） ２ ６７５ ３ ７ ７９ 表３造纸污泥与其他燃料发热量对比表 发热量与百分比 发热量与百分比 燃料种类 发热量（ｋＪ／ｋｇ） 百分比（％） 燃料种类 发热量（ｋＪ／ｋｇ） 百分比（％） 煤炭 ３３０００ ｌ００ 木材 １９０００ ５７ ６ 焦炭 ３１５００ ９５ ５ 泥煤 ｌ８Ｏｏ０ ５４ ５ 褐煤 ２删ＨＪ ７２ ７ 本项目污泥 ６７５０—７７９０ ２０ ４～２３．６ ４．合成二恶英前驱物质分析 对干污泥中含有合成二恶英前驱物质进行了检测，检测结果显示 本项目处置的污泥含合成二恶英前驱物质浓度很低，均低于检出限为 未检出，具体见表４。 表４污泥中合成二恶英前驱物含量分析数据单位：ｍｇ／ｋｇ 项目 日期 检测值 项目 日期 检测值 １ ＜０．１ ｌ 之７．５ 苯并【ａ陇（ｒｎｇ／ ） ２ ＜０１ 苯（ ｇ ） ２ ＜７ ５ ３ ＜０１ ３ ＜７ ５ ｌ ０．６７ ｌ ＜７ ５ 氯离子（ｇ／ｋｇ） ２ ０．Ｓ９ 甲苯（ ｇ／ｋｇ） ２ ＜７．５ ３ Ｏ．５Ｓ ３ ＜７．５ １ ＰＣＢ５：＜０∞１ ｌ ＜７．５ Ｐ（ｍ８７：＜Ｏ（Ｉ】ｌ 二甲苯（ｐ－ｇ／ｋｇ） ２ ＜７．５ 多氯联苯（ｍｇ／ｋｇ） ２ ＣＰＢ５：＜０．００１ ３ ＜７．５ ＰＣＢ８７：＜０【Ｉｌｌ ３ ＣＰＢ５：＜０．∞１ Ｐ（Ｂ８７：＜Ｏ．∞１ 三、污泥处置工程热平衡情况分析 １．湿污泥干化分析 从企业锅炉废热烟气引８万ｍ３／ｈ烟气经管道输送至干燥塔。干燥 器进口温度１２５℃，出口温度８０℃。脱水车间每天产生含水率５０％脱 水污泥约２２ ５ｔ／ｄ（０．９４ｔ／ｈ），每小时干燥含水率５０％污泥到含水率 １５％，蒸发的水分约为（）．３９ ｔ／ｈ，热量平衡计算如下： １．１ Ｏ．３９ ｔ／ｈ水由常温２（）℃加热成１２５℃的水蒸气需耗用热能约为： ３９０ｋｇ／ｈ×［１０５千卡／ｋｇ显热＋５８０千卡／ｋｇ（汽化潜热）】 ＝２６７１５０千卡／ｈ； １．２ ８万ｍ ／ｈ废热烟气从１２５℃降到８（）℃，释放的热能为： （１２５℃的晗值一８０℃的晗值）Ｘ ８万ｍ ／ｈ＝（１３５．２—８５．７）千卡／ｍ３×８ 万ｍ ／ｈ＝３９６００００千卡／ｈ； ｌ下转第４３８页） 节＿蟹蜜捧 烟气由高温引风机输送至炭材烘干工序。 表４炭材烘干项目主要经济技术指标 Ｃｈｉｎａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｒａｄｅ 中国化工贸易 蠊 管的电动切断阀关闭，通往炭材烘干工序管道上的电动切断阀打开， １．套筒窑尾气余热烘干炭材工艺应用 本园区年产２３万吨乙炔、８Ｏ万吨电石、８Ｏ万吨石灰项目，其中 建设４座６００ＴＰＤ套筒石灰窑，于２０１１年３月１６日开工建设，２０１３ 年６月全面竣工，其中１＃窑已经顺利投产，根据尾气温度及流量监 测，满足后序系统使用要求。与其配备的尾气烘干兰炭项目２０１２年８ 月签订合同，９月３日开工建设，目前已全面竣工，进入调试阶段。 ２．经济效益计算 ２．１成本节约 利用４ Ｘ ６００ＴＰＤ环形套筒窑烟气烘干炭材项目，每年节约能源折 合标准煤１０４０２吨，建设地标准煤按５００元，吨计算，则年节约购煤 费用为５２０．１０万元。 ２．２成本支出 新增烟气烘干炭材项目，主要的费用支出为电力消耗，每年需多 消耗３．８０２ Ｘ １０ ６ ｋＷ＊ｈ电力，折合标准煤１５３６ｔ／ａ，建设地标准煤按 ５００元／吨计算，则因电力消耗每年需增加购煤费用为７６．８万元。 烟气烘干炭材项目需新增系统定员４人，按５万，人 年的工资计算， 序号 指标名称 单位 数值 备注 １ 年热量输出 ＭＪ／ａ ３０４．４×１０ ６ ４座窑，３３０天计算 １．１ 年热量输出折标煤 ｔ／ａ ｌ（） ２ ２ 年热量输入至烘干炉 ＭＪ／ａ ２８７．９×１０＾６ ２．１ 年热量输入至烘干炉折标煤 ｌ／ａ ９８４０ ３ 热量有效使用率 ％ ７０ ３ ４ 年电力消耗 ｋ、Ⅳ ５．７０２Ｘ１（ｒ６ ４．１ 新增电气设备装机容量 ｌ【Ｗ ｌ２００ ４．２ 年增加电力消耗 Ⅳ ｈ ３．８０２×１０＾６ ５ ６ ７ 循环水用量 系统定员 年∞ 排放减少 ｍ＇／ｈ 人 万吨 ８ ｌ×４ ２．５８ 四班三运转 由于高温烟气中的含尘量较高（７～１０ｇ／Ｎｍ３），因此在每座窑烟气 管道进高温引风机前，各设置１台高效旋风除尘器，其灰斗下部分别 设置ｌ台星型卸灰阀。４台高效旋风除尘器的输灰合用１条ＭＳ２５０埋 刮板输送机，每台高效旋风除尘器灰斗内的粉灰通过各自的星型卸灰 阀进入该埋刮板输送机，并输送至ｌ台ＴＢ２５０板链式提升机，将粉灰 送至１台灰仓内。 旋风除尘器的除尘效率为６０％左右，按此效率计算，每天约有９ 吨左右的粉灰被最终收集在灰仓内。灰仓的储量为２５吨，满足每２．５ 次的排灰制度。在灰斗下设置ｌ台ＳＺ—Ｄ１５０粉料散装机，其底部满 足罐车装运的高度要求。 经旋风除尘器降尘后的废气由４台高温引风机牵引后，汇总到一 根总管送至炭材烘干炉前。需供给高温烟气的炭材烘干炉共５台，每 一则每年需支出的人力成本为２Ｏ万。 ２．３成本结余 根据上述数据，可计算出新增烟气烘干炭材项目，总体可减少 ４２３．３万元运行成本。 五、结论 此项目的实施不但完全符合国家的相关产业政策，而且满足园区 的相关要求；实施后不但每年能节约直接费用４４３．３万元，并且每年 可节约炉气５７０００吨，这部分炉气可用于园区其它项目生产之需要， 每年可产生更加客观的经济效益。 从环保方面分析，炭材烘干需要燃烧大量的煤炭或电石炉气资源，并 在生产过程中排放大量的ＣＯ 气体。采用套筒窑烟气余热烘干炭材实 施后，可以减少相应的煤炭或电石炉气的消耗，按每小时节约１２４４ｋｇ 个炭材烘干炉设置２个对称的烟气入口，因此共需设置５个三通管（１ 通为裤衩总管，另２通为对称布置的三通支管）。在每个总管上，均设 置有质量流量计、电动调节蝶阀、智能型压力计、硬密封手动蝶阀、 测温电阻各ｌ套（件），用于检测进入每台炭材烘干炉烟气的流量、压 力及温度，并可自动调节其进入的流量，工艺流程如图ｌ所示。 为了使套筒窑的操作不受影响，必须根据窑况对送至炭材烘干工序的 烟气量进行调节，因此高温引风机必须是变频调速，并且其运行状况 标准煤计算，每年可减少ＣＯ 排放量约２．５８万吨。因此环形套筒窑烟 气余热用于烘干炭材工艺的社会环保效益十分明显。 参考文献 …马小刚 范永霞，套筒窑在电石炉尾气煅烧石灰工艺中的应用ｍ工业炉 ２０１２，Ｉ，ｌ４一ｌ７ 由套筒窑区域的ＰＬＣ统一控制。同时在各个高温风机出口管上设置手 动切断阀蝶阀，用于防止单座窑的高温风机停止运转时，总管上的气 体倒灌至风机。 【２】熊谟远岳宏亮，电石生产加工与产品开发利用及污染防治整改ｌＭ】北京：化学工业出版社 ２００５ 【３ｌ初建民离士林，冶金石灰生产技术手册ＩＭＩ北京：冶金工业出版社，２００９ 区恼匿 蛩’匦 图１套筒窑尾气余热烘干炭材工艺流程图 国 作者简介：余鹏（１９８０一），男，工程师，主要从事石灰、电石、乙炔生产管理及工程建设 管理工作。 四、套筒窑尾气余热烘干炭材工艺应用及经济效益 马小刚．１９８２，男，助理工程师．石灰车间工艺工程师，毕业于兰州石化学院电气自动化 专业，从事套筒石灰窑生产管理及工程建设管理工作。 （上接第４２４页 从以上计算结果对比可知，废热烟气释放的热量完全可以满足干 燥含水率５０％污泥到含水率ｌ５％所需热量。 ２．干污泥焚烧分析 ８５０ｋｇ Ｘ １７３６千卡／ｋｇ＝１４７５６００千卡 ２．３则每处置１吨干污泥可节省的用煤量为： 本项目锅炉一般采用的是４２００千卡／ｋｇ的烟煤，热效率以７０％计 本项目的主要燃料为煤和污泥。锅炉车间每年生产３６０天，每天 生产２４小时，技改前锅炉总耗煤量为２２．８万ｔ，ａ（２６．３９ｔ／ｈ）。造纸车 间每年生产３００天，每天生产２４小时，产出含水率１５％干污泥 １３．２ｔ／ｄ。因此，干污泥与煤混合后平均每天处置量为１１吨 （０．４６ｔ／ｈ）， （１４７５６００千卡一１０５７５０千卡）×７０％÷４２００千卡／ｋｇ＝２２８ｋｇ 因此，每处置１吨含水率１５％干污泥可节省Ｏ．２２８吨烟煤，本项 目建设后每天处置１１吨干污泥，则每天可节省用煤量２．５１ｔ，每年节 省９０３．６ｔ。 四、结论 该项目是对造纸废水处理后污泥经脱水，利用锅炉余热干燥后， 由于燃烧的污泥含有一定水份（含水率１５％），水份会吸收热量， 带来热损失。处置１吨含水率１５％干污泥热量平衡计算如下： ２．１１５０ｋｇ水由常温２０￣Ｃ￣Ｊｌｌ热成ｌ４５℃（锅炉排烟温度）的水蒸气需 耗用热能约为：１５０ｋｇ Ｘ［１２５千卡／ｋｇ显热＋５８０千卡／ｋｇ（汽化潜 热）１＝１０５７５０千卡 与煤混合后送入厂区现有锅炉中燃烧，实现污泥减量化，同时每年可 节约燃煤量９０３．６ｔ，因此既实现了废物资源化和再生资源回收利用， 又回收了热值，达到清洁生产的目的，具有非常显著的社会效益、经 济效益和环境效益。 作者简介：李国彬（１９８１一）男，山东青州人，中山市环境保护科学研究院，讲师，工程 师，主要从事环境保护科研、环境影响评价，环境规划与管理、清洁生产审核等研究。 ２．２干污泥渣８５０ｋｇ按１７３６千卡／ｋｇ（７．２９ ＭＪ／ｋｇ）发热值计算， 产生热值为： ４３８ ｌ中国化工贸易』ｅ ｛蠢（｝ｈＳＭｉ￣ａｉ ａｄｅ
