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窑炉协同处置城市污泥资源化应用技术工艺与装备

成果类型:: 发明专利,实用新型专利,新技术

发布时间: 2023-08-31 20:55:48

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 丁家健 | 2023-08-31 20:55:49

本项目围绕当前城市污泥资源化利用中高耗能与墙材窑烧生产中废热利用不充分问题开展研究,研究利用内燃窑炉余热对城市污泥进行高效、安全、低成本资源化利用方法、工艺和装备,开发密闭式污泥处理生产线,先将窑炉高温余热用于污泥处理,再将低温余热用于墙材坯料干燥及预热,形成余热高效梯度利用。由于利用窑炉余热进行污泥前处理,极大地降低了生产成本;全封闭式和非高温热解、除臭、杀菌处理也避免了二次污染问题,为窑炉协同污泥资源化墙材生产提供能源支持,实现建筑节能节材与生态环境协调发展。该项目已申请专利6项,现已授权5项,其中发明专利4项,发表高水平论文两篇,项目被山东省科技厅、山东省环保厅列入“2022年度山东省绿色低碳技术目录”,项目通过山东环境科学学会组织的专家成果评价,专家组一致认为:该项目技术装备填补了国内空白,整体技术达到国内领先水平。

1、抽取余热的位置及温度和干化炉排出的低温气体进入隧道窑的位置是本工艺的关键。其决定了对隧道窑原有工艺及制品质量的影响。 2、网带式干化炉的多层结构和网带下的多排风口及网带上的集气罩,分散排潮提高热效率。 3、干化炉进气端和出气端风机的配置,进气端风压大风量小,出气端风量大风压小,总体风量出气端要大于进气端,使整个工艺系统形成负压闭环。 4、干化室低温臭气进入隧道窑高温带二次复烧,并通过原有的环保脱硫脱硝设施集中排放,彻底解决废气污染。

据国家统计局数据,2021年全国城市污水处理能力已达2亿立方米/日,年处理量为650亿立方米。“十四五”规划2025年底,要实现城镇污水处理设施全覆盖,城市污水处理率要达95%。污水处理要产生约1~2‰的干基污泥,目前全国年产市政污泥近7000万吨,并且以11.49%的年均复合增长率持续增加,污泥中有害重金属和难降解物质,处置中易挥发恶臭,造成二次污染。目前污水处理工作普遍存在“重水轻泥”现象,超过70%污泥未得到有效处置,不断增加的污泥数量,给城市带来很大的生态压力。国家发改委、工信部《新型墙材推广应用行动方案》中强调,要加大“研究利用新型墙材隧道窑协同处置建筑垃圾、城镇污泥和河道淤泥等,支持建设大宗固废综合利用示范基地,推进利废新型墙材企业示范”。随着国务院《节能减排低碳发展行动方案》和墙材工业可持续发展系列新标准的实施,发展绿色环保新型墙材是建筑节能与墙材革新的迫切要求。目前,全国有规模以上墙材生产企业1万余家,由于受环保政策影响,有20%的企业属于等待关停状态,急需找米下锅、转型升级和提质增效。本公司城市污泥资源化处置解决方案,方法简单、环保、利废,处置污泥科学彻底,不存在二次污染,完全符合国家产业政策,是墙材生产企业,转型升级、可持续发展的有效途径和难得机遇, 全国每年产生城市污泥7000万吨,如每个墙材企业年可处置3万吨计算,全国至少需要2000家企业处置污泥。目前,全国有县级行政区2844多个,按有10%县区采用我公司城市污泥资源化利用工艺技术及装备,可实现销售数量284台/套。经济效益和社会效益显著,有良好的市场推广前景。

公司紧紧依托山东省企业技术中心和山东省聚祥固废研究院这两个研发平台,和山东大学合作,引进山东大学刘春光教授课题组,组建了以董事长、高级工程师庞守恩为组长,刘春光教授为项目负责人,高级工程师徐龙生、杨纪冲、庞世玺、高级技师薛冰为主要研发成员的12人的研发团队。团队中有博士研究生3人,硕士研究生3人、教授4人、高级工程师3人,平均年龄39岁,专家研究领域涵盖机械制造、智能控制、环保工程、材料工程、电气工程等多个领域,达到了年轻化、知识化、专业化,为项目的顺利实施提供人才和技术保障。

目前,全国每年产生城市污泥7000万吨以上,每个墙材企业年可处置按3万吨计算,全国至少需要2000家企业处置污泥。目前,全国有县级行政区2844多个,按有10%县区采用我公司城市污泥资源化利用工艺技术及装备,可实现销售数量284台/套,实现销售总收入17亿元。每台(套)设备年可处置污泥 3-5万吨/台套/年,按一条生产线每年按处理污泥3万吨计算,每吨按200 元补贴计算,污泥处理企业全年仅补贴受益600万元,每吨处置污泥成本不足60元,污泥处置净利润可达到420万元。烧结制品平均 0.04 元/块净利润计算,年产量8000-10000万 块标砖,合计利润 700万-800 万。该项目将城市污泥用于生产墙材与其他处置方式比,处置量大、处理效果好、制品轻且保温性好,在促进污泥无害化资源化利用、减少自然资源消耗的同时,还可有效利用墙材生产废余热量,具有良好经济和社会效益。每万吨城市污泥在燃烧中释放的热值可顶替1100吨标煤的热量,仅节省烧结用煤一项,就减少二氧化碳排放2970吨,二氧化硫排放9.3吨,达到了节能、节材、降耗、低碳、环保的目的,实现了建筑节能节材与生态环境协调发展,对于“资源节约型,环境友好型”社会建设具有重要意义和推广价值。
截止目前该项目累计投入研发经费760万元:其中材料成本455万元,人工成本90万元,制造费用65万元,安装调试、售后服务50万元,其他费用100万元。预期需要再投入经费金额1500万元:其中生产线建设500万元,产品宣传推广费150万元,知识产权50万元,流动资金600万元,研发费用100万元,其他支出 100万元。 计划2024年开始实现量产。

1.转让方式可采用成套设备引进和转让、技术许可、合作经营等形式。

2.资金需求方面:计划投资1500万元,建设“窑炉协同处置城市污泥资源化应用技术装备”生产线,通过融资方式解决。

3.进一步提高智能化控制水平,加大推广应用的力度。

4.建议政府及有关部门落实“国家发展改革委 住房城乡建设部 生态环境部关于印发《污泥无害化处理和资源化利用实施方案》的通知{发改环资〔2022〕1453号}精神,制定城市污泥资源化应用支持政策,为城市污泥资源化、无害化、减量化提供保障。