CN101671105A - 利用水泥厂回转窑辐射热的污泥干化系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用水泥厂回转窑辐射热的污泥干化系统。该系统包括污泥给料机、第一和第二刮板输送机、水泥回转窑、第一和第二封闭箱、第一和第二封闭箱进料口、第一和第二履带式输送机、固定滚动钉齿耙、第一和第二封闭箱出料口、第一和第二通风口、第一和第二通风管、出料输送机、第一和第二传动装置、抽风机、生物滤池等。本发明利用水泥回转窑的辐射热，使污泥能在低温条件下得到干化，从而保持了污泥原始的热值，干化后污泥作为水泥的辅料，在水泥煅烧过程中可以贡献热值，既能使城市污水处理厂污泥和河湖疏浚污泥得到彻底的处理，又能使污泥的热能资源得到最大程度的利用。

Description

利用水泥厂回转窑辐射热的污泥干化系统

技术领域

本发明涉及一种利用水泥厂回转窑辐射热的污泥干化系统。

背景技术

根据国家环保“十一五”规划与全国城镇污水处理和再生利用设施建设的“十一五”规划，至2010年我国所有城市都要建设污水处理设施，城市污水处理率不低于70％，预计全国城市污水处理能力将超过1亿吨/日，同时可以预计伴随产生的污泥(含水率80％左右)将高达3000万吨/年，加上污染河湖疏浚污泥和城市下水道污泥等，每年产生的城市污泥不仅数量非常巨大，并且每年还以10～15％的增长率而增加。如何安全经济地处理处置城市污泥是世界共同面临的环境问题，解决这个世界性难题对我国来说更是刻不容缓。

城市污泥是一种含有病源微生物、多种有机和无机污染物，以及重金属的固液混合体，从污泥中被检测到的192种化合物中，有99种被确定为有害化合物，因此，污泥是一类危害性极大的固体废弃物，如果不加以彻底的处理与控制，将会对环境造成严重的二次污染。

在过去的几十年中，我国在城市污水处理方面，通过引进、消化、吸收国外先进技术，使水处理技术有了突破性的进展，然而，作为城市污水处理系统的有机组成部分，污泥的处理处置技术却发展迟缓，因而在一定程度上制约了城市污水处理的进程，这与国际上现有的有关污泥处理处置技术不适合中国国情有关。国外在长期实践中建立的污泥处理处置方法归纳起来主要有卫生填埋、焚烧和土地利用等，这些方法得以实施有三个先决条件：一是需要有足够的污泥填埋空间；二是需要承受昂贵的设备投资和很高的运行费用；三是对污泥中有害物质如重金属的含量等有严格的限制条件。而我国除了在经济上还无法承受太高的污泥处理费用外，更重要的是我国城市污泥具有不同于国外的两个明显的特点，一是污泥的数量和体积特别大，并且主要集中在城市周边，根本没有适合污泥填埋的空间；二是由于生活污水和工业废水合并处理，从而使污泥的成分非常复杂，特别是重金属含量很高，污泥的土地利用受到限制。因此，国外的污泥处理方法无法被我国借鉴。目前，我国大部分城市污水处理厂污泥和河湖疏浚污泥只经过初步处理后，便进行无序地临时堆存或简单填埋，不仅花费大量的资金和占用大量的土地资源，而且破坏生态环境，给人体健康带来严重影响。特别是污泥中的污水下渗，给地下水资源带来的危害更是无法估计，而事实上城市周围不可能有适合堆放这类污泥的空间和地点，污泥临时堆埋所产生的环境二次污染的危害，实际上抵消了污水处理和河道疏浚的环境效益。

随着我国经济的快速发展和城市人口的迅速增长，城市污水的数量在不断地增加，与此同时人们对环境质量的要求越来越高，工业废水和城市生活污水处理率的不断提高，意味着污水处理厂污泥的数量将与日俱增，因此，开辟一条对城市污泥进行安全、经济的有效处理途径，已势在必行。实践表明，城市污泥要得到彻底的处理，必须走无害化、减量化和资源化道路。

根据对城市污水处理厂污泥的理化性质，进行连续3年的研究表明，污泥中的主要化学成分含量变化不大(表1)，这说明了城市污水处理厂产生的污泥，其主要化学组成是基本保持稳定的。污泥的烧失量较高，平均达到36％左右，全氮和全磷的含量也较高，这表明污泥中含有较高的有机物质。污泥中有机质含量高，它的热值也高，通过测定表明，城市污水处理厂污泥的热值接近于褐煤的热值，达到标准煤热值的1/3-1/2(表2)；河湖疏浚污泥中有机质的含量也较

表1城市污水处理厂污泥的化学组成

表2城市污水处理厂污泥、疏浚污泥和煤的燃烧热值

高，根据有机物和热值之间的相互关系，它们的热值也比较高。如果能将污泥中的热能开发利用起来，不仅能够使城市污泥处理厂污泥和河湖疏浚污泥得到彻底安全地处理，而且能够使污泥所具有的热能成为有价值的资源。大量的工程实践和不断的经验总结证明，通过干化首先使污泥减量，不仅是污泥实现无害化、减量化、资源化处理的基础，也是污泥处理技术的核心所在，而要使污泥干化真正达到有效地减量，并能最大限度地保存可利用的热值资源，污泥低温干化是关键。污水处理厂污泥和河湖疏浚污泥，通过机械脱水，含水率一般在75％-85％之间，如果要使污泥的热值能够得到充分利用，必须首先将污泥的含水率降低，使污泥的含固率达到100％，这意味着需要大量的外加能源，建立在试验基础上的计算表明，要将含水率75％-85％的污泥完全燃尽，使污泥到达燃点所需要的能源，远大于绝干污泥燃烧所产生的能量，因此，如果能够利用废热能源干化污泥，使污泥的含水率降低，是实现污泥资源综合利用效益最大化的理想途径。

水泥是当今世界上最重要的建筑材料之一，我国是全球最大的水泥消费国，也是过去十五年中增长最快的国家之一。水泥的生产，一般通过生料制备、熟料煅烧和水泥制成等三个工序。水泥通常采用回转窑来完成煅烧过程，煅烧的温度在1100℃以上，由于水泥煅烧的温度较高，因此，在水泥煅烧过程中有大量的热能以辐射热的形式通过回转窑的外壁散发到空间，根据红外热像仪的测定，回转窑外壁温度可达200℃，这部分热能可以被用来于化污泥。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种利用水泥厂回转窑辐射热的污泥干化系统。

利用水泥厂回转窑辐射热的污泥干化系统包括污泥给料机、第一刮板输送机、水泥回转窑、第一托轮、第一封闭箱进料口、第一封闭箱、第一履带式输送机、固定滚动钉齿耙、第一封闭箱出料口、第一通风口、第二刮板输送机、第二托轮、第二封闭箱进料口、第二封闭箱、第二履带式输送机、第二封闭箱出料口、第二通风口、水泥回转窑传动装置、第三托轮、出料输送机、第二传动装置、第二通风管、抽风机、生物滤池、第一通风管和第一传动装置；水泥回转窑与水泥回转窑传动装置连接，水泥回转窑的窑头、中部和窑尾部分别有第一托轮、第二托轮和第三托轮，在水泥厂回转窑第一托轮和第二托轮之间的下方安装有第一封闭箱，在第一封闭箱内设有第一履带式输送机，第一履带式输送机与第一传动装置连接，在第一封闭箱靠近第一托轮的一侧设有第一封闭箱进料口，在第一封闭箱靠近第二托轮的一侧设有第一封闭箱出料口，在第一封闭箱出料口的上方设有第一通风口，第一通风口与第一通风管、抽风机和生物滤池依次连接，抽风机通过第一通风口和第一通风管与生物滤池连接，在水泥厂回转窑第二托轮和第三托轮之间的下方安装有第二封闭箱，在第二封闭箱内设有第二履带式输送机，第二履带式输送机与第二传动装置连接，在第二封闭箱靠近第二托轮的一侧设有第二封闭箱进料口，在第二封闭箱靠近第三托轮的一侧设有第二封闭箱出料口，在第二封闭箱出料口的上方设有第二通风口，第二通风口与第二通风管、抽风机和生物滤池依次连接，抽风机通过第二通风口和第二通风管与生物滤池连接。

所述的第一履带式污泥输送机的斜度与水泥回转窑的斜度一致，第一履带式污泥输送机中心线与水泥回转窑外壳最低点的距离为20～50cm，第一履带式污泥输送机的宽度为0.5～1.0m，第一履带式污泥输送机的长度为20～35m，在第一履带式污泥输送机上方15～35m处设有2～3个固定滚动钉齿耙。所述的第一封闭箱的长度为21～36m，第一封闭箱的底部宽度为1.5～3.5m，第一封闭箱的高度为2.0～4.0m。

所述的第二履带式污泥输送机的斜度与水泥回转窑的斜度一致，第二履带式污泥输送机的宽度为0.5～1.0m，第二履带式污泥输送机的长度为20～35m，在第二履带式污泥输送机上方10～35m处设有4～6个固定滚动钉齿耙，第二履带式污泥输送机中心线与水泥回转窑外壳最低点的距离为20～50cm。所述的第二封闭箱的长度为21～36m，第二封闭箱的底部宽度为1.5～3.5m，第二封闭箱的高度为2.0～4.0m。

本发明与现有技术相比具有的有益效果：

1)利用水泥厂回转窑辐射热的污泥干化系统，不仅可以在不消耗新能源的情况下，将污水处理厂污泥和河湖疏浚污泥的含水率降低，而且使水泥煅烧过程释放的废热得到充分利用，从而为城市污泥的无害化、减量化、资源化处理开辟了一条以废治废、废物循环利用的新途径，既能够产生显著的社会和环境效益，又能获得明显的经济效益；

2)利用水泥厂回转窑辐射热的污泥干化系统，由于热源取自水泥回转窑外壳散发的热量，因此，不仅不会影响水泥回转窑的正常运行，而且湿污泥因吸收大量的辐射热，而减少了大气的热污染；

3)本发明利用水泥回转窑的辐射热，使污泥能在低温条件下得到干化，从而保持了污泥原始的热值，干化后污泥作为水泥的辅料，在水泥煅烧过程中可以贡献热值，既能使城市污水处理厂污泥和河湖疏浚污泥得到彻底的处理，又能使污泥的热能资源得到最大程度的利用。

附图说明

附图1是利用水泥厂回转窑辐射热的污泥干化系统主视图；

附图2是利用水泥厂回转窑辐射热的污泥干化系统剖视图；

附图3是利用水泥厂回转窑辐射热的污泥干化系统工作流程图。

图中：污泥给料机1、第一刮板输送机2、水泥回转窑3、第一托轮4、第一封闭箱进料口5、第一封闭箱6、第一履带式输送机7、固定滚动钉齿耙8、第一封闭箱出料口9、第一通风口10、第二刮板输送机11、第二托轮12、第二封闭箱进料口13、第二封闭箱14、第二履带式输送机15、第二封闭箱出料口16、第二通风口17、水泥回转窑传动装置18、第三托轮19、出料输送机20、第二传动装置21、第二通风管22、抽风机23、生物滤池24、第一通风管25、第一传动装置26。

具体实施方式

如图1、2、3所示，利用水泥厂回转窑辐射热的污泥干化系统包括污泥给料机1、第一刮板输送机2、水泥回转窑3、第一托轮4、第一封闭箱进料口5、第一封闭箱6、第一履带式输送机7、固定滚动钉齿耙8、第一封闭箱出料口9、第一通风口10、第二刮板输送机11、第二托轮12、第二封闭箱进料口13、第二封闭箱14、第二履带式输送机15、第二封闭箱出料口16、第二通风口17、水泥回转窑传动装置18、第三托轮19、出料输送机20、第二传动装置21、第二通风管22、抽风机23、生物滤池24、第一通风管25和第一传动装置26；水泥回转窑3与水泥回转窑传动装置18连接，水泥回转窑3的窑头、中部和窑尾部分别有第一托轮4、第二托轮12和第三托轮19，在水泥厂回转窑3第一托轮4和第二托轮12之间的下方安装有第一封闭箱6，在第一封闭箱6内设有第一履带式输送机7，第一履带式输送机7与第一传动装置26连接，在第一封闭箱6靠近第一托轮4的一侧设有第一封闭箱进料口5，在第一封闭箱6靠近第二托轮12的一侧设有第一封闭箱出料口9，在第一封闭箱出料口9的上方设有第一通风口10，第一通风口10与第一通风管25、抽风机23和生物滤池24依次连接，抽风机23通过第一通风口10和第一通风管25与生物滤池24连接，在水泥厂回转窑3第二托轮12和第三托轮19之间的下方安装有第二封闭箱14，在第二封闭箱14内设有第二履带式输送机15，第二履带式输送机15与第二传动装置21连接，在第二封闭箱14靠近第二托轮12的一侧设有第二封闭箱进料口13，在第二封闭箱14靠近第三托轮19的一侧设有第二封闭箱出料口16，在第二封闭箱出料口16的上方设有第二通风口17，第二通风口17与第二通风管22、抽风机23和生物滤池24依次连接，抽风机23通过第二通风口17和第二通风管22与生物滤池24连接。

所述的第一履带式污泥输送机7的斜度与水泥回转窑3的斜度一致，第一履带式污泥输送机7中心线与水泥回转窑3外壳最低点的距离为20～50cm，第一履带式污泥输送机7的宽度为0.5～1.0m，第一履带式污泥输送机7的长度为20～35m，在第一履带式污泥输送机7上方15～35m处设有2～3个固定滚动钉齿耙8。所述的第一封闭箱6的长度为21～36m，第一封闭箱6的底部宽度为1.5～3.5m，第一封闭箱6的高度为2.0～4.0m。

所述的第二履带式污泥输送机15的斜度与水泥回转窑3的斜度一致，第二履带式污泥输送机15的宽度为0.5～1.0m，第二履带式污泥输送机15的长度为20～35m，在第二履带式污泥输送机15上方10～35m处设有4～6个固定滚动钉齿耙，第二履带式污泥输送机15中心线与水泥回转窑外壳最低点的距离为20～50cm。所述的第二封闭箱14的长度为21～36m，第二封闭箱14的底部宽度为1.5～3.5m，第二封闭箱14的高度为2.0～4.0m。

本发明的工作过程：

利用水泥厂回转窑辐射热的污泥干化系统具有污泥给料机，轮式装载车将污泥从污泥储存库送入污泥给料机，污泥给料机根据热交换速度，控制污泥数量，通过第一刮板输送机，从第一封闭箱进料口将污泥送入第一履带式输送机，在旋转的水泥厂回转窑发出的200～250℃辐射热的照射下，污泥进行第一段干化过程，在第一履带式输送机的15m、20m、30m处，分别安装有固定滚动钉齿耙，污泥经过时，固定滚动钉齿耙将污泥耙碎，一方面使内部的污泥暴露出来，另一方面增加污泥的热辐射面积，从而提高污泥的干化效果，经过第一段干化过程后，污泥通过第一封闭箱出料口进入第二刮板输送机，第二刮板输送机将经过第一段干化后的污泥，从第二封闭箱进料口送入第二履带式输送机，在旋转的水泥厂回转窑发出的150～200℃辐射热的照射下，污泥进行第二段干化过程，在第二履带式输送机的5m、10m、15m、20m、25m、30m处，分别安装有固定滚动钉齿耙，污泥经过时，固定滚动钉齿耙将污泥耙碎，一方面使内部的污泥暴露出来，另一方面增加污泥的热辐射面积，从而提高污泥的干化效果，经过第二段干化过程后，污泥通过第二封闭箱出料口进入出料输送机，出料输送机将经过第二段干化后的污泥送入污泥成品库。

水泥回转窑在水泥回转窑传动装置的带动下旋转，水泥回转窑的窑头、中部、窑尾部分别有第一托轮、第二托轮、第三托轮，在水泥厂回转窑第一托轮和第二托轮之间的下方，安装有第一封闭箱，在第一封闭箱内设有第一履带式输送机，第一履带式输送机由第一传动装置带动，在第一封闭箱靠近第一托轮的一侧设有第一封闭箱进料口，在第一封闭箱靠近第二托轮的一侧设有第一封闭箱出料口，在第一封闭箱出料口的上方设有第一通风口，第一通风口依次与第一通风管、抽风机、生物滤池相连接，抽风机通过第一通风口和第一通风管，将污泥在第一段干化时释放的气体送入生物滤池，经过生化处理后达标排放，在水泥厂回转窑第二托轮和第三托轮之间的下方，安装有第二封闭箱，在第二封闭箱内设有第二履带式输送机，第二履带式输送机由第二传动装置带动，在第二封闭箱靠近第二托轮的一侧设有第二封闭箱进料口，在第二封闭箱靠近第三托轮的一侧设有第二封闭箱出料口，在第二封闭箱出料口的上方，设有第二通风口，第二通风口依次与第二通风管、抽风机、生物滤池相连接，抽风机通过第二通风口和第二通风管，将污泥在第二段干化时释放的气体送入生物滤池，经过生化处理后达标排放。

Claims (5)

1.一种利用水泥厂回转窑辐射热的污泥干化系统，其特征在于包括污泥给料机(1)、第一刮板输送机(2)、水泥回转窑(3)、第一托轮(4)、第一封闭箱进料口(5)、第一封闭箱(6)、第一履带式输送机(7)、固定滚动钉齿耙(8)、第一封闭箱出料口(9)、第一通风口(10)、第二刮板输送机(11)、第二托轮(12)、第二封闭箱进料口(13)、第二封闭箱(14)、第二履带式输送机(15)、第二封闭箱出料口(16)、第二通风口(17)、水泥回转窑传动装置(18)、第三托轮(19)、出料输送机(20)、第二传动装置(21)、第二通风管(22)、抽风机(23)、生物滤池(24)、第一通风管(25)和第一传动装置(26)；水泥回转窑(3)与水泥回转窑传动装置(18)连接，水泥回转窑(3)的窑头、中部和窑尾部分别有第一托轮(4)、第二托轮(12)和第三托轮(19)，在水泥厂回转窑(3)第一托轮(4)和第二托轮(12)之间的下方安装有第一封闭箱(6)，在第一封闭箱(6)内设有第一履带式输送机(7)，第一履带式输送机(7)与第一传动装置(26)连接，在第一封闭箱(6)靠近第一托轮(4)的一侧设有第一封闭箱进料口(5)，在第一封闭箱(6)靠近第二托轮(12)的一侧设有第一封闭箱出料口(9)，在第一封闭箱出料口(9)的上方设有第一通风口(10)，第一通风口(10)与第一通风管(25)、抽风机(23)和生物滤池(24)依次连接，抽风机(23)通过第一通风口(10)和第一通风管(25)与生物滤池(24)连接，在水泥厂回转窑(3)第二托轮(12)和第三托轮(19)之间的下方安装有第二封闭箱(14)，在第二封闭箱(14)内设有第二履带式输送机(15)，第二履带式输送机(15)与第二传动装置(21)连接，在第二封闭箱(14)靠近第二托轮(12)的一侧设有第二封闭箱进料口(13)，在第二封闭箱(14)靠近第三托轮(19)的一侧设有第二封闭箱出料口(16)，在第二封闭箱出料口(16)的上方设有第二通风口(17)，第二通风口(17)与第二通风管(22)、抽风机(23)和生物滤池(24)依次连接，抽风机(23)通过第二通风口(17)和第二通风管(22)与生物滤池(24)连接。

2.根据权利要求1所述的一种利用水泥厂回转窑辐射热的污泥干化系统，其特征在于，所述的第一履带式污泥输送机(7)的斜度与水泥回转窑(3)的斜度一致，第一履带式污泥输送机(7)中心线与水泥回转窑(3)外壳最低点的距离为20～50cm，第一履带式污泥输送机(7)的宽度为0.5～1.0m，第一履带式污泥输送机(7)的长度为20～35m，在第一履带式污泥输送机(7)上方15～35m处设有2～3个固定滚动钉齿耙8。

3.根据权利要求1所述的一种利用水泥厂回转窑辐射热的污泥干化系统，其特征在于，所述的第一封闭箱(6)的长度为21～36m，第一封闭箱(6)的底部宽度为1.5～3.5m，第一封闭箱(6)的高度为2.0～4.0m。

4.根据权利要求1所述的一种利用水泥厂回转窑辐射热的污泥干化系统，其特征在于，所述的第二履带式污泥输送机(15)的斜度与水泥回转窑3的斜度一致，第二履带式污泥输送机(15)的宽度为0.5～1.0m，第二履带式污泥输送机15的长度为20～35m，在第二履带式污泥输送机(15)上方10～35m处设有4～6个固定滚动钉齿耙，第二履带式污泥输送机(15)中心线与水泥回转窑外壳最低点的距离为20～50cm。

5.根据权利要求1所述的一种利用水泥厂回转窑辐射热的污泥干化系统，其特征在于，所述的第二封闭箱(14)的长度为21～36m，第二封闭箱(14)的底部宽度为1.5～3.5m，第二封闭箱(14)的高度为2.0～4.0m。

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