CN102173554B

CN102173554B - 利用水泥生产废气烘干和处置污泥系统

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Publication number: CN102173554B
Application number: CN2011100030944A
Authority: CN
Inventors: 袁文献
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-01-07
Filing date: 2011-01-07
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2031-01-07
Also published as: CN102173554A

Abstract

本发明公开一种利用水泥生产废气烘干和处置污泥系统，其特征在于它包括新型干法水泥熟料烧成系统、湿污泥烘干系统、干污泥储存和喂入水泥窑系统、电力拖动和自动控制系统。湿污泥烘干系统的污泥烘干机的进气和出气风管均连接水泥熟料烧成系统的冷却机；干污泥储存和喂入水泥窑系统与水泥窑尾分解炉或上升烟道相连；污泥烘干机采用带链条的回转式污泥烘干机。该系统充分利用了水泥冷却机的高温废气烘干污泥，烘干废气返回冷却机，高温净化污泥烘干废气，烘干后的污泥在水泥窑焚烧，有害成分分解，热量用于水泥烧成，灰渣形成水泥，达到对污泥的无污染、全利用处置，具有明显的环境和经济效益。

Description

利用水泥生产废气烘干和处置污泥系统

技术领域

　　本发明涉及污泥处理和处置领域，具体涉及一种利用水泥生产冷却熟料的废气烘干污泥并投入水泥窑焚烧处置污泥系统。

背景技术

污水处理行业的高速发展，城市污水处理能力以及污水处理率的不断提高，污水处理厂的污泥产量也随之增长。据调查，大部分污水处理厂的污泥只是经过简单处理后即进行无序堆存或简单填埋，当前污泥的实际处理处置率不到30%，无害化后续处理处置的不到10％，大多数未进行妥善处置，这必将严重影响我国建设城市污水处理厂削减水体污染物的效果。污泥产生量急剧增加，污泥中的病菌、臭气、重金属等对环境的污染已多次引起公众事件，成为重要的环境问题。传统污泥处理方式之一的向海洋投放已被禁止；堆放使污泥堆积成山，成历史包袱，将被彻底淘汰；填埋则存在占地多、利用率低、渗滤液污染地下水以及后处理费用等问题；用于肥料则由于含有重金属等有害物质而受到了极大的限制。如何处理好、利用好数量巨大的污泥，化害为利，是各国环境工作者研究的课题。

污水处理厂脱水后的污泥含水分80%左右，固体物质由无机物和有机物，含有一定的热量。研究表明，降低污泥水分是处理和处置污泥的首要条件，烘干后的污泥便于存放和运输，可以作为肥料、原料和燃料，使其中有用物质得以利用，以便最终处置污泥。含水80%的污水厂污泥，低位热值约1000kJ/kg~2000kJ/kg，烘干到含水50%的污泥，低位热值约6000kJ/kg~9000kJ/kg，烘干到含水30%的污泥，低位热值约9000kJ/kg~13000kJ/kg，其体积不到原含水80%的污泥体积的30%。烘干是降低污泥水分、减小体积、提高热值的有效措施。利用燃料燃烧的热量烘干污泥一方面使用了资源，增加了成本，另一方面燃料燃烧的排放加重了环境负担。人们积极寻求利用余热烘干污泥的办法，水泥生产过程中高温烧结的熟料，经冷却机冷却后产生大量含有热量的热风，可以作为烘干污泥的热源对污泥烘干，然后对烘干后的污泥进一步处置。中国发明专利专利号200610044531.6提出了“用水泥生产过程中高温熟料直接处置污泥的方法”，该方法把污泥直接输送添加到高温熟料倾出区或篦冷机，这种方法难于使湿污泥与高温熟料较均匀混合，热交换差，处理量低，重要的是高温熟料倾出区或篦冷机在水泥生产中是冷却阶段，湿污泥放入后，开始可起到冷却作用，其后被高温熟料烘干后接着燃烧，其一对熟料继续冷却不利，其二污泥的热量不仅得不到利用，反而阻碍熟料继续冷却，提高了废气温度，使废气处理增加难度，其三污泥灰渣混入水泥熟料是不均匀的，在冷却阶段不能与熟料发生反应生成有益于产品质量的物质，影响水泥质量。中国发明专利专利号01103143.3提出了“处理工业和生活污泥的方法”，该方法存在运行中往往需要补充一定的燃料的缺陷。也有人把冷却机热风引入烘干机对污泥烘干，烘干后的废气除尘后排入大气，由于烘干过程温度较低（＜400℃），排气的温度在100℃以下，烘干过程中污泥中的有害气体（臭气等）不仅没有消除，还会增加，使周边较大范围内臭味很浓，形成新的污染；若脱除排气中的臭气等有机气体，其处理费用很高，经济上难于运行。

发明内容

本发明的目的是要提供一种利用水泥生产中为冷却水泥熟料由冷却机排出的含有热量的热风，不需要补充燃料，能分解污泥中的有害气体、能利用污泥热量，且不影响水泥熟料质量的污泥处理和处置系统。

利用水泥生产废气烘干和处置污泥系统，其特征在于：它包括新型干法水泥熟料烧成系统、湿污泥烘干系统、干污泥储存和喂入水泥窑系统、电力拖动和自动控制系统；

湿污泥烘干系统具有湿污泥储库（6），湿污泥储库（6）的出料口设有湿污泥输送机（7），湿污泥输送机（7）的出料口通向湿污泥喂料机（9），湿污泥喂料机（9）的出料口通向污泥烘干机（11），污泥烘干机（11）的出料口连接有干污泥输送机（15），污泥烘干机（11）上有烘干机排风机(13)，烘干机排风机(13)通过烘干废气风管（14）与汇风箱(21)连接；还有湿污泥储库排风机(8)，湿污泥储库排风机(8)进风口与湿污泥储库(6)相连，臭气风管(12)的两端分别连接湿污泥储库排风机(8)和新型干法水泥熟料烧成系统的前部鼓风机(22)，汇风箱(21)通过中前部鼓风机(20)与冷却机(17)相连，污泥烘干机(11)头部的进风口与冷却机(17)的后部出风口用热风管(10)相连；前部鼓风机(22)接入冷却机(17)；

干污泥储存和喂入水泥窑系统具有依次相连的干污泥输送机（15）、干污泥储库（16）、干污泥喂料机（4），干污泥喂料机（4）连接新型干法水泥熟料烧成系统的分解炉（25）或窑尾上升烟道（26）或和分解炉（25）及窑尾上升烟道（26）均连接，干污泥输送机（15）出料送入干污泥储库（5）。

污泥烘干机（11）为一种带链条的回转式污泥烘干机。

一种带链条的污回转式泥烘干机（11），包括筒体（29）、支撑装置（31）、传动装置（30）、密封装置（32）、进料进气罩（33）和出料出气罩（28），所述筒体（29）为可回转的圆筒，转动安装于支撑装置（31）上，筒体（29）为倾斜设置，其轴线与水平面成2o～5o角，且头部高于尾部，所述筒体（29）内壁镶嵌耐火保温材料（36），由头部至尾部依次固装有若干链条（34）及扬料板（35），传动装置（30）与筒体（29）转动连接。

所述筒体（29）的头部连接进料进气罩（33），尾部连接出料出气罩（28），进料进气罩（33）和出料出气罩（28）为固定装置，该二固定装置与可回转的筒体（29）之间用密封装置（32）密封。

所述链条（34）用耐热钢制造，挂在筒体（29）头部，占筒体（29）20%~40%的长度。

所述链条（34）悬挂于筒体（29）内壁有垂挂和花环斜挂的方式，垂挂方式在筒体内壁前方，花环斜挂在筒体内壁后方，垂挂是指链条（34）的一端固定在筒体上，另一端悬空，花环斜挂是指链条（34）的二端都固定在筒体（29）上，二个固定点的连线与筒体（29）轴线之间的夹角为30°～45°。

新型干法水泥熟料烧成系统具有依次相连的窑尾废气处理系统、预热器、分解炉、窑尾上升烟道、回转窑、窑头罩、冷却机、熟料输送机，还有两端分别连接分解炉和窑头罩的三次风管，前部鼓风机、中前部鼓风机、后部鼓风机的出风口分别连接到冷却机前部、中前部、后部的进风口，中前部鼓风机进风口与湿污泥烘干系统的汇风箱相连或部分鼓风机进气口通大气，冷却机的废气出口与冷却机废气处理系统相连。湿污泥烘干系统具有依次相连的湿污泥储库、湿污泥输送机、湿污泥喂料机、污泥烘干机、烘干机排风机，烘干废气风管、汇风箱，还有湿污泥储库排风机，湿污泥储库排风机进风口与湿污泥储库相连，臭气风管的两端分别连接湿污泥储库排风机和新型干法水泥熟料烧成系统的前部鼓风机，污泥烘干机尾部装有出气出料罩，出气出料罩出气口连接烘干机排风机，再接入汇风箱，污泥烘干机头部进风口与冷却机后部的出风口相连；干污泥储存和喂入水泥窑系统具有一次相连的干污泥输送机、干污泥储库、干污泥喂料机，干污泥喂料机连接新型干法水泥熟料烧成系统的分解炉或窑尾上升烟道或和分解炉及窑尾上升烟道均连接。电力拖动和自动控制装置包括向上述设备提供动力的设施、检测仪器和控制柜，系统采用计算机智能控制。三次风管的两端分别连接分解炉和窑头罩，把熟料冷却机热风引入污泥烘干机对喂入污泥烘干机的污泥烘干，出污泥烘干机气体返回冷却机冷却熟料，烘干到一定水分的干污泥送入水泥窑尾或分解炉焚烧，焚烧的热量提供给水泥烧成，灰渣作为水泥原料形成熟料。达到利用水泥生产中为冷却水泥熟料由冷却机排出的含有热量的热风，不需要补充燃料，能分解污泥中的有害气体、能利用污泥热量，且不影响水泥熟料质量和对污泥的无污染、全利用处置的目的。

本发明系统组成中的新型干法水泥熟料烧成系统采用现有技术，湿污泥烘干系统中的污泥烘干机是本专利一个的发明点。

污泥喂入烘干机的筒体后，首先粘附在链条上，外部的热气体和链条均对污泥传热，回转筒体的转动，链条跟着曲折运动，使污泥形不成大块，并使粘附的大块破碎，这样增大了传热面积、提高了传热效率，降低了烘干成本。

附图说明

图1是利用水泥生产废气烘干和处置污泥的方法流程图。

图中：1、窑尾废气处理系统，2、预热器，3、三次风管，4、干污泥喂料机，5、干污泥储库， 6、湿污泥储库，7、湿污泥输送机，8、湿污泥储库排风机， 9、湿污泥喂料机，10、热风管， 11、污泥烘干机， 12、臭气风管， 13、烘干机排风机， 14、烘干废气风管， 15、干污泥输送机， 16、冷却机废气处理系统， 17、冷却机， 18、熟料输送机， 19、后部鼓风机， 20、中前部鼓风机， 21、汇风箱， 22、前部鼓风机， 23、窑头罩， 24、回转窑， 25、分解炉， 26、窑尾上升烟道，27、电力拖动和自动控制装置。

图2是本发明带链条的回转式污泥烘干机结构示意图。

图中：28、出料出气罩，29、筒体，30、传动装置，31、支撑装置，32、密封装置，33、进料进气罩。

图3是本发明带链条的回转式污泥烘干机剖面示意图。

图中：29、筒体，34、链条，35、扬料板，36、耐火保温材料。

图4是本发明链条在筒体内垂挂示意图；

图5是本发明链条在筒体内花环斜挂示意图。

具体实施方式

结合以上附图对本发明的实施方式作进一步说明。

如图1所示：本发明所述的利用水泥生产废气烘干和处置污泥系统，它包括新型干法水泥熟料烧成系统、湿污泥烘干系统、干污泥储存和喂入水泥窑系统、电力拖动和自动控制系统。新型干法水泥熟料烧成系统具有依次相连的窑尾废气处理系统1、预热器2、分解炉25、窑尾上升烟道26、回转窑24、窑头罩23、冷却机17、熟料输送机18，还有两端分别连接分解炉25和窑头罩23的三次风管3，前部鼓风机22、中前部鼓风机20、后部鼓风机19的出风口分别连接到冷却机17的前部、中前部、后部的进风口，中前部鼓风机20进风口与湿污泥烘干系统的汇风箱21相连或部分鼓风机进风口连通大气，冷却机17的废气出口与冷却机废气处理系统16相连。湿污泥烘干系统具有湿污泥储库6，湿污泥储库6的出料口设有湿污泥输送机7，湿污泥输送机7的出料口通向湿污泥喂料机9，湿污泥喂料机9的出料口通向污泥烘干机11，污泥烘干机11的出料口连接有干污泥输送机15，污泥烘干机11上有烘干机排风机13，烘干机排风机13通过烘干废气风管14与汇风箱21连接；还有湿污泥储库排风机8，湿污泥储库排风机8进风口与湿污泥储库6相连，臭气风管12的两端分别连接湿污泥储库排风机8和新型干法水泥熟料烧成系统的前部鼓风机22，汇风箱21通过中前部鼓风机20与冷却机17相连，污泥烘干机11头部的进风口与冷却机17的后部出风口用热风管10相连；前部鼓风机22接入冷却机17；干污泥储存和喂入水泥窑系统具有依次相连的干污泥输送机15、干污泥储库16、干污泥喂料机4，干污泥喂料机4连接新型干法水泥熟料烧成系统的分解炉25或窑尾上升烟道26或和分解炉25及窑尾上升烟道26均连接，干污泥输送机15出料送入干污泥储库5。

湿污泥储库排风机8进风口与湿污泥储库6相连，臭气风管12的两端分别连接湿污泥储库排风机8和新型干法水泥熟料烧成系统的前部鼓风机22，污泥烘干机11头部的进风口与冷却机17的后部出风口用热风管10相连；电力拖动和自动控制系统包括向上述设备提供动力的电力拖动和自动控制装置27和安装在上述设备上的检测仪表，系统采用计算机智能控制。

如图2所示：为本发明的污泥烘干机11为带链条的回转式污泥烘干机，结构为一圆筒筒体29，该筒体29与水平面成2o～5o的倾角设置，且头部高于尾部；筒体29用钢材制作，筒体29两端分别转动架设安装于支承装置31上，中部安装有传动装置30，驱动筒体29转动，圆筒筒体29头部安装有进料进气罩33，进料进气罩33上可安装喂入污泥的喂料设备和连接引入热风的热风管，据工艺布置的不同，热风管可联结于进料进气罩33的上部、下部或侧面，筒体29尾部安装有出料出气罩28，出料出气罩28的下部出料，上部出气，中部安装有人孔门。

传动装置30采用可调速的传动装置，即使用减速机和电动机组合传动，电动机为调速电动机或以变频的方式调速。

筒体29为可回转的，进料进气罩33和出料出气罩28为固定装置，该二固定装置与可回转的筒体29之间用密封装置32密封，减少运行过程外界冷空气的漏入。

如图3所示，筒体29内壁从头部开始周边均布有链条34，链条34用耐热钢制造，由若干圆环或长圆环组成，挂在筒体头部，占筒体20%~40%的长度。链条34有垂挂和花环斜挂的方式，垂挂是指链条34的一端固定在筒体上，另一端悬空，花环斜挂是指链条34的二端都固定在筒体上，二个固定点的连线与筒体轴线之间的夹角为30°～45°。垂挂方式在前，花环斜挂在后，所占比例一般相等，可根据污泥特性调整比例，或全部采用垂挂方式。扬料板35固定于所述圆筒筒体中部的链条后面，布置长度占筒体20%~40%，扬料板35横截面为矩形或抛物线形。占筒体29总长度15%～25%的尾部不布置扬料板。沿筒体29内壁上镶嵌耐火保温材料36。

如图4所示，链条34垂挂时在筒体29的截面形成门帘状，单条链条的长度不超过筒体有效内径的2/3。

如图5所示,链条34花环斜挂时在筒体29内形成一个个花环，花环最低点到筒体内表面的距离为筒体有效内径的1/2～1/3。

本发明所述的利用水泥生产废气烘干和处置污泥系统，包括新型干法水泥熟料烧成系统、湿污泥烘干系统、干污泥储存和喂入水泥窑系统、电力拖动和自动控制系统四个部分，每一部分具体作用如下：

1、新型干法水泥熟料烧成系统，本发明应用的水泥生产线为2000t/d以上新型干法水泥生产线，符合要求的水泥生料进入预热器后温度升高，经过在分解炉分解，在水泥窑内1450℃的高温条件下形成熟料，1400℃左右的熟料进入冷却机，外界冷风鼓入冷却机，熟料得到冷却，产生大量热风。

2、湿污泥烘干系统，该系统抽取冷却机中（350±100）℃热气体作为含水80%污泥烘干的热源，这种情况下冷却机向大气排出的废气可减少50%以上。控制出污泥烘干机干污泥水分含量为（30±10%），出污泥烘干机气体返回水泥冷却机的较高温度段，使出污泥烘干机气体中有害物质在高温下分解，除臭和解毒。

3、干污泥储存和喂入水泥窑系统，烘干到一定水分的干污泥送入水泥窑尾或分解炉焚烧，水泥窑尾和分解炉的温度在900℃以上，在这里水泥生料分解出大量碱性物质CaO,烘干后的污泥加入其中后，由于污泥水分低、热值高，对水泥生产无不利影响，可燃物质迅速燃烧，生成的酸性气体被碱性物质吸收，然后随水泥窑气体经窑尾废气处理系统净化后排入大气；污泥燃烧后的灰渣随分解的水泥生料进入回转窑，在1450℃的高温下烧结成水泥熟料，此时，污泥中包含二噁英在内的所有有害成分被摧毁，重金属被包裹在水泥熟料的晶格中。污泥燃烧放出的热量提供给水泥生料用于物料分解，减少由煤炭向水泥窑提供的热量。这样，污泥被无害化处理，其物质和热量得到全利用。

4、电力拖动和自动控制系统，该系统一方面向上述各系统供给动力，另一方面通过安装在运行设备上的仪表，检测设备运行情况，通过计算机调整运行参数，保证设备安全运行、产品质量和污泥处理效果。

该系统克服了目前污泥烘干和处置设备的主要缺陷，充分利用了水泥生产过程余热和水泥窑及冷却机的高温环境，污泥首先烘干，有利于储存和输送，然后在水泥窑中有害物资分解，污泥被无害化处理，其物质和热量用于水泥生产，降低了污泥烘干和处置成本，环境和经济效益十分显著。

本发明烘干后的污泥除投入水泥熟料烧成系统焚烧外，干污泥也可用于肥料、其他燃料等综合利用或处置。

本发明也可用于河湖污泥、工业污泥的烘干和处置。

Claims

1.利用水泥生产废气烘干和处置污泥系统，其特征在于：它包括新型干法水泥熟料烧成系统、湿污泥烘干系统、干污泥储存和喂入水泥窑系统、电力拖动和自动控制系统；

干污泥储存和喂入水泥窑系统具有依次相连的干污泥输送机（15）、干污泥储库（5）、干污泥喂料机（4），干污泥喂料机（4）连接新型干法水泥熟料烧成系统的分解炉（25）或窑尾上升烟道（26）或和分解炉（25）及窑尾上升烟道（26）均连接，干污泥输送机（15）出料送入干污泥储库（5）。

2.根据权利要求1所述的利用水泥生产废气烘干和处置污泥系统，其特征在于：污泥烘干机（11）为一种带链条的回转式污泥烘干机。

3.根据权利要求2所述的利用水泥生产废气烘干和处置污泥系统，其特征在于：一种带链条的回转式污泥烘干机（11），包括筒体（29）、支撑装置（31）、传动装置（30）、密封装置（32）、进料进气罩（33）和出料出气罩（28），所述筒体（29）为可回转的圆筒，转动安装于支撑装置（31）上，筒体（29）为倾斜设置，其轴线与水平面成2o～5o角，且头部高于尾部，所述筒体（29）内壁镶嵌耐火保温材料（36），由头部至尾部依次固装有若干链条（34）及扬料板（35），传动装置（30）与筒体（29）转动连接。

4.根据权利要求3所述的利用水泥生产废气烘干和处置污泥系统，其特征在于所述筒体（29）的头部连接进料进气罩（33），尾部连接出料出气罩（28），进料进气罩（33）和出料出气罩（28）为固定装置，该二固定装置与可回转的筒体（29）之间用密封装置（32）密封。

5.根据权利要求3所述的利用水泥生产废气烘干和处置污泥系统，其特征在于：所述链条（34）用耐热钢制造，挂在筒体（29）头部，占筒体（29）20%~40%的长度。

6.根据权利要求3所述的利用水泥生产废气烘干和处置污泥系统，其特征在于：所述链条（34）悬挂于筒体（29）内壁有垂挂和花环斜挂的方式，垂挂方式在筒体内壁前方，花环斜挂在筒体内壁后方，垂挂是指链条（34）的一端固定在筒体上，另一端悬空，花环斜挂是指链条（34）的二端都固定在筒体（29）上，二个固定点的连线与筒体（29）轴线之间的夹角为30°～45°。