CN102674649B - 一种化工污泥处置系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种化工污泥处置系统，在所述的污泥储仓（3）内设搅拌下料装置（4），所述的化工污泥处置系统通过污泥输送泵（7）及污泥高压输送管道（8）与水泥新型干法窑的预分解窑系统连接。采用上述技术方案，充分利用水泥烧成系统技术特点，将化工污泥进行充分、有效的无害化处理，产生的气体及灰渣直接利用水泥新型干法窑进行处理，不存在排废，也不需要增设复杂的废气处理设施，同时污泥中隐含的热量也得到了完全利用，达到了污泥完全无害化、资源化和百分之百减量化处置的目的。

Description

一种化工污泥处置系统

技术领域

本发明属于建筑材料的生产与化工生产中的有害废弃物处置相结合的技术领域。具体说，本发明涉及一种化工污泥处置系统。

背景技术

随着经济发展水平和人们认识的不断提高，人们对环境保护和水泥资源的认识不断增强。环保问题、资源问题和可持续发展问题日益成为制约社会和经济发展的最重要的因素之一。

先发展经济，再解决环保和资源问题的诸多弊端已经日益显现，而且日趋严重，结果必然会导致经济发展不上去，环境问题也解决不好，更保证不了经济的可持续发展。

其中，危险废物的是一个相当严重和迫切需要解决的问题。其处理、处置技术正日益被人们关注和重视。

随着人们生活水平的提高和现代化工业的发展，危险废物的产生量逐年增多，危险废物种类多、成分复杂，具有毒性、腐蚀性、易燃易爆性，其污染具有潜在性和滞后性，是全球环境保护的重点和难点问题之一。危险有害废弃物污染已被列为世界性的严重问题，同臭氧层的破坏、温室效应、人口爆炸、能源危机一样，对人类的生存构成莫大的威胁。

现有技术中的危险废物处理技术：

目前，世界上许多国家，尤其是一些先进国家，对危险废物的处理曾采用过多种办法，如焚烧、热解、安全填埋、固化处理以及物理、化学与生化处理等等。其中主要的处理方法是安全填埋和焚烧。下面对几种危险废物处置方法进行分析：

1、安全填埋法：投资低，操作简单，但存在很大后患，有害物质容易泄漏，造成环境污染，一旦衬层系统失效，就会对周围环境和公众造成长期持续的威胁，并且填埋场占用大量土地，带来土地资源浪费；

2、高温焚烧法和热解法：符合危险废物污染防治技术政策要求的危险废物的减量化、资源化和无害化的总原则，经处置的危险废弃物残渣体积可减少90%，重量可减少80%，但前期投入费用较高，运行成本和运行技术难度较大，且高温焚烧法经常需采用辅助燃料，能耗较大；热解法目前还不具备较大的处理量，适用范围有限，需分类预处理。

国外的危险废物处理处置技术的主要发展方向是：

1、采用减量化技术，推行无废、低废清洁生产；2、采用资源化技术，大力开展综合利用；3、采取无害化处理技术，目前国外危险废物的无害化处理逐渐从“填埋”转向“焚烧”。

但这些方法不能做到将危险废物彻底减容处理的要求。

现有技术中的水泥新型干法烧成技术：

水泥新型干法烧成技术的预热分解及废气处理部分主要由以下几个方面组成：5级新型旋风预热器；窑外预分解技术（分解炉）；废气处理系统；喷雾增湿系统（增湿塔）；余热发电系统（PH锅炉）；除尘系统（收尘器）。

预分解窑的物料的主要成份主要是CaCO₃以及Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂。预分解窑的物料由预热器顶部喂入经旋风预热器预热后进入分解炉（880℃以上），在其中分解为氧化物后入回转窑（1450℃以上）进行煅烧。此过程可以很好的使部分重金属与熟料矿物相结合，达到减少游离重金属的目的，与熟料矿物结合的重金属在砼中的析出较少，有效避免了重金属的危害。

出回转窑的高温气体经分解炉和预热器换热后，再经过余热发电系统回收能量，经喷雾增湿系统处理和除尘系统净化后排入大气。

污泥进入窑尾烟室高温区（1100℃左右）燃烧，可使污泥中的有害物质成分在窑尾烟室内得到分解，并抑制了燃烧过程中有害物质的生产，燃烧废气进入分解炉内进一步高温焚烧，最后通过废气处理系统后排入大气。在此过程中由于水泥生料的碱性氛围，二恶英等有害物质不会重生成。污泥燃烧后产生的废渣随水泥生料一起进入水泥回转窑内，在窑内高温工况下（温度>1450℃）进一步固化处理，形成水泥熟料。

由于水泥回转窑内的高温工况（烧成温度＞1450℃）和碱性环境（主要化学成份为CaO），现代回转窑生产过程为工业废物处置提供了可能性，从而也为现代社会综合利用工业废物和保护环境提供了一条有效途径。

发明内容

本发明提供一种化工污泥处置系统，其目的是利用新型的水泥烧成系统，实现化工污泥的无害化处理。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明所提供的化工污泥处置系统，包括污泥储仓，在所述的污泥储仓内设搅拌下料装置，所述的化工污泥处置系统通过污泥输送泵及污泥高压输送管道与水泥新型干法窑的预分解窑系统连接。

所述的预分解窑系统包括窑尾烟室；所述的化工污泥处置系统设置污泥的喂入打散装置，其结构为：所述的污泥高压输送管道与所述的窑尾烟室连接；在其连接处设污泥搅拌装置，所述的污泥搅拌装置上设有压缩空气喷入口。

所述的化工污泥处置系统设污泥运输车，所述的污泥运输车为自卸车；所述的污泥储仓为设在地面下的坑中；所述的污泥储仓设污泥储仓进料门，所述的污泥储仓进料门为具有密封结构的自动开关门。

所述的搅拌下料装置设置在所述污泥储仓的底部；所述的污泥储仓的底部出口设污泥下料闸板阀，所述的污泥下料闸板阀与污泥输送绞刀相连，所述的污泥输送绞刀通过管路与所述的污泥输送泵连接。

所述的搅拌下料装置包括活动框架和框架驱动装置；所述的框架驱动装置与活动框架相连。

所述的化工污泥处置系统设有污泥计量输送系统，所述的污泥计量输送系统设有所述的污泥输送绞刀的转速控制装置。

所述的污泥输送泵为双缸柱塞泵。

所述的化工废液处置系统设有氯旁路设施，所述的氯旁路设施是在窑尾上升烟道的氯富集位置设置一个孔，并在孔外设有气体粉尘抽出装置，并通过排气管路与该孔连接；在所述的排气管路上设稀释冷却器和空气冷却器；所述的气体粉尘抽出装置设有袋式收尘器。

所述的污泥的喂入打散装置设置驱动控制器，所述的驱动控制器驱动污泥的喂入打散装置进入或拔出窑尾烟室。

本发明采用上述技术方案，充分利用水泥烧成系统技术特点，将化工污泥进行充分、有效的无害化处理，产生的气体及灰渣直接利用水泥新型干法窑进行处理，不存在排废，也不需要增设复杂的废气废渣处理设施，同时污泥中隐含的热量也得到了完全利用，达到了污泥完全无害化、资源化和百分之百减量化处置的目的。本发明具有以下特点：处理规模大；处理效果好且稳定；提高了水泥生产的经济效益，且对水泥产品质量没有影响；处理工艺简洁，投资规模较小。

附图说明

下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的流程示意图。

图中标记为：

1、污泥运输车，2、污泥储仓进料门，3、污泥储仓，4、搅拌下料装置，5、污泥下料闸板阀，6、污泥输送绞刀，7、污泥输送泵，8、污泥高压输送管道，9、压缩空气喷入口，10、污泥搅拌装置，11、分解炉，12、窑尾烟室，13、回转窑。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

如图1表示的本发明的结构，是一种化工污泥处置系统，包括污泥储仓3。

为了解决现有技术存在的问题并克服其缺陷，利用新型的水泥烧成系统，实现化工污泥的无害化处理的发明目的，本发明采取的技术方案为：

如图1所示，本发明所提供的化工污泥处置系统，在所述的污泥储仓3内设搅拌下料装置4，所述的化工污泥处置系统通过污泥输送泵7及污泥高压输送管道8与水泥新型干法窑的预分解窑系统连接。

本发明是一种利用水泥新型干法窑处置化工污泥的技术：先对化工污泥进行储存，再经卸料输送至预分解窑系统中进行处理，系统中过量的氯及碱等有害成份可通过氯旁路设备排出，进行再利用处理。

水泥工业的发展方向是走可持续发展的道路。本发明的上述技术方案是将水泥的生产工艺与化工生产中的有害废弃物处置技术相结合。而利用水泥烧成系统处置化工危险废弃物，正好可以帮助解决化工生产中产生的工业有害和危险废弃物对社会环境的污染问题，避免了填埋和焚烧等处理方式对环境的二次污染。另一方面，提高了水泥厂的生产效益，有效利用化工污泥中的热值，大大降低化工污泥的处理的成本。因此利用水泥烧成系统处置化工污泥是一种“双赢”的处理方式，有利于实现资源的再利用和经济的可持续发展。所以，利用水泥窑协同处置工业废物将会是水泥行业和环保行业发展的新趋势之一，颇有发展前景和潜力。

本发明所述的预分解窑系统包括分解炉11、窑尾烟室12；所述的水泥新型干法窑设有回转窑13。所述的化工污泥处置系统设置污泥的喂入打散装置。

下面对化工污泥处置系统总体工艺流程进行分析。

如图1和图2所示：

1、污泥的卸料与储存：

本发明的化工污泥处置系统设污泥运输车1，所述的污泥运输车1为自卸车；所述的污泥储仓3为进入地面下的坑中；所述的污泥储仓3设污泥储仓进料门2，所述的污泥储仓进料门2为具有密封结构的自动开关门。

污泥专用收集车即污泥运输车1运送的污泥经计量后通过污泥储仓3卸入口的污泥储仓进料门2，将污泥倒入污泥储仓3内储存，污泥储仓3进料口设有自动开关门，保证污泥储仓的密封。

2、污泥的搅拌下料装置：

以上所述的搅拌下料装置4设置在所述污泥储仓3的底部；所述的污泥储仓3的底部出口设污泥下料闸板阀5，所述的污泥下料闸板阀5与污泥输送绞刀6相连，所述的污泥输送绞刀6通过管路与所述的污泥输送泵7连接。

搅拌下料装置4保持污泥的流动性，便于下料。污泥储仓3的出口与污泥输送绞刀6相连。

3、活动框架和驱动装置：

本发明的搅拌下料装置4包括活动框架和框架驱动装置；所述的框架驱动装置与活动框架相连。

活动框架在污泥储仓3的底部和污泥出口上方，框架驱动装置与活动框架相连，保证活动框架在污泥出口上方来回运动，防止污泥在下料口上方被架空，便于污泥的下料。

4、污泥的计量输送系统：

本发明的化工污泥处置系统设有污泥计量输送系统，所述的污泥计量输送系统设有所述的污泥输送绞刀6的转速控制装置。

所述的污泥输送泵7为双缸柱塞泵。

污泥的计量输送系统主要包括污泥输送绞刀6、污泥双缸柱塞泵和污泥输送高压管道8。污泥的计量和流速的控制是通过污泥输送绞刀6的转速来调节的，污泥输送绞刀6的入口与污泥储仓3的出口相连，污泥输送绞刀6出口与污泥输送泵7的入口相连。化工污泥通过双缸柱塞泵和污泥输送高压管道8被送至窑尾烟室12处的喂入打散装置。

5、污泥的喂入打散装置：

本发明的污泥的喂入打散装置的结构为：所述的污泥高压输送管道8与所述的窑尾烟室12连接；在其连接处设污泥搅拌装置10，所述的污泥搅拌装置10上设有压缩空气喷入口9。

污泥的喂入打散装置的入口接污泥高压输送管道8和压缩空气喷入口9，出口深入窑尾烟室12的内部。

所述的污泥的喂入打散装置设置驱动控制器，所述的驱动控制器驱动污泥的喂入打散装置进入或拔出窑尾烟室12。

污泥的喂入打散装置通过驱动控制器可以自动进入或拔出窑尾烟室12，以调节污泥喂入的位置，或者不再喂入污泥。

6、氯旁路系统：

本发明的化工废液处置系统设有氯旁路设施，所述的氯旁路设施是在窑尾上升烟道的氯富集位置设置一个孔，并在孔外设有气体粉尘抽出装置，并通过排气管路与该孔连接；在所述的排气管路上设稀释冷却器和空气冷却器；所述的气体粉尘抽出装置设有袋式收尘器。

污泥成份中含有一定的氯，会造成水泥窑尾的结皮；当结皮增多时，需要启动氯旁路设施，除出部分氯，使进入窑内的生料中的氯在允许的含量之内。

所谓氯旁路设施，就是在窑尾上升烟道（1100℃）氯富集位置开一个合适的孔，将含有氯的气体及粉尘抽出，以降低氯含量。高温气体（1100℃）抽出时，需要采用稀释冷却器快速降低气体温度至400℃，然后用空气冷却器冷却到180℃，经袋式收尘器净化后排出。收集下来的粉尘作为混合材掺入到成品水泥中。

综上所述：本发明是将污泥运输车1内的化工污泥直接卸入污泥储仓3内贮存，并通过污泥储仓3内的搅拌活动装置对污泥储仓3内的污泥进行搅拌，保证污泥的流动性，便于污泥下料进入污泥输送设备中；再利用污泥输送泵7将污泥连续稳定地送至分解炉11内。在污泥高压输送管道8与窑尾烟室12的接口处配置有污泥喂入打散装置，将污泥均匀的喷入窑尾烟室12内，在高温下进行焚烧分解；焚烧后的烟气通过新型干法水泥生产线的废气处理系统处理后排出，焚烧后的飞灰随物料进入窑内煅烧固化。

本发明提供的利用新型干法水泥窑处理化工危险、有害废弃物的方法，具有以下一些特点：

1、处理规模大：新型干法水泥回转窑具有处理温度高，焚烧空间大，旋转速度低，物料在窑内高温下停留时间长等特点，加之新型干法回转窑运转率高（一般年运转率大于90%），决定了新型干法回转窑处理危险废弃物的规模较大。

2、处理温度高：新型干法回转窑内物料的烧成温度必须保证在约1450℃，而气体温度则高达1700℃～1800℃左右。在高温下，来自化工污泥和污泥中的有害成分焚毁率可达99.999%以上，即使很稳定的有机物也能被完全分解。

3、高温下的停留时间长：新型干法水泥窑筒体较长，斜度小，旋转速度低，物料在窑内高温下停留时间长，物料从窑尾到窑头总停留时间大于20分钟；气体在水泥回转窑系统高于1300℃下的停留时间远大于4s。燃烧气体在回转窑13中总停留时间在20s左右，因而焚烧充分，不易产生不完全焚烧。

4、焚烧工况稳定：水泥回转窑13是一个热惯性很大、十分稳定的燃烧系统。它是由回转窑13的金属筒体、窑内砌筑的耐火砖以及在烧成带形成的结皮和待煅烧物料组成。不仅其容积和质量大，而且由于耐火材料具有隔热性能，这样就不易因为化工危险有害废弃物的投入量和性质的变化而造成大的温度波动，系统易于稳定。

5、固相碱性的环境氛围：水泥生产中采用的原料成分的中间产物是CaO，且以悬浮态均匀分布在系统中，加上颗粒分布细、浓度高，极具吸附性，这就决定了烧成系统内的碱性固相氛围，完全有效地抑制酸性物质的排放，使得化工危险有害废弃物中P₂O₅等主要有害化学成分转化成磷酸盐，并最终被熟料固化吸收。

6、燃烧过程充分：烧成系统中气体流速较大，气体湍流度大，有利于化工危险有害废弃物热解气体的分散，保证危险有害废弃物热解气体与高温烟气的充分接触，使化工危险有害废弃物热解气体处于高温流态化燃烧过程，有利于化工危险有害废弃物热解气体的完全燃烧，避免产生有毒、有害气体。

7、有害物的减容减量化最彻底：利用水泥烧成系统处理化工危险有害废弃物是各种危险有害废弃物处理方式中最为彻底的处理废弃物的方式。在水泥工业的生产过程中，只有生料和经过煅烧工艺所生产的熟料，没有废渣排放问题，且整个系统是在负压下操作运行，烟气和粉尘几乎无外漏。

8、有效固化重金属离子：利用水泥工业回转窑煅烧工艺处理危险废弃物，可以将危险废物中的绝大部分重金属离子固化在熟料矿物中，避免其再度渗透和扩散污染水质和土壤。据国内外研究结果显示，含有少量重金属的混凝土可以制作城市给水管道，重金属的浸出量低于地表水二级标准。

9、废气处理性能好：水泥工业烧成系统和废气处理系统，使燃烧后产生的废气，经过较长的路径和良好的增湿活化、冷却收尘系统，返回原料制备系统重新利用。

10、处理工艺简洁，项目投资较小：利用水泥回转窑处理化工危险有害废弃物，只需要增加储存装置与输送设备，无需增加其它处理设备，这就大大降低了投资。虽然为了满足水泥产品的质量与生产要求，还要在工艺设备和计量设施上投入资金，对系统进行必要的改造，但其投资与新建专用处理厂相比，仍可节约大量的资金投入。

11、对水泥产品质量无影响：在可控制的条件下，水泥窑系统焚烧化工危险有害废弃物不会对水泥产品质量和生产过程带来影响。化工废物中的有机物主要为磷、碳、氢、氧、等元素，在水泥窑系统的高温环境中可分解，其中磷元素在高温下有利于熟料的烧结，并最终被熟料固化吸收，根据化工危险有害废弃物的最大处理量可知，在熟料中少量的磷元素不会对水泥产品的质量构成影响。

12、有害元素得到控制：化工污泥中对水泥生产及质量有害的其它组分有氯、碱、硫等。其中碱、硫在配料时均显示在可以接纳的限度范围。氯是新型干法水泥生产中的另一种主要的有害物质，通过分析，显示其对预热器的影响。但这几种有害物质在新型干法水泥窑上已有解决方法：可以通过旁路放风的方式除去部分有害物质，以保证新型干法水泥窑系统的水泥产品质量。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种化工污泥处置系统，包括污泥储仓（3）；

其特征在于：

在所述的污泥储仓（3）内设搅拌下料装置（4），所述的化工污泥处置系统通过污泥输送泵（7）及污泥高压输送管道（8）与水泥新型干法窑的预分解窑系统连接；

所述的化工污泥处置系统设置污泥的喂入打散装置，其结构为：所述的污泥高压输送管道（8）与所述的预分解窑系统的窑尾烟室（12）连接；

在其连接处设污泥搅拌装置（10），所述的污泥搅拌装置（10）上设有压缩空气喷入口（9）；

所述的化工污泥处置系统设污泥运输车（1），所述的污泥运输车（1）为自卸车；

所述的污泥储仓（3）为设地面下的坑中；

所述的污泥储仓（3）的进料口设污泥储仓进料门（2），所述的污泥储仓进料门（2）为具有密封结构的自动开关门；

所述的污泥运输车（1）运送的污泥经计量后通过污泥储仓（3）卸入口的污泥储仓进料门（2），将污泥倒入污泥储仓（3）内储存；

所述的搅拌下料装置（4）设置在所述污泥储仓（3）的底部；

所述的污泥储仓（3）的出口与污泥输送绞刀（6）的入口与相连，其连接方式为：所述的污泥储仓（3）的底部出口设污泥下料闸板阀（5），所述的污泥下料闸板阀（5）与污泥输送绞刀（6）相连；

所述的污泥输送绞刀（6）出口与污泥输送泵（7）的入口相连，其连接的方式为：所述的污泥输送绞刀（6）通过管路与所述的污泥输送泵（7）连接；

所述的搅拌下料装置（4）包括活动框架和框架驱动装置；活动框架在污泥储仓（3）的底部和污泥出口上方，所述的框架驱动装置与活动框架相连；

所述的化工污泥处置系统设有污泥计量输送系统，所述的污泥计量输送系统设有所述的污泥输送绞刀（6）的转速控制装置；

所述的污泥输送泵（7）为双缸柱塞泵；

化工污泥的计量和流速的控制是通过污泥输送绞刀（6）的转速来调节的；

化工污泥通过污泥输送泵（7）和污泥输送高压管道（8）被送至窑尾烟室（12）处的喂入打散装置；

所述的化工废液处置系统设有氯旁路设施，所述的氯旁路设施是在窑尾上升烟道的氯富集位置设置一个孔，该位置的气体温度为1100℃；并在孔外设有气体粉尘抽出装置，并通过排气管路与该孔连接；

所述的气体粉尘抽出装置设有袋式收尘器；

在所述的排气管路上设稀释冷却器和空气冷却器；

所述的氯旁路设施将含有氯的气体及粉尘抽出，以降低氯含量；1100℃的高温气体抽出后，采用稀释冷却器快速降低气体温度至400℃，然后用空气冷却器冷却到180℃，经袋式收尘器净化后排出；

经袋式收尘器收集下来的粉尘作为混合材掺入到成品水泥中；

所述的污泥的喂入打散装置设置驱动控制器，所述的驱动控制器驱动污泥的喂入打散装置进入或拔出窑尾烟室（12）。

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