CN105498520A - 一种水泥窑协同处置湿污泥并降低氮氧化物排放的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水泥窑协同处置湿污泥并降低氮氧化物排放的系统，包括地下式污泥仓，地下式污泥仓内底部通过破拱滑架与卸料螺旋进料口连通，卸料螺旋的出料口与正压给料机的进料口的连接，正压给料机的出料口通过管路与固体泵的进料口连接，固体泵出料口通过高压低摩阻复合管道与喷枪进料口连接，喷枪的喷口通入水泥分解炉中。本发明可有效降低水泥窑中氮氧化物排放量。

Description

一种水泥窑协同处置湿污泥并降低氮氧化物排放的系统
技术领域
本发明涉及水泥窑减排系统领域，具体是一种水泥窑协同处置湿污泥并降低氮氧化物排放的系统。
背景技术
目前国内污水处理厂一般都是对产生的市政污泥进行机械脱水，脱水后的污泥直接外运，也就是进行了污泥的减量化处理。但污泥机械脱水这种减量化的处理，不能让污泥达到稳定化和无害化，更不能满足资源化的要求。最近几年来，随着污水处理厂的大批量投产，所产生的污泥成为一个大的污染问题。
污泥中含有水分、有机组分和无机成分。污泥的有机成分中含有大量的蛋白质、脂肪、矿物油、洗涤剂、腐殖质、细菌以及细菌的各级代谢产物（各种含氮、含硫的有机物以及一些低分子量的有机物），其中也包含了寄生虫或卵、微生物。污泥的无机成分主要是硅、铝、铁、钙、磷、镁等的氧化物和一些微量重金属元素。
世界各国都是根据各自的情况，因地制宜地选择污泥处置系统。美国幅员辽阔，土地资源相对丰富，所以美国采用污泥填埋的比例高；日本由于土地资源紧张，采用焚烧的比例高；另外各个国家在经济发展的不同阶段也采用不同的处置系统。
污泥焚烧灰渣的矿物质成分与水泥成分类似，污泥建材利用可以作为我国处理处置污泥首选方案。
随着国民经济持续快速发展和能源消费总量大幅攀升，我国氮氧化物（NOX）排放量迅速增长，若不采取进一步控制措施，到2020年，氮氧化物NOX排放总量将超过美国成为氮氧化物排放量居世界第一的国家。
目前，我国拥有水泥企业近5000家，产量已连续多年位居世界首位。NOX在水泥窑尾气污染中占有重要比例。我国水泥行业氮氧化物的排放占总排放量的10%左右。水泥企业已经成为继火力发电、汽车尾气之后的第三大NOX排放大户。
氮氧化物的危害性表现在：氮氧化物在大气中主要是以一氧化氮和二氧化氮平衡共存。氮氧化物会引起多种呼吸道疾病，是形成光化学烟雾的主要污染物，也是形成酸雨的主要酸性物质之一。二氧化硫和氮氧化物还能形成无机盐的细颗粒物，加重空气中的细颗粒物污染。
氮氧化物的减排问题已经成为制约我国环境及经济发展的重大问题。目前水泥厂基本都采用SNCR脱硝系统，需要使用氨水、尿素等作为脱硝还原剂，因此增加了企业的运行成本。利用水泥窑协同处置污泥可降低氮氧化物，减少了还原剂氨水或者尿素的用量，既为企业节约了运行成本，同时可以获得污泥处置的补贴。
因此，利用水泥窑协同处置污泥，是一种在利用最佳技术处置污泥的同时又降低了水泥窑烟气中的氮氧化物排放的系统，是一种一举两得的技术路线。
发明内容本发明的目的是提供一种水泥窑协同处置湿污泥并降低氮氧化物排放的系统，以解决现有技术水泥窑氮氧化物排放量大的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种水泥窑协同处置湿污泥并降低氮氧化物排放的系统，包括设置在地面下方的地下式污泥仓，其特征在于：地下式污泥仓下方依次设有卸料螺旋、正压给料机、固体泵，所述地下式污泥仓内底部通过破拱滑架与卸料螺旋进料口连通，卸料螺旋的出料口通过管路与正压给料机的进料口的连接，且卸料螺旋与正压给料机之间管路上安装有闸板阀，正压给料机的出料口通过管路与固体泵的进料口连接，地下式污泥仓所在的地面外还设置有喷枪、水泥分解炉，所述固体泵出料口通过高压低摩阻复合管道与喷枪进料口连接，且高压低摩阻复合管道上安装有除杂器，喷枪的喷口通入水泥分解炉中。
所述的一种水泥窑协同处置湿污泥并降低氮氧化物排放的系统，其特征在于：所述地下式污泥仓为长方形结构，表面碳钢防腐处理，地下式污泥仓放置在地下便于污泥运输车倾倒污泥，地下式污泥仓的仓顶设有料位检测仪，能自动检测、报警并实时显示料位。
所述的一种水泥窑协同处置湿污泥并降低氮氧化物排放的系统，其特征在于：所述卸料螺旋采用单轴卸料螺旋。
所述的一种水泥窑协同处置湿污泥并降低氮氧化物排放的系统，其特征在于：所述正压给料机采用双轴螺旋给料机。
所述的一种水泥窑协同处置湿污泥并降低氮氧化物排放的系统，其特征在于：所述高压低摩阻复合管道采用无缝钢管为基材，无缝钢管内表面复合低摩阻材料。
所述的一种水泥窑协同处置湿污泥并降低氮氧化物排放的系统，其特征在于：所述固体泵是一种容积泵。
所述的一种水泥窑协同处置湿污泥并降低氮氧化物排放的系统，其特征在于：所述喷枪利用压缩空气将固体泵送过来的污泥充分打散喷入水泥分解炉内。
本发明的有益效果是：
1、提供了一种高含水率的湿污泥（含水率在80％左右）直接处置的系统方案，该技术是一种无害化、减量化、资源化、低成本的最佳污泥处置方式。
2、利用污泥中的氨类（NHi）、氰(HCN)、烃根（CHi）等还原性成分与氮氧化物（NOX）发生反应生成氮气（N2），将部分的氮氧化物（NOX）还原成氮气（N2），降低了水泥窑烟气中氮氧化物（NOX）排放。减少了SNCR脱硝所用还原剂氨水或者尿素的量，既为企业节约了运行成本，同时可以获得污泥处置的补贴。
3、本发明系统新颖独特、简单实用、过程连续、自动、安全可靠。
附图说明
图1为本发明系统结构图。
具体实施方式
参见图1所示，一种水泥窑协同处置湿污泥并降低氮氧化物排放的系统，包括设置在地面下方的地下式污泥仓1，地下式污泥仓1下方依次设有卸料螺旋3、正压给料机5、固体泵6，地下式污泥仓1内底部通过破拱滑架2与卸料螺旋3进料口连通，卸料螺旋3的出料口通过管路与正压给料机5的进料口的连接，且卸料螺旋3与正压给料机5之间管路上安装有闸板阀4，正压给料机5的出料口通过管路与固体泵6的进料口连接，地下式污泥仓1所在的地面外还设置有喷枪9、水泥分解炉10，固体泵6出料口通过高压低摩阻复合管道8与喷枪9进料口连接，且高压低摩阻复合管道8上安装有除杂器7，喷枪9的喷口通入水泥分解炉10中。
本发明工作过程如下：
(1)将污水处理厂产生的市政污泥通过污泥运输车运进厂内，倾倒入地下式污泥仓内；
(2)通过仓底下部破拱滑架将污泥送入卸料螺旋中；
(3)卸料螺旋将污泥送入正压给料机。在卸料螺旋和正压给料机之间设置有闸板阀；
(4)正压给料机将污泥挤入固体泵中；
(5)固体泵通过高压低摩阻复合管道将污泥泵送至喷枪；
(6)管道上设置除杂器用于过滤大块杂质；
(7)喷枪将污泥分散地喷入水泥分解炉内焚烧。
由于污泥中含有一部分氨类（NHi）、氰(HCN)、烃根（CHi）等还原性成分，能将水泥窑烟气中的氮氧化物（NOX）还原成氮气（N2），降低了水泥窑烟气中氮氧化物（NOX）排放。
还原方程式如下所示：
通过燃烧污泥挥发分中氨类（NHi）、氰(HCN)、烃根（CHi）等与NOx的均相化学反应来还原气体产物中的NOx。
污泥挥发分还原NOx的均相化学反应：还原气氛中NO与氨类（NHi）和氮原子（N）反应生成N2：
NO+NH→N2+OH(1)
NO+NH2→N2+H2O(2)
NO+N→N2+O(3)
还原气氛中NO与烃根（CHi）结合生成氰（HCN）：
NO+CH→HCN+O(4)
NO+CH2→HCN+OH(5)
NO+CH3→HCN+H2O(6)
然后HCN与O、OH按以下反应生成中间产物氰氧化物：
HCN+O→NCO+H(7)
HCN+OH→HNCO+H(8)
氰氧化物在还原性气氛中转化为氨类：
NCO+H→NH+CO(9)
HNCO+H→NH2+CO(10)
NH+H→N+H2(11)
NH2+NH2→NH3+NH(12)
水泥窑协同处置污泥一般量为0.04吨污泥/吨熟料，氮氧化物减排率可达35%左右。
步骤(1)中，污泥为污水处理厂产生的市政污泥，保证其中含有氨类（NHi）、氰(HCN)、烃根（CHi）等还原性成分，能将水泥窑烟气中的氮氧化物（NOX）还原成氮气（N2），降低了水泥窑烟气中氮氧化物（NOX）排放。
步骤(1)中，污泥的含水率在80％左右，保证污泥输送阻力小，且喷出的污泥处于流化状态。
本发明中，地下式污泥仓为长方形结构，碳钢防腐处理，地下式污泥仓放置在地下便于污泥运输车倾倒污泥，仓顶设有料位检测仪，能自动检测、报警并实时显示料位。
本发明中，破拱滑架作用是破拱，污泥中具有高粘度，容易在仓内产生起拱、粘仓、堵塞等状况，破拱滑架可以将污泥连续地卸出污泥仓。
本发明中，卸料螺旋为单轴卸料螺旋，它的作用是接收破拱滑架输送来的污泥，并且将污泥输送至正压给料机中。
本发明中，闸板阀用于固体泵检修维护时，防止污泥下落。
本发明中，正压给料机为双轴螺旋给料机，可以将污泥挤入固体泵中。
本发明中，高压低摩阻复合管道为一种复合材料，采用无缝钢管为基材，钢管内表面用低摩阻材料复合。该管道具有摩擦系数小、耐磨损、耐腐蚀、耐高压等特点，保证物料流通，无堵塞。
本发明中，固体泵是一种容积泵，对物料的适应能力强，具有高压输送特性，适宜输送污泥等粘稠状半固体物料。
本发明中，除杂器可以有效去除污泥中块状物质，防止堵塞喷枪。
本发明中，喷枪利用压缩空气将泵送过来的污泥充分打散喷入水泥分解炉内，分散后的污泥能快速完成水分蒸发、挥发分燃烧等过程，减少对水泥烧成工况的影响。
本发明中，水泥分解炉内的温度一般控制在850±50℃。经过水泥分解炉高温蒸发湿污泥中水分，污泥有机成分开始焚烧，污泥无机成分与水泥原料一起入窑烧制成水泥熟料。

Claims (7)

1.一种水泥窑协同处置湿污泥并降低氮氧化物排放的系统，包括设置在地面下方的地下式污泥仓，其特征在于：地下式污泥仓下方依次设有卸料螺旋、正压给料机、固体泵，所述地下式污泥仓内底部通过破拱滑架与卸料螺旋进料口连通，卸料螺旋的出料口通过管路与正压给料机的进料口的连接，且卸料螺旋与正压给料机之间管路上安装有闸板阀，正压给料机的出料口通过管路与固体泵的进料口连接，地下式污泥仓所在的地面外还设置有喷枪、水泥分解炉，所述固体泵出料口通过高压低摩阻复合管道与喷枪进料口连接，且高压低摩阻复合管道上安装有除杂器，喷枪的喷口通入水泥分解炉中。
2.根据权利要求1所述的一种水泥窑协同处置湿污泥并降低氮氧化物排放的系统，其特征在于：所述地下式污泥仓为长方形结构，表面碳钢防腐处理，地下式污泥仓放置在地下便于污泥运输车倾倒污泥，地下式污泥仓的仓顶设有料位检测仪，能自动检测、报警并实时显示料位。
3.根据权利要求1所述的一种水泥窑协同处置湿污泥并降低氮氧化物排放的系统，其特征在于：所述卸料螺旋采用单轴卸料螺旋。
4.根据权利要求1所述的一种水泥窑协同处置湿污泥并降低氮氧化物排放的系统，其特征在于：所述正压给料机采用双轴螺旋给料机。
5.根据权利要求1所述的一种水泥窑协同处置湿污泥并降低氮氧化物排放的系统，其特征在于：所述高压低摩阻复合管道采用无缝钢管为基材，无缝钢管内表面复合低摩阻材料。
6.根据权利要求1所述的一种水泥窑协同处置湿污泥并降低氮氧化物排放的系统，其特征在于：所述固体泵是一种容积泵。
7.根据权利要求1所述的一种水泥窑协同处置湿污泥并降低氮氧化物排放的系统，其特征在于：所述喷枪利用压缩空气将固体泵送过来的污泥充分打散喷入水泥分解炉内。
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