CN107721217B - 一种活化窑系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种活化窑系统，包括多台活化窑、第一烟气循环管道和第二烟气循环管道；每台活化窑上设有空气进气口、第一烟气进气口、第二烟气进气口、第一烟气出气口和第二烟气出气口；每台活化窑的第一烟气进气口和第一烟气出气口均与第一烟气循环管道连通，每台活化窑的第二烟气进气口和第二烟气出气口均与第二烟气循环管道连通；在空气进气口、第一烟气进气口、第二烟气进气口、第一烟气出气口和第二烟气出气口处均安装有变频风机和风闸。还公开了一种活化窑系统的控制方法。该活化窑系统能够对含有可燃物及污染物的烟气进行二次高温燃烧，解决了烟气排放的污染和浪费能源的问题；同时具有可连续生产、节能环保等优点。

Description

一种活化窑系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及窑炉设备，具体涉及一种活化窑系统及其控制方法。

背景技术

“污染土”，近代大力发展工业，产生了的很多污染物，由于无组织的排放或排放系统失效，使其渗入土层，导致土的物理、力学、化学性质发生变化，因此形成了污染土。污染土主要包括有机污染土和重金属污染土，例如土壤中含有VOC、SVOC、总石油烃、氰化物、多环芳烃等有机污染物和铜、锌、铅、镉、镍等重金属，会直接影响生产活动，有害于人类健康、动物繁衍、植物生长。

“煤矸石”是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石，是碳质、泥质和砂质页岩的混合物，含碳量在20%～30%，具有低发热值的特点。随着我国煤矿业的快速发展，每年会累积很多煤矸石，具有关数据显示，中国历年已积存煤矸石约1000Mt，并且每年仍继续排放约100Mt，不仅堆积占地，而且还能自燃污染环境或引起火灾。

虽然煤矸石是一种固体废弃物，但若对其进行合理使用，也是一种有效的资源，可以作为低热值燃料来对污染土进行处理，处理后的残留物可以制作建筑材料等。现有技术中的利用煤矸石和处理污染土存在诸多不足：1、由于物料存在燃烧不充分的情况，燃烧后的烟气中会携带有较多可燃物和污染物，如氰化物、多环芳烃等有机污染物、挥发性有机气体VOC和半挥发性有机气体SVOC等，导致排放烟气污染严重且浪费能源的问题；2、每台活化窑一个活化周期的活化处理过程分为添加物料、物料加热、物料燃烧、冷却和出料，目前，为了统一化管理，活化窑的生产周期都是同步的，虽然在管理上比较简便，但活化窑不能持续生产，完成一个活化周期后，每台窑均需要再单独加热物料，需要额外提供热能供应，污染土处理效率低，同时，活化窑中物料燃烧过程中产生的高温热量又得不到有效利用；3、对窑炉燃烧后的烟气处理一般采用双碱法脱硫除尘系统，处理方式单一，且处理效率低。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是：提供一种活化窑系统及其控制方法，能够对含有可燃物和污染物的烟气进行二次燃烧，以解决排放烟气污染严重和浪费能源的问题；同时具有可连续生产、节能环保等优点。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种活化窑系统，包括多台活化窑、第一烟气循环管道和第二烟气循环管道；所述活化窑上设有空气进气口、第一烟气进气口、第二烟气进气口、第一烟气出气口和第二烟气出气口；每个活化窑的第一烟气进气口和第一烟气出气口均与第一烟气循环管道连通，每个活化窑的第二烟气进气口和第二烟气出气口均与第二烟气循环管道连通；在所述空气进气口、第一烟气进气口、第二烟气进气口、第一烟气出气口和第二烟气出气口处均安装有变频风机和风闸；所述第二烟气循环管道上设有排烟口；每台活化窑为整体呈长方体的箱体结构，活化窑的顶部为向上拱起的弧形。

作为优选，还包括烟气处理系统，烟气处理系统进烟口与第二烟气循环管道的排烟口连通；所述烟气处理系统包括并联连通的SCR脱硝系统、双碱法脱硫除尘系统和水喷淋洗脱系统。

作为优选，所述第二烟气循环管道排烟口处设有变频风机和风闸，变频风机的进风口与第二烟气循环管道排烟口连通，出风口与烟气处理系统连通。

作为优选，还包括一控制器，控制器的控制端分别与系统中所有的变频风机和风闸连接；活化窑内还设有温度传感器，温度传感器与控制器的信息输入端连接。

作为优选，所述活化窑包括窑体；所述窑体呈长方体的箱体结构，窑体的顶部为向上拱起的弧形；在窑体的窑膛内沿水平方向安装有横向的炉桥，炉桥将窑膛分为物料活化层和风道层，物料活化层处于风道层的正上方；所述第一烟气进气口、第二烟气进气口和空气进气口设置在窑体上对应风道层的位置，所述第一烟气出气口和第二烟气出气口设置在窑体顶部；在窑体上还设有进料口和出料口，进料口设置在窑体侧面顶部，出料口设置在窑体侧面对应炉桥的位置；在进料口处设有进料门，在出料口处设有出料门；还包括第一电动提升机构和第二电动提升机构，第一电动提升机构与进料门连接，能够使进料门沿窑体侧壁上下移动以控制进料门的开闭；第二电动提升机构与出料门连接，能够使出料门沿窑体侧壁上下移动以控制出料门的开闭。

作为优选，所述窑体的窑壁设有三层，从内层到外层的材料依次为耐火砖、石棉和耐火砖。

作为优选，还设置有多个清灰口，所述清灰口并排设置在窑体侧面底部。

作为优选，所述窑体顶部还设置有多个辅助进料口。

一种活化窑系统的控制方法，每台活化窑的活化处理过程均分为物料添加阶段、物料加热阶段、第一温度活化阶段、第二温度活化阶段、冷却阶段和出料阶段；活化窑系统中的多台活化窑交错启动活化处理过程，使得在同一个时间段内，至少有一台活化窑处于第一温度活化阶段或加热阶段，至少有一台活化窑处于第二温度活化阶段；针对每台活化窑进行控制的具体步骤如下：

S1：物料添加阶段，打开活化窑的进料门，通过进料口将物料添加到活化窑内，关闭活化窑的进料门；温度传感器实时检测窑内温度信息，并将检测的温度信息传递到控制器；此时，活化窑内的温度为室温，通过控制器控制第一烟气出气口处的风闸和变频风机打开，使活化窑和第一烟气循环管道连通，活化窑内形成负压，防止污染物溢出；

S2：物料加热阶段，通过控制器打开第二烟气进气口处的风闸和变频风机，让第二烟气循环管道和活化窑连通，将第二烟气循环管道内的烟气进入活化窑并对物料进行加热；此时，第一烟气出气口处的风闸和变频风机处于开启状态，将活化窑产生的烟气送入第一烟气循环管道；

S3：第一温度活化阶段，当活化窑内的温度高于500℃时，通过控制器打开空气进气口处的风闸和变频风机，将空气送入活化窑内，对活化窑内的物料进行第一温度活化；此时，第二烟气进气口处的风闸和变频风机处于开启状态，将第二烟气循环管道的烟气送入活化窑；第一烟气出气口处的风闸和变频风机处于开启状态，将活化窑产生的烟气送入第一烟气循环管道；

S4：第二温度活化阶段，当活化窑内的温度高于1100℃时，通过控制器打开第一烟气进气口和第二烟气出气口处的风闸和变频风机，并关闭第二烟气进气口和第一烟气出气口处的风闸和变频风机，让第一烟气循环管道内的烟气进入活化窑进行二次燃烧，将产生的烟气送入第二烟气循环管道；对活化窑内的物料进行第二温度活化；

S5：冷却阶段，当活化窑内的温度不再升高且低于1100℃时，通过控制器关闭第一烟气进气口和第二烟气出气口处的风闸和变频风机，开启空气进气口和第一烟气出气口处的风闸和变频风机，进入空气对活化窑内的物料进行降温，产生的烟气送入第一烟气循环管道；

S6：出料阶段，当活化窑内的温度变到室温时，打开活化窑的出料门，通过出料口清理活化窑内的熟料；

S7：循环上述步骤S1~步骤S6；

上述步骤循环过程中，通过控制器控制烟气处理系统进烟口处的风闸和变频风机的开闭，让第二烟气循环管道内的烟气能够排入到烟气处理系统。

作为优选，所述活化窑加热阶段的温度范围为室温到500℃，第一温度活化阶段的温度范围为500℃~1100℃，第二温度活化阶段的温度范围为1100℃~1300℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明公开的活化窑系统中，包括多台活化窑、第一烟气循环管道和第二烟气循环管道，将每台活化窑的第一烟气进气口和第一烟气出气口与第一烟气循环管道连通，将每台活化窑的第二烟气进气口和第二烟气出气口与第二烟气循环管道连通，同时，至少有一台活化窑处于第一温度活化阶段或加热阶段，至少有一台活化窑处于第二温度活化阶段；处于第一温度活化阶段或加热阶段的活化窑燃烧产生的烟气中含有较多的可燃物和污染物，将含有可燃物和污染物的烟气通过第一烟气循环管道送入处于第二温度活化阶段的活化窑内进行二次燃烧，能让烟气中的污染气体有效燃烧，解决了排放烟气污染严重的问题，同时可以让烟气中的可燃物充分燃烧，可以节约能源。

2、本发明公开的活化窑系统中，物料加热阶段的温度范围为室温到500℃，第一温度活化阶段的温度在500℃~1100℃内，第二温度活化阶段的温度在1100℃~1300℃，将处于第二温度活化阶段的活化窑产生的高温烟气通过第二烟气循环管道送入处于加热阶段的活化窑内，对物料加热，将高温烟气送入第一温度活化阶段的活化窑内，对物料进行第一温度活化，无需再单独提供额外的高温，有效利用了处于第二温度活化阶段活化窑内物料燃烧产生的高温烟气。同时，通过第一烟气循环管道、第二烟气循环管道、每台活化窑的进气口和出气口连通的巧妙设计，错开不同活化窑所处的活化阶段，让活化窑系统可以做到连续生产，提高了污染土处理的效率。

3、本发明公开的活化窑系统中，烟气处理系统采用串联连通SCR脱硝系统、双碱法脱硫除尘系统和水喷淋洗脱系统，提高了对烟气处理的效率，环保效果好。

4、本发明公开的活化窑系统中，活化窑系统整体结构设计巧妙简洁，控制方便易操作。

附图说明

图1为本发明实施例中活化窑系统的系统结构示意图；

图2为本发明实施例中活化窑的立体结构示意图；

图3为本发明实施例中活化窑的剖面视图；

图4为本发明实施例中活化窑窑壁的局部放大图；

图5为本发明实施例中活化窑系统的控制流程图。

附图标记：

1、窑体；2、炉桥；3、物料活化层；4、风道层；5、空气进气口；6、低温烟气进气口；7、高温烟气进气口；8、低温烟气出气口；9、高温烟气出气口；10、进料门；11、出料门；12、第一支撑杆；13、第二支撑杆；14、第一横杆；15、进料门提升机；16、第一拉绳；17、第三支撑杆；18、第四支撑杆；19、第二横杆；20、出料门提升机；21、第二拉绳；22、耐火砖；23、石棉；24、清灰门；25、辅助进料口；26、炉孔。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例：

参照图1，一种活化窑系统，包括多台活化窑、第一烟气循环管道和第二烟气循环管道；所述活化窑上设有空气进气口5、第一烟气进气口6、第二烟气进气口7、第一烟气出气口8和第二烟气出气口9；每台活化窑的第一烟气进气口和第一烟气出气口均与第一烟气循环管道连通，每台活化窑的第二烟气进气口和第二烟气出气口均与第二烟气循环管道连通；在所述空气进气口、第一烟气进气口、第二烟气进气口、第一烟气出气口和第二烟气出气口处均安装有变频风机和风闸；所述第二烟气循环管道上设有排烟口；每台活化窑为整体呈长方体的箱体结构，活化窑的顶部为向上拱起的弧形。

本申请的活化窑系统中，设定第一烟气进气口为低温烟气进气口，第二烟气进气口为高温烟气进气口，第一烟气出气口为低温烟气出气口，第二烟气出气口为高温烟气出气口，高温烟气的温度一般在1100℃~1300℃，低温烟气的温度一般在常温到1100℃，室温一般为20~50℃。每台活化窑一个活化周期的活化处理过程分为物料添加阶段、物料加热阶段、第一温度活化阶段、第二温度活化阶段、冷却和出料；物料加热阶段的温度范围为室温到500℃，第一温度活化阶段的温度在500℃~1100℃内，第二温度活化阶段的温度在1100℃~1300℃。通过第一烟气循环管道和第二烟气循环管道将多台活化窑连通起来，让至少一台活化窑处于第一温度活化阶段或加热阶段，至少一台活化窑处于第二温度活化阶段。处于物料添加阶段、物料加热阶段、第一温度活化阶段、冷却和出料阶段的活化窑内均会产生较多的可燃物和污染气体，尤其是处于物料加热阶段或第一温度活化阶段活化窑内物料燃烧不充分的时候，将含有可燃物和污染气体的烟气通过第一烟气循环管道送入处于第二温度活化阶段的活化窑内进行二次燃烧，能让烟气中的污染气体有效燃烧，解决了排放烟气污染严重的问题，同时可以让烟气中的可燃物充分燃烧放热，可以节约能源。将处于第二温度活化阶段的活化窑产生的高温烟气通过第二烟气循环管道送入处于加热阶段的活化窑内，对物料加热，将高温烟气送入第一温度活化阶段的活化窑内，对物料进行第一温度活化，无需再单独提供额外的高温，有效利用了处于第二温度活化阶段活化窑内物料燃烧产生的高温烟气。同时，活化窑系统中的多台活化窑交错启动活化处理过程，使得在同一个时间段内，至少有一台活化窑处于第一温度活化阶段或加热阶段，至少有一台活化窑处于第二温度活化阶段，让活化窑系统可以做到连续生产，来提高污染土处理的效率。在物料添加阶段，第一烟气出口处设有风闸和变频引风机，可以在进料口形成负压，防止机械进料时挥发性污染物外泄。

还包括烟气处理系统，烟气处理系统进烟口与第二烟气循环管道的排烟口连通；所述烟气处理系统包括串联连通的SCR脱硝系统、双碱法脱硫除尘系统和和水喷淋洗脱系统。

所述第二烟气循环管道排烟口处设有变频风机和风闸，变频风机的进风口与第二烟气循环管道排烟口连通，出风口与烟气处理系统连通。排烟口处变频风机的风量为5000~30000立方米/小时，功率为22KW。可以提高对烟气处理的能力，环保效果好。

还包括一控制器，控制器的控制端分别与系统中所有的变频风机和风闸连接；活化窑内还设有温度传感器，温度传感器与控制器的信息输入端连接。温度传感器用于实时检测活化窑内的温度信息，并将检测的信息传输到控制器，控制器在相应阶段对系统中的风闸和变频风机开闭及风量进行控制，具体的控制过程参考活化窑系统的控制方法，使用计算机软件控制系统。

参照图2~图4，一种利用煤矸石和污染土生产水泥混合材料的活化窑，包括窑体1，所述窑体呈长方体的箱体结构，窑体的顶部为向上拱起的弧形；在活化窑的窑膛内沿水平方向安装有横向的炉桥2，炉桥将窑膛分为物料活化层3和风道层4，物料活化层处于风道层的正上方；窑体上对应风道层的位置设有贯穿窑壁的三个进气口，分别为第一烟气进气口6、第二烟气进气口7和空气进气口5，窑体顶部设有两个出气口，分别为第一烟气出气口8和第二烟气出气口9；在窑体上还设有进料口和出料口，进料口设置在窑体侧面顶部，出料口设置在窑体侧面对应炉桥的位置；在进料口处设有进料门10，在出料口处设有出料门11；还包括第一电动提升机构和第二电动提升机构，第一电动提升机构与进料门连接，能够使进料门沿窑体侧壁上下移动以控制进料门的开闭；第二电动提升机构与出料门连接，能够使出料门沿窑体侧壁上下移动以控制出料门的开闭。

本申请中，活化窑中活化的物料主要包含煤矸石、污染土和石灰石矿山弃渣等。具体操作时，通过进料门添加待活化的物料，通过出料门排出活化后的熟料，熟料可以作为水泥的混合物之一。炉桥将窑膛分为物料活化层和风道层，将物料和气道分开，炉桥的炉孔可以让物料和气道充分接触，提高物料中煤矸石的燃烧效率，从而提高物料的活化效率。通过第一电动提升机构可以控制进料门沿竖直方向上下移动，从而实现进料口的开闭；通过第二电动提升机构可以控制出料门沿竖直方向上下移动，从而实现出料口的开闭。无需人工推拉进料门或出料门，提高了进料门或出料门的控制效率，具体控制时，仅需操作第一电动提升机构和第二电动提升机构的控制开关，操作简便。在窑体进料口处设置进料门，在窑体出料口处设置出料门，可以提高活化窑的封闭性，也可以防止活化窑内的烟气经进料口或出料口排出。

本实施例中，所述第一电动提升机构包括固定安装在窑体外侧壁上的第一支撑杆12和第二支撑杆13，以及第一横杆14，第一横杆沿水平方向横向布置，且第一横杆的两端分别与第一支撑杆和第二支撑杆各自的顶端固定连接，第一横杆上安装有进料门提升机15，进料门提升机通过第一拉绳16与所述进料门的上部固定连接；在所述第一支撑杆和第二支撑杆上均安装有沿窑体侧壁方向的滑轨，所述进料门的两竖向侧边各自滑动卡接在第一支撑杆或第二支撑杆对应的滑轨内，使得进料门能够沿窑体侧壁上下滑动。

上述利用煤矸石和污染土生产水泥混合材料的活化窑中，进料门提升机拉动或放松第一拉绳，即可使进料门沿窑体侧壁上下移动，从而控制进料口的开闭；工作人员仅需操作进料门提升机的控制开关，就能控制进料口的开闭，操控快捷方便。让进料门在第一滑动轨道内沿窑体侧壁上下滑动，可以让进料门上下移动更省力、快捷；同时，第一滑动轨道还可以对进料门起到限位作用，由于窑内堆积有物料，若不对进料门进行限位，存在物料推动进料门而泄漏的风险，可能会导致窑内封闭性变差，使活化效率变低。

本实施例中，所述第二电动提升机构包括固定安装在窑体外侧壁上的第三支撑杆17和第四支撑杆18，以及第二横杆19，第二横杆沿水平方向横向布置，且第二横杆的两端分别与第三支撑杆和第四支撑杆各自的顶端固定连接，第二横杆上安装有出料门提升机20，出料门提升机通过第二拉绳21与所述出料门的上部固定连接；在所述第三支撑杆和第四支撑杆上均安装有沿窑体侧壁方向的滑轨，所述出料门的两竖向侧边各自滑动卡接在第三支撑杆或第四支撑杆对应的滑轨内，使得出料门能够沿窑体侧壁上下滑动。

上述利用煤矸石和污染土生产水泥混合材料的活化窑中，出料门提升机拉动或放松第二拉绳，即可使出料口沿窑体侧壁上下移动，从而控制出料口的开闭。工作人员仅需操作出料门提升机的控制开关，就能控制出料口的开闭，操控快捷方便。让出料门在第二滑动轨道内沿窑体侧壁上下滑动，可以让出料门上下移动更省力、快捷；同时，第二滑动轨道还可以对出料门起到限位作用，由于窑内堆积有物料，若不对出料门进行限位，存在物料推动出料门泄漏的风险，可能会导致窑内封闭性变差，使活化效率变低。

在具体设计时，第一支撑杆和第四支撑杆可以一体成型，减少支撑杆的使用，减少使用材料；进料门提升机或出料门提升机一般安装在各自横杆的中部，第一拉绳或第二拉绳一般需用耐热的钢绳。

本实施例中，在所述空气进气口、第一烟气进气口、第二烟气进气口、第一烟气出气口和第二烟气出气口处均安装有变频风机和风闸。安装变频风机和风闸是为了控制空气或烟气流通的速率，来配合提高物料的活化效率。

本实施例中，所述窑体的窑壁设有三层，从内层到外层的材料依次为耐火砖22、石棉23和耐火砖。这样，将窑壁设置为具有保温效果的多层结构，可以提高活化窑的封闭性能，提高保温效果，从而提高物料的活化效果。

本实施例中，还设置有多个清灰口，所述清灰口并排设置在窑体侧面底部。在清灰口处还设置有清灰门24，设置清灰门，是为了保证活化窑的封闭性，也可以防止空气进气口、低温烟气进气口或高温烟气进气口提供的空气、烟气外泄，从而提高物料的活化效率。实际设计时，并排设置三各清灰口。

本实施例中，所述窑体顶部还设置有多个辅助进料口25。当窑内物料燃烧不佳时，辅助进料口的作用是补充窑内燃料，以控制窑内温度；同时使用钻机对物料层进行穿孔，便于物料层通风，有利于物料层燃烧。因物料中有污染物，为防止烟气从辅助进料口溢出，所以当辅助物料口打开时，进气口停止供气，同时辅助进料口打开的时间控制在1分钟之内，就能基本消除当辅助进料口打开时烟气溢出的影响。

本申请中，设定第一烟气进气口为低温烟气进气口，第二烟气进气口为高温烟气进气口，第一烟气出气口为低温烟气出气口，第二烟气出气口为高温烟气出气口。一般有多台活化窑同时作业，活化窑的使用过程为：通过进料口将待活化的物料添加到窑膛内的物料活化层，通过高温烟气进气口提供高温烟气，对物料进行加热，此时，窑内产生的低温烟气通过低温烟气出气口排出；当窑内温度达到第一预设温度时，通过空气进气口提供空气、高温烟气进气口持续提供高温烟气，让物料在窑内进行第一次活化，并通过低温烟气出气口排出活化窑内的低温烟气；当窑内温度达到第二预设温度时，通过空气进气口持续提供空气、低温烟气进口提供低温烟气，让物料在窑内进行第二活化，让低温烟气进行二次燃烧，并通过高温烟气出气口将高温烟气排出；当窑内物料活化完成并冷却后，通过出料口排出燃烧活化后的物料。物料在窑内经过低温活化和高温活化，可以让煤矸石充分燃烧，污染土经高温活化处理，活化效率高；同时，可以对低温烟气进行二次高温燃烧，减少了排放烟气中的污染量，起到节能环保的作用。上述高温烟气的温度一般在1100℃~1300℃，低温烟气的温度一般在常温到1100℃，第一预设温度约为500℃，第二预设温度为1100℃。

具体实施时，所述窑体的尺寸为18m×12m×6m，所述窑膛内物料活化层的内空高度为5.0m，窑膛内风道层的内空高度为1.0m；所述炉桥的炉孔26的尺寸为1cm×1cm。活化窑的底部和窑体的窑壁设有三层，从内层到外层的材料依次为耐火砖、石棉和耐火砖砌筑，活化窑的顶部用耐火材料、石棉和钢板复合材料搭建。活化窑的进料门或出料门采用耐火闸门，以保证活化窑的密封效果。将窑顶部设计为弧形，是为了使窑顶更为坚固和有利于烟气收集。将窑底部顶部设计为弧形，是为了使风道便于清灰。本发明提供的利用煤矸石和污染土生产水泥混合材料的活化窑，能够有效控制活化窑进料门或出料门开闭，能够充分燃烧煤矸石、处理污染土，且操作简便；能够有效控制煤矸石、污染土等在低温阶段燃烧时产生的二次污染。

参照图5，本发明实施例中提供的活化窑系统的控制方法，每台活化窑的活化处理过程均分为物料添加阶段、物料加热阶段、第一温度活化阶段、第二温度活化阶段、冷却阶段和出料阶段；活化窑系统中的多台活化窑交错启动活化处理过程，使得在同一个时间段内，至少有一台活化窑处于第一温度活化阶段或加热阶段，至少有一台活化窑处于第二温度活化阶段；针对每台活化窑进行控制的具体步骤如下：

S1：物料添加阶段，打开活化窑的进料门，通过进料口将物料添加到活化窑内，关闭活化窑的进料门；温度传感器实时检测窑内温度信息，并将检测的温度信息传递到控制器；此时，活化窑内的温度为室温，通过控制器控制第一烟气出气口处的风闸和变频风机打开，使活化窑和第一烟气循环管道连通，活化窑内形成负压，防止污染物溢出；

S2：物料加热阶段，通过控制器打开第二烟气进气口处的风闸和变频风机，让第二烟气循环管道和活化窑连通，将第二烟气循环管道内的烟气进入活化窑并对物料进行加热；此时，第一烟气出气口处的风闸和变频风机处于开启状态，将活化窑产生的烟气送入第一烟气循环管道；

S3：第一温度活化阶段，当活化窑内的温度高于500℃时，通过控制器打开空气进气口处的风闸和变频风机，将空气送入活化窑内，对活化窑内的物料进行第一温度活化；此时，第二烟气进气口处的风闸和变频风机处于开启状态，将第二烟气循环管道的烟气送入活化窑；第一烟气出气口处的风闸和变频风机处于开启状态，将活化窑产生的烟气送入第一烟气循环管道；

S4：第二温度活化阶段，当活化窑内的温度高于1100℃时，通过控制器打开第一烟气进气口和第二烟气出气口处的风闸和变频风机，并关闭第二烟气进气口和第一烟气出气口处的风闸和变频风机，让第一烟气循环管道内的烟气进入活化窑进行二次燃烧，将产生的烟气送入第二烟气循环管道；对活化窑内的物料进行第二温度活化；

S5：冷却阶段，当活化窑内的温度不再升高且低于1100℃时，通过控制器关闭第一烟气进气口和第二烟气出气口处的风闸和变频风机，开启空气进气口和第一烟气出气口处的风闸和变频风机，进入空气对活化窑内的物料进行降温，产生的烟气送入第一烟气循环管道；

S6：出料阶段，当活化窑内的温度变到室温时，打开活化窑的出料门，通过出料口清理活化窑内的熟料；

S7：循环上述步骤S1~步骤S6；

上述步骤循环过程中，通过控制器控制烟气处理系统进烟口处的风闸和变频风机的开闭，让第二烟气循环管道内的烟气能够排入到烟气处理系统。

本实施例中，在第一烟气进气口、第二烟气进气口、第一烟气出气口和第二烟气出气口处均安装有变频烟气风机和风闸，在空气进气口处安装有空气变频风机和风闸。变频烟气风机的风量为3000~15000立方米/小时，功率17.5KW；空气变频风机的风量为5000~30000立方米/小时，功率为22KW。增大了活化窑在相同时间内的进风量和出风量，提高了相同时间内污染土的处理能力。

本实施例中，还对烟气处理系统进行了改进，烟气处理系统采用串联连通的SCR脱硝系统、双碱法脱硫除尘系统和和水喷淋洗脱系统；同时，在活化窑第二烟气出气口和烟气处理系统进烟口间连接有烟道，烟道的尺寸为1200mm×1200mm。大大提高了在相同时间内对烟气处理的综合能力，改进后的烟气处理能力为30000立方米/小时。烟气处理系统的处理指标能达到：处理能力30000立方米/小时，循环水利用率100%，脱硝效率≥90%，脱硫效率≥95%，除尘效率≥98%，VOC去除效率≥95%，SVOC去除效率≥95%，重金属去除效率≥95%，阻力＜1000Pa，液气比＜1.0L/m³，漏风率＜1%，烟气含湿量≤8%。

本实施例中，活化窑处理污染土中有机污染物的原理为：污染土中含有的有机污染物主要包括VOC、SVOC、总石油烃等，VOC、SVOC、总石油烃在低温500℃~850℃会受热挥发，挥发的有机物随低温烟气送入处于第二温度活化阶段的活化窑内，第二温度活化阶段的温度为1100℃~1300℃，低温烟气的温度为室温到1100℃，低温烟气二次燃烧的时间为6~10秒，氰化物、多环芳烃等有机污染物在高温燃烧后分解为CO₂、H₂O和NOx等小分子无机物。活化窑处理污染土中重金属污染物原理为：污染土中的重金属在1100℃-1300℃阶段时，被固定在原料的晶格中；另外，烟气中重金属在烟道中冷疑。烟气再进入烟气综合处理系统(SCR脱硝系统+双碱法脱硫除尘系统+水喷淋洗脱系统)处理，烟气实现达标排放。对熟料进行检测，烧失量≤10%，三氧化硫≤3.5%，火山灰性合格，水泥胶砂28天抗压强度比≥65%，含水量≤10%。

具体实施时，活化窑控制过程中，活化窑的冷却采用空气冷却降温。所述风闸尺寸为600mm×600mm。车间改造为封闭车间，具有1600平方米的硬化水泥地面，搭建了2000平方米的原材料堆棚，达到防尘、防渗的目的，另外，在在生产车间东侧约300米处，平整原材料堆场约5000平方米，堆料时采取“三防”措施。

本发明提供的活化窑系统整体结构设计巧妙简洁，能够对含有可燃物及污染物的烟气进行二次高温燃烧，解决了烟气排放的污染和浪费能源的问题；能够利用煤矸石、污染土等生产水泥混合材料，同时具有可连续生产、节能环保等优点；通过上述方法能够对活化窑系统进行有效控制。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的保护范围当中。

Claims (7)

1.一种活化窑系统，其特征在于，包括多台活化窑、第一烟气循环管道和第二烟气循环管道；所述活化窑上设有空气进气口、第一烟气进气口、第二烟气进气口、第一烟气出气口和第二烟气出气口；每个活化窑的第一烟气进气口和第一烟气出气口均与第一烟气循环管道连通，每个活化窑的第二烟气进气口和第二烟气出气口均与第二烟气循环管道连通；在所述空气进气口、第一烟气进气口、第二烟气进气口、第一烟气出气口和第二烟气出气口处均安装有变频风机和风闸；所述第二烟气循环管道上设有排烟口；每台活化窑为整体呈长方体的箱体结构，活化窑的顶部为向上拱起的弧形；

还包括烟气处理系统，烟气处理系统进烟口与第二烟气循环管道的排烟口连通；所述烟气处理系统包括串联连通的SCR脱硝系统、双碱法脱硫除尘系统和水喷淋洗脱系统；

所述第二烟气循环管道排烟口处设有变频风机和风闸，变频风机的进风口与第二烟气循环管道排烟口连通，出风口与烟气处理系统连通；

还包括一控制器，控制器的控制端分别与系统中所有的变频风机和风闸连接；活化窑内还设有温度传感器，温度传感器与控制器的信息输入端连接。

2.如权利要求1所述的活化窑系统，其特征在于，所述活化窑包括窑体；所述窑体呈长方体的箱体结构，窑体的顶部为向上拱起的弧形；在窑体的窑膛内沿水平方向安装有横向的炉桥，炉桥将窑膛分为物料活化层和风道层，物料活化层处于风道层的正上方；所述第一烟气进气口、第二烟气进气口和空气进气口设置在窑体上对应风道层的位置，所述第一烟气出气口和第二烟气出气口设置在窑体顶部；在窑体上还设有进料口和出料口，进料口设置在窑体侧面顶部，出料口设置在窑体侧面对应炉桥的位置；在进料口处设有进料门，在出料口处设有出料门；还包括第一电动提升机构和第二电动提升机构，第一电动提升机构与进料门连接，能够使进料门沿窑体侧壁上下移动以控制进料门的开闭；第二电动提升机构与出料门连接，能够使出料门沿窑体侧壁上下移动以控制出料门的开闭。

3.如权利要求2所述的活化窑系统，其特征在于，所述窑体的窑壁设有三层，从内层到外层的材料依次为耐火砖、石棉和耐火砖。

4.如权利要求2所述的活化窑系统，其特征在于，还设置有多个清灰口，所述清灰口并排设置在窑体侧面底部。

5.如权利要求2所述的活化窑系统，其特征在于，所述窑体顶部还设置有多个辅助进料口。

6.如权利要求1~5任一所述活化窑系统的控制方法，其特征在于，每台活化窑的活化处理过程均分为物料添加阶段、物料加热阶段、第一温度活化阶段、第二温度活化阶段、冷却阶段和出料阶段；活化窑系统中的多台活化窑交错启动活化处理过程，使得在同一个时间段内，至少有一台活化窑处于第一温度活化阶段或加热阶段，至少有一台活化窑处于第二温度活化阶段；针对每台活化窑进行控制的具体步骤如下：S1：物料添加阶段，打开活化窑的进料门，通过进料口将物料添加到活化窑内，关闭活化窑的进料门；温度传感器实时检测窑内温度信息，并将检测的温度信息传递到控制器；此时，活化窑内的温度为室温，通过控制器控制第一烟气出气口处的风闸和变频风机打开，使活化窑和第一烟气循环管道连通，活化窑内形成负压，防止污染物溢出；S2：物料加热阶段，通过控制器打开第二烟气进气口处的风闸和变频风机，让第二烟气循环管道和活化窑连通，将第二烟气循环管道内的烟气进入活化窑并对物料进行加热；此时，第一烟气出气口处的风闸和变频风机处于开启状态，将活化窑产生的烟气送入第一烟气循环管道；S3：第一温度活化阶段，当活化窑内的温度高于500℃时，通过控制器打开空气进气口处的风闸和变频风机，将空气送入活化窑内，对活化窑内的物料进行第一温度活化；此时，第二烟气进气口处的风闸和变频风机处于开启状态，将第二烟气循环管道的烟气送入活化窑；第一烟气出气口处的风闸和变频风机处于开启状态，将活化窑产生的烟气送入第一烟气循环管道；S4：第二温度活化阶段，当活化窑内的温度高于1100℃时，通过控制器打开第一烟气进气口和第二烟气出气口处的风闸和变频风机，并关闭第二烟气进气口和第一烟气出气口处的风闸和变频风机，让第一烟气循环管道内的烟气进入活化窑进行二次燃烧，将产生的烟气送入第二烟气循环管道；对活化窑内的物料进行第二温度活化；S5：冷却阶段，当活化窑内的温度不再升高且低于1100℃时，通过控制器关闭第一烟气进气口和第二烟气出气口处的风闸和变频风机，开启空气进气口和第一烟气出气口处的风闸和变频风机，进入空气对活化窑内的物料进行降温，产生的烟气送入第一烟气循环管道；S6：出料阶段，当活化窑内的温度变到室温时，打开活化窑的出料门，通过出料口清理活化窑内的熟料；S7：循环上述步骤S1~步骤S6；上述步骤循环过程中，通过控制器控制烟气处理系统进烟口处的风闸和变频风机的开闭，让第二烟气循环管道内的烟气能够排入到烟气处理系统。

7.如权利要求6所述的活化窑系统的控制方法，其特征在于，所述活化窑加热阶段的温度范围为室温到500℃，第一温度活化阶段的温度范围为500℃~1100℃，第二温度活化阶段的温度范围为1100℃~1300℃。

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