CN114133972B - 一种模块化组装的工业烟气固废物资源化处理装置及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种模块化组装的工业烟气固废物资源化处理装置及其操作方法，本发明解决了工业烟气固废物传统处理工艺占用场地多、设备复杂、投资大、安装拆卸不方便、运行成本高、资源化利用率低等问题。包括依次连接安装的第一层配料系统、第二层均化系统、第三层搅拌系统、第四层成型系统和控制系统。其中，第一层配料系统内安装有三箱配料仓和定量配料机；第二层均化系统内安装有缓存上仓、混合均化机；第三层搅拌系统内安装有缓存中仓、气动卸料阀、强力搅拌机；第四层成型和控制系统内安装有缓存下仓、螺旋给料机、高压成型机、成品输送机和配电集控室。本发明具有占地面积小、投资少、结构紧凑、工序简单、能耗低、智能化程度高等特点。

Description

一种模块化组装的工业烟气固废物资源化处理装置及其操作 方法

技术领域

本发明涉及工业烟气固废物资源化利用技术领域，具体的是一种模块化组装的工业烟气固废物资源化处理装置及其操作方法。

背景技术

目前，我国冶金、硅业、焦化、化工等行业大都采用了干、湿法除尘技术，除尘过程中产生了大量的烟气固废物，这些烟气固废物为金属和非金属矿物烟尘颗粒，其主要成分为Fe、Mn、Cr和Ca、Mg、Zn还有少量的固体C，具有粒度细、含铁量高的特点，是宝贵的二次资源。

长期以来，大部分企业处理工业烟气固废物，采取回配烧结法和球团法处置，由于工业烟气固废物来源广、成份复杂、比表面积大、空隙高、粒度小的化学性质、物理特征，回配法入炉易造成配料不均、运行不稳定、炉层透气性差、安全隐患多、除尘器负荷下降和返回烧结法耗能高、污染重、成本高等问题而只能低价处理或外排，如处理不当不但浪费资源、且更加环境污染严重；有部分采用球团法处理烟气固废物，不但工艺复杂、设备投资大，运行费用高，部分因场地小等原因而不能产业化，如湿法除尘下的烟气固废物必须先进行烘干、干法除尘下的烟气固废物必须先进行消化才能用成型，且成型后的球团还需要烘干，有部分因设备不配套、辅料不适应等问题，致使不能产业化应用。

在此基础上，本发明提供一种新的装置和方法来解决此问题。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供一种模块化组装的工业烟气固废物资源化处理装置及其操作方法，有效解决了现有技术中处理烟尘固废工艺复杂、占用场地多、设备复杂、设备投资大，运行费用高、安装拆卸不方便、运行成本高、资源化利用率低等问题。本发明实现占地面积小、投资少、结构紧凑、工序简单、智能化程度高的工业烟气固废物资源化装置。

一种模块化组装的工业烟气固废物资源化处理装置，包括从上至下依次连接安装的第一层配料系统、第二层均化系统、第三层搅拌系统、第四层成型系统和控制系统。

第一层配料系统，包括固定安装的三箱配料仓、定量配料机。三箱配料仓下端安装有定量配料机，定量配料机下端连接第二层均化系统内的缓存上仓。

第二层均化系统，包括固定安装的缓存上仓和混合均化机。混合均化机上端连接缓存上仓，下端连接第三层搅拌系统内的缓存中仓。

第三层搅拌系统，包括固定安装的缓冲中仓、气动卸料阀、强力搅拌机。强力搅拌机上端连接缓冲中仓下的气动卸料阀，下端连接第四层成型系统内的缓冲下仓。

第四层成型系统和控制系统，第四层成型系统包括固定安装的缓存下仓、螺旋给料机、高压成型机、成品输送机。高压成型机上端连接缓存下仓下端的螺旋给料机，下端连接成品输送机。控制系统包括配电集控室，将各层模块内配电、伺服电机、数据传输等装置连接集合于配电集控室内即可运行。

一种模块化组装的工业烟气固废物资源化处理的操作方法，其特征在于，烟气固废物资源化处理使用的固化材料制备方法包括以下步骤：

步骤一，烟气固废物固化材料制备方法；

烟气固废物固化材料由以下重量百分比的原料组成：

成型剂40～50％、改性剂5～10％、催化剂40～50％；

具体制备方法为：

成型剂：将多糖污泥85％、硼泥10％加入挤出机内，注入150℃蒸汽，搅拌中把稀释成10％浓度的柠檬酸5％水溶液喷洒于多糖污泥、硼泥上，使其水解、氧化、糊化反应30分钟后得到成型剂；

改性剂：N～羟甲基丙烯酰胺85％、双环茂二烯合铁15％送入密式混合机内混合搅拌制成；

催化剂：铝酸钠15％、铝酸钙20％、活性氧化镁65％送入密式混合机内制成；

固化材料：称成型剂、改性剂、催化剂，按配比输入立轴行星搅拌机内混合均化，搅拌10分钟后粉碎至150目得到烟气固废物资源化免烘干固化材料；

步骤二，将工业烟气固废物95％、固化材料5％分别加入第一层配料系统内的三箱配料仓内备用；

步骤三，通过配电集控室内的控制器依次启动：第四层成型系统和控制系统内的成品输送机、高压成型机、螺旋给料机；第三层搅拌系统内的强力搅拌机、气动卸料阀；第二层均化系统内的混合均化机；第一层配料系统内的定量配料机；

步骤四，按比例调整好定量配料机的出料量，通过定量配料机将配好的混合料下落至缓存上仓内备用；

步骤五，将缓存上仓内的混合料下落混合均化机内进行混合均化，将充分混合均化好的混合料送入缓冲中仓备用；

步骤六，将缓冲中仓混合均化的混合料，通过气动卸料阀将混合料输入强力搅拌机内进行混捏搅拌；将混捏搅拌好的混合料送入缓冲下仓；

步骤七，将缓冲下仓内混捏搅拌好的混合料通过螺旋给料机输入高压成型机内进行加压成型，成型为团块颗粒即为成品。

步骤八，将高压成型机成型好的成品，通过成品输送机下落至移动车内自然固化干燥，成品自然固化10-20小时即可用作冶炼原料或辅料。

本发明通过多箱料仓自动配料及混料、搅拌、成型等系统的有机结合，免去消解、烘干、烧结等工序，将工业烟气固废物成型固化再资源化应用，形成“工业烟气固废物→成型固化→炉料”工艺技术，实现占地面积小、投资少、结构紧凑、工序简单、能耗低、智能化程度高的工业烟气固废物资源化装置。

附图说明

图1为本发明整体内部连接结构示意图。

图2为本发明整体工作原理模块图。

附图标记：

第一层配料系统：1.三箱配料仓、2.定量配料机；

第二层均化系统：3.缓存上仓、4.混合均化机；

第三层搅拌系统：5.缓冲中仓、6.气动卸料阀、7.强力搅拌机；

第四层成型系统和控制系统：8.缓冲下仓、9.螺旋给料机、10.高压成型机、11.成品输送机、配电集控室12。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至图2对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。

下面将参照附图描述本发明的各示例性的实施例。

本发明为一种模块化组装的工业烟气固废物资源化处理装置，该装置采用四层模块化框架式结构，包括第一层配料系统、第二层均化系统、第三层搅拌系统、第四层成型系统和控制系统。每层为独立模块框架，先将每组模块内配置的装置安装在各自模块框架内，再按顺序将框架装配连接即可运行。

第一层配料系统，包括固定安装的三箱配料仓1、定量配料机2。三箱配料仓1下端安装有定量配料机2，定量配料机2下端连接第二层均化系统缓存上仓3。

第二层均化系统，包括固定安装的缓存上仓3和混合均化机4。混合均化机4上端连接缓存上仓3，下端连接第三层搅拌系统缓存中仓5。将配好的混合料从缓存上仓3下落至混合均化机4内进行混合均化，混合好混合料下落至缓存中仓5备用。

第三层搅拌系统，包括固定安装的缓冲中仓5、气动卸料阀6、强力搅拌机7。强力搅拌机7上端连接缓冲中仓5下的气动卸料阀6，下端连接第四层成型系统内的缓冲下仓8。将混合均化好的混合料，通过气动卸料阀6输入强力搅拌机7进行搅拌混捏，搅拌混捏好混合料下落至缓存下仓8备用。

第四层成型系统和控制系统，控制系统包括框架外侧的配电集控室12，将各层模块内配电、伺服电机、数据传输等装置连接集合于配电集控室内即可运行。

第四层成型系统包括固定安装的缓存下仓8、螺旋给料机9、高压成型机10、成品输送机11。高压成型机10上端连接缓存下仓8下端的螺旋给料机9，下端连接成品输送机11。将搅拌混捏好的混合料通过缓存下仓8下的螺旋给料机9输入高压成型机10内进行成型，成型的成品下落至输送机11，再通过输送机11下落至移动车内自然固化，10-20h后即可用作冶炼原料或辅料。

本发明中主要是对整体连接、烟气固废物固化材料及操作方法的改进，所以省略了各传感器和电磁阀的说明，举例说明，当定量配料机2、混合均化机4、气动卸料阀6、强力搅拌机7、螺旋给料机9、高压成型机10工作完之后，不但可自动控制，也可手动按钮控制，控制的电磁阀进行开口和闭合，也可信号传输给电磁阀进行自主开合。

具体操作方法如下：

步骤一，将工业烟气固废物95％、固化材料5％分别加入第一层配料系统内的三箱配料仓1内备用；

步骤二，通过配电集控室12内的控制器依次启动：第四层成型系统和控制系统内的成品输送机11、高压成型机10、螺旋给料机9；第三层搅拌系统内的强力搅拌机7、气动卸料阀6；第二层均化系统内的混合均化机4；第一层配料系统内的定量配料机2；需要注意的是，开机顺序需要按第四层成型系统、第三层搅拌系统、第二层均化系统、第一层配料系统反方向顺序进行，关机需按第一层配料系统、第二层均化系统、第三层搅拌系统、第四层成型系统正方向顺序进行。

步骤三，按比例调整好定量配料机2的出料量，通过定量配料机2将配好的混合料下落至缓存上仓3内备用；

步骤四，将缓存上仓3内的混合料下落至混合均化机4内进行混合均化，将充分混合均化好的混合料下落至缓冲中仓5备用；

步骤五，将缓冲中仓5混合均化的混合料，通过气动卸料阀6将混合料输入强力搅拌机7内进行混捏搅拌；将混捏搅拌好的混合料送入缓冲下仓8；

步骤六，将缓冲下仓8内混捏搅拌好的混合料通过螺旋给料机9输入高压成型机10内进行加压成型，成型为团块颗粒即为成品。

步骤七，将高压成型机10成型好的成品，通过成品输送机11下落至移动车内自然固化干燥，成品自然固化10-20小时即可用作冶炼原料或辅料。

本发明采用框架式模块化结构，将各系统装配框架内，按序组装而成。实现了有限场地下的产业化，且全封闭运行避免了对环境的二次污染。

1)在第一层配料系统内，将工业烟气固废物和固化材料分别送入三箱配料仓1内备用。通过定量配料机2按比例定量将原料和固化材料放入至第二层均化系统内的缓存上仓3内备用；

2)在第二层均化系统内，将缓存上仓3的混合料定量输入混合均化机4进行充分混合均化，混合均化好的混合料进入第三层搅拌系统缓冲中仓5内；

3)在第三层搅拌系统内，将缓冲中仓5内的混合料通过气动卸料阀6将混合料放入强力搅拌机7内进行搅拌混捏；搅拌混捏好的混合料放入缓冲下仓8内；

4)在第四层成型系统内，将缓冲下仓8内搅拌混捏均匀的混合料通过控制器螺旋给料9定量下落至高压成型机10内成型，成型好的成品通过成品输送机11下落至移动车内自然固化，10-20小时后即可用作冶炼原料或辅料。

本发明通过第一层配料系统、第二层均化系统、第三层搅拌系统、第四层成型系统和各工序出料口、进料口密封连接，可实现结构简单、定量准确、密封的原料输送，节省了大量皮带输送机及环保设施的投资。

通过固化材料改善了烟气固废物不易成型的特征，通过混合均化机4和强力搅拌机7的叠加搅拌均化，促进了混合料的均匀性，使混合料更易于成型。

采用高压成型机10对混合料进行成型，获得了低水分高强度的团块颗粒成品，通过固化材料自然固化特性，减少了干燥设备的投资。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下。

(1)本装置通过模块化结构设计，将配料、输送、混料、搅拌、成型等系统有机的结合，实现了工业烟气固废物固化成型智能化工艺。

(2)本装置免去了消解、烘干、烧结、冶炼等工序的“工业烟气固废物→成型固化→炉料”技术工艺，解决了干法除尘工业烟气固废物因高钙必须加水消化、湿法除尘的工业烟气固废物和成型后必须烘干的问题。

(3)本装置模块化框架式结构设计，结构紧凑、占地面积小，生产周期短、实现了工序简单、智能化程度高，解决了传统冷固球团生产占用场地多、设备复杂、投资大、烘干耗能高、资源化利用率低的问题。

(4)烟气固废物固化材料为实现了工业烟气固废物资源化的关键材料，固化材料中的多糖污泥为食品、淀粉、硼泥等为污水处理后的固废物。

本发明中成型剂系淀粉、化工企业污水处理后的多糖污泥、硼泥等固废物，通过化学键断裂、羟基酯化反应，生成胶结物质的成型剂，有效解决了食品、淀粉、化工等企业固废难处理和污染治理费用高及烟气固废物成型难等问题；同时有效降低了本发明的生产成本，实现了废弃物资源化的治污和环境保护。

本发明通过添加改性剂的化学共聚、接枝、交联等化学反应，使本发明粘结性能更强、应用范围更大、后期强度更高。改善了烟气固废物不易成型固结的特征，促进了烟气固废物成型固化率，有效的解决了传统粘结材料适应性差、用量大、效果差等问题。

本发明催化剂通过其凝胶、固化、发热、干燥作用，使烟气固废物成型后的团块颗粒快速固化，促进团块颗粒高强度的形成。解决了烟气固废物传统成型后必须干燥和烟气固废物中部分钙氧化物遇水易分解粉化等问题。

配比实施例一：

将成型剂50％、改性剂10％、催化剂40％按比例将上述原料输入立轴行星搅拌机内混合均匀，然后通过粉碎机粉碎至150目即得到固废物固化材料产品。

配比实施例二：

将成型剂45％、改性剂5％、催化剂50％按比例将上述原料输入立轴行星搅拌机内混合均匀，然后通过粉碎机粉碎至150目即得到固废物固化材料产品。

配比实施例三：

将成型剂40％、改性剂10％、催化剂50％按比例将上述原料输入立轴行星搅拌机内混合均匀，然后通过粉碎机粉碎至150目即得到固废物固化材料产品。

配比实施例一、二、三为工业烟气污染物固化材料应用检测指标如下：

其中，图中未示出配比实施例一、配比实施例二、配比实施例三分别的干燥强度，由于列出了多种不同行业，所以将三个配比实施例的干燥强度进行概括整合，其不论哪种配比实施例的湿强度均完整，干燥强度均大于行业要求。本发明通过多个料仓自动配料、输送、混料、搅拌、成型等系统的有机结合，免去消解、烘干、烧结等工序，形成“工业烟气固废物→成型固化→炉料”工艺技术，实现占地面积小、投资少、结构紧凑、工序简单、能耗低、智能化程度高的工业烟气固废物资源化装置。

Claims (2)

1.一种模块化组装的工业烟气固废物资源化处理的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，制备烟气固废物固化材料；

烟气固废物固化材料由以下重量百分比的原料组成：

成型剂40～50%、改性剂5～10%、催化剂40～50%；

具体制备方法为：

成型剂：将多糖污泥85%、硼泥10%加入挤出机内，注入150℃蒸汽，搅拌中把稀释成10%浓度的柠檬酸5%水溶液喷洒于多糖污泥、硼泥上，使其水解、氧化、糊化反应30分钟后得到成型剂；

改性剂：N～羟甲基丙烯酰胺85%、双环茂二烯合铁15%送入密式混合机内混合搅拌制成；

催化剂：铝酸钠15%、铝酸钙20%、活性氧化镁65%送入密式混合机内制成；

固化材料：称成型剂、改性剂、催化剂，按配比输入立轴行星搅拌机内混合均化，搅拌10分钟后粉碎至150目得到烟气固废物资源化免烘干固化材料；

步骤二，将工业烟气固废物95%、固化材料5%分别加入第一层配料系统内的三箱配料仓(1)内备用；

步骤三，通过配电集控室(12)内的控制器依次启动：第四层成型系统内的成品输送机(11)、高压成型机(10)、螺旋给料机(9)；第三层搅拌系统内的强力搅拌机(7)、气动卸料阀(6)；第二层均化系统内的混合均化机(4)；第一层配料系统内的定量配料机(2)；

步骤四，按比例调整好定量配料机(2)的出料量，通过定量配料机(2)将配好的混合料下落缓存上仓(3)内备用；

步骤五，将缓存上仓(3)内的混合料下落混合均化机(4)内进行混合均化，将充分混合均化好的混合料送入缓存中仓(5)备用；

步骤六，将缓存中仓(5)混合均化的混合料，通过气动卸料阀(6)输入强力搅拌机(7)内进行混捏搅拌；将混捏搅拌好的混合料送入缓存下仓(8)；

步骤七，将缓存下仓(8)内混捏搅拌好的混合料通过螺旋给料机(9)输入高压成型机(10)内，进行加压成型为团块颗粒成品;

步骤八，将高压成型机(10)成型好的成品，通过成品输送机(11)下落至移动车内自然固化干燥，成品自然固化10-20小时即可用作冶炼原料或辅料。

2.根据权利要求1所述操作方法中所使用到的资源化处理装置，其特征在于，包括从上至下依次连接安装的第一层配料系统、第二层均化系统、第三层搅拌系统、第四层成型系统和控制系统;

第一层配料系统，包括固定安装的三箱配料仓(1)、定量配料机(2)，三箱配料仓(1)下端安装有定量配料机(2)，定量配料机(2)下端连接第二层均化系统的缓存上仓(3)；

第二层均化系统，包括固定安装的缓存上仓(3)和混合均化机(4)，混合均化机(4)上端连接缓存上仓(3)，混合均化机(4)下端连接第三层搅拌系统的缓存中仓(5)；

第三层搅拌系统，包括固定安装的缓存中仓(5)、气动卸料阀(6)、强力搅拌机(7)，强力搅拌机(7)上端连气动卸料阀(6)，强力搅拌机(7)下端连接第四层成型系统内的缓存下仓(8)；

第四层成型系统和控制系统，第四层成型系统包括固定安装的缓存下仓(8)、螺旋给料机(9)、高压成型机(10)、成品输送机(11)，高压成型机(10)上端连接缓存下仓(8)下端的螺旋给料机(9)，下端连接成品输送机(11)，控制系统包括配电集控室(12)。

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