CN114656124A - 一种利用水泥窖废热的污泥干化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种利用水泥窖废热的污泥干化工艺，属于污泥处理技术领域。一种利用水泥窖废热的污泥干化方法包括：以水为热介质回收水泥窖筒体和/或水泥窖烟气热量，得导热热水；导热热水通过换热器与干化室空气进行热交换，得加热空气和热换后水；加热空气对污泥进行干化，得干化污泥和干化尾气。本发明提供的污泥干化工艺先后以水和空气为热介质传导热量，有效利用水泥窑筒体和/或水泥窖烟气热量，以解决现有污泥干化方法存在节能效果不佳、干化效率低、成本高、有害气体溢出多等问题。
Description
技术领域
本发明实施例涉及污泥处理技术领域，具体涉及一种利用水泥窖废热的污泥干化工艺。
背景技术
污泥是由污水处理过程利用物理法、化学法和生物法等处理废水时产生的沉淀物、颗粒物和漂浮物。污泥处理是对污泥进行减量化、稳定化和无害化处理的过程。如果污泥得不到合理处理，将造成二次污染，在污泥处理程序中，污泥干化处理是极为重要的环节，经过干化后的污泥，可应用于土地改良，建材利用、替代燃料等。
水泥工业作为基础性的原材料工业，随着新型干法水泥窑生产技术的不断进步，能耗也在不断的降低，但水泥工业的能源利用率还有待提高，仍有大量的能源被浪费。市场上传统的水泥干法回转窑的窑体是一个钢表面圆筒，钢筒体内壁与熟料接触的地方为耐火砖及各类窑衬、耐高温浇注料等，钢筒体外壁暴露在空气中，表面没有任何保温措施，筒体与周围环境进行辐射换热以及与周围空气的对流传热，损失的热量很多，造成大量的余热浪费，约占热损失的25％左右，大量向周围环境辐射的热量不仅造成了能源的浪费，同时使周围的工作环境变得恶劣，因此对回转窑筒体的表面辐射热进行回收利用迫在眉睫；根据红外热像仪的测定，回转窑外壁温度可达200℃，这部分热能可以被用来干化污泥。
公开号CN213506526U公开了一种利用水泥厂回转窑辐射热的污泥干化装置，此装置将用于污泥干化的封闭箱设置在水泥回转窑下方，严重影响水泥窑空间排布，且在实际的操作过程中，封闭箱难以实现完全密闭，污泥干化过程中逸散抽气会造成二次污染，容易产生恶臭影响厂区环境。
公开号CN109990609A公开了一种水泥窑筒体余热干化固废工艺，利用地暖管道和烘干管道将吸热后的水对固废储存库中的固废原料进行加热，从而使得固废储存库中的固废原料进行烘干。污泥属于固体废物，但其含水量较高，处理量普遍较大，单纯采用地暖和管道烘干干化效率极低，且同样无法解决好臭气问题。
鉴于此，提出本发明内容。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种利用水泥窖废热的污泥干化工艺，利用水泥窑筒体与周围环境进行辐射换热以及与周围空气的对流传热，和/或，利用水泥窖烟气热量，减少大量的余热浪费，以解决现有污泥干化方法存在节能效果不佳、干化效率低、成本高、有害气体溢出等问题。
为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：
一种利用水泥窖废热的污泥干化工艺，所述污泥干化工艺包括：以水为热介质回收水泥窖筒体和/或水泥窖烟气热量，得导热热水；导热热水通过换热器与干化室空气进行热交换，得加热空气和热换后水；加热空气对污泥进行干化，得干化污泥和干化尾气。
由于水泥窖热辐射和水泥窖烟气温度限制，本发明采用低温干化方法，通过以水为热介质回收回转窑集热部分和/或烟气热回收部分的热量，污泥干化部分主体为干化室，以空气为热介质，回转窑集热部分和/或烟气热回收部分与污泥干化部分之间以水为热介质传导热量。
在一个具体的实施方案中，所述以水为热介质回收水泥窖筒体热量的方法具体包括：水流经集热罩内侧的水管，通过集热片吸收水泥窖筒体产生的辐射热和对流热进行加热，所述导热热水的温度为70-80℃；其中，所述集热罩环形设置在所述水泥窖筒体的表面，所述集热片呈螺旋状，且安装在集热罩的内壁。由此上述集热罩便于对余热进行收集，避免余热的流失。较佳地，集热罩尽量大的覆盖水泥窖筒体表面，以不影响正常运转和检修为界。
在一个具体的实施方案中，所述以水为热介质回收水泥窖排放烟气热量的方法具体包括：水通过换热器与水泥窖烟气进行热交换，所述导热热水的温度为70-100℃；其中，所述换热器为管翅式换热器。水泥窖烟气包括窖头烟气和窖尾烟气，窖尾烟气中酸性气体和水蒸气含量较高，在热交换过程中，容易腐蚀换热器。作为优选，所述水泥窖烟气为窖头烟气，所述窖头烟气的温度为100-135℃。
在一个具体的实施方案中，所述加热空气在干化室内对污泥进行干化的方法具体包括：所述污泥通过带式干化机送入干化室，所述加热空气从所述带式干化机传送带的下方排出，污泥与加热空气接触进行热交换，得湿热空气，所述湿热空气返回至换热器与导热热水进行热交换，往返循环；其中，所述湿热空气的温度为50-75℃。污泥和加热空气采用上述输送方式，加热空气穿过污泥，进而与污泥进行高效热交换，有利于提高干化效率，降低成本。
在污泥干化过程中，湿热空气中的水分含量将逐渐升高，水分含量较高时，湿热空气与导热热水的热交换效率将降低。为此，在一个具体的实施方案中，所述湿热空气经水冷换热器进行换交换，得冷凝水和冷却后空气。冷却后空气通过换热器与导热热水进行热交换，所得加热空气在干化室内循环利用；其中，所述加热空气的温度为65-85℃。
在一个具体的实施方案中，所述冷凝水排放至水泥厂水处理系统；所述湿热空气被定期更新排出至水泥窑内进行焚烧处理。
在一个具体的实施方案中，所述换热后水返回至进行回收水泥窖筒体和/或水泥窖排放烟气的热量的步骤。
为了保证干化效率，所述污泥的含水率为50％-85％。若污泥含水率较高，可以在送入干化室前进行机械脱水处理，如利用离心分离、带式压滤、板框式压滤等方式进行污泥脱水。
在一个具体的实施方案中，所述干化污泥的含水率为10-40％，所述干化污泥替代部分燃料进行水泥窖协同处置。
在一个具体的实施方案中，所述干化尾气排出至水泥窑内进行焚烧处理，之后进入水泥窑尾气处理系统。
本发明具有如下优点：
1、本发明有效利用水泥窑筒体辐射的热量，减少水泥窑直接处置污泥的能耗。在一个具体的应用方案中，10t水在5h内可从20℃加热到80℃，每年节约原煤用量约146.7t，减少向大气排放SO2、烟尘以及粉煤灰和废渣等废弃物，有利于环境保护。
2、本发明利用水泥窑排放烟气中的热量干化污泥，再将干化后的污泥部分替代燃料，减容量可以达到67％，减重量可以达到80％，干化过程有机物无损失，降低污泥干化能耗同时减少节约水泥生产能耗。
3、本发明采用热交换原理热烟气间接供热，控制干化温度，有害气体析出量大大减少，干化室内热风循环利用，防止干化过程中产生的气体混入水泥厂烟气中增大尾气处理量，也防止干化过程中产生的气体逸散进入大气中污染环境，从而可以将少量有机气体输入水泥窑内处置。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明实施例一提供的利用水泥窖废热的污泥干化工艺的流程示意图；
图2为本发明实施例二提供的利用水泥窖废热的污泥干化工艺的流程示意图；
图3为本发明实施例三提供的利用水泥窖废热的污泥干化工艺的流程示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例一
本实施例提供一种利用水泥窖废热的污泥干化系统包括通过管道依次连接的回转窑集热部分、烟气热回收部分和污泥干化部分。其中：
回转窑集热部分包括水泥窖筒体、集热罩，集热罩环形设置在水泥窖筒体的表面，集热罩内壁安装有呈螺旋状的集热片，集热罩内侧设置有用于水流通的管道，通过集热片的蓄热作用能够对管道内流通的水进行加热，管道内流通的水吸收水泥窖筒体表面产生的辐射热和对流热后温度升高，排出温度为70-80℃的高温热水。
烟气热回收部分包括管翅式换热器，管翅式换热器分别与集热罩内侧管道出口和窖头烟气排出口连通，窖头烟气的温度为100-135℃，经回转窑集热部分排出的水通过管翅式换热器进一步与窖头烟气进行热交换，使水的温度进一步升高，排出温度为70-100℃的高温热水。
污泥干化部分包括干化室、管翅式换热器、螺旋输送机、空气排入口、干化尾气排出口、冷却塔。其中，管翅式换热器设置在干化室内，螺旋输送机用于向干化室输送污泥。空气通过空气排入口进入干化室，烟气热回收部分排出的高温热水通过管翅式换热器与干化室内空气进行热交换，排出温度为65-85℃的加热空气和换热后水。换热后水返至集热罩进行循环。加热空气在干化室内部循环。为了提高干化效率，优选地，经热交换得到的加热空气的排出口设置在污泥传送带的下方，加热空气可穿过位于传送带上的污泥，进而提高与污泥热交换效率，加热空气与污泥完成热交换的同时，带走污泥中的水分，形成湿热空气。湿热空气返回至干化室管翅式换热器与导热热水进行热交换，往返循环，使干化室内湿热空气的温度维持在50-75℃。在污泥干化过程中，湿热空气的湿度将逐渐升高，湿度高将影响干化效率，因此，污泥干化部分设置的冷却塔用于降低湿热空气的湿度，湿热空气经冷却塔处理后得到冷凝水和冷却后空气。冷却后空气经干化室管翅式换热器与导热热水进行热交换后温度升高，之后在干化室内循环。
具体地，参照图1，本实施例提供一种利用水泥窖废热的污泥干化工艺包括如下步骤：
集热片吸收水泥窑筒体表面产生的辐射热和对流热，将集热罩水管内部的水加热至70-80℃，之后通过管翅式换热器与窖头烟气进一步换热，排出70-100℃的导热热水，所得导热热水通过管翅式换热器与干化室空气换热，排出温度为65-85℃的加热空气；所得加热空气与含水率为50％-85％的污泥在干化室内进行干化处理，得湿热空气，湿热空气返回至管翅式换热器与导热热水进行换热，维持湿热空气的温度为50-75℃，管翅式换热器排出的换热后水返回至集热罩升温，往复循环；湿热空气通过冷却塔经换热器水冷换热，得冷凝水和冷却后空气，冷却后空气经管翅式换热器与导热热水换热，在干化室内循环利用；经污泥干化部分干化后得到的干化污泥含水率为10％-40％，而后进入水泥窑协同处置，可以替代部分燃料；污泥干化部分产生的干化尾气可进入水泥窑内通过高温除去有机物后进入水泥窑尾气处理系统；污泥干化部分的水冷换热器产生的冷凝水可直接进入水泥厂水处理系统，干化室内部分空气被定期排出，引入水泥窑内进行焚烧处理。
实施例二
参照图2，本实施例提供一种利用水泥窖废热的污泥干化工艺，其与实施例一的区别在于，烟气热回收部分停止工作。即水只通过回转窑集热部分，达到70-80℃后通过管翅式换热器与干化室内空气换热，得加热空气和换热后水，换热后水重新回到回转窑集热部分升温，往复循环。污泥进料量与实施例一相比减少；其余与实施例一相同。
实施例三
参照图3，本实施例提供一种利用水泥窖废热的污泥干化工艺，与实施例一的区别在于，回转窑集热部分停止工作。即水通过管翅式换热器与窖头烟气换热，达到70-100℃后，通过管翅式换热器与干化室内空气换热得加热空气和换热后水，换热后水重新回到烟气热回收部分升温，往复循环。污泥进料量与实施例一相比减少；其余与实施例一相同。
测试例1
入料量200吨/每天，污泥机械脱水后含水率为65％，一部分污泥200t/d不经过干化直接泵送到水泥窑分解炉内，为对比例一条件；另一部分200t/d采用实施例一的污泥干化工艺，污泥含水率降到30％。比较两种情况对水泥窑煤耗和产量的影响，结果如表一所示。
表一污泥干化前后对水泥窑煤耗和产量影响
结果显示，与对比例一相比，采用本发明实施例提供的污泥干化工艺对污泥进行处理，能够显著降低入窑水用量、水泥窑煤耗量，以及熟料减产产量。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种利用水泥窖废热的污泥干化工艺，其特征在于，所述污泥干化工艺包括：
以水为热介质回收水泥窖筒体和/或水泥窖烟气热量，得导热热水；
导热热水通过换热器与干化室空气进行热交换，得加热空气和热换后水；
加热空气对污泥进行干化，得干化污泥和干化尾气。
2.根据权利要求1所述的利用水泥窖废热的污泥干化工艺，其特征在于，所述以水为热介质回收水泥窖筒体热量的方法具体包括：水流经集热罩内侧的水管，通过集热片吸收水泥窖筒体产生的辐射热和对流热进行加热，所述导热热水的温度为70-80℃；其中，所述集热罩环形设置在所述水泥窖筒体的表面，所述集热片呈螺旋状，且安装在集热罩的内壁。
3.根据权利要求1所述的利用水泥窖废热的污泥干化工艺，其特征在于，所述以水为热介质回收水泥窖排放烟气热量的方法具体包括：水通过换热器与水泥窖烟气进行热交换，所述导热热水的温度为70-100℃；其中，所述换热器为管翅式换热器，所述水泥窖烟气为窖头烟气，所述窖头烟气的温度为100-135℃。
4.根据权利要求1所述的利用水泥窖废热的污泥干化工艺，其特征在于，所述加热空气对污泥进行干化的方法具体包括：所述污泥通过带式干化机送入干化室，所述加热空气从所述带式干化机传送带的下方排出，污泥与加热空气接触进行热交换，得湿热空气，所述湿热空气返回至换热器与导热热水进行热交换，往返循环；其中，所述湿热空气的温度为50-75℃。
5.根据权利要求4所述的利用水泥窖废热的污泥干化工艺，其特征在于，所述湿热空气经水冷换热器进行热交换，得冷凝水和冷却后空气，所述冷却后空气通过换热器与导热热水进行热交换，所得加热空气在干化室内循环利用；其中，所述加热空气的温度为65-85℃。
6.根据权利要求5所述的利用水泥窖废热的污泥干化工艺，其特征在于，所述冷凝水排放至水泥厂水处理系统；所述湿热空气被定期更新排出至水泥窑内进行焚烧处理。
7.根据权利要求1所述的利用水泥窖废热的污泥干化工艺，其特征在于，所述换热后水返回至进行回收水泥窖筒体和/或水泥窖排放烟气的热量的步骤。
8.根据权利要求1所述的利用水泥窖废热的污泥干化工艺，其特征在于，所述污泥的含水率为50％-85％。
9.根据权利要求1所述的利用水泥窖废热的污泥干化工艺，其特征在于，所述干化污泥的含水率为10-40％，所述干化污泥替代部分燃料进行水泥窖协同处置。
10.根据权利要求1所述的利用水泥窖废热的污泥干化工艺，其特征在于，所述干化尾气排出至水泥窑内进行焚烧处理，之后进入水泥窑尾气处理系统。
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