CN220537680U - 提高水泥生产线协同处置市政污泥量的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种提高水泥生产线协同处置市政污泥量的系统，包括污泥间接干化系统、废气处置系统、污泥预焚烧系统和协同处置系统。余热锅炉的蒸汽进入污泥间接干化系统对污泥进行间接加热得到干污泥，干污泥送入污泥预焚烧系统，与三次风管引出的高温风在污泥预焚烧系统内接触进行预焚烧；蒸汽经与污泥换热后产生冷凝水再经除氧器除氧后送入余热锅炉；干化气经冷凝除水后送入篦冷机高温段，产生的环境废气经废气处置系统送入篦冷机高温段或除臭后排放；经预焚烧后产生的高温烟气和灰渣送入分解炉，或者灰渣经冷却后送入水泥原料配料系统或其他综合利用系统。本实用新型在水泥窑系统和熟料质量稳定及环保的前提下，大幅提高市政污泥的处置量。

Description

提高水泥生产线协同处置市政污泥量的系统

技术领域

本实用新型涉及一种水泥生产线协同处置固体废弃物的系统，尤其涉及一种提高水泥生产线协同处置市政污泥量的系统。

背景技术

对于市政污泥，目前较为普遍的处理方法有卫生填埋、焚烧和堆肥农用等。由于污泥中含有众多有害物质，简单焚烧后会产生二噁英等污染物，造成二次污染，而利用水泥生产系统协同处理城市污泥具有清洁、安全、可持续等优势。同时，城市污泥中含有可燃物质，具有一定的热值(一般含水50％的污泥，低温发热量为1500～2000kcal/kg)，可作为水泥生产系统的替代燃料，污泥焚烧后的灰渣主要化学成分与水泥的主要组份相近，可作为水泥生产原料。因此，与水泥生产线协同处置是市政污泥理想的处置方式之一。

然而，水泥生产线协同处置市政污泥量普遍偏低。市政污泥主要来源于城市污水处理厂，是污水处理后的副产物，其水分含量大(含水率一般为60％～80％)，热值低，利用常规方法处置时，湿污泥中的水蒸发吸热量大，同时会增大水泥窑烟气量，给水泥窑安全运转和节能降耗带来负面影响，影响水泥烧成系统的稳定，污泥处置量难以提高。而降低市政污泥含水率，提高市政污泥热值，是提高水泥生产线协同处置能力和热量替代率的关键。目前采用的主要方式是对湿污泥采用预干化工艺，干化后的污泥再送入分解炉进行处置，目前7000t/d的熟料规模采用预干化工艺可以处置含水60％的污泥900t/d，处置能力为0.13吨/吨熟料。当预干化后的污泥处置量大时，如何喂入水泥生产线，降低对熟料品质的影响，也是需要解决的问题。此外，市政污泥处置过程的安全、环保也是基本要求。

专利CN212581744U公开了一种含有预处理装置的水泥窑协同处置污泥系统，该系统充分利用水泥窑的余热预处理污泥，在实现水泥窑余热资源梯级利用的同时减少协同处置污泥对水泥窑工艺与水泥质量的影响。然而该工艺存在两个问题，一是烘干后排出的废气含湿量较大，未经除湿经篦冷机进入烧成系统，水蒸气在烧成系统中对煤粉燃烧并无积极作用，反而水蒸气的升温增加煤耗，同时气量增加还会存在一定的排烟热损失，降低系统热效率；二是污泥烘干后排出的热烟气含有大量的恶臭气体。由于篦冷机后段熟料温度并不能去除H₂S、NH₃等恶臭气体，经窑尾的烟囱排放后，存在环境污染问题。另外，干化后的污泥采用直接送入分解炉的方式进行处置，处置规模较大时，影响水泥烧成系统的稳定和水泥熟料质量，可能出现烟气排放不达标的问题。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型的目的是提供一种在保证水泥窑系统和熟料质量稳定及环保要求的前提下，提高水泥生产线协同处置市政污泥量的系统。

技术方案：本实用新型所述的提高水泥生产线协同处置市政污泥量的系统，包括利用蒸汽对污泥间接干化的污泥间接干化系统、废气处置系统、污泥预焚烧系统和协同处置系统；所述协同处置系统包括水泥生产线上的除氧器、余热锅炉、篦冷机、三次风管和分解炉；所述余热锅炉的蒸汽进入污泥间接干化系统对污泥进行间接加热得到干污泥，干污泥送入污泥预焚烧系统，与三次风管引出的高温风在污泥预焚烧系统内接触进行预焚烧；蒸汽经与污泥换热后产生冷凝水再经除氧器除氧后送入余热锅炉，污泥干化过程产生的干化气经冷凝除水后送入篦冷机高温段，产生的环境废气经废气处置系统送入篦冷机高温段或除臭后排放；经预焚烧后产生的高温烟气和灰渣送入分解炉，或者灰渣经冷却后送入水泥原料配料系统或其他综合利用系统。

其中，所述污泥间接干化系统包括湿污泥仓、与湿污泥仓连接利用蒸汽对污泥间接干化的污泥干化机、用于储存干化后产生的干污泥的干污泥储仓、用于对污泥产生的干化气进行冷凝除水的干化气冷凝器、用于储存蒸汽与污泥换热后产生的凝结水的凝结水箱。其中，所述污泥间接干化系统还包括用于对块状污泥进行破碎预处理的污泥预处置装置。

其中，所述废气处置系统包括用于对环境废气进行抽气的废气抽风机、用于控制进入篦冷机高温段的第一风量调节阀、与废气抽风机连接的应急除臭系统、用于控制进入应急除臭系统的第二风量调节阀。

其中，所述污泥预焚烧系统包括与污泥间接干化系统连接用于对干污泥进行预焚烧的动态预燃炉、设于动态预燃炉气相入口与三次风管之间用于调节进入动态预燃炉风量的第三风量调节阀。还包括设于动态预燃炉物料入口与污泥间接干化系统之间的炉前料仓、设于炉前料仓出料口的回转锁风阀、设于回转锁风阀与动态预燃炉物料入口之间的螺旋输送机、设于动态预燃炉物料出口处的重锤翻板阀、与重锤翻板阀连接用于对燃烧后产生的灰渣进行冷却的灰渣冷却机。所述动态预燃炉采用可变转速的回转窑结构，用于控制干污泥的处置量和停留时间。

其中，所述除氧器的出口经给水泵与余热锅炉的进水口连接；所述三次风管上设有用于调节进入分解炉风量的三次风管风量调节阀及污泥预焚烧系统风量的第三风量调节阀；余热锅炉产生的蒸汽经分汽缸送至污泥间接干化系统。所述三次风管上设有接入动态预燃炉的支管，用于将三次风管的部分高温风送入污泥预焚烧系统。所述余热锅炉包括窑头AQC余热锅炉和窑尾SP余热锅炉。

利用上述的系统提高水泥生产线协同处置市政污泥量的方法，包括以下步骤：

(A)湿污泥在污泥间接干化系统中利用余热锅炉产生的蒸汽间接干化湿污泥，干化后的干污泥送至污泥预焚烧系统，蒸汽与湿污泥换热降温凝结成凝结水后送至除氧器，除氧后送入余热锅炉，干化过程中产生的干化气经冷凝器除水后送至篦冷机的高温段进行处置；污泥储存与处置过程产生的环境废气进入废气处置系统；

(B)当篦冷机停止运行时，环境废气进入应急除臭系统除臭，达标后排放；当篦冷机运行时，环境废气进入篦冷机高温段进行高温处置；

(C)污泥间接干化系统的干污泥和三次风管的部分高温段风分别进入污泥预焚烧系统，利用高温风对干污泥进行焚烧预处置，产生的高温烟气进入分解炉，灰渣经冷却后送至水泥原料配料系统或其他综合利用系统。

其中，步骤(A)中，在污泥间接干化系统中，污泥运输车将高含水率的湿污泥卸入污泥仓，污泥仓中的湿污泥通过污泥输送与预处置系统将湿污泥预处置后送至污泥干化机。对于含水率约80％的流动性较好的污泥采用污泥泵送的方式送入污泥干化机，对于含水率约60％的块状湿污泥采用链板机输送和破碎机破碎的预处置设备，预处置后送入污泥干化机。污泥干化机利用蒸汽间接干化湿污泥，干化后的干污泥经第一干污泥输送机送至干污泥储仓，污泥干化机中的蒸汽与污泥换热降温凝结成凝结水后进入凝结水箱，凝结水泵将凝结水送至除氧器，污泥干化机产生的干化气经冷凝器冷凝除水后经干化气排风机送至篦冷机高温段进行处置，冷凝器产生的冷凝水送至污水处理设施处置或者送回污水处理厂处置。

步骤(B)中，在废气处置系统中，通过废气抽风机将污泥储存车间和污泥干化车间的废气抽出经第一风量调节阀送入至篦冷机高温段，废气经过与篦冷机上的高温熟料换热后随水泥窑的二次风和三次风进入水泥窑和分解炉进行高温处置，当篦冷机停止运行时候，经第二风量调节阀送入应急除臭系统进行处置，达标后排放。

步骤(C)中，在污泥预焚烧系统中，来自干污泥储仓的干污泥经第二干污泥输送机送至炉前料仓，依次经回转锁风阀和螺旋输送机进入动态预燃炉，来自三次风管的高温风经第三风量调节阀进入动态预燃炉，动态预燃炉利用高温风对干污泥进行焚烧预处置，产生的烟气进入分解炉，产生的灰渣经重锤翻板阀进入灰渣冷却机进行冷却，冷却后的灰渣经皮带输送机送至水泥原料配料系统或其他综合利用系统；在动态预燃炉中，通过调节预燃炉的转速可以控制干污泥的处置量和停留时间，保证干污泥的预处置效果，通过调节三次风管风量调节阀和第三风量调节阀可以控制进入动态预燃炉的三次风量；

在协同处置系统中，窑头AQC余热锅炉和窑尾SP余热锅炉产生的蒸汽经分汽缸送至污泥干化机，多余蒸汽送至汽轮机发电，污泥干化机和汽轮机凝结水以及除氧器补充水送入除氧器，除氧器产生的除氧水经给水泵送至窑头AQC余热锅炉和窑尾SP余热锅炉。篦冷机产生的高温风经三次风管接入分解炉，同时三次风管上设有接入动态预燃炉的支管，通过调节三次风管风量调节阀和第三风量调节阀可以控制进入动态预燃炉的三次风量。

有益效果：本实用新型与现有技术相比，取得如下显著效果：

(1)利用水泥窑余热锅炉产生的蒸汽对市政污泥进行间接干化，干化后的污泥含水率30％～40％，体积可减少60％～70％，提高了污泥的热值，干化污泥可作为替代燃料入水泥窑协同处置，对熟料的质量影响小，有利于提高水泥窑的燃料替代率。根据热力计算与水泥配料设计，对于2500t/d的熟料线，采用本工艺可以处置1700t/d的含水率60％市政污泥，干化后污泥含水率30％，含水率60％市政污泥处置量达到0.68吨/吨熟料。

(2)采用间接式污泥干化机，以水泥窑余热锅炉产生的蒸汽为热源，蒸汽获取方便，对水泥窑余热锅炉改动小。由于使用蒸汽间接加热，蒸汽与污泥不接触，蒸汽冷凝后循环回余热锅炉，蒸汽利用率高，污泥干化产生的干化气主要为水蒸气，冷凝除水后气量少，进入水泥生产系统高温处置能耗低。湿污泥经污泥干化机破碎和搅动后，成均匀颗粒状，利于进一步处置。

(3)采用污泥预焚烧工艺对干污泥进行预处置，产生的热烟气和可燃气体进入分解炉，产生的灰渣冷却后送至水泥原料配料系统或其他综合利用系统，不仅可以替代分解炉用煤，且对分解炉运行的影响小，保证水泥熟料质量。通过调整原料配比，可以大大提高污泥的处置规模。

(4)污泥储存和干化过程中产生的废气送至篦冷机高温段，与高温熟料换热后随二次风和三次风进入水泥窑和分解炉高温处置，系统工艺简单，运行成本低。

(5)采用可变转速的动态预燃炉处置干污泥，可避免干污泥直接入分解炉出现燃烧不充分而影响水泥烧成系统稳定运行及熟料质量的问题；通过调节预燃炉转速，可以控制污泥的焚烧质量保证处置效果。

(6)干污泥焚烧产生烟气送入分解炉，分解炉内温度高达900℃，停留时间在5秒以上，且呈碱性环境，可实现焚烧烟气的完全无害化处置。

附图说明

图1为本实用新型的系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型作进一步详细描述。

如图1所示，本实用新型提供一种提高水泥生产线协同处置市政污泥量的系统，包括污泥间接干化系统、废气处置系统、污泥预焚烧系统和协同处置系统。

污泥间接干化系统包括放置于污泥储存车间的湿污泥仓101、以及放置于污泥干化车间的污泥预处置装置102、污泥干化机103、第一干污泥输送机104、干化气冷凝器106、干化气排风机107、凝结水箱108和凝结水泵109；还包括放置于污泥干化车间之外与第一干污泥输送机104连接的干污泥储仓105。在污泥间接干化系统中，湿污泥仓101中的湿污泥通过污泥预处置装置102的输送和预处置功能将湿污泥预处置后送至污泥干化机103，污泥干化机103利用蒸汽间接干化湿污泥，干化后的污泥含水率为30％～40％，干化后的干污泥经第一干污泥输送机104送至干污泥储仓105，蒸汽降温凝结成凝结水后进入凝结水箱108，凝结水泵109将凝结水送至除氧器401，污泥干化机103产生的干化气经干化气冷凝器106冷凝除水后经干化气排风机107送至篦冷机406高温段进行处置，干化气冷凝器106产生的冷凝水送至污水处理厂进行处置。

其中，本实用新型的污泥干化机103可以是圆盘污泥干化机也可以是薄层污泥干化机等间接干化形式的干化机。污泥预处置装置102根据湿污泥的物理状态采用不同的设备与工艺，对于含水率约80％的流动性较好的污泥采用污泥泵送的方式送入污泥干化机，对于含水率约60％的块状湿污泥采用链板机或者皮带机输送，采用破碎机进行破碎预处置，破碎后的污泥送入污泥干化机103。

本实用新型的废气处置系统包括废气抽风机201、第一风量调节阀202、第二风量调节阀203、应急除臭系统204及连接管道。通过废气抽风机201将污泥储存车间和污泥干化车间的废气抽出经第一风量调节阀202送入至篦冷机406高温段，当篦冷机406停止运行时，经第二风量调节阀203送入应急除臭系统204进行处置，达标后排放；

本实用新型的污泥预焚烧系统包括第二干污泥输送机301、炉前料仓302、回转锁风阀303、螺旋输送机304、动态预燃炉305、重锤翻板阀306、灰渣冷却机307、皮带输送机308和第三风量调节阀309。来自干污泥储仓105的干污泥经第二干污泥输送机301送至炉前料仓302，依次经回转锁风阀303和螺旋输送机304进入动态预燃炉，来自三次风管407的高温风经第三风量调节阀309进入动态预燃炉305，动态预燃炉305利用高温风对干污泥进行焚烧预处置，产生的烟气进入分解炉409，产生的灰渣经重锤翻板阀306进入灰渣冷却机307进行冷却，冷却后的灰渣经皮带输送机308送至水泥原料配料系统。

其中，本实用新型的动态预燃炉305采用可变转速的回转窑结构，通过调节转速可以控制干污泥的处置量和停留时间，保证干污泥的预处置效果。

本实用新型的协同处置系统包括除氧器401、给水泵402、窑尾SP余热锅炉403、窑头AQC余热锅炉404、分汽缸405、篦冷机406、三次风管407、三次风管风量调节阀408和分解炉409。窑尾SP余热锅炉403和窑头AQC余热锅炉404产生的蒸汽经分汽缸405送至污泥干化机103，多余蒸汽送至汽轮机发电，污泥干化机103和汽轮机凝结水以及除氧器补充水送入除氧器401，除氧器401产生的除氧水经给水泵402送至窑尾余热锅炉403和窑头余热锅炉404。篦冷机406产生的高温风经三次风管407接入分解炉409，同时三次风管407上设有接入动态预燃炉305的支管，通过调节三次风管风量调节阀408和第三风量调节阀309可以控制进入动态预燃炉305的三次风量。

利用上述的系统提高水泥生产线协同处置市政污泥量的方法，包括以下步骤：

(S1)在污泥间接干化系统中，污泥运输车将高含水率的湿污泥卸入污泥仓101，湿污泥仓101中的湿污泥通过污泥预处置装置102将湿污泥预处置后送至污泥干化机103。对于含水率约80％的流动性较好的污泥采用污泥泵送的方式送入污泥干化机103，对于含水率约60％的块状湿污泥采用链板机或者皮带机输送，采用破碎机进行破碎预处置，破碎后的污泥送入污泥干化机103。污泥干化机103利用蒸汽间接干化湿污泥，干化后的干污泥经第一干污泥输送机104送至干污泥储仓105，污泥干化机105中的蒸汽与污泥换热降温凝结成水后进入凝结水箱108，凝结水泵109将凝结水送至除氧器401，污泥干化机103产生的干化气经干化气冷凝器106冷凝除水后，经干化气排风机107送至篦冷机409高温段进行处置，干化气冷凝器106产生的冷凝水送回污水处理厂进行处置。

(S2)在废气处置系统中，通过废气抽风机201将污泥储存车间和污泥干化车间的废气抽出经第一风量调节阀202送入至篦冷机406高温段，废气经过与篦冷机上的高温熟料换热后随二次风和三次风进入水泥窑和分解炉进行高温处置，当篦冷机406停止运行时，经第二风量调节阀203送入应急除臭系统204进行处置，达标后排放；其中，进入水泥窑的温度高达1300℃，进入分解炉的温度高达900℃。

(S3)在污泥预焚烧系统中，来自干污泥储仓105的干污泥经第二干污泥输送机301送至炉前料仓302，依次经回转锁风阀303和螺旋输送机304进入动态预燃炉305，来自三次风管407的高温风经第三风量调节阀309进入动态预燃炉305，动态预燃炉305利用三次风对干污泥进行焚烧预处置，产生的烟气进入分解炉409，产生的灰渣经重锤翻板阀306进入灰渣冷却机307进行冷却，冷却后的灰渣经皮带输送机308送至水泥原料配料系统。

(S4)在动态预燃炉305中，通过调节动态预燃炉305的转速控制干污泥的处置量和停留时间，保证干污泥的预处置效果；通过调节三次风管风量调节阀408和第三风量调节阀309控制进入动态预燃炉305的三次风量。

(S5)在水泥生产线协同处置系统中，窑尾SP余热锅炉403和窑头AQC余热锅炉404产生的蒸汽经分汽缸405送至污泥干化机，多余蒸汽送至汽轮机发电，污泥干化机103和汽轮机凝结水以及除氧器补充水送入除氧器401，除氧器401产生的除氧水经给水泵402送至窑尾SP余热锅炉403和窑头AQC余热锅炉404。篦冷机406产生的高温风经三次风管407接入分解炉409，同时三次风管407上设有接入动态预燃炉305的支管，通过调节三次风管风量调节阀408和第三风量调节阀309控制进入动态预燃炉305的三次风量。

其中，上述步骤中，为实现最大化效益，污泥干化采用间歇运行，利用峰谷电价差，在谷电价时段，余热锅炉的蒸汽最大量供应污泥干化机103，加大湿污泥的干化处置量，储存足够量的干污泥；在峰电价时段，污泥干化机103停机或者少量几台运行，保证污泥处置的连续性，蒸汽最大量供应余热发电系统。

Claims (4)

1.一种提高水泥生产线协同处置市政污泥量的系统，其特征在于，包括利用蒸汽对污泥间接干化的污泥间接干化系统、废气处置系统、污泥预焚烧系统和协同处置系统；所述协同处置系统包括水泥生产线上的除氧器（401）、余热锅炉、篦冷机（406）、三次风管（407）和分解炉（409）；

所述污泥间接干化系统包括放置于污泥储存车间的湿污泥仓（101）、放置于污泥干化车间的与湿污泥仓（101）连接利用蒸汽对污泥间接干化的污泥干化机（103）、用于对污泥产生的干化气进行冷凝除水的干化气冷凝器（106）、干化气排风机（107）、用于储存蒸汽与污泥换热后产生的冷凝水的凝结水箱（108）和凝结水泵（109），还包括放置于污泥干化车间之外与第一干污泥输送机（104）连接的用于储存干化后产生的干污泥的干污泥储仓（105）；

所述凝结水箱（108）的出口连接凝结水泵（109），所述凝结水泵（109）的出口与除氧器（401）的入口连接；所述凝结水泵（109）用于使污泥换热后产生的凝结水送入除氧器（401）中除氧，所述余热锅炉（403）用于接收经除氧器（401）除氧后的凝结水；

所述干化气冷凝器（106）的出口连接干化气排风机（107），所述干化气排风机（107）的出风口与篦冷机（406）高温段连接；所述干化气排风机（107）用于将干化气冷凝气送入篦冷机（406）高温段；

所述污泥预焚烧系统包括与污泥间接干化系统连接用于对干污泥进行预焚烧的动态预燃炉（305）、设于动态预燃炉（305）气相入口与三次风管（407）之间用于调节进入动态预燃炉（305）风量的第三风量调节阀（309）；

所述除氧器（401）的出口与余热锅炉（403）的进水口连接；三次风管（407）上设有用于调节进入分解炉（409）风量的三次风管风量调节阀（408）；所述余热锅炉的出口连接分汽缸（405），所述分汽缸（405）的出口连接污泥干化机（103）；所述分汽缸（405）用于使余热锅炉（403）产生的蒸汽分汽后进入污泥间接干化系统，对污泥进行间接加热得到干污泥；所述三次风管（407）上设有接入污泥预焚烧系统的支管，用于将三次风管上的高温风送入污泥预焚烧系统；所述第三风量调节阀（309）设于支管上；

所述废气处置系统包括用于对环境废气进行抽气的废气抽风机（201）、用于控制进入篦冷机（406）高温段的第一风量调节阀（202）、与废气抽风机（201）连接的应急除臭系统（204）、用于控制进入应急除臭系统（204）的第二风量调节阀（203）；

所述废气抽风机（201）用于将污泥储存车间和污泥干化车间的废气抽出经第一风量调节阀（202）送入至篦冷机（406）高温段，当篦冷机（406）停止运行时，经第二风量调节阀（203）送入应急除臭系统（204）进行处置，达标后排放；

所述动态预燃炉（305）与分解炉（409）连接，用于接收预焚烧后产生的高温烟气和灰渣，或者灰渣经冷却后送入水泥原料配料系统或其他综合利用系统。

2.根据权利要求1所述的提高水泥生产线协同处置市政污泥量的系统，其特征在于，所述污泥间接干化系统还包括用于对块状污泥进行破碎预处理的污泥预处置系统（102）。

3.根据权利要求1所述的提高水泥生产线协同处置市政污泥量的系统，其特征在于，所述污泥预焚烧系统还包括与动态预燃炉（305）连接的炉前料仓（302）、设于炉前料仓（302）出料口的回转锁风阀（303）、设于回转锁风阀（303）与动态预燃炉（305）物料入口之间的螺旋输送机（304）、设于动态预燃炉（305）物料出口处的重锤翻板阀（306）、与重锤翻板阀（306）连接用于对燃烧后产生的灰渣进行冷却的灰渣冷却机（307）。

4.根据权利要求1所述的提高水泥生产线协同处置市政污泥量的系统，其特征在于，所述动态预燃炉（305）采用可变转速的回转窑结构，用于控制干污泥的处置量和停留时间。