利用水泥生產廢氣烘乾和處置汙泥系統的製作方法

2023-09-19 23:43:40 2

專利名稱：利用水泥生產廢氣烘乾和處置汙泥系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及汙泥處理和處置領域，具體涉及一種利用水泥生產冷卻熟料的廢氣烘乾汙泥並投入水泥窯焚燒處置汙泥系統。
背景技術：
汙水處理行業的高速發展，城市汙水處理能力以及汙水處理率的不斷提高，汙水處理廠的汙泥產量也隨之增長。據調查，大部分汙水處理廠的汙泥只是經過簡單處理後即進行無序堆存或簡單填埋，當前汙泥的實際處理處置率不到30%，無害化後續處理處置的不到10%，大多數未進行妥善處置，這必將嚴重影響我國建設城市汙水處理廠削減水體汙染物的效果。汙泥產生量急劇增加，汙泥中的病菌、臭氣、重金屬等對環境的汙染已多次引起公眾事件，成為重要的環境問題。傳統汙泥處理方式之一的向海洋投放已被禁止；堆放使汙泥堆積成山，成歷史包揪，將被徹底淘汰；填埋則存在佔地多、利用率低、滲濾液汙染地下水以及後處理費用等問題；用於肥料則由於含有重金屬等有害物質而受到了極大的限制。如何處理好、利用好數量巨大的汙泥，化害為利，是各國環境工作者研究的課題。汙水處理廠脫水後的汙泥含水分80%左右，固體物質由無機物和有機物，含有一定的熱量。研究表明，降低汙泥水分是處理和處置汙泥的首要條件，烘乾後的汙泥便於存放和運輸，可以作為肥料、原料和燃料，使其中有用物質得以利用，以便最終處置汙泥。含水 80%的汙水廠汙泥，低位熱值約1000kJ/kg 2000kJ/kg，烘乾到含水50%的汙泥，低位熱值約 6000kJ/kg 9000kJ/kg，烘乾到含水30%的汙泥，低位熱值約9000kJ/kg 13000kJ/kg，其體積不到原含水80%的汙泥體積的30%。烘乾是降低汙泥水分、減小體積、提高熱值的有效措施。利用燃料燃燒的熱量烘乾汙泥一方面使用了資源，增加了成本，另一方面燃料燃燒的排放加重了環境負擔。人們積極尋求利用餘熱烘乾汙泥的辦法，水泥生產過程中高溫燒結的熟料，經冷卻機冷卻後產生大量含有熱量的熱風，可以作為烘乾汙泥的熱源對汙泥烘乾，然後對烘乾後的汙泥進一步處置。中國發明專利專利號200610044531. 6提出了「用水泥生產過程中高溫熟料直接處置汙泥的方法」，該方法把汙泥直接輸送添加到高溫熟料傾出區或篦冷機，這種方法難於使溼汙泥與高溫熟料較均勻混合，熱交換差，處理量低，重要的是高溫熟料傾出區或篦冷機在水泥生產中是冷卻階段，溼汙泥放入後，開始可起到冷卻作用，其後被高溫熟料烘乾後接著燃燒，其一對熟料繼續冷卻不利，其二汙泥的熱量不僅得不到利用，反而阻礙熟料繼續冷卻，提高了廢氣溫度，使廢氣處理增加難度，其三汙泥灰渣混入水泥熟料是不均勻的，在冷卻階段不能與熟料發生反應生成有益於產品質量的物質，影響水泥質量。中國發明專利專利號01103143. 3提出了「處理工業和生活汙泥的方法」，該方法存在運行中往往需要補充一定的燃料的缺陷。也有人把冷卻機熱風引入烘乾機對汙泥烘乾， 烘乾後的廢氣除塵後排入大氣，由於烘乾過程溫度較低(< 400°C)，排氣的溫度在100°C以下，烘乾過程中汙泥中的有害氣體(臭氣等)不僅沒有消除，還會增加，使周邊較大範圍內臭味很濃，形成新的汙染；若脫除排氣中的臭氣等有機氣體，其處理費用很高，經濟上難於運行。

發明內容
本發明的目的是要提供一種利用水泥生產中為冷卻水泥熟料由冷卻機排出的含有熱量的熱風，不需要補充燃料，能分解汙泥中的有害氣體、能利用汙泥熱量，且不影響水泥熟料質量的汙泥處理和處置系統。利用水泥生產廢氣烘乾和處置汙泥系統，其特徵在於它包括新型幹法水泥熟料燒成系統、溼汙泥烘乾系統、幹汙泥儲存和餵入水泥窯系統、電力拖動和自動控制系統；
溼汙泥烘乾系統具有溼汙泥儲庫(6)，溼汙泥儲庫(6)的出料口設有溼汙泥輸送機,溼汙泥輸送機(7)的出料口通向溼汙泥餵料機(9)，溼汙泥餵料機(9)的出料口通向汙泥烘乾機(11)，汙泥烘乾機(11)的出料口連接有幹汙泥輸送機(15)，汙泥烘乾機(11)上有烘乾機排風機(13)，烘乾機排風機(1 通過烘乾廢氣風管(14)與匯風箱連接；還有溼汙泥儲庫排風機(8)，溼汙泥儲庫排風機(8)進風口與溼汙泥儲庫(6)相連，臭氣風管 (12)的兩端分別連接溼汙泥儲庫排風機(8)和新型幹法水泥熟料燒成系統的前部鼓風機 (22)，匯風箱通過中前部鼓風機OO)與冷卻機(17)相連，汙泥烘乾機(11)頭部的進風口與冷卻機(17)的後部出風口用熱風管(10)相連；前部鼓風機0 接入冷卻機(17)；
幹汙泥儲存和餵入水泥窯系統具有依次相連的幹汙泥輸送機(15)、幹汙泥儲庫(16)、 幹汙泥餵料機(4)，幹汙泥餵料機(4)連接新型幹法水泥熟料燒成系統的分解爐(25)或窯尾上升煙道(26 )或和分解爐(25 )及窯尾上升煙道(26 )均連接，幹汙泥輸送機(15 )出料送入幹汙泥儲庫(5)。汙泥烘乾機(11)為一種帶鏈條的迴轉式汙泥烘乾機。一種帶鏈條的汙迴轉式泥烘乾機(11)，包括筒體(29)、支撐裝置(31)、傳動裝置 (30)、密封裝置(32)、進料進氣罩(33)和出料出氣罩(28)，所述筒體(29)為可迴轉的圓筒， 轉動安裝於支撐裝置(31)上，筒體(29)為傾斜設置，其軸線與水平面成2° 5°角，且頭部高於尾部，所述筒體(29)內壁鑲嵌耐火保溫材料(36)，由頭部至尾部依次固裝有若干鏈條 (34 )及揚料板(35 )，傳動裝置(30 )與筒體(29 )轉動連接。所述筒體(29)的頭部連接進料進氣罩(33)，尾部連接出料出氣罩(28)，進料進氣罩(33)和出料出氣罩(28)為固定裝置，該二固定裝置與可迴轉的筒體(29)之間用密封裝置(32)密封。所述鏈條(34)用耐熱鋼製造，掛在筒體(29)頭部，佔筒體(29) 20%^40%的長度。所述鏈條(34)懸掛於筒體(29)內壁有垂掛和花環斜掛的方式，垂掛方式在筒體內壁前方，花環斜掛在筒體內壁後方，垂掛是指鏈條(34)的一端固定在筒體上，另一端懸空，花環斜掛是指鏈條(34)的二端都固定在筒體(29)上，二個固定點的連線與筒體(29) 軸線之間的夾角為30° 45°。新型幹法水泥熟料燒成系統具有依次相連的窯尾廢氣處理系統、預熱器、分解爐、 窯尾上升煙道、迴轉窯、窯頭罩、冷卻機、熟料輸送機，還有兩端分別連接分解爐和窯頭罩的三次風管，前部鼓風機、中前部鼓風機、後部鼓風機的出風口分別連接到冷卻機前部、中前部、後部的進風口，中前部鼓風機進風口與溼汙泥烘乾系統的匯風箱相連或部分鼓風機進氣口通大氣，冷卻機的廢氣出口與冷卻機廢氣處理系統相連。溼汙泥烘乾系統具有依次相連的溼汙泥儲庫、溼汙泥輸送機、溼汙泥餵料機、汙泥烘乾機、烘乾機排風機，烘乾廢氣風管、匯風箱，還有溼汙泥儲庫排風機，溼汙泥儲庫排風機進風口與溼汙泥儲庫相連，臭氣風管的兩端分別連接溼汙泥儲庫排風機和新型幹法水泥熟料燒成系統的前部鼓風機，汙泥烘乾機尾部裝有出氣出料罩，出氣出料罩出氣口連接烘乾機排風機，再接入匯風箱，汙泥烘乾機頭部進風口與冷卻機後部的出風口相連；幹汙泥儲存和餵入水泥窯系統具有一次相連的幹汙泥輸送機、幹汙泥儲庫、幹汙泥餵料機，幹汙泥餵料機連接新型幹法水泥熟料燒成系統的分解爐或窯尾上升煙道或和分解爐及窯尾上升煙道均連接。電力拖動和自動控制裝置包括向上述設備提供動力的設施、檢測儀器和控制櫃，系統採用計算機智能控制。三次風管的兩端分別連接分解爐和窯頭罩，把熟料冷卻機熱風引入汙泥烘乾機對餵入汙泥烘乾機的汙泥烘乾，出汙泥烘乾機氣體返回冷卻機冷卻熟料，烘乾到一定水分的幹汙泥送入水泥窯尾或分解爐焚燒，焚燒的熱量提供給水泥燒成，灰渣作為水泥原料形成熟料。達到利用水泥生產中為冷卻水泥熟料由冷卻機排出的含有熱量的熱風，不需要補充燃料，能分解汙泥中的有害氣體、能利用汙泥熱量，且不影響水泥熟料質量和對汙泥的無汙染、全利用處置的目的。本發明系統組成中的新型幹法水泥熟料燒成系統採用現有技術，溼汙泥烘乾系統中的汙泥烘乾機是本專利一個的發明點。汙泥餵入烘乾機的筒體後，首先粘附在鏈條上，外部的熱氣體和鏈條均對汙泥傳熱，迴轉筒體的轉動，鏈條跟著曲折運動，使汙泥形不成大塊，並使粘附的大塊破碎，這樣增大了傳熱面積、提高了傳熱效率，降低了烘乾成本。


圖1是利用水泥生產廢氣烘乾和處置汙泥的方法流程圖。圖中1、窯尾廢氣處理系統，2、預熱器，3、三次風管，4、幹汙泥餵料機，5、幹汙泥儲庫，6、溼汙泥儲庫，7、溼汙泥輸送機，8、溼汙泥儲庫排風機，9、溼汙泥餵料機，10、熱風管， 11、汙泥烘乾機，12、臭氣風管，13、烘乾機排風機，14、烘乾廢氣風管，15、幹汙泥輸送機，16、冷卻機廢氣處理系統，17、冷卻機，18、熟料輸送機，19、後部鼓風機，20、中前部鼓風機，21、匯風箱，22、前部鼓風機，23、窯頭罩，24、迴轉窯，25、分解爐，26、窯尾上升煙道，27、電力拖動和自動控制裝置。圖2是本發明帶鏈條的迴轉式汙泥烘乾機結構示意圖。圖中28、出料出氣罩，29、筒體，30、傳動裝置，31、支撐裝置，32、密封裝置，33、進料進氣罩。圖3是本發明帶鏈條的迴轉式汙泥烘乾機剖面示意圖。圖中29、筒體，34、鏈條，35、揚料板，36、耐火保溫材料。圖4是本發明鏈條在筒體內垂掛示意圖； 圖5是本發明鏈條在筒體內花環斜掛示意圖。
具體實施例方式結合以上附圖對本發明的實施方式作進一步說明。
如圖1所示本發明所述的利用水泥生產廢氣烘乾和處置汙泥系統，它包括新型幹法水泥熟料燒成系統、溼汙泥烘乾系統、幹汙泥儲存和餵入水泥窯系統、電力拖動和自動控制系統。新型幹法水泥熟料燒成系統具有依次相連的窯尾廢氣處理系統1、預熱器2、分解爐25、窯尾上升煙道26、迴轉窯24、窯頭罩23、冷卻機17、熟料輸送機18，還有兩端分別連接分解爐25和窯頭罩23的三次風管3，前部鼓風機22、中前部鼓風機20、後部鼓風機19 的出風口分別連接到冷卻機17的前部、中前部、後部的進風口，中前部鼓風機20進風口與溼汙泥烘乾系統的匯風箱21相連或部分鼓風機進風口連通大氣，冷卻機17的廢氣出口與冷卻機廢氣處理系統16相連。溼汙泥烘乾系統具有溼汙泥儲庫6，溼汙泥儲庫6的出料口設有溼汙泥輸送機7，溼汙泥輸送機7的出料口通向溼汙泥餵料機9，溼汙泥餵料機9的出料口通向汙泥烘乾機11，汙泥烘乾機11的出料口連接有幹汙泥輸送機15，汙泥烘乾機11 上有烘乾機排風機13，烘乾機排風機13通過烘乾廢氣風管14與匯風箱21連接；還有溼汙泥儲庫排風機8，溼汙泥儲庫排風機8進風口與溼汙泥儲庫6相連，臭氣風管12的兩端分別連接溼汙泥儲庫排風機8和新型幹法水泥熟料燒成系統的前部鼓風機22，匯風箱21通過中前部鼓風機20與冷卻機17相連，汙泥烘乾機11頭部的進風口與冷卻機17的後部出風口用熱風管10相連；前部鼓風機22接入冷卻機17 ；幹汙泥儲存和餵入水泥窯系統具有依次相連的幹汙泥輸送機15、幹汙泥儲庫16、幹汙泥餵料機4，幹汙泥餵料機4連接新型幹法水泥熟料燒成系統的分解爐25或窯尾上升煙道沈或和分解爐25及窯尾上升煙道沈均連接，幹汙泥輸送機15出料送入幹汙泥儲庫5。溼汙泥儲庫排風機8進風口與溼汙泥儲庫6相連，臭氣風管12的兩端分別連接溼汙泥儲庫排風機8和新型幹法水泥熟料燒成系統的前部鼓風機22，汙泥烘乾機11頭部的進風口與冷卻機17的後部出風口用熱風管10相連；電力拖動和自動控制系統包括向上述設備提供動力的電力拖動和自動控制裝置27和安裝在上述設備上的檢測儀表，系統採用計算機智能控制。如圖2所示為本發明的汙泥烘乾機11為帶鏈條的迴轉式汙泥烘乾機，結構為一圓筒筒體四，該筒體四與水平面成2° 5°的傾角設置，且頭部高於尾部；筒體四用鋼材製作，筒體四兩端分別轉動架設安裝於支承裝置31上，中部安裝有傳動裝置30，驅動筒體四轉動，圓筒筒體四頭部安裝有進料進氣罩33，進料進氣罩33上可安裝餵入汙泥的餵料設備和連接引入熱風的熱風管，據工藝布置的不同，熱風管可聯結於進料進氣罩33的上部、下部或側面，筒體四尾部安裝有出料出氣罩28，出料出氣罩觀的下部出料，上部出氣， 中部安裝有人孔門。傳動裝置30採用可調速的傳動裝置，即使用減速機和電動機組合傳動，電動機為調速電動機或以變頻的方式調速。筒體四為可迴轉的，進料進氣罩33和出料出氣罩觀為固定裝置，該二固定裝置與可迴轉的筒體四之間用密封裝置32密封，減少運行過程外界冷空氣的漏入。如圖3所示，筒體四內壁從頭部開始周邊均布有鏈條34，鏈條34用耐熱鋼製造， 由若干圓環或長圓環組成，掛在筒體頭部，佔筒體209Γ40%的長度。鏈條34有垂掛和花環斜掛的方式，垂掛是指鏈條34的一端固定在筒體上，另一端懸空，花環斜掛是指鏈條34的二端都固定在筒體上，二個固定點的連線與筒體軸線之間的夾角為30° 45°。垂掛方式在前，花環斜掛在後，所佔比例一般相等，可根據汙泥特性調整比例，或全部採用垂掛方式。揚料板35固定於所述圓筒筒體中部的鏈條後面，布置長度佔筒體209Γ40%，揚料板35橫截面為矩形或拋物線形。佔筒體四總長度15% 25%的尾部不布置揚料板。沿筒體四內壁上鑲嵌耐火保溫材料36。如圖4所示，鏈條34垂掛時在筒體四的截面形成門帘狀，單條鏈條的長度不超過筒體有效內徑的2/3。如圖5所示，鏈條34花環斜掛時在筒體四內形成一個個花環，花環最低點到筒體內表面的距離為筒體有效內徑的1/2 1/3。本發明所述的利用水泥生產廢氣烘乾和處置汙泥系統，包括新型幹法水泥熟料燒成系統、溼汙泥烘乾系統、幹汙泥儲存和餵入水泥窯系統、電力拖動和自動控制系統四個部分，每一部分具體作用如下
1、新型幹法水泥熟料燒成系統，本發明應用的水泥生產線為2000t/d以上新型幹法水泥生產線，符合要求的水泥生料進入預熱器後溫度升高，經過在分解爐分解，在水泥窯內 1450°C的高溫條件下形成熟料，1400°C左右的熟料進入冷卻機，外界冷風鼓入冷卻機，熟料得到冷卻，產生大量熱風。2、溼汙泥烘乾系統，該系統抽取冷卻機中(350士 100) °C熱氣體作為含水80%汙泥烘乾的熱源，這種情況下冷卻機向大氣排出的廢氣可減少50%以上。控制出汙泥烘乾機幹汙泥水分含量為(30士 10%)，出汙泥烘乾機氣體返回水泥冷卻機的較高溫度段，使出汙泥烘乾機氣體中有害物質在高溫下分解，除臭和解毒。3、幹汙泥儲存和餵入水泥窯系統，烘乾到一定水分的幹汙泥送入水泥窯尾或分解爐焚燒，水泥窯尾和分解爐的溫度在900°C以上，在這裡水泥生料分解出大量鹼性物質 CaO,烘乾後的汙泥加入其中後，由於汙泥水分低、熱值高，對水泥生產無不利影響，可燃物質迅速燃燒，生成的酸性氣體被鹼性物質吸收，然後隨水泥窯氣體經窯尾廢氣處理系統淨化後排入大氣；汙泥燃燒後的灰渣隨分解的水泥生料進入迴轉窯，在1450°C的高溫下燒結成水泥熟料，此時，汙泥中包含二噁英在內的所有有害成分被摧毀，重金屬被包裹在水泥熟料的晶格中。汙泥燃燒放出的熱量提供給水泥生料用於物料分解，減少由煤炭向水泥窯提供的熱量。這樣，汙泥被無害化處理，其物質和熱量得到全利用。4、電力拖動和自動控制系統，該系統一方面向上述各系統供給動力，另一方面通過安裝在運行設備上的儀表，檢測設備運行情況，通過計算機調整運行參數，保證設備安全運行、產品質量和汙泥處理效果。該系統克服了目前汙泥烘乾和處置設備的主要缺陷，充分利用了水泥生產過程餘熱和水泥窯及冷卻機的高溫環境，汙泥首先烘乾，有利於儲存和輸送，然後在水泥窯中有害物資分解，汙泥被無害化處理，其物質和熱量用於水泥生產，降低了汙泥烘乾和處置成本， 環境和經濟效益十分顯著。本發明烘乾後的汙泥除投入水泥熟料燒成系統焚燒外，幹汙泥也可用於肥料、其他燃料等綜合利用或處置。本發明也可用於河湖汙泥、工業汙泥的烘乾和處置。
權利要求
1.利用水泥生產廢氣烘乾和處置汙泥系統，其特徵在於它包括新型幹法水泥熟料燒成系統、溼汙泥烘乾系統、幹汙泥儲存和餵入水泥窯系統、電力拖動和自動控制系統；溼汙泥烘乾系統具有溼汙泥儲庫(6)，溼汙泥儲庫(6)的出料口設有溼汙泥輸送機 (7),溼汙泥輸送機(7)的出料口通向溼汙泥餵料機(9)，溼汙泥餵料機(9)的出料口通向汙泥烘乾機(11)，汙泥烘乾機(11)的出料口連接有幹汙泥輸送機(15)，汙泥烘乾機(11)上有烘乾機排風機(13)，烘乾機排風機(1 通過烘乾廢氣風管(14)與匯風箱連接；還有溼汙泥儲庫排風機(8)，溼汙泥儲庫排風機(8)進風口與溼汙泥儲庫(6)相連，臭氣風管 (12)的兩端分別連接溼汙泥儲庫排風機(8)和新型幹法水泥熟料燒成系統的前部鼓風機 (22)，匯風箱通過中前部鼓風機00)與冷卻機(17)相連，汙泥烘乾機(11)頭部的進風口與冷卻機(17)的後部出風口用熱風管(10)相連；前部鼓風機0 接入冷卻機(17)；幹汙泥儲存和餵入水泥窯系統具有依次相連的幹汙泥輸送機(15)、幹汙泥儲庫(16)、 幹汙泥餵料機(4)，幹汙泥餵料機(4)連接新型幹法水泥熟料燒成系統的分解爐(25)或窯尾上升煙道(26 )或和分解爐(25 )及窯尾上升煙道(26 )均連接，幹汙泥輸送機(15 )出料送入幹汙泥儲庫(5)。
2.根據權利要求1所述的利用水泥生產廢氣烘乾和處置汙泥系統，其特徵在於汙泥烘乾機(11)為一種帶鏈條的迴轉式汙泥烘乾機。
3.根據權利要求2所述的利用水泥生產廢氣烘乾和處置汙泥系統，其特徵在於一種帶鏈條的汙迴轉式泥烘乾機(11)，包括筒體(29)、支撐裝置(31)、傳動裝置(30)、密封裝置 (32)、進料進氣罩(33)和出料出氣罩(28)，所述筒體(29)為可迴轉的圓筒，轉動安裝於支撐裝置(31)上，筒體(29)為傾斜設置，其軸線與水平面成2° 5°角，且頭部高於尾部，所述筒體(29)內壁鑲嵌耐火保溫材料(36)，由頭部至尾部依次固裝有若干鏈條(34)及揚料板(35 )，傳動裝置(30 )與筒體(29 )轉動連接。
4.根據權利要求3所述的利用水泥生產廢氣烘乾和處置汙泥系統，其特徵在於所述筒體(29)的頭部連接進料進氣罩(33)，尾部連接出料出氣罩(28)，進料進氣罩(33)和出料出氣罩(28)為固定裝置，該二固定裝置與可迴轉的筒體(29)之間用密封裝置(32)密封。
5.根據權利要求3所述的利用水泥生產廢氣烘乾和處置汙泥系統，其特徵在於所述鏈條(34)用耐熱鋼製造，掛在筒體(29)頭部，佔筒體(29) 209Γ40%的長度。
6.根據權利要求3所述的利用水泥生產廢氣烘乾和處置汙泥系統，其特徵在於所述鏈條(34)懸掛於筒體(29)內壁有垂掛和花環斜掛的方式，垂掛方式在筒體內壁前方，花環斜掛在筒體內壁後方，垂掛是指鏈條(34)的一端固定在筒體上，另一端懸空，花環斜掛是指鏈條(34)的二端都固定在筒體(29)上，二個固定點的連線與筒體(29)軸線之間的夾角為 30° 45°。
全文摘要
本發明公開一種利用水泥生產廢氣烘乾和處置汙泥系統，其特徵在於它包括新型幹法水泥熟料燒成系統、溼汙泥烘乾系統、幹汙泥儲存和餵入水泥窯系統、電力拖動和自動控制系統。溼汙泥烘乾系統的汙泥烘乾機的進氣和出氣風管均連接水泥熟料燒成系統的冷卻機；幹汙泥儲存和餵入水泥窯系統與水泥窯尾分解爐或上升煙道相連；汙泥烘乾機採用帶鏈條的迴轉式汙泥烘乾機。該系統充分利用了水泥冷卻機的高溫廢氣烘乾汙泥，烘乾廢氣返回冷卻機，高溫淨化汙泥烘乾廢氣，烘乾後的汙泥在水泥窯焚燒，有害成分分解，熱量用於水泥燒成，灰渣形成水泥，達到對汙泥的無汙染、全利用處置，具有明顯的環境和經濟效益。
文檔編號C04B7/24GK102173554SQ20111000309
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月7日 優先權日2011年1月7日
發明者袁文獻 申請人:袁文獻