专利名称：新型干法水泥窑处置城镇污泥的设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种对城镇污泥进行综合利用的设备，特别是一种利用新型干法 水泥窑综合处置城镇污泥的设备。
背景技术：
城镇污泥是污水处理厂在沉淀过滤过程中的固体废弃物，其成分十分复杂，可分 为有机物和无机物两大类，其中有机物为各种微生物、致病菌、藻类、吸附有机物的微生物、 微生物代谢活体产物、寄生虫卵、污水处理用的絮凝剂；无机物为微粉矿物、盐类晶体Si02、 A1203、Fe2O3> CaO, MgO, K2O, Na2O, Μη02。其中含有的有毒物质有重金属汞、铅、致病微生物和 难以分解的化学洗涤剂、杀虫制剂。处置污泥是困扰城镇美化宜居、科学健康发展的瓶颈， 是各级政府和城镇居民最为关注的城镇基础设施的热点问题之一。现有技术的污泥处置方 法大多为将污泥脱水处理后填埋或焚烧，因无法有效去除恶臭，难以将污泥含水率控制在 30%以下，填埋或焚烧处置方法对地表、地下水、大气造成很大的污染。也有少数采取将污 泥脱水、化学絮凝、堆肥后，用来做土壤改良料，或用来做砖，在资源利用时同样没有解决除 臭和重金属对地表、地下水、大气造成的污染。还有极个别的学习欧美日经验，利用水泥旋 窑处理污泥，但因工艺复杂，要经过脱水、烘干、除臭工序，还要设置多个大型仓储设施，不 仅需要大量投资，造价高、处置费用高，而且在各处理工艺过程中也无法解决恶臭造成的环 境污染，给政府及污泥产生单位带来沉重负担。
发明内容本实用新型的目的是提供一种新型干法水泥窑处置城镇污泥的设备，要解决的问 题是对城镇污泥进行综合利用，减少污染，并降低处置污泥的费用。本实用新型采用以下技术方案一种新型干法水泥窑处置城镇污泥的设备，具有 新型干法水泥设备的烟室和回转窑，所述烟室前设有污泥存储仓、自吸螺旋叶片组件、液压 推杆泵和高压污泥输送管道，由污泥存储仓、自吸螺旋叶片组件、液压推杆泵、高压污泥输 送管道、新型干法水泥设备的烟室和回转窑顺序连接构成。本实用新型的污泥存储仓为密封结构，竖直设置，存储仓下部为锥形，锥口与竖直 的钢管相连。本实用新型的污泥存储仓上部进料口设置有液压式密封盖板阀。本实用新型的液压式密封盖板阀下面设有金属栅格。本实用新型的自吸螺旋叶片组件采用3个螺旋叶片。本实用新型的液压推杆泵的泵体上设有密封的锥形过渡仓，锥形过渡仓的下部侧 面开有两个出口 ；锥形过渡仓下部设有形状为圆筒形、两圆筒形的轴线平行、水平设置的第 一污泥缸、第二污泥缸，圆筒端部为污泥进出口，分别与锥形过渡仓下部的两个出口连通； 第一污泥缸、第二污泥缸的端部进出口经分配阀接污泥出口 ；第一污泥缸、第二污泥缸内分 别设有一端带有活塞的第一活塞推杆、第二活塞的推杆，第一活塞推杆、第二活塞推杆的另
3一端连接第一主液压油缸、第二主液压油缸的活塞。本实用新型的第一污泥缸、第二污泥缸与第一主液压油缸、第二主液压油缸之间 设有水箱，第一活塞推杆、第二活塞的推穿过水箱内部。本实用新型的分配阀为S形管体，S形管体的一端为分配阀的出口，另一端为分配 阀的进口，其管壁上连接摆臂轴的一端，摆臂轴的另一端连接有第一摆臂油缸和第二摆臂 油缸，第一摆臂油缸和第二摆臂油缸分别驱动摆臂轴绕分配阀的出口轴线转动，控制分配 阀的进口摆动，使分配阀的进口在分别对准第一污泥缸、第二污泥缸的端部污泥进出口。本实用新型的污泥存储仓与自吸螺旋叶片组件之间串接有第1阀门。本实用新型的液压推杆泵与高压污泥输送管道之间串接有第2阀门。本实用新型与现有技术相比，污泥在密封环境下被送入新型干法水泥生产工艺中 的烟室，消除污泥恶臭对操作工人身体健康的危害，经回转窑高温锻烧，对污泥进行高温无 害化处理，成为水泥原料，形成水泥熟料，使污泥实现资源化利用，有效消除填埋污泥造成 的地表环境污染，锅炉焚烧污泥产生汞、铅、二恶瑛对大气环境污染，污泥经脱水处理后再 填埋占用土地、消除汞、铅重金属对地下水及环境空气的污染，更好地保护环境，成本低。
图1是本实用新型方法的流程图。图2是本实用新型的液压推杆泵立体图。图3是本实用新型的液压推杆泵俯视图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。如图1所示，本实用新 型采用的新型干法水泥窑处置城镇污泥的方法，包括以下步骤一、密闭式自卸汽车1由污水处理厂或污泥产生地装载质量含水率70% 80%的 污泥到新型干法水泥厂，将污泥倒入污泥存储仓3内待用。二、污泥在重力作用下，从污泥存储仓3下部经自吸螺旋叶片组件5向下的推力， 通过液压推杆泵6的第一污泥缸65、第二污泥缸66内缩回的第一推杆活塞67和第二推杆 活塞68产生的吸力被送入液压推杆泵6的第一污泥缸65、第二污泥缸66内。三、污泥经液压推杆泵6加压被挤压出液压推杆泵6，污泥出口压强为不低于 6MPa。四、按常压下污泥固体占新型干法水泥生产工艺过程中预热生料质量的 2%，优选为2%，将加压后的污泥经高压污泥输送管道10送入新型干法水泥生产工艺中的 分解炉12下部的烟室11。五、污泥与预热生料被送入回转窑13，按新型干法水泥生产工艺的煅烧步骤，煅烧 成熟料。六、熟料再按水泥生产工艺制成水泥。烟室11是新型干法水泥生产工艺中回转窑13与分解炉12、预热器15的连接枢 纽，从水平回转窑头燃烧器产生的高温烟气经烟室11转为向上进入分解炉12与预热器15。 从预热器C5物料入口 16垂直下来的预热生料经烟室11转向水平的回转窑13内。烟室11高饱和水成坨的污泥在进入高温烟室时瞬间会产生气爆，水蒸气会 随1000°C左右高温气体向上进入分解炉12，部分与分解炉喷煤管喷出的煤粉形成水煤气， 部分分解成氢和氧参与燃烧。气爆粉碎的污泥随预热器C5物料入口 16进来的预热生料进 入回转窑13内参与硅、铝酸盐反应，经1450°C以上高温煅烧成为熟料。这个过程中有机物 灭菌、灭活，无机物活化，无害化处置、资源化利用。本实用新型的方法的反应机理是污泥的液态水在高温下产生膨涨、汽化，其体积 增大1650倍，若是被其它物质包裹限制了水分子的膨涨、汽化，就会产生气爆现象，部分水 分子气化后会通过上升烟道进入分解炉与煤粉产生水煤气(H20+C — H2+C0)、部分H2O会在 1000°C多度的高温下分解为吐和&起助燃功效加速煤粉燃烧。对于高饱和水的污泥在进 入1000°C左右的烟室后在高温下剧烈气化产生的气爆足以使成坨的污泥粉碎，粉碎后的污 泥粒径约0. Imm,固态总量占预热生料的0. 5%以下，成分以Si02、A1203、Fe203> CaO, MgO为 主，与生料成分基本相同且被均化到预热生料中，不会产生包裹料及大颗粒料现象，最终与 生料一起经1450°C以上高温煅烧灭菌无害化后成为熟料。分解炉12是新型干法水泥生产工艺的第二个煤粉燃烧设备，承担从预热器15逐 级升温到800°C左右的生料加热，进行碳酸盐分解，通常有总量三分之二的煤粉在这里燃 烧，污泥中的水气爆形成的水蒸气及其产生的水煤气和高温分解后的氢、氧形成助燃气体， 促进分解炉煤粉的燃烧。回转窑13是新型干法水泥生产工艺中重要的高温煅烧设备，窑头煤粉燃烧器可 以产生1450°C以上的煅烧高温，窑体自身的旋转将从烟室进入的预热生料在翻腾的过程中 逐渐加温到1450°C以上形成水泥熟料。污泥中的微生物病菌、重金属等有害物质经由高温 煅烧完成无害化处理，煅烧产生的汞、铅、二恶瑛气体会在预热器中被低温生料逐步吸附， 最终与Si02、A1203、Fe2O3> Ca0、Mg0通过多种矿物反应固化在熟料中，实现资源化利用。从回转窑13经1450°C以上高温煅烧后的熟料，是制作水泥的原料。预热器15是新型干法水泥生产工艺中重要的热交换系统，一般分为五级。常温生 料由提升机提至预热器一级筒Cl筒后靠自重逐级向下，与回转窑13窑头、分解炉12燃烧 产生逐级向上的高温烟气热交换，生料被加热。在回转窑13煅烧污泥中产生的汞、铅、二恶 瑛有害物质在预热器15中逐级被低温生料逐步吸附，最终与Si02、Al203、Fe203、Ca0、Mg0通 过多种矿物反应固化在熟料中，是消除有害气体排放的重要设备。预热并碳酸钙分解率达90%以上的预热生料由预热器五级筒C5物料入口 16进入 烟室11及回转窑13内，预示着生料从此进入高温煅烧阶段。选择从C5物料入口下方推进 污泥，既充分利用此处的高温环境，使成坨的污泥产生气爆形成粉末，与预热生料一起进入 煅烧阶段，又可避免在预热器低温环境中加入成坨的污泥而影响预热生料的热交换。如图1所示，本实用新型的新型干法水泥窑处置城镇污泥的设备，由污泥存储仓 3、第1阀门4、自吸螺旋叶片组件5、液压推杆泵6、第2阀门9、高压污泥输送管道10、新型 干法水泥设备的烟室11和回转窑13顺序连接构成。污泥存储仓3为密封结构，竖直设置，污泥存储仓3上部进料口设置有液压式密封 盖板阀2，进料口尺寸为4000mmX 2500mm。液压式密封盖板阀2的液压油缸额定压力5 IOMPa,缸径56mm，总行程1500mm。装载污水处理厂或污泥产生地污泥的汽车采用密封式自 卸汽车，卸车时由液压油缸驱动液压式密封盖板阀2的拉杆开启阀盖，卸车后关闭阀盖，尽量避免污泥的臭气散发。污泥存储仓3根据新型干法水泥窑熟料日生产能力设计存储量，日产2500t 水泥熟料生产线，污泥存储仓的仓储量为loot 200t，仓储容积为7mX7mX8. 5m = 416. 5m3 ；日产5000t水泥熟料生产线，污泥存储仓的仓储量为200t 400t，仓储容积为 9mXllmX8. 5m = 841. 5m3。污泥存储仓3为钢筋砼结构，上部进料口、液压式密封盖板阀 2下设有80mmX80mm金属栅格，以防止大块物料进入存储仓，堵塞下面的液压推杆泵及管 道，仓身为长方体，下部为锥形，锥口与竖直的Φ600mm钢管相连。污泥存储仓3下部出口 Φ600πιπι钢管连接的第1阀门4为Φ600πιπι手动闸阀，作 为污泥存储仓3与液压推杆泵6之间的控制阀门，便于检修与日常维护。第1阀门与液压推杆泵6之问连接的自吸螺旋叶片组件5，采用3个外径Φ350πιπι 螺旋叶片，由1. 5kw电动机连接减速器带动，以3 5转/分钟的转速将污泥向下推动，使 之进入液压推杆泵6的过渡仓69和第一污泥缸65、第二污泥缸66，用于工作时将污泥推向 液压推杆泵6内，确保在重力作用下，污泥流动畅通，进入液压推杆泵6体内的污泥流量连 续稳定。如图2和图3所示，液压推杆泵6的泵体上设有密封的锥形过渡仓69，用于承接 从上部自吸螺旋叶片组件5输送出来的污泥，锥形过渡仓69的大口朝上，锥形过渡仓69上 部进口连接自吸螺旋叶片组件5的管道，下部侧面开有两个出口。锥形过渡仓69下部设有 水平设置的第一污泥缸65、第二污泥缸66，第一污泥缸65、第二污泥缸66为圆筒形，两圆 筒形的轴线平行。圆筒端部为污泥进出口，分别与锥形过渡仓69下部的两个出口连通。第 一污泥缸65、第二污泥缸66的端部进出口经分配阀610接污泥出口 614。污泥出口 614连 接高压污泥输送管道10。第一污泥缸65、第二污泥缸66内分别设有一端带有活塞的第一 活塞推杆67、第二活塞推杆68，第一活塞推杆67、第二活塞的推68的另一端连接第一主液 压油缸61、第二主液压油缸62的活塞。第一污泥缸65、第二污泥缸66与第一主液压油缸 61、第二主液压油缸62之间设有水箱63，第一活塞推杆67、第二活塞的推68穿过水箱63 内部，水箱63内装有水，用于清洗和冷却第一活塞推杆67、第二活塞推杆68。在第一主液 压油缸61、第二主液压油缸62上设置有换向装置64，用于控制第一活塞推杆67、第二活塞 推杆68顺序推进，换向装置64采用行程触控开关。分配阀610为S形管体，S形管体的一 端为分配阀610的出口，与出口 614相连接，S形管体的另一端为分配阀610的进口，其管 壁上连接摆臂轴611的一端，摆臂轴611的另一端连接有第一摆臂油缸612和第二摆臂油 缸613，第一摆臂油缸612和第二摆臂油缸613分别驱动摆臂轴611绕分配阀610的出口轴 线转动，控制分配阀610的进口摆动，使分配阀610的进口在不同时间分别对准第一污泥缸 65、第二污泥缸66的端部污泥进出口，同一时间分别实现第一污泥缸65对污泥的吸入、第 二污泥缸66对污泥的高压送出。当分配阀610进口转至第一污泥缸65位置时，第一污泥缸65经分配阀610连通 至污泥出口 614。第二主液压油缸62带动第二推杆活塞68缩回，在自吸螺旋叶片组件5的 推动下，进入过渡仓69的污泥通过第二污泥缸66的污泥进出口进入第二污泥缸66内，完 成加压推送前的准备。当分配阀610进口转至第二污泥缸66位置时，第二污泥缸66与分 配阀610连通至污泥出口 614，第二主液压油缸62向前运动，推动第二推杆活塞68前进，污 泥被加压后经分配阀610、污泥出口 614、高压污泥输送管道10被输送至烟室11，完成一次吸入、加压、输送过程。同时第一主液压油缸61带动第一推杆活塞67缩回，在自吸螺旋叶 片组件5的推动下，进入过渡仓69的污泥通过第一污泥缸65的污泥进出口进入第一污泥 缸65内，完成加压推送前的准备。分配阀610左右摆动，分别连通和关闭第一污泥缸65、第 二污泥缸66与污泥出口 614，实现污泥被吸入、封闭、加压输送过程。液压推杆泵6对污泥的吸入和送出工作过程是第一主液压油缸61、第二主液压 油缸62驱动第一活塞推杆67、第二活塞推杆68交替缩回，缩回过程中第一活塞推杆67、第 二活塞推杆68的推杆经水箱63清洗冷却。在污泥重力和自吸螺旋叶片组件5的推动下， 污泥存储仓3的污泥进入第一污泥缸65、第二污泥缸66，第一主液压油缸61、第二主液压油 缸62交替推动第一活塞推杆67、第二活塞推杆68前进，污泥被第一活塞推杆67、第二活塞 推杆68的活塞加压，送出第一活塞推杆67、第二活塞推杆68，经分配阀610至出口 614。主 液压油缸、污泥缸分别设置两套，经分配阀左右摆动实现交替工作，完成污泥的吸入、封闭、 加压输送工作。液压推杆泵6的排量，取决于污泥缸的直径、推杆往复运动速度和污泥缸吸 入的容积效率。实施例1 3输送量为3 10t/h，污泥缸尺寸Φ 160mmX 800mm,污泥输送垂直 高度80m，最大输送距离300m。高压污泥输送管道10采用直径125mm的高压无缝钢管，经液压推杆泵6加压的污 泥经该管被送入新型干法水泥生产工艺的分解炉12下部的烟室11。输送管道的长度要尽 量短，管道中尽量取直少采用或不采用弯管，以增大流导。污泥出口 614与高压污泥输送管 道10之间串接的第2阀门9采用Φ 125mm手动闸阀，便于高压污泥输送管道10、液压推杆 泵6的检修与日常维护。本实用新型的新型干法水泥窑处置城镇污泥的设备，可以采用远程控制系统8控 制。在各个工艺部件上安装传感器，各传感器将采集到的信号模数转换后送至远程控制系 统的处理器，处理器通过与远程控制系统的数据库设定的数据进行比较、分析，作出判断， 发出调整指令，实现全自动控制。远程控制系统的控制器可以采用可编程序控制器，分别与 各个工艺部件、远程控制系统的显示屏连接，同时通过驱动电路与高低压切换电磁阀、自吸 螺旋叶片组件、主油缸电磁阀和摆动油缸电磁阀相连，主油泵分别与主油泵电机和比例放 大器相联。远程控制系设有可检测自吸螺旋叶片组件5叶片转向、污泥缸压强、分配阀610 换向控制信号、主缸电磁阀和摆动缸电磁阀状态之故障检测电路，与可编程序控制器相接， 能直观显示和检测工作故障，采用带电液比例控制的油泵可根据用户需要随时改变油泵的 排量；叶片转向采用电控方式，操作简单方便；采用专用二位四通电磁换向阀控制高、低压 切换，可避免接管或阀块旋转时液压油的渗漏。实施例1，采用日产2000t/d熟料的新型干法水泥生产工艺的水泥熟料生产线， 熟、生料配料比为1 1.55，按常温常压下储存于污泥仓中的污泥固体占新型干法水泥生 产工艺过程中预热生料质量的1%，被送入液压推杆泵内加压为6MPa，回转窑经1450°C以 上高温煅烧后得到的熟料，按GB/T 21372-2008标准检测，其化学性质、物理性能、凝结时 间、安定性、抗压强度指标均达到GB/T21372-2008标准的要求。实施例2，采用日产2500t/d熟料的新型干法水泥生产工艺的水泥熟料生产线， 熟、生料配料比为1 1.56，按常温常压下储存于污泥仓中的污泥固体占新型干法水泥生 产工艺过程中预热生料质量的1.5%，被送入液压推杆泵内加压为6MPa，经回转窑1450°C以上高温煅烧后得到的熟料，按GB/T 21372-2008标准检测，其化学性质、物理性能、凝结 时间、安定性、抗压强度各项指标均达到GB/T 21372-2008标准的要求。实施例3，采用日产3200t/d熟料的新型干法水泥生产工艺的水泥熟料生产线， 熟、生料配料比为1 1.55，按常温常压下储存于污泥仓中的污泥固体占新型干法水泥生 产工艺过程中预热生料质量的2%，被送入液压推杆泵内加压为6MPa，经回转窑1450°C以 上高温煅烧后得到的熟料，按GB/T 21372-2008标准检测，其化学性质、物理性能、凝结时 间、安定性、抗压强度各项指标均达到GB/T 21372-2008标准的要求。本实用新型在密闭系统中处置污泥，只有在汽车自卸污泥时有短暂臭气溢出，污 泥在进入密封环境下液压推杆泵输送过程中，污泥储存仓内逐渐形成微负压，臭气不会溢 出，消除污泥恶臭对操作工人身体健康的危害。将污泥通过新型干法水泥回转窑高温锻烧， 利用污泥高饱和水在高温窑炉内的理化反应特性，对污泥进行高温无害化处理，使有机物 灭活、无机物活化，成为水泥原料，形成水泥熟料，最终使污泥全部实现资源化利用，代替部 分水泥原料，可减少石灰石等资源的破坏。将污泥用于水泥制造，有效消除填埋污泥造成的 地表环境污染，锅炉焚烧污泥产生汞、铅、二恶瑛对大气环境污染，污泥经脱水处理后再填 埋占用土地、消除汞、铅重金属对地下水及环境空气的污染，实现城镇污泥无害化处理，更 好地保护环境，并且成本低。
权利要求1.一种新型干法水泥窑处置城镇污泥的设备，具有新型干法水泥设备的烟室(11)和 回转窑(13)，其特征在于所述烟室(11)前设有污泥存储仓(3)、自吸螺旋叶片组件(5)、 液压推杆泵(6)和高压污泥输送管道(10)，由污泥存储仓(3)、自吸螺旋叶片组件(5)、液压 推杆泵(6)、高压污泥输送管道(10)、新型干法水泥设备的烟室(11)和回转窑(1 顺序连 接构成。
2.根据权利要求1的新型干法水泥窑处置城镇污泥的设备，其特征在于所述污泥存 储仓(3)为密封结构，竖直设置，存储仓(3)下部为锥形，锥口与竖直的钢管相连。
3.根据权利要求2的新型干法水泥窑处置城镇污泥的设备，其特征在于所述污泥存 储仓C3)上部进料口设置有液压式密封盖板阀O)。
4.根据权利要求3的新型干法水泥窑处置城镇污泥的设备，其特征在于所述液压式 密封盖板阀( 下面设有金属栅格。
5.根据权利要求4的新型干法水泥窑处置城镇污泥的设备，其特征在于所述自吸螺 旋叶片组件(5)采用3个螺旋叶片。
6.根据权利要求5的新型干法水泥窑处置城镇污泥的设备，其特征在于所述液压推 杆泵(6)的泵体上设有密封的锥形过渡仓(69)，锥形过渡仓(69)的下部侧面开有两个出 口 ；锥形过渡仓(69)下部设有形状为圆筒形、两圆筒形的轴线平行、水平设置的第一污泥 缸(65)、第二污泥缸(66)，圆筒端部为污泥进出口，分别与锥形过渡仓(69)下部的两个 出口连通；第一污泥缸(65)、第二污泥缸(66)的端部进出口经分配阀(610)接污泥出口 (614)；第一污泥缸(65)、第二污泥缸(66)内分别设有一端带有活塞的第一活塞推杆(67)、 第二活塞的推杆(68)，第一活塞推杆(67)、第二活塞推杆(68)的另一端连接第一主液压油 缸(61)、第二主液压油缸(62)的活塞。
7.根据权利要求6的新型干法水泥窑处置城镇污泥的设备，其特征在于所述第一污 泥缸(65)、第二污泥缸(66)与第一主液压油缸(61)、第二主液压油缸(6 之间设有水箱 (63)，第一活塞推杆(67)、第二活塞的推(68)穿过水箱(6 内部。
8.根据权利要求7的新型干法水泥窑处置城镇污泥的设备，其特征在于所述分配阀 (610)为S形管体，S形管体的一端为分配阀(610)的出口，另一端为分配阀(610)的进口， 其管壁上连接摆臂轴(611)的一端，摆臂轴(611)的另一端连接有第一摆臂油缸(612)和 第二摆臂油缸(613)，第一摆臂油缸(612)和第二摆臂油缸(613)分别驱动摆臂轴(611)绕 分配阀(610)的出口轴线转动，控制分配阀(610)的进口摆动，使分配阀(610)的进口在分 别对准第一污泥缸(65)、第二污泥缸(66)的端部污泥进出口。
9.根据权利要求8的新型干法水泥窑处置城镇污泥的设备，其特征在于所述污泥存 储仓⑶与自吸螺旋叶片组件(5)之间串接有第1阀门G)。
10.根据权利要求9的新型干法水泥窑处置城镇污泥的设备，其特征在于所述液压推 杆泵(6)与高压污泥输送管道(10)之间串接有第2阀门(9)。
专利摘要本实用新型公开了一种新型干法水泥窑处置城镇污泥的设备，要解决的问题是对城镇污泥进行综合利用，减少污染，并降低处置污泥的费用。本实用新型的设备，由污泥存储仓、自吸螺旋叶片组件、液压推杆泵、高压污泥输送管道、新型干法水泥设备的烟室和回转窑顺序连接构成。本实用新型与现有技术相比，污泥在密封环境下被送入新型干法水泥生产工艺中的烟室，消除污泥恶臭对操作工人身体健康的危害，经回转窑高温锻烧，对污泥进行高温无害化处理，成为水泥原料，使污泥实现资源化利用，有效消除填埋污泥造成的地表环境污染，更好地保护环境，成本低。
文档编号F23G7/00GK201896144SQ20102063475
公开日2011年7月13日 申请日期2010年11月29日 优先权日2010年11月29日
发明者赵楠 申请人:赵楠