一种水泥窑污泥干化设备的制作方法

本实用新型涉及水泥窑协同处置领域，具体而言，涉及一种水泥窑污泥干化设备。

背景技术：

水泥窑协同处置是指将满足或经过预处理后满足入窑要求的固体废物投入水泥窑，在进行水泥熟料生产的同时实现对固体废物的无害化处置过程。

在水泥窑协同处置污泥工艺中，利用水泥窑余热干化污泥的方法多为利用水泥窑烟气直接干化污泥，即将水泥窑熟料生产过程中产生的高温烟气引入干化设备中与湿污泥直接接触，使污泥中的水分受热蒸发，水蒸气被烟气带出，从而从污泥中去除部分水分，实现污泥的干化。

发明人在研究中发现，现有的水泥窑协同处置污泥工艺至少存在以下缺点：

现有的直接干化法中，由于烟气直接与污泥接触，烟气中夹带大量VOCs、细颗粒物等污染物，烟气中脂类、醛类、烃类及含硫化合物等具有一定的恶臭嗅觉阈值，如不经特殊处理将会随烟气一起排放至大气中，对环境造成污染。如配备完善的烟气除臭设备，则投资及运营成本均会显著增加。受烟气制约，该种工艺不适合大规模干化污泥，根据水泥窑规模，采用直接干化法的污泥处置项目，其处置量通常在200t/d以内。

现有的间接干化法中，利用水泥窑余热作为热源加热导热油、蒸气等作为热介质，再将热介质送入换热装置与湿污泥进行强制对流传热，热交换过程中烟气不与污泥直接接触，污泥干化过程中气态产物主要为水蒸气，这部分蒸气可以通过冷凝设备进行收集或送入窑系统处置。这种方法产生烟气量较小，但两次换热将不可避免地造成热损失，与直接干化工艺相比，热利用率较低。干化相同单位质量的污泥，间接干化需要较大的换热面积，因此设备尺寸更大，设备投资更高，占地更大。同时，效率的问题还会导致运行成本的上升。

技术实现要素：

本实用新型的目的包括提供一种水泥窑污泥干化设备，其通过间接干化装置降低直接干化装置中的污泥的初始含水量，大大降低直接干化所需的窑尾高温烟气量，污泥干化后含污染物的烟气流量也随之显著降低，能够处置大规模的污泥干化，总的热利用率较高，成本较低。

本实用新型的实施例通过以下技术方案实现：

一种水泥窑污泥干化设备，包括间接干化装置、直接干化装置和输送管道。间接干化装置通过输送管道与直接干化装置连接，直接干化装置用于接收间接干化装置输出的污泥并将之与水泥窑高温烟气接触实现干化。

发明人发现，现有的直接干化法由于烟气直接与污泥接触而带来的恶臭嗅觉阈值问题和废弃处理成本高的缺点。现有的间接干化法由于两次换热而不可避免地造成热损失，热利用率较低，从而导致的成本高、投资高。

据此发明人发明了一种水泥窑污泥干化设备，包括间接干化装置、直接干化装置和输送管道，其通过间接干化装置的干化作用，降低直接干化装置中的污泥的初始含水量，大大降低直接干化所需的窑尾高温烟气量，污泥干化后含污染物的烟气流量也随之显著降低，能够处置大规模的污泥干化，总的热利用率较高，成本较低。

综上，这样的水泥窑污泥干化设备降低直接干化所需的窑尾高温烟气量，能够处置大规模的污泥干化，总的热利用率较高，成本较低。

进一步地，直接干化装置输出的污泥的含水量在35％以下。

进一步地，间接干化装置输出的污泥的含水量处于55％-75％。

进一步地，间接干化装置输出的污泥的含水量处于65％-75％。

进一步地，水泥窑污泥干化设备还包括二次蒸汽加热部，二次蒸汽加热部与间接干化装置形成第一回路。

进一步地，水泥窑污泥干化设备还包括污泥缓存部，间接干化装置远离直接干化装置的一端通过输送管道与污泥缓存部连接。

进一步地，水泥窑污泥干化设备还包括二次蒸气冷凝水收集部，二次蒸气冷凝水收集部设置于间接干化装置，且与污泥缓存部的热盘管连接。

进一步地，水泥窑污泥干化设备还包括污泥输送泵，污泥输送泵的一端通过输送管道与污泥缓存部连接，另一端通过输送管道与间接干化装置连接。

进一步地，水泥窑污泥干化设备还包括污泥中间部，间接干化装置、污泥中间部和直接干化装置通过输送管道依次连接；

污泥中间部用于计量间接干化装置输送的污泥并输送到直接干化装置。

进一步地，水泥窑污泥干化设备还包括气固分离装置，气固分离装置与直接干化装置连接；

气固分离装置包括旋风分离器。

本实用新型实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

1、通过间接干化装置的干化作用，降低直接干化装置中的污泥的初始含水量，大大降低直接干化所需的窑尾高温烟气量；

2、污泥干化后含污染物的烟气流量也随之显著降低，改善直接干化法的恶臭嗅觉阈值的问题和污染空气问题；

3、能够大规模地处置污泥；

4、总的热利用率较高，成本较低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供水泥窑污泥干化设备的第一结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供水泥窑污泥干化设备的第二结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供水泥窑污泥干化设备的第三结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的不同含水率污泥干化与出风量、入风量的关系的曲线图。

图标：10-水泥窑污泥干化设备，100-间接干化装置，200-直接干化装置，300-输送管道，400-二次蒸汽加热部，410-第一回路，500-污泥缓存部，600-二次蒸气冷凝水收集部，700-污泥输送泵，800-污泥中间部，900-气固分离装置。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1为本实用新型实施例提供水泥窑污泥干化设备10的第一结构示意图，为整体结构图；

图2为本实用新型实施例提供水泥窑污泥干化设备10的第二结构示意图，展现间接干化装置100、直接干化装置200与输送管道300的示意图；

图3为本实用新型实施例提供水泥窑污泥干化设备10的第三结构示意图，相较于图1省去二次蒸汽加热部400的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的不同含水率污泥干化与出风量、入风量的关系的曲线图，展现当污泥含水量为50％至80％之间时，整个污泥干化过程的预计出风量、入风量的示意图。其中，虚线指的是预计出风量，实线指的是预计入风量。出风量、入风量的单位是m³/h。

请参照图1至图3，一种水泥窑污泥干化设备10，包括间接干化装置100、直接干化装置200和输送管道300。间接干化装置100通过输送管道300与直接干化装置200连接，直接干化装置200用于接收间接干化装置100输出的污泥并将之与水泥窑高温烟气接触实现干化。

首先污泥通过间接干化装置100的干化作用，初次降低污泥汇总的含水量。然后将通过间接干化装置100的污泥输送至直接干化装置200，如此就能降低直接干化装置200中的污泥的初始含水量，大大降低直接干化所需的窑尾高温烟气量，污泥干化后含污染物的烟气流量也随之显著降低。

可以将烟气送入水泥窑焚烧，不会对水泥窑生产造成影响。

如此，在烟气量降低的情形下，水泥窑污泥干化设备10克服现有的直接干化法中的排放烟气量中脂类、醛类、烃类及含硫化合物等具有一定的恶臭嗅觉阈值的问题。在解决了恶臭嗅觉阈值的问题，对水泥窑协同处置污泥的干化的最后，就可以节省设置完善的烟气除臭设备，可以根据实际的标准选择不设置或者设置部分烟气除臭设备，节约成本。

另一方面，水泥窑污泥干化设备10的对污泥的整个干化过程是由间接干化装置100和直接干化装置200共同完成的。相较于现有技术中的间接干化法全部来干化污泥的完整过程，两次换热将不可避免的造成热损失，热利用率较低的问题，本实用新型提供的水泥窑污泥干化设备10具有热利用率较高的优点。从而节省设备成本和运行成本。

进一步地，直接干化装置200输出的污泥的含水量在35％以下。最终从水泥窑污泥干化设备10的直接干化装置200中输出的污泥的含水量的控制，使之达到35％以下，优选的，为30％-35％。这样，既能够保证后续的将污泥送至水泥窑焚烧的要求，也尽量地保持污泥处置成本优化的原则，同时保证水泥生产自身的经济效益不受影响。

进一步地，间接干化装置100输出的污泥的含水量处于55％-75％。

请参照图4，将待处理的污泥先经过间接干化装置100的间接干化作用，再通过输送管道300输送到直接干化装置200进行直接干化。于是，间接干化装置100输出的污泥的含水量相当于直接干化装置200的输入的污泥的含水量。

请参照图4，以待处理的污泥的含水量为80％举例。当然，上述水泥窑污泥干化设备10可以应用于更大范围的含水量的污泥。以输入的污泥在直接干化装置200中直接干化至含水量至35％举例，当输入的污泥的含水量为75％-80％时，和相对应的需要的烟气入风量之间的曲线是一个加速度增大的过程。同样的，输入的污泥的含水量为75％-80％与相对应的需要的烟气出风量之间的曲线也是一个加速度增大的过程。如此，不满足保持一个污泥处置成本优化的原则。

请参照图4，以输入的污泥在直接干化装置200中直接干化至含水量至35％举例，当输入的污泥的含水量为55％-75％，和相对应的需要的烟气入风量之间的曲线是一个加速度近乎为零的近似直线。当输入的污泥的含水量为55％-75％，和相对应的需要的烟气出风量之间的曲线亦是一个加速度近乎为零的近似直线。

综上，出于污泥处置成本优化的原则的考虑和解决烟气除臭的要求下，间接干化装置100输出的污泥的含水量处于55％-75％，即直接干化装置200的输入的污泥的含水量处于55％-75％，是较优的选择。

进一步地，间接干化装置100输出的污泥的含水量处于65％-75％。

在初始含水率为80％的情形下，上述水泥窑污泥干化设备10中的间接干化装置100输出的污泥的含水量为75％时，水泥窑污泥干化设备10完整将污泥含水率处理至35％输出时，平均处理每吨污泥的干化成本在26.7元。而间接干化装置100输出的污泥的含水量为65％、55％时，分别对应的平均处理每吨污泥的干化成本在57.7元、75.3元。期间，从间接干化装置100输出的污泥的含水量为55％至75％时，相对应的设定情况下，蒸发量依次减小，且两者之间的曲线的加速度增大。

间接干化装置100将污泥含水率由80％降低至75％时，其干化成本较低。但含水率为75％的污泥进入直接干化装置200，其产生的烟气量较大，烟气处置成本升高。间接干化装置100将污泥含水率由80％降低至55％时，干化污泥所产生的烟气量较小，但间接干化污泥蒸气耗量大，设备投资高。因此从技术经济角度考虑，间接干化装置100输出的污泥的含水量处于65％-75％比较理想。

进一步地，请参照图1，水泥窑污泥干化设备10还包括二次蒸汽加热部400，二次蒸汽加热部400与间接干化装置100形成第一回路410。

在间接干化装置100中，污泥间接干化，污泥中水分蒸发产生二次蒸气。将这部分二次蒸气收集，通过二次蒸汽加热部400使得二次蒸气的温度升高、提高二次蒸气热焓后，再利用第一回路410使其加热、蒸发污泥中的水，作为污泥干化的热源。

可选择的，二次蒸汽加热部400可以采用高温烟气加热、机械式再压缩及蒸气热喷射等方法使得二次蒸气的温度升高。二次蒸汽加热装置可以是蒸气喷射式热泵、机械式蒸气再压缩装置、锅炉及换热器等。

进一步地，水泥窑污泥干化设备10还包括污泥缓存部500，间接干化装置100远离直接干化装置200的一端通过输送管道300与污泥缓存部500连接。

最先的待处理的污泥卸入污泥缓存部500，污泥缓存部500起到收集及集中污泥的效果，然后污泥缓存部500中的待处理的污泥通过输送管道300输送至间接干化装置100进行间接干化。

进一步地，水泥窑污泥干化设备10还包括二次蒸气冷凝水收集部600，二次蒸气冷凝水收集部600设置于间接干化装置100，且与污泥缓存部500的热盘管连接。

二次蒸气冷凝水收集部600用于收集间接干化装置100在干化污泥过程中产生的冷凝水。具体的，为间接干化装置100中干化过程所产生的二次蒸汽的部分通过二次蒸气冷凝水收集部600的冷凝与收集的作用。二次蒸气冷凝水收集部600与污泥缓存部500的热盘管连接，将二次蒸气冷凝水输送至污泥缓存部500的热盘管。由于二次蒸气冷凝水的温度较高，可以对污泥缓存部500中的待处理的污泥进行预热。

请参照图3，图3相对于图1，差别点在于图3省去二次蒸汽加热部400的结构示意图。这表明，二次蒸汽加热部400与二次蒸气冷凝水收集部600之间没有必然的存在联系。在图3中没有二次蒸汽加热部400的情况下，二次蒸气冷凝水收集部600也是可以完成冷凝二次蒸气并收集、输送的功能。

进一步地，请参照图1，水泥窑污泥干化设备10还包括污泥输送泵700，污泥输送泵700的一端通过输送管道300与污泥缓存部500连接，另一端通过输送管道300与间接干化装置100连接。

污泥缓存部500、污泥输送泵700与间接干化装置100通过输送管道300依次连接。污泥输送泵700为将污泥缓存部500中的待处理的污泥输送至间接干化装置100提供动力支持。

进一步地，请参照图1，水泥窑污泥干化设备10还包括污泥中间部800，间接干化装置100、污泥中间部800和直接干化装置200通过输送管道300依次连接。污泥中间部800用于计量间接干化装置100输送的污泥并输送到直接干化装置200。

设置污泥中间部800起到计量作用，能够调节进料量，提高干化污泥过程的稳定性。

进一步地，请参照图1，水泥窑污泥干化设备10还包括气固分离装置900，气固分离装置900与直接干化装置200连接。气固分离装置900包括旋风分离器。

当污泥经过直接干化装置200的直接干化作用，含水量降至35％以下。在直接干化装置200中，污泥与水泥窑高温烟气直接接触，进一步蒸发污泥中的水，使污泥含水率降低至35％以下。烟气夹带干污泥颗粒进入气固分离装置900，受重力作用实现气固分离，气体进入水泥窑系统处置，干污泥颗粒收集后送入水泥窑焚烧。

气固分离装置900包括旋风分离器。通过旋风分离器实现气固分离。

本实施例的工作流程如下：

湿污泥(含水率80％-95％)卸入污泥缓存部500中，由污泥输送泵700喂入间接干化装置100。在间接干化过程中利用饱和水蒸气作为热源与污泥进行对流传热，污泥中水分蒸发产生的二次蒸气经二次蒸气加热部加热后送回间接干化装置100中加热污泥，实现二次蒸气的循环利用。二次蒸气冷凝水通过二次蒸气冷凝水收集部600的收集后送入污泥缓存部500的热盘管中，对污泥进行预热。湿污泥经初步干化后其含水率降低至55％-75％，优选的，为65％-75％，然后送入污泥中间部800中，计量后喂入直接干化装置200中。在这一过程中，污泥与水泥窑高温烟气直接接触，进一步蒸发污泥中的水，使污泥含水率降低至35％以下，烟气夹带干污泥颗粒进入气固分离装置900后，受重力作用实现气固分离，气体进入水泥窑系统处置，干污泥颗粒收集后送入水泥窑焚烧。

本实用新型实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

1、通过间接干化装置100的干化作用，大大降低直接干化所需的窑尾高温烟气量，污泥干化后含污染物的烟气流量也随之显著降低，改善直接干化法的恶臭嗅觉阈值的问题和污染空气问题；

2、能够大规模地处置污泥，相同窑况下，提高协同处置的污泥量；

3、总的热利用率较高，节省设备成本和运行成本；

4、间接干化装置100输出的污泥的含水量处于65％-75％，较好地满足污泥处置成本优化的原则；

5、二次蒸气的循环利用，降低污泥干化成本；

6、二次蒸气冷凝水用于污泥的预热，达到节约能源的目的，亦是进一步降低成本的考虑。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。