一种市政污泥干化与水泥生产线耦合的系统及方法与流程

本发明涉及一种水泥生产线协同处置固体废弃物的系统及方法，尤其涉及一种市政污泥干化与水泥生产线耦合的系统及方法。

背景技术：

1、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。

2、然而，市政污泥普遍含水率大，一般为60％～80％，直接送到水泥生产线的分解炉进行处置，会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。目前，提高污泥处置量，降低污泥高含水率的负面影响，采用的主要技术手段是对湿污泥采用预干化工艺，干化后的污泥直接送入分解炉或经预燃炉后送入分解炉进行处置。然而对湿污泥进行干化需要消耗大量的能源，污泥干化程度越高，能源消耗越大，同时污泥含水率越低，热值越高，越有利于水泥生产线进行处置。

3、专利cn201410792166.1公开了一种用水泥窑处置污泥的方法和污泥气化水泥窑系统，该发明可大大提高污泥的处置规模；减少了固体污泥直接入窑其形态与煤粉、水泥原料细度之间的差异，增加了传质传热效果。然而该方案污泥降水量有限，并未给出污泥间接干化机的热源和干化废气的处置方案，整个污泥干化工艺并未利用水泥窑的系统特点，需要额外增加热源和除臭系统，增加系统投资和运行成本。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提供一种充分利用水泥生产线中的多种余热源对污泥进行最大程度的干化，提高污泥热值，同时避免环境污染的市政污泥干化与水泥生产线耦合的系统；

2、本发明的第二个目的是提供利用上述的系统进行市政污泥干化与水泥生产线耦合的方法。

3、技术方案：本发明所述的市政污泥干化与水泥生产线耦合的系统，包括利用蒸汽对污泥间接干化的间接干化系统、带式烘干系统、废气处置系统、预燃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余热锅炉、除氧器、篦冷机、三次风管和分解炉；所述余热锅炉的蒸汽进入间接干化系统对湿污泥间接加热得到半干污泥；半干污泥经造粒后得到造粒污泥，送入带式烘干系统与进入带式烘干系统的窑头热风直接接触进一步干化；蒸汽经与湿污泥换热后产生凝结水送入带式烘干系统，与对造粒污泥加热后的窑头热风换热降温后进入除氧器，窑头热风升温后再次对造粒污泥进行干化得到干污泥，之后窑头热风经排风机送入篦冷机高温段；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；产生的环境废气送入篦冷机高温段或除臭后排放；干污泥送入预燃系统，与三次风管引出的篦冷机高温风在预燃系统内接触进行预焚烧，经预焚烧后产生的高温烟气和灰渣送入分解炉。

4、其中，所述带式烘干系统包括带式烘干机、循环风机、排风机；来自窑头的热烟气进入带式烘干机，对输送带上的造粒污泥进行烘干，经循环风机抽出后，再次送入带式烘干机烘干，然后经排风机排出送入篦冷机进行处置。

5、进一步的，所述带式烘干系统还包括凝结水换热器；来自窑头的热烟气经带式烘干机的前段上部进入带式烘干机，对输送带上的造粒污泥进行烘干，经循环风机抽出后送入带式烘干机后段，在凝结水换热器上与来自间接干化系统的凝结水换热升温后对造粒污泥再次烘干，经排气风机从带式烘干机后段下部排出送入篦冷机进行处置；换热后的凝结水送至余热锅炉。所述带式烘干系统还包括用于储存干污泥的干污泥仓。

6、其中，所述间接干化系统包括湿污泥仓、污泥间接干化机、污泥造粒机、用于储存凝结水的凝结水箱、用于对干化气进行冷凝除水的干化气冷凝器。其中，所述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输送与预处置系统。其中，湿污泥仓放置于污泥储存车间，污泥输送与预处置系统、污泥间接干化机、污泥造粒机、干化气冷凝器、凝结水箱均放置于污泥干化车间。

7、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。所述环境废气为污泥储存和处置过程产生的环境废气。

8、其中，所述预燃系统包括与带式烘干系统连接用于对干污泥进行预焚烧的预燃炉、所述三次风管上设有接入预燃炉的支管，所述支管上设有用于调节进入预燃炉风量的第五风量调节阀。所述预燃系统还包括与预燃炉连接的定量给料机。

9、其中，所述除氧器分别与凝结水换热器及余热锅炉连接；所述三次风管设于篦冷机的高温段与分解炉之间；窑头排风机将篦冷机中的热风引出后经第三风量调节阀送入带式烘干机，多余的排气经第四风量调节阀调节排入烟囱。

10、利用上述的系统进行市政污泥干化与水泥生产线耦合的方法，包括以下步骤：

11、(a)湿污泥在间接干化系统中利用余热锅炉送入的蒸汽间接干化湿污泥得到半干污泥，间接干化系统对半干污泥进行造粒得到造粒污泥；蒸汽与湿污泥换热降温产生凝结水后送入带式烘干系统，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进行处置；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；

12、(b)造粒污泥送入带式烘干系统，与进入带式烘干系统的窑头热风直接接触进一步干化，步骤(a)的凝结水与对造粒污泥加热后的窑头热风换热降温后送入除氧器，窑头热风升温后再次对造粒污泥进行干化得到干污泥，之后窑头热风经排风机送入篦冷机高温段；

13、(c)当篦冷机停止运行时，环境废气进入废气处置系统除臭后排放；当篦冷机(502)运行时，环境废气进入篦冷机高温段进行处置；

14、(d)步骤(b)得到的干污泥送入预燃系统，与三次风管(508)引出的篦冷机高温风在预燃系统内接触进行预焚烧，经预焚烧后产生的高温烟气和灰渣送入分解炉。

15、其中，步骤(a)中，在间接干化系统中，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间接干化机。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间接干化机，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，预处置送入污泥间接干化机。污泥间接干化机利用水泥生产线产生的蒸汽间接干化湿污泥，将湿污泥含水率降低至约40％，含水率40％的污泥经第一污泥输送机送至污泥造粒机进行造粒，污泥间接干化机中的蒸汽与污泥换热降温凝结成水后进入凝结水箱，凝结水泵将凝结水送至带式烘干系统，污泥间接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去污水处理；

16、步骤(b)中，在带式烘干系统中，来自污泥造粒机的造粒污泥在带式烘干机的输送带上被来自窑头的温度80℃～120℃的热烟气加热烘干，进一步干化至含水率≤10％，之后送入干污泥仓；来自窑头的热烟气经带式烘干机前段上部进入带式烘干机，对输送带上的造粒污泥进行烘干，经循环风机抽出后送入烘干机后段，经凝结水换热器加热升温后对造粒污泥再次烘干，经排风机从后段下部排出送入水泥生产线中的篦冷机进行处置；凝结水经凝结水换热器降温后送入除氧器，除氧器中的水被送入水泥生产线的余热锅炉中；

17、步骤(c)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进行处置，当篦冷机停止运行时，经第二风量调节阀送入废气处置系统中的应急除臭系统进行处置，达标后排放；

18、步骤(d)中，在预燃系统中，第二污泥输送机将干污泥仓的污泥输送至定量给料机计量后，送入预燃炉进行预燃焚烧，产生的烟气和灰渣送入分解炉进行处置。

19、有益效果：本发明与现有技术相比，取得如下显著效果：(1)利用水泥生产线产生的蒸汽和窑头热风对市政污泥进行两段干化，不仅利用了水泥窑的余热，同时将市政污泥进行降水干化，干化后的污泥含水率≤10％，污泥热值大大提高，干化污泥可作为替代燃料入水泥窑协同处置。(2)采用污泥间接干化机作为污泥的一段的干化工艺，间接干化机将污泥干化至40％，使用蒸汽间接加热，蒸汽与污泥不接触，产生的凝结水可以循环使用，同时产生的废气量少，水蒸气量大，便于冷凝收集处置；对于80％的污泥干化至10％，此工段可以脱出86％的水分；40％的污泥经污泥造粒机造粒后，表面积增大，便于后续的进一步干化。同时高温的蒸汽还可以对污泥起到高温杀菌的作用，有利于作业环境的卫生和安全。(3)采用带式烘干机作为二段的干化工艺，可以将污泥进一步干化至10％。来自一段的污泥不仅温度高，而且经造粒机处理后，表面积增加，有利于带式烘干机的烘干作业，同时带式烘干机采用循环热风，还可以利用一段的温度≥100℃的凝结水的热量，提高蒸汽余热的热量利用率。(4)与仅采用污泥间接干化机相比，本发明采用两段干化，不仅实现了对窑头废气的利用，还具有污泥干化后含水率低的优点；与仅采用带式烘干机相比，本发明通过对蒸汽梯级利用，具有设备整体占地小、污泥干化效果好、系统风量小、废气量小、能耗低的优点。整体实现了1+1＞2的效果。