專利名稱：利用水泥廠回轉窯輻射熱的污泥干化系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種利用水泥廠回轉窯輻射熱的污泥干化系統(tǒng)。
背景技術：
根據(jù)國家環(huán)保"十一五"規(guī)劃與全國城鎮(zhèn)污水處理和再生利用設施建設的"十 一五"規(guī)劃，至2010年我國所有城市都要建設污水處理設施，城市污水處理率 不低于70%，預計全國城市污水處理能力將超過l億噸/日，同時可以預計伴隨 產生的污泥(含水率80%左右)將高達3000萬噸/年，加上污染河湖疏浚污泥和 城市下水道污泥等，每年產生的城市污泥不僅數(shù)量非常巨大，并且每年還以10 15%的增長率而增加。如何安全經濟地處理處置城市污泥是世界共同面臨的環(huán)境 問題，解決這個世界性難題對我國來說更是刻不容緩。
城市污泥是一種含有病源微生物、多種有機和無機污染物，以及重金屬的 固液混合體，從污泥中被檢測到的192種化合物中，有99種被確定為有害化合 物，因此，污泥是一類危害性極大的固體廢棄物，如果不加以徹底的處理與控 制，將會對環(huán)境造成嚴重的二次污染。
在過去的幾十年中，我國在城市污水處理方面，通過引進、消化、吸收國 外先進技術，使水處理技術有了突破性的進展，然而，作為城市污水處理系統(tǒng) 的有機組成部分，污泥的處理處置技術卻發(fā)展遲緩，因而在一定程度上制約了 城市污水處理的進程，這與國際上現(xiàn)有的有關污泥處理處置技術不適合中國國 情有關。國外在長期實踐中建立的污泥處理處置方法歸納起來主要有衛(wèi)生填埋、
焚燒和土地利用等，這些方法得以實施有三個先決條件 一是需要有足夠的污 泥填埋空間；二是需要承受昂貴的設備投資和很高的運行費用；三是對污泥中 有害物質如重金屬的含量等有嚴格的限制條件。而我國除了在經濟上還無法承 受太高的污泥處理費用外，更重要的是我國城市污泥具有不同于國外的兩個明 顯的特點， 一是污泥的數(shù)量和體積特別大，并且主要集中在城市周邊，根本沒 有適合污泥填埋的空間；二是由于生活污水和工業(yè)廢水合并處理，從而使污泥 的成分非常復雜，特別是重金屬含量很高，污泥的土地利用受到限制。因此， 國外的污泥處理方法無法被我國借鑒。目前，我國大部分城市污水處理廠污泥 和河湖疏浚污泥只經過初步處理后，便進行無序地臨時堆存或簡單填埋，不僅 花費大量的資金和占用大量的土地資源，而且破壞生態(tài)環(huán)境，給人體健康帶來 嚴重影響。特別是污泥中的污水下滲,給地下水資源帶來的危害更是無法估計，而事實上城市周圍不可能有適合堆放這類污泥的空間和地點，污泥臨時堆埋所 產生的環(huán)境二次污染的危害，實際上抵消了污水處理和河道疏浚的環(huán)境效益。
隨著我國經濟的快速發(fā)展和城市人口的迅速增長，城市污水的數(shù)量在不斷 地增加，與此同時人們對環(huán)境質量的要求越來越高，工業(yè)廢水和城市生活污水 處理率的不斷提高，意味著污水處理廠污泥的數(shù)量將與日俱增，因此，開辟一 條對城市污泥進行安全、經濟的有效處理途徑，已勢在必行。實踐表明，城市 污泥要得到徹底的處理，必須走無害化、減量化和資源化道路。
根據(jù)對城市污水處理廠污泥的理化性質，進行連續(xù)3年的研究表明，污泥 中的主要化學成分含量變化不大(表1)，這說明了城市污水處理廠產生的污泥， 其主要化學組成是基本保持穩(wěn)定的。污泥的燒失量較高，平均達到36%左右， 全氮和全磷的含量也較高，這表明污泥中含有較高的有機物質。污泥中有機質 含量高，它的熱值也高，通過測定表明，城市污水處理廠污泥的熱值接近于褐 煤的熱值，達到標準煤熱值的l/3-l/2(表2);河湖疏浚污泥中有機質的含量也較
表1城市污水處理廠污泥的化學組成
化學組成 (％)
樣品Si。2MgOCaOFe203A1203K20Na20全氮全磷燒失 量備注
城 市 污 泥含 量 范 圍35.10 35.782.18 3.735.40 6.442.80 4.687.20 8.470.69 0.820.51 0.621.35 2.卯0. 8 0. 735.26 36.303年監(jiān) 測數(shù)
平 均 值35.493.136.533.847.940.730.582.130.7535.95據(jù)
表2城市污水處理廠污泥、疏浚污泥和煤的燃燒熱值
品 禾中發(fā)熱量(干質)(千焦/千克)(千卡/千克)
初沉污泥(新鮮泥)15800-182003780—4354
活性污泥(新鮮泥)15200-153003636—3660
活性泥+初沉泥(新鮮泥)170004067
活性泥+初沉泥(消化泥)74501782
河湖疏浚污泥11377-108682720-2598
煙煤(標準煤)20900-335005000 — 8014
褐煤9540-127202282—3043
高，根據(jù)有機物和熱值之間的相互關系，它們的熱值也比較高。如果能將污泥 中的熱能開發(fā)利用起來，不僅能夠使城市污泥處理廠污泥和河湖疏浚污泥得到
5徹底安全地處理，而且能夠使污泥所具有的熱能成為有價值的資源。大量的工 程實踐和不斷的經驗總結證明，通過干化首先使污泥減量，不僅是污泥實現(xiàn)無 害化、減量化、資源化處理的基礎，也是污泥處理技術的核心所在，而要使污 泥干化真正達到有效地減量，并能最大限度地保存可利用的熱值資源，污泥低 溫干化是關鍵。污水處理廠污泥和河湖疏浚污泥，通過機械脫水，含水率一般
在75%—85%之間，如果要使污泥的熱值能夠得到充分利用，必須首先將污泥 的含水率降低，使污泥的含固率達到100%，這意味著需要大量的外加能源，建 立在試驗基礎上的計算表明，要將含水率75% — 85%的污泥完全燃盡，使污泥 到達燃點所需要的能源，遠大于絕干污泥燃燒所產生的能量，因此，如果能夠 利用廢熱能源干化污泥，使污泥的含水率降低，是實現(xiàn)污泥資源綜合利用效益 最大化的理想途徑。
水泥是當今世界上最重要的建筑材料之一，我國是全球最大的水泥消費國, 也是過去十五年中增長最快的國家之一。水泥的生產， 一般通過生料制備、熟 料煅燒和水泥制成等三個工序。水泥通常采用回轉窯來完成煅燒過程，煅燒的 溫度在110(TC以上，由于水泥煅燒的溫度較高，因此，在水泥煅燒過程中有大 量的熱能以輻射熱的形式通過回轉窯的外壁散發(fā)到空間，根據(jù)紅外熱像儀的測 定，回轉窯外壁溫度可達20(TC ，這部分熱能可以被用來干化污泥。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種利用水泥廠回轉窯輻射熱 的污泥干化系統(tǒng)。
利用水泥廠回轉窯輻射熱的污泥干化系統(tǒng)包括污泥給料機、第一刮板輸送 機、水泥回轉窯、第一托輪、第一封閉箱進料口、第一封閉箱、第一履帶式輸 送機、固定滾動釘齒耙、第一封閉箱出料口、第一通風口、第二刮板輸送機、 第二托輪、第二封閉箱進料口、第二封閉箱、第二履帶式輸送機、第二封閉箱 出料口、第二通風口、水泥回轉窯傳動裝置、第三托輪、出料輸送機、第二傳 動裝置、第二通風管、抽風機、生物濾池、第一通風管和第一傳動裝置；水泥 回轉窯與水泥回轉窯傳動裝置連接，水泥回轉窯的窯頭、中部和窯尾部分別有 第一托輪、第二托輪和第三托輪，在水泥廠回轉窯第一托輪和第二托輪之間的 下方安裝有第一封閉箱，在第一封閉箱內設有第一履帶式輸送機，第一履帶式 輸送機與第一傳動裝置連接，在第一封閉箱靠近第一托輪的一側設有第一封閉 箱進料口，在第一封閉箱靠近第二托輪的一側設有第一封閉箱出料口，在第一 封閉箱出料口的上方設有第一通風口，第一通風口與第一通風管、抽風機和生物濾池依次連接，抽風機通過第一通風口和第一通風管與生物濾池連接，在水 泥廠回轉窯第二托輪和第三托輪之間的下方安裝有第二封閉箱，在第二封閉箱 內設有第二履帶式輸送機，第二履帶式輸送機與第二傳動裝置連接，在第二封 閉箱靠近第二托輪的一側設有第二封閉箱進料口，在第二封閉箱靠近第三托輪 的一側設有第二封閉箱出料口 ，在第二封閉箱出料口的上方設有第二通風口 ， 第二通風口與第二通風管、抽風機和生物濾池依次連接，抽風機通過第二通風 口和第二通風管與生物濾池連接。
所述的第一履帶式污泥輸送機的斜度與水泥回轉窯的斜度一致，第一履帶
式污泥輸送機中心線與水泥回轉窯外殼最低點的距離為20 50cm，第一履帶式 污泥輸送機的寬度為0.5 1.0m，第一履帶式污泥輸送機的長度為20 35m，在 第一履帶式污泥輸送機上方15 35m處設有2 3個固定滾動釘齒耙。所述的第 一封閉箱的長度為21 36m，第一封閉箱的底部寬度為1.5 3.5m，第一封閉箱 的高度為2.0 4.0m。
所述的第二履帶式污泥輸送機的斜度與水泥回轉窯的斜度一致，第二履帶 式污泥輸送機的寬度為0.5 1.0m，第二履帶式污泥輸送機的長度為20 35m， 在第二履帶式污泥輸送機上方10 35m處設有4 6個固定滾動釘齒耙，第二履 帶式污泥輸送機中心線與水泥回轉窯外殼最低點的距離為20 50cm。所述的第 二封閉箱的長度為21 36m，第二封閉箱的底部寬度為1.5 3.5m，第二封閉箱 的高度為2.0 4.0m。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有的有益效果-
1) 利用水泥廠回轉窯輻射熱的污泥干化系統(tǒng)，不僅可以在不消耗新能源的 情況下，將污水處理廠污泥和河湖疏浚污泥的含水率降低，而且使水泥煅燒過 程釋放的廢熱得到充分利用，從而為城市污泥的無害化、減量化、資源化處理 開辟了一條以廢治廢、廢物循環(huán)利用的新途徑，既能夠產生顯著的社會和環(huán)境 效益，又能獲得明顯的經濟效益；
2) 利用水泥廠回轉窯輻射熱的污泥干化系統(tǒng)，由于熱源取自水泥回轉窯外 殼散發(fā)的熱量，因此，不僅不會影響水泥回轉窯的正常運行，而且濕污泥因吸 收大量的輻射熱，而減少了大氣的熱污染；
3) 本發(fā)明利用水泥回轉窯的輻射熱，使污泥能在低溫條件下得到干化，從 而保持了污泥原始的熱值，干化后污泥作為水泥的輔料，在水泥煅燒過程中可 以貢獻熱值，既能使城市污水處理廠污泥和河湖疏浚污泥得到徹底的處理，又 能使污泥的熱能資源得到最大程度的利用。


附圖1是利用水泥廠回轉窯輻射熱的污泥干化系統(tǒng)主視圖；附圖2是利用水泥廠回轉窯輻射熱的污泥干化系統(tǒng)剖視圖；附圖3是利用水泥廠回轉窯輻射熱的污泥干化系統(tǒng)工作流程圖。圖中污泥給料機l、第一刮板輸送機2、水泥回轉窯3、第一托輪4、第一封閉箱進料口 5、第一封閉箱6、第一履帶式輸送機7、固定滾動釘齒耙8、第一封閉箱出料口9、第一通風口IO、第二刮板輸送機ll、第二托輪12、第二封閉箱進料口 13、第二封閉箱14、第二履帶式輸送機15、第二封閉箱出料口16、第二通風口 17、水泥回轉窯傳動裝置18、第三托輪19、出料輸送機20、第二傳動裝置21、第二通風管22、抽風機23、生物濾池24、第一通風管25、第一傳動裝置26。
具體實施例方式
如圖1、 2、 3所示，利用水泥廠回轉窯輻射熱的污泥干化系統(tǒng)包括污泥給料機l、第一刮板輸送機2、水泥回轉窯3、第一托輪4、第一封閉箱進料口5、第一封閉箱6、第一履帶式輸送機7、固定滾動釘齒耙8、第一封閉箱出料口9、第一通風口 10、第二刮板輸送機11、第二托輪12、第二封閉箱進料口 13、第二封閉箱14、第二履帶式輸送機15、第二封閉箱出料口 16、第二通風口 17、水泥回轉窯傳動裝置18、第三托輪19、出料輸送機20、第二傳動裝置21、第二通風管22、抽風機23、生物濾池24、第一通風管25和第一傳動裝置26;水泥回轉窯3與水泥回轉窯傳動裝置18連接，水泥回轉窯3的窯頭、中部和窯尾部分別有第一托輪4、第二托輪12和第三托輪19，在水泥廠回轉窯3第一托輪4和第二托輪12之間的下方安裝有第一封閉箱6，在第一封閉箱6內設有第一履帶式輸送機7，第一履帶式輸送機7與第一傳動裝置26連接，在第一封閉箱6靠近第一托輪4的一側設有第一封閉箱進料口 5，在第一封閉箱6靠近第二托輪12的一側設有第一封閉箱出料口 9，在第一封閉箱出料口 9的上方設有第一通風口 10，第一通風口 10與第一通風管25、抽風機23和生物濾池24依次連接，抽風機23通過第一通風口 10和第一通風管25與生物濾池24連接，在水泥廠回轉窯3第二托輪12和第三托輪19之間的下方安裝有第二封閉箱14，在第二封閉箱14內設有第二履帶式輸送機15,第二履帶式輸送機15與第二傳動裝置21連接，在第二封閉箱14靠近第二托輪12的一側設有第二封閉箱進料口13，在第二封閉箱14靠近第三托輪19的一側設有第二封閉箱出料口 16，在第二封閉箱出料口 16的上方設有第二通風口 17，第二通風口 17與第二通風管22、
8抽風機23和生物濾池24依次連接，抽風機23通過第二通風口 17和第二通風管22與生物濾池24連接。
所述的第一履帶式污泥輸送機7的斜度與水泥回轉窯3的斜度一致，第一履帶式污泥輸送機7中心線與水泥回轉窯3外殼最低點的距離為20 50cm，第一履帶式污泥輸送機7的寬度為0.5 1.0m，第一履帶式污泥輸送機7的長度為20 35m，在第一履帶式污泥輸送機7上方15 35m處設有2 3個固定滾動釘齒耙8。所述的第一封閉箱6的長度為21 36m，第一封閉箱6的底部寬度為1.5 3.5m，第一封閉箱6的高度為2.0 4.0m。
所述的第二履帶式污泥輸送機15的斜度與水泥回轉窯3的斜度一致，第二履帶式污泥輸送機15的寬度為0.5 1.0m，第二履帶式污泥輸送機15的長度為20 35m，在第二履帶式污泥輸送機15上方10 35m處設有4 6個固定滾動釘齒耙，第二履帶式污泥輸送機15中心線與水泥回轉窯外殼最低點的距離為20 50cm。所述的第二封閉箱14的長度為21 36m，第二封閉箱14的底部寬度為1.5 3.5m，第二封閉箱14的高度為2.0 4.0m。
本發(fā)明的工作過程
利用水泥廠回轉窯輻射熱的污泥干化系統(tǒng)具有污泥給料機，輪式裝載車將污泥從污泥儲存庫送入污泥給料機，污泥給料機根據(jù)熱交換速度，控制污泥數(shù)量，通過第一刮板輸送機，從第一封閉箱進料口將污泥送入第一履帶式輸送機，在旋轉的水泥廠回轉窯發(fā)出的200 25(TC輻射熱的照射下，污泥進行第一段干化過程，在第一履帶式輸送機的15m、 20m、 30m處，分別安裝有固定滾動釘齒耙，污泥經過時，固定滾動釘齒耙將污泥耙碎， 一方面使內部的污泥暴露出來，另一方面增加污泥的熱輻射面積，從而提高污泥的干化效果，經過第一段干化過程后，污泥通過第一封閉箱出料口進入第二刮板輸送機，第二刮板輸送機將經過第一段干化后的污泥，從第二封閉箱進料口送入第二履帶式輸送機，在旋轉的水泥廠回轉窯發(fā)出的150 20(TC輻射熱的照射下，污泥進行第二段干化過程，在第二履帶式輸送機的5m、 10m、 15m、 20m、 25m、 30m處，分別安裝有固定滾動釘齒耙，污泥經過時，固定滾動釘齒耙將污泥耙碎， 一方面使內部的污泥暴露出來，另一方面增加污泥的熱輻射面積，從而提高污泥的干化效果，經過第二段干化過程后，污泥通過第二封閉箱出料口進入出料輸送機，出料輸送機將經過第二段千化后的污泥送入污泥成品庫。
水泥回轉窯在水泥回轉窯傳動裝置的帶動下旋轉，水泥回轉窯的窯頭、中部、窯尾部分別有第一托輪、第二托輪、第三托輪，在水泥廠回轉窯第一托輪和第二托輪之間的下方，安裝有第一封閉箱，在第一封閉箱內設有第一履帶式輸送機，第一履帶式輸送機由第一傳動裝置帶動，在第一封閉箱靠近第一托輪的一側設有第一封閉箱進料口，在第一封閉箱靠近第二托輪的一側設有第一封閉箱出料口，在第一封閉箱出料口的上方設有第一通風口，第一通風口依次與第一通風管、抽風機、生物濾池相連接，抽風機通過第一通風口和第一通風管，將污泥在第一段干化時釋放的氣體送入生物濾池，經過生化處理后達標排放，在水泥廠回轉窯第二托輪和第三托輪之間的下方，安裝有第二封閉箱，在第二封閉箱內設有第二履帶式輸送機，第二履帶式輸送機由第二傳動裝置帶動，在第二封閉箱靠近第二托輪的一側設有第二封閉箱進料口，在第二封閉箱靠近第三托輪的一側設有第二封閉箱出料口，在第二封閉箱出料口的上方，設有第二通風口，第二通風口依次與第二通風管、抽風機、生物濾池相連接，抽風機通過第二通風口和第二通風管，將污泥在第二段干化時釋放的氣體送入生物濾池，經過生化處理后達標排放。
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權利要求
1.一種利用水泥廠回轉窯輻射熱的污泥干化系統(tǒng)，其特征在于包括污泥給料機(1)、第一刮板輸送機(2)、水泥回轉窯(3)、第一托輪(4)、第一封閉箱進料口(5)、第一封閉箱(6)、第一履帶式輸送機(7)、固定滾動釘齒耙(8)、第一封閉箱出料口(9)、第一通風口(10)、第二刮板輸送機(11)、第二托輪(12)、第二封閉箱進料口(13)、第二封閉箱(14)、第二履帶式輸送機(15)、第二封閉箱出料口(16)、第二通風口(17)、水泥回轉窯傳動裝置(18)、第三托輪(19)、出料輸送機(20)、第二傳動裝置(21)、第二通風管(22)、抽風機(23)、生物濾池(24)、第一通風管(25)和第一傳動裝置(26)；水泥回轉窯(3)與水泥回轉窯傳動裝置(18)連接，水泥回轉窯(3)的窯頭、中部和窯尾部分別有第一托輪(4)、第二托輪(12)和第三托輪(19)，在水泥廠回轉窯(3)第一托輪(4)和第二托輪(12)之間的下方安裝有第一封閉箱(6)，在第一封閉箱(6)內設有第一履帶式輸送機(7)，第一履帶式輸送機(7)與第一傳動裝置(26)連接，在第一封閉箱(6)靠近第一托輪(4)的一側設有第一封閉箱進料口(5)，在第一封閉箱(6)靠近第二托輪(12)的一側設有第一封閉箱出料口(9)，在第一封閉箱出料口(9)的上方設有第一通風口(10)，第一通風口(10)與第一通風管(25)、抽風機(23)和生物濾池(24)依次連接，抽風機(23)通過第一通風口(10)和第一通風管(25)與生物濾池(24)連接，在水泥廠回轉窯(3)第二托輪(12)和第三托輪(19)之間的下方安裝有第二封閉箱(14)，在第二封閉箱(14)內設有第二履帶式輸送機(15)，第二履帶式輸送機(15)與第二傳動裝置(21)連接，在第二封閉箱(14)靠近第二托輪(12)的一側設有第二封閉箱進料口(13)，在第二封閉箱(14)靠近第三托輪(19)的一側設有第二封閉箱出料口(16)，在第二封閉箱出料口(16)的上方設有第二通風口(17)，第二通風口(17)與第二通風管(22)、抽風機(23)和生物濾池(24)依次連接，抽風機(23)通過第二通風口(17)和第二通風管(22)與生物濾池(24)連接。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種利用水泥廠回轉窯輻射熱的污泥干化系統(tǒng)，其 特征在于，所述的第一履帶式污泥輸送機(7)的斜度與水泥回轉窯(3)的斜 度一致，第一履帶式污泥輸送機(7)中心線與水泥回轉窯(3)外殼最低點的 距離為20 50cm，第一履帶式污泥輸送機(7)的寬度為0.5 1.0m，第一履帶 式污泥輸送機(7)的長度為20 35m,在第一履帶式污泥輸送機(7)上方15 35m處設有2 3個固定滾動釘齒耙8。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種利用水泥廠回轉窯輻射熱的污泥干化系統(tǒng)，其 特征在于，所述的第一封閉箱(6)的長度為21 36m，第一封閉箱(6)的底 部寬度為1.5 3.5m，第一封閉箱(6)的高度為2.0 4.0m。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種利用水泥廠回轉窯輻射熱的污泥干化系統(tǒng)，其 特征在于，所述的第二履帶式污泥輸送機(15)的斜度與水泥回轉窯3的斜度 一致，第二履帶式污泥輸送機(15)的寬度為0.5 1.0m，第二履帶式污泥輸送 機15的長度為20 35m，在第二履帶式污泥輸送機(15)上方10 35m處設有 4 6個固定滾動釘齒耙，第二履帶式污泥輸送機(15)中心線與水泥回轉窯外 殼最低點的距離為20 50cm。
5. 根據(jù)權利要求1所述的一種利用水泥廠回轉窯輻射熱的污泥干化系統(tǒng)，其 特征在于，所述的第二封閉箱(14)的長度為21 36m，第二封閉箱(14)的 底部寬度為1.5 3.5m，第二封閉箱(14)的高度為2.0 4.0m。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用水泥廠回轉窯輻射熱的污泥干化系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括污泥給料機、第一和第二刮板輸送機、水泥回轉窯、第一和第二封閉箱、第一和第二封閉箱進料口、第一和第二履帶式輸送機、固定滾動釘齒耙、第一和第二封閉箱出料口、第一和第二通風口、第一和第二通風管、出料輸送機、第一和第二傳動裝置、抽風機、生物濾池等。本發(fā)明利用水泥回轉窯的輻射熱，使污泥能在低溫條件下得到干化，從而保持了污泥原始的熱值，干化后污泥作為水泥的輔料，在水泥煅燒過程中可以貢獻熱值，既能使城市污水處理廠污泥和河湖疏浚污泥得到徹底的處理，又能使污泥的熱能資源得到最大程度的利用。
文檔編號C02F11/12GK101671105SQ200910152619
公開日2010年3月17日 申請日期2009年9月7日 優(yōu)先權日2009年9月7日
發(fā)明者潘學興, 翁煥新, 蘇閩華 申請人:浙江大學