一种腐殖土快速流态化煅烧制备生态活性土的系统的制作方法

本技术属于垃圾填埋场腐殖土资源化利用，特别一种腐殖土快速流态化煅烧制备生态活性土的系统。

背景技术：

1、老旧垃圾填埋场对周边的大气、土壤以及水体构成了污染风险，随着垃圾填埋场行业标准的不断提高，相当数量的垃圾填埋场都面临亟待整治的境地。对老旧垃圾填埋场治理最彻底的方式开挖筛分处理，从中分离出砂石、轻质物质以及腐殖土。其中，砂石可用于回填处理，轻质物则可以进行焚烧发电，两者均有较为成熟的处理途径。然而，腐殖土往往含有较高的浓度的重金属元素（如铅、锌、汞等），并可能还存在有机污染物、病菌等，对环境和人体健康构成潜在威胁，其资源化利用面临较大挑战。如何实现腐殖土的大规模资源化利用，已成为当前亟待攻克的技术难题。

2、在水泥行业的节能减排与环境友好发展中，采用辅助胶凝材料替代熟料已成为公认的三大低碳技术途径之一。这种方法通过引入低碳排放的混合材（如高炉矿渣、粉煤灰、天然火山灰、石灰石粉等），不仅有效减少了co2排放，还提升了水泥的最终性能。然而，受材料品质和获取性限制，熟料替代技术面临替代量不足或替代后水泥强度大幅下降的挑战，阻碍了低碳水泥的进一步推广。

3、腐殖土中含有较多的粘土矿物，处理提高其活性后有潜力实现更大比例的熟料替代，可显著降低单位混凝土建材的碳排放。但腐殖土中而如何处理腐殖土实现熟料替代是一个需要解决的问题。此外，垃圾填埋场腐殖土存量较大，并且每年仍以较大幅度在不断增长，提高腐殖土处理效率解决大量垃圾填埋场腐殖土堆积问题并将垃圾填埋场腐殖土高效应用在熟料替代方面因而具有重要意义。

技术实现思路

1、本技术针对现有技术中垃圾填埋场腐殖土中含有重金属、有机污染物以及病菌等有害物质，而难以被大规模资源化利用的问题，提出一种腐殖土快速流态化煅烧系统及方法，用于将腐殖土制备具有辅助凝胶特性的生态活性土，能耗低、煅烧周期短且生态活性土活性高，适用于大规模腐殖土的资源化利用。

2、为了实现上述目的，本技术采用以下技术方案：

3、一种腐殖土快速流态化煅烧制备生态活性土的系统，包括依次连接的筛分预处理单元、干燥单元、流化床预热单元以及快速流化床煅烧单元：

4、所述筛分预处理单元用于将腐殖土进行水洗形成泥浆后进行沉淀，并将泥浆进行压滤形成泥饼；

5、所述干燥单元用于干燥来自所述筛分预处理单元的腐殖土；

6、所述流化床预热单元包括流化床预热反应器，所述流化床预热反应器中将来自所述干燥单元的腐殖土预热到400℃-600℃并进行破碎；

7、所述快速流化床煅烧单元包括快速流化床煅烧反应器，所述快速流化床煅烧反应器将来自所述流化床预热单元的腐殖土在750℃-1000℃下煅烧并在1-5s完成活化以形成所述生态活性土。

8、在一些优选的方案中，所述筛分预处理单元包括依次连接的进料装置、水洗筛分装置、浓密池、压滤设备；

9、所述进料装置将腐殖土送入水洗筛分装置；所述水洗筛分装置将腐殖土进行水力冲洗；所述浓密池用于将水力冲洗腐殖土形成的泥浆进行沉淀；所述压滤设备用于将泥浆进行压滤形成泥饼。

10、在一些优选的方案中，所述干燥单元包括一级干燥器、二级干燥器以及热风炉ⅰ；

11、所述一级干燥器一端与所述压滤设备相连接、另一端与所述二级干燥器的一端相连接；所述二级干燥器的另一端与所述流化床预热反应器相连接；所述一级干燥器的热量来自于所述二级干燥器；所述二级干燥器的热量来自于热风炉ⅰ。

12、在一些优选的方案中，所述流化床预热单元还包括颗粒分级器以及热风炉ⅱ；

13、所述颗粒分级器的一端与所述流化床预热反应器相连，所述颗粒分级器的另一端与所述快速流化床煅烧反应器相连；所述颗粒分级器用于将破碎后所的腐殖土进行颗粒分级；所述流化床预热反应器的热量来自于所述热风炉ⅱ。

14、在一些优选的方案中，所述流化床预热反应器内部设有旋转搅拌部件；

15、所述旋转搅拌部件将来自所述干燥单元的腐殖土进行旋转搅拌以发生碰撞、剪切破碎。

16、在一些优选的方案中，所述快速流化床煅烧单元还包括热风炉ⅲ、换热冷却器、旋风除尘设备、除尘布袋ⅰ、引风机；

17、所述热风炉ⅲ与所述快速流化床煅烧反应器相连接；所述快速流化床煅烧反应器还与所述换热冷却器、旋风除尘设备、除尘布袋ⅰ、引风机依次相连；所述快速流化床煅烧反应器的热量来自于所述热风炉ⅲ；

18、所述热风炉ⅰ、所述热风炉ⅱ和所述热风炉ⅲ的部分热量均来自于所述换热冷却器。

19、在一些优选的方案中，所述快速流化床煅烧单元还包括增湿器；

20、所述增湿器的气体出口和所述旋风除尘设备的物料入口相连；所述增湿器采用超声波雾化成颗粒或加热蒸发产生水蒸气进入所述旋风除尘设备中进行加湿。

21、另外，本技术还提供了一种腐殖土快速流态化煅烧制备生态活性土的系统，包括依次连接的筛分预处理单元、干燥单元、流化床预热单元以及快速流化床煅烧单元：

22、所述干燥单元包括一级干燥器、二级干燥器和热风炉ⅰ；所述一级干燥器和所述二级干燥器串联，且所述一级干燥器的热量来自于所述二级干燥器；所述二级干燥器的热量来自于热风炉ⅰ；

23、所述流化床预热单元包括流化床预热反应器、颗粒分级器、热风炉ⅱ；所述颗粒分级器用于将破碎后所的腐殖土进行颗粒分级；所述流化床预热反应器的热量来自于所述热风炉ⅱ；

24、所述快速流化床煅烧单元包括快速流化床煅烧反应器、热风炉ⅲ、换热冷却器、旋风除尘设备、除尘布袋ⅰ、引风机；所述快速流化床煅烧反应器的热量来自于所述热风炉ⅲ；所述热风炉ⅰ、所述热风炉ⅱ和所述热风炉ⅲ的部分热量均来自于所述换热冷却器。

25、与现有技术相比，本技术具有以下优点：

26、本技术制备的生态活性土的活性指数在99%以上；

27、本技术先采用水洗筛分方式，通过控制水力筛的孔径，对腐殖土中粘土矿物进行富集；腐殖土中含有的高岭土等粘土矿物在高温下发生脱羟基反应，其晶型发生转变，制备出具有辅助胶凝特性的生态活性土；

28、在脱除羟基的过程中，水蒸气挥发会留下多孔结构，若煅烧时间过长，则容易使得多孔结构烧结，使得所得生态活性土其经碱激发时，与水、碱的接触面积减少，进而导致其活性降低，若煅烧时间过短，则不能被充分活化，因此本技术采用快速煅烧的方式，一方面对腐殖土进行充分预热，减少煅烧升温至反应温度所需的时间，使得腐殖土内外部温度都接近反应温度；另一方面控制进入快速流化床煅烧反应器中物料的粒径，通过粒径的减小，使得物料中心温度迅速达到反应温度，确保反应快速完成，通过上述方法获得活性较高的生态活性土；

29、本技术提供的系统对腐殖土的处理流程进行了合理的优化使得腐殖土煅烧制备生态活性土资源化过程中各工序高效配合，可以提高腐殖土的处理效率和生态活性土的制备效率，该系统在解决垃圾填埋场腐殖土堆积问题上具有较好的应用前景；

30、本技术方法通过流化床预热方式，并对土壤进行高效破碎，保证细颗粒进入快速流化床煅烧反应器煅烧活化，这种方式一方面确保腐殖土中的可燃物完全燃烧，充分利用腐殖土所含的热值；另一方面使得腐殖土中心温度能够快速达到预热温度，实现物料的充分预热和快速煅烧，可较好避免腐殖土煅烧过程中存在的“欠烧”和“过烧”问题，制备的生态活性土的活性较高，含碳量较低，可以替代水泥，进而减少建材行业的能源消耗以及二氧化碳排放问题。