一种城市污泥的水泥窑处置工艺的制作方法

1.本发明属于城市污泥处理技术领域，特别是涉及一种城市污泥的水泥窑处置工艺。


背景技术：

2.城市污泥指下水道污泥、一般工业污泥、河道污泥、污水处理厂污泥等不属于危险废物的污泥类物质。城市污泥中含有大量的有机质和有害物质，细菌滋生，不仅造成各种污染，而且为其他有害生物的滋生提供了场所；城市污泥堆放在露天会散发出臭气和异味，影响周边人居环境；污泥经日晒风刮粉化，产生的污染物颗粒会造成大气污染，经水浸泡、溶解，污染物伴随污水流入河道，会污染地表水，进而进入地下水；城市污泥中重金属含量高，会污染堆放之处土壤。
3.目前我国城市污泥处理技术主要分为以下三个方向：其中以土地利用为主要处置方向，如厌氧消化技术、好氧堆肥技术等；以建材利用为处置方向的工艺技术，如石灰稳定化技术、固定稳定化技术等；以城市污泥焚烧为处置方向的工艺技术，如火电厂污泥掺烧处置、水泥回转窑协同处置城市污泥等。
4.城市污泥处置技术总体上存在处理形式单一，稳定化、减量化程度不高，处理能力不足等情况，有些技术还有可能形成二次污染。而依托高温炉窑装置处置城市污泥，具有有机物裂解彻底、重金属高温固化无浸出，无二次污染、资源化效率高、处理量大、工艺稳定，不需额外的投资等特点。但由于城市污泥水份偏高，一般在40
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50％，有的甚至高达70
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80％，且其中有机物含量、重金属含量不稳定，使其在处置工艺上存在以下问题：
5.1、由于城市污泥的含水量偏高，在处置运输环节易出现粘皮带、下料不畅、转运环节堵料等问题。
6.2、因城市污泥含有挥发性有机质，窑系统解析出含有挥发性有机碳的烟气未经过分解炉充分焚毁便进入废气系统，会造成尾气排放有机物超标，尾气遇明火，易发生闪燃和闪爆，造成安全事故。
7.3、城市污泥中重金属未能得到很好的控制。


技术实现要素：

8.本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种城市污泥的水泥窑处置工艺，实现了城市污泥的减量化、稳定化、无害化及资源化处置，同时防止有害气体逸散。
9.本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
10.一种城市污泥的水泥窑处置工艺，包括如下步骤：
11.1)城市污泥堆存：城市污泥进厂后卸到指定储存场地，储存场地均进行防渗处理，并做好苫盖；
12.2)城市污泥筛分：对污泥进行初步筛分、除铁处理，控制粒径小于100mm；
13.3)城市污泥密闭传输、防粘黏与均化：筛分后的城市污泥由皮带输送机输送至密
闭的预均化堆棚；
14.4)进料计量：经机械化均化后，通过地表给料机送入原料计量仓，经仓下定量给料机计量后，经可逆皮带、再经爬坡皮带、入烟室皮带输送机，由一线水泥回转窑窑尾烟室入窑；
15.5)水泥回转窑处置：控制水泥回转窑温度在900
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1000℃，保证火焰燃烧稳定；控制水泥回转窑窑速为1.5～2.0r/min，保证污泥在水泥回转窑中的停留时间≥30min，使污泥中的水分、有机质等挥发性物质充分解析，形成可资源综合利用的无机残渣；
16.6)尾气焚烧：水泥回转窑内热解析过程产生的尾气进入分解炉内进行高温焚毁处置，向分解炉内喷入煤粉燃烧，保证窑尾二燃的稳定燃烧，分解炉炉中温度控制在1000～1200℃，分解炉出口温度控制在880
‑
920℃之间，尾气在分解炉内的焚毁停留时间大于3秒。
17.优选的，处置后无机残渣热灼减率控制在5％以下，水份控制在1.0％以下。
18.优选的，所述分解炉炉中温度控制在1100℃。
19.优选的，所述步骤3)和步骤4)中，城市污泥通过皮带输送时，均为密闭输送。
20.优选的，所述爬坡皮带输送机进行防粘黏处理，具体为通过将水泥回转窑废气回灰撒在爬坡皮带上，使城市污泥不直接接触输送皮带，防输送皮带粘黏。
21.优选的，所述地表给料机的料斗为立面。
22.优选的，所述分解炉内还喷入石灰石粉，进行干法脱硫及吸收酸性气体。
23.与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：
24.1)本发明充分利用水泥回转窑原有设施，降低投资，避免重复建设。
25.2)本发明城市污泥在水泥回转窑内，与窑头热风进行逆流换热，脱附解析城市污泥中的水分及挥发性有害成分，含有有害成分的烟气利用窑尾二燃高温充分裂解及焚毁，保证了城市污泥中的有机质和可挥发成分充分挥发，实现了城市污泥的减量化、无害化、安全化、无机化处置。
26.3)本发明经热脱附、裂解及焚烧后的城市污泥进入冷却机冷却后送入现有熟料库，并倒运至堆场作为部分替代原料掺加回用生产水泥熟料，变废为宝，实现了资源的高效利用。也可对无机残渣进行资源综合利用，作为其他建材产品原料使用。
27.4)本发明热解析脱附过程产生的尾气采用二次燃烧焚毁技术，保证了废气中所含有机质充分焚烧，无害化分解。
28.5)本发明预筛选、物料运输环节有针对性技改，优化工艺过程顺序，保证城市污泥的输送下料过程通畅。
附图说明
29.图1是本发明的工艺流程图；
30.图2是本发明的地表给料机的料斗的结构示意图。
具体实施方式
31.为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
32.实施例
33.一种城市污泥的水泥窑处置工艺，包括如下步骤：
34.1)城市污泥堆存：城市污泥进厂后卸到指定储存场地，储存场地均进行防渗处理，并做好苫盖；
35.2)城市污泥筛分：对污泥进行初步筛分、除铁处理，控制粒径小于100mm；
36.3)城市污泥密闭传输、防粘黏与均化：筛分后的城市污泥由皮带输送机输送至密闭的预均化堆棚；
37.4)进料计量：经机械化均化后，通过地表给料机送入原料计量仓，经仓下定量给料机计量后，经可逆皮带、再经爬坡皮带、入烟室皮带输送机，由一线水泥回转窑窑尾烟室入窑；
38.5)水泥回转窑处置：控制水泥回转窑温度在900
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1000℃，保证火焰燃烧稳定；控制水泥回转窑窑速为1.5～2.0r/min，保证污泥在水泥回转窑中的停留时间≥30min，使污泥中的水分、有机质等挥发性物质充分解析，形成可资源综合利用的无机残渣；处置后无机残渣热灼减率控制在5％以下，水份控制在1.0％以下，保证水泥回转窑焚烧处置充分，大规模专门处置城市污泥的同时，生成的减量化无机残渣(为原污泥质量的30
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40％)可大规模资源综合利用。
39.重点控制煅烧温度，既要保证城市污泥中挥发性物质充分解析挥发，又要保证残渣不产生烧流、结圈等情况，最佳状态形成部分结粒，方便后续水泥回转窑协同处理；城市污泥中含有的不易挥发的重金属，如镍、锰等，处置后以残渣态的形式固化在残渣中，易挥发性重金属如铅、锌等，在窑内循环，富集，最终以残渣态的形式固化在残渣中。
40.6)尾气焚烧：水泥回转窑内热解析过程产生的尾气进入分解炉内进行高温焚毁处置，向分解炉内喷入煤粉燃烧，保证窑尾二燃的稳定燃烧，分解炉炉中温度控制在1000～1200℃，优选控制在1100℃，分解炉出口温度控制在880
‑
920℃之间，尾气在分解炉内的焚毁停留时间大于3秒。
41.将尾气中包含的各类有害有机质进行充分焚毁，生成二氧化碳和水，配合水泥回转窑现有烟气处置设施，保证尾气达标排放。
42.优选的，所述步骤3)和步骤4)中，城市污泥通过皮带输送时，均为密闭输送，保证不洒落、无异味外溢。
43.所述爬坡皮带输送机进行防粘黏处理，具体为通过将水泥回转窑废气回灰撒在爬坡皮带上，使城市污泥不直接接触输送皮带，防输送皮带粘黏。
44.所述地表给料机的料斗为立面，由斜面改为立面，防积料。本实施例同时加高料斗背板及迎料板1.5m，保证物料不洒落。
45.为确保系统尾气满足环保排放要求，所述分解炉内还喷入石灰石粉，进行干法脱硫及吸收酸性气体。抑制so2气体的产生，根据no
x
排放量适时开启脱硝系统，降低no
x
的产生。
46.对城市污泥的不同热处理技术测试的实验条件的设定做进一步的说明如下：
47.通过城市污泥样品进行热重
‑
质谱
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红外联机实验，对城市污泥样品高温下挥发、燃烧特性进行研究：
48.根据热重实验可知，焚烧可分为如下三个阶段：
49.第一阶段：室温
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220℃，质量迅速下降期，质量损失约75％，推测该阶段以水分蒸
发为主，夹杂部分有机气体。实际运行中，窑内为负压环境，排气量巨大(每小时20万方以上)，加热城市污泥产生水蒸气会被及时排除。根据质谱实验推测，有机气体以烯烃类为主，实际处置时产生的有机气体，进入900℃分解炉，可充分燃烧分解。
50.第二阶段：220℃
‑
900℃，质量缓慢下降期，质量损失约18％。
51.第三阶段：900℃以上，质量稳定期间，虽然颗粒及气体化合物有极少量产生，但试样固体总体质量可认为几乎不变化。则说明实际处置时，回转窑内物料温度大于900℃即可完成处置。
52.根据城市污泥焚烧测试结果，采集的城市污泥在加热到900℃的条件下城市污泥热重变化较小，重金属污染物基本稳定，同时参考水泥回转窑处理的实际工艺要求，初步确定系统参数数值。
53.表1控制参数及数值
[0054][0055]
根据热重实验数据，水泥回转窑焚烧温度设置在900
‑
1000℃，保证城市污泥中的有机质和可挥发成分充分挥发，燃烧焚毁，最终形成的需二次处理的焚烧残渣。挥发出的有机物随烟气进入窑尾分解炉进行充分焚毁。
[0056]
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。