CN107555755A

CN107555755A - 水泥窑协同处置污泥的二恶英减排装置及控制方法

Info

Publication number: CN107555755A
Application number: CN201710859268.4A
Authority: CN
Inventors: 付建英; 李习臣; 余权; 吴荣兵
Original assignee: China United Engineering Corp Ltd
Current assignee: China United Engineering Corp Ltd
Priority date: 2017-09-21
Filing date: 2017-09-21
Publication date: 2018-01-09

Abstract

本发明涉及污泥协同处置技术，公开一种水泥窑协同处置污泥的二恶英减排装置及控制方法。该装置主要包括污泥干化装置、储气罐、悬浮预热器、热分解炉、回转窑、余热锅炉、生料磨、窑尾烟囱。控制方法中包括水泥窑正常工况运行时和启停炉时的二恶英减排控制。通过利用该装置以及控制方法，能够有效抑制水泥窑正常运行及其启停炉过程中二恶英的生成量，确保二恶英达标排放；此外，该装置结构紧凑、布置合理、余热利用效率高，有效缓解了污泥无害化处置的困境。

Description

水泥窑协同处置污泥的二恶英减排装置及控制方法

技术领域

本发明涉及污泥协同处置技术，具体地讲，涉及一种水泥窑协同处置污泥的二恶英减排装置及控制方法。

背景技术

据统计，我国水泥窑协同处置生活污水污泥约占污泥总量的10%左右，有效地缓解了污泥处置问题。但是，水泥生产行业是二恶英排放的重点行业，水泥窑协同处置污泥可能产生二恶英排放增量，阻碍和拖延全国二恶英削减工作的开展。因此，环保部门出台了《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》将二恶英的最高允许排放限值设定为0.1 ng I-TEQ/Nm³。

在燃烧工况稳定、烟气净化***完备和合理运行前提下，大多数的水泥窑二恶英排放均能满足国家规定的排放限值。但是，启停炉过程中温度过低会导致水泥窑二恶英排放水平的急剧增加，这一点在危险废物和生活垃圾焚烧炉运行中也得到证实。另外，启停炉工况二恶英的异常排放具有“记忆效应”，不仅影响后续工况达标排放，且增加了二恶英的年排放总量。因此，在启停炉过程中阻滞二恶英生成，才能辅助“3T+E”、活性炭吸附等技术共同实现二恶英达标排放。申请号为201510729554.X的中国专利：一种利用水泥窑***的余热干化含水垃圾的干化***，该干化***实现了对生活污水污泥等含水垃圾的处置，但是没有设计相关装置对污泥处置过程中以及启停炉时二恶英的生成进行抑制。

综上可知，寻找一种能够有效控制水泥窑协同处置污泥过程及启停炉时二恶英生成和排放量的装置及方法，实现二恶英达标排放显得很有必要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，***完善，实现水泥窑协同处置污泥正常运行和启停炉过程中二恶英达标排放的装置及控制方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

一种水泥窑协同处置污泥的二恶英减排装置，其特征在于：包括污泥干化装置、储气罐、悬浮预热器、热分解炉、回转窑、余热锅炉、生料磨、窑尾烟囱；回转窑与热分解炉连接；热分解炉与悬浮预热器连接；悬浮预热器的第一级旋风筒顶部的出气口分为两路，其中一路通向污泥干化装置上部侧边的烟气进口，并且通向管路上设置有第一引风机，另一路通向余热锅炉；余热锅炉与生料磨连接；生料磨与窑尾烟囱连接，且生料磨与窑尾烟囱连接管路上依次设置有布袋和第三引风机；生料磨上设置有生料进口和生料出口，生料出口通向连接悬浮预热器的第一级旋风筒与第二级旋风筒的连接管；污泥干化装置底部侧边的干化气出口与储气罐的进气口连接，并且干化气出口与储气罐的进气口的连接管路上依次设置有第二引风机、第一阀门、第一流量计；储气罐的出气口管路上依次设置第二阀门、第二流量计，并且储气罐的出气口管路分为两条气路，其中第一条气路通向连接悬浮预热器的第一级旋风筒与第二级旋风筒的连接管，且第一条气路上设置有第四阀门，第二条气路通向热分解炉，且第二条气路上设置有第三阀门；污泥干化装置底部的干污泥出口与热分解炉连接。

本发明所述的储气罐容积为50-100m³，常温常压，底部装有灰斗。

本发明所述的悬浮预热器采用四级旋风筒预热器。

本发明所述储气罐出口设置的两条气路，每条气路根据水泥窑的运行工况独立控制。

水泥窑协同处置污泥装置中抑制启停炉时二恶英生成的控制方法，其特征在于：在第一引风机的作用下，悬浮预热器的第一级旋风筒出口烟气被抽至污泥干化装置作为干化热源；污泥干化装置中的湿污泥经干化后，变成废气、干化气、干污泥，其中干化气在第二引风机的作用下被抽取并暂存在储气罐内，干污泥被运至热分解炉作为水泥生产燃料；当水泥窑正常运行时，第二阀门和第四阀门打开，第三阀门关闭，干化气直接作用于悬浮预热器的第一级旋风筒区域；当水泥窑启停炉时，第二阀门和第三阀门打开，第四阀门关闭，干化气通入热分解炉作用于整个燃后区域。

本发明所述的悬浮预热器的第一级旋风筒出口烟气温度为300°C左右。

本发明所述的热分解炉内的温度为850-900°C。

本发明所述的污泥干化装置中的湿污泥经干化后产生的干化气及废气重新返回天然碱性的水泥生产***，对窑尾烟气污染物的排放浓度影响较小。

本发明所述的污泥干化装置中的湿污泥经干化后产生的干污泥经过干污泥出口直接被输送到热分解炉内，替代部分水泥生产所需的燃料。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

（1）水泥窑正常运行及其启停炉过程中二恶英的生成量急剧减少，确保二恶英达标排放；

（2）干污泥热值达到8-12MJ/kg，可用作水泥生产的燃料，节约能源；

（3）干污泥焚烧处置后产生的底渣可作为水泥生产的原料，节约原料；

（4）装置结构紧凑、布置合理、余热利用效率高，有效缓解了污泥无害化处置的困境。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

参见图1，本发明实施例抑制启停炉时二恶英生成的水泥窑协同处置污泥装置包括污泥干化装置1、储气罐5、悬浮预热器15、热分解炉6、回转窑7、余热锅炉8、生料磨9、窑尾烟囱14。

回转窑7与热分解炉6连接，热分解炉6与悬浮预热器15连接。

悬浮预热器15的第一级旋风筒顶部的出气口分为两路，其中一路通向污泥干化装置1上部侧边的烟气进口11，并且通向管路上设置有第一引风机21，另一路通向余热锅炉8。

余热锅炉8与生料磨9连接，生料磨9与窑尾烟囱14连接，且生料磨9与窑尾烟囱14连接管路上依次设置有布袋10和第三引风机23。

生料磨9上设置有生料进口和生料出口，生料出口通向连接悬浮预热器15的第一级旋风筒与第二级旋风筒的连接管。

污泥干化装置1底部侧边的干化气出口12与储气罐5的进气口连接，并且干化气出口12与储气罐5的进气口的连接管路上依次设置有第二引风机22、第一阀门31、第一流量计41。

储气罐5的出气口管路上依次设置第二阀门32、第二流量计42，并且储气罐5的出气口管路分为两条气路，其中第一条气路通向连接悬浮预热器15的第一级旋风筒与第二级旋风筒的连接管，且第一条气路上设置有第四阀门34，第二条气路通向热分解炉6，且第二条气路上设置有第三阀门33。

污泥干化装置1底部的干污泥出口13与热分解炉6连接。

本发明实施例中污泥干化装置1采用申请号为201310405627.0的发明专利：抑制烟气中二恶英排放的污泥干化气发生装置，该装置产生的干化气能有效抑制二恶英的合成和排放。

本发明实施例中悬浮预热器15采用四级旋风筒预热器。

本发明实施例中储气罐5的容积为50-100m³，常温常压，底部装有灰斗。

本发明实施例中储气罐5出口设置的两条气路，每条气路根据水泥窑的运行工况独立控制。

水泥窑协同处置污泥装置中抑制启停炉时二恶英生成的控制方法包括以下步骤：

（1）在第一引风机21的作用下，悬浮预热器15的第一级旋风筒出口烟气被抽至污泥干化装置1作为干化热源；

（2）污泥干化装置1中的湿污泥经干化后，变成废气、干化气、干污泥，其中干化气在第二引风机22的作用下被抽取并暂存在储气罐5内，干污泥被运至热分解炉6作为水泥生产燃料；

（3）当水泥窑正常运行时，第二阀门32和第四阀门34打开，第三阀门33关闭，干化气直接作用于悬浮预热器15的第一级旋风筒区域；

（4）当水泥窑启停炉时，第二阀门32和第三阀门33打开，第四阀门34关闭，干化气通入热分解炉6作用于整个燃后区域。

本发明实施例中悬浮预热器15的第一级旋风筒出口烟气温度为300°C左右。

本发明实施例中热分解炉6内的温度为850-900°C。

本发明实施例中污泥干化装置1中的湿污泥经干化后产生的干化气及废气重新返回天然碱性的水泥生产***，对窑尾烟气污染物的排放浓度影响较小。

本发明实施例中污泥干化装置1中的湿污泥经干化后产生的干污泥经过干污泥出口13直接被输送到热分解炉6内，替代部分水泥生产所需的燃料。

根据现有研究表明，水泥窑协同处置污泥过程中二恶英合成反应主要发生在悬浮预热器15的第一级旋风筒；污泥干化后产生的干化气含有大量的SO₂、NH₃和HCN等二恶英阻滞气体，已被证实对二恶英生成具有很好的抑制效果；将污泥干化气针对性地通入水泥窑二恶英生成的关键区域，即悬浮预热器15的第一级旋风筒处，则有助于减少水泥窑正常运行过程中二恶英的排放量；水泥窑在启停炉过程中无法提供足够的余热干化污泥制备干化气，因此采用储气罐5暂存干化气，将储备的干化气应用于水泥窑启停炉过程，在启停炉时将干化气通入热分解炉6作用于整个燃后区域，有助于减少二恶英的年排放总量。本发明实施例所述的技术方案充分保证了水泥窑在正常运行过程中，尤其是水泥窑启停炉过程中，二恶英的排放量达标。

下面的实施例可以使本专业的专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实验条件：实验室采用立式炉模拟悬浮预热器的第一级旋风筒运行工况，研究污泥干化气对垃圾衍生物焚烧烟气中二恶英生成以及生料和窑灰混合物中二恶英生成的抑制作用，其中烟气流量为1L/min，干化气浓度为1000ppm，烟气流速为7m/s，反应时间为30min，如下表所示：

序号	反应物	烟气中PCDD/Fs浓度（ng I-TEQ/Nm³）	抑制率（%）
				1	垃圾衍生物焚烧烟气	1.20	-
2	垃圾衍生物焚烧烟气+干化气	0.14	88.3
				3	生料和窑灰混合物	0.79	-
4	生料和窑灰混合物+干化气	0.15	81.0

经查阅相关资料，广州市越堡水泥有限公司利用5000吨/日熟料产能的水泥窑处置生活和工业污泥，污泥干化利用规模为600吨/日，干化后污泥含水率小于30%，主要干化热源为窑尾280℃的废热烟气，该***具有运行稳定、流程简单、废热资源利用充分、对泥质适应性强和污泥替代燃料效果好的优点。经测算，该公司如果采用本发明提出的技术协同处置污泥，其产生的干化气能够满足水泥窑正常运行和启停炉过程中二恶英的减排需求。因此，现有设备具备了直接应用本发明提出的技术进行***简易改造的可能。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种水泥窑协同处置污泥的二恶英减排装置，其特征在于：包括污泥干化装置、储气罐、悬浮预热器、热分解炉、回转窑、余热锅炉、生料磨、窑尾烟囱；回转窑与热分解炉连接；热分解炉与悬浮预热器连接；悬浮预热器的第一级旋风筒顶部的出气口分为两路，其中一路通向污泥干化装置上部侧边的烟气进口，并且通向管路上设置有第一引风机，另一路通向余热锅炉；余热锅炉与生料磨连接；生料磨与窑尾烟囱连接，且生料磨与窑尾烟囱连接管路上依次设置有布袋和第三引风机；生料磨上设置有生料进口和生料出口，生料出口通向连接悬浮预热器的第一级旋风筒与第二级旋风筒的连接管；污泥干化装置底部侧边的干化气出口与储气罐的进气口连接，并且干化气出口与储气罐的进气口的连接管路上依次设置有第二引风机、第一阀门、第一流量计；储气罐的出气口管路上依次设置第二阀门、第二流量计，并且储气罐的出气口管路分为两条气路，其中第一条气路通向连接悬浮预热器的第一级旋风筒与第二级旋风筒的连接管，且第一条气路上设置有第四阀门，第二条气路通向热分解炉，且第二条气路上设置有第三阀门；污泥干化装置底部的干污泥出口与热分解炉连接。

2.根据权利要求1所述的水泥窑协同处置污泥的二恶英减排装置，其特征在于：所述的储气罐容积为50-100m³，常温常压，底部装有灰斗。

3.根据权利要求1所述的水泥窑协同处置污泥的二恶英减排装置，其特征在于：所述的悬浮预热器采用四级旋风筒预热器。

4.一种如权利要求1至3中的任何一项权利要求所述的水泥窑协同处置污泥的二恶英减排装置的控制方法，其特征在于：在第一引风机的作用下，悬浮预热器的第一级旋风筒出口烟气被抽至污泥干化装置作为干化热源；污泥干化装置中的湿污泥经干化后，变成废气、干化气、干污泥，其中干化气在第二引风机的作用下被抽取并暂存在储气罐内，干污泥被运至热分解炉作为水泥生产燃料；当水泥窑正常运行时，第二阀门和第四阀门打开，第三阀门关闭，干化气直接作用于悬浮预热器的第一级旋风筒区域；当水泥窑启停炉时，第二阀门和第三阀门打开，第四阀门关闭，干化气通入热分解炉作用于整个燃后区域。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于：所述的热分解炉内的温度为850-900°C。