CN112028448B - 一种污泥处理与建材资源化利用***及工艺 - Google Patents

一种污泥处理与建材资源化利用***及工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种污泥处理与建材资源化利用***及工艺。该***包括：污泥处置区，污泥处置区具有污泥干化单元，以及位于污泥干化单元下部的热炕单元，污泥干化单元内具有抽湿冷凝组件，污泥处置区具有封闭式结构；原料成型区与污泥处置区相连，干燥区与原料成型区相连，烧结窑炉区与干燥区相连，烧结窑炉区具有依次相连的升温单元、焙烧单元、保温单元以及冷却单元，干燥区与升温单元相连，其中，热炕单元具有高温供热接口，污泥干化单元具有臭气排口，保温单元具有高温余热出口，干燥区具有排潮出口，排潮出口与冷却单元相连，臭气排口与焙烧单元相连，高温余热出口与高温供热接口相连。该***的能源利用率高可实现物质能源的高效利用。

Description

一种污泥处理与建材资源化利用***及工艺
技术领域
本发明涉及污泥处理及化工领域，具体地，涉及一种污泥处理与建材资源化利用***及工艺，更具体地，涉及一种污泥处理***以及处理污泥的方法。
背景技术
随着经济社会的快速发展，生活污水和工业废水排放量日益增多，大量污水处理厂建成并投入使用使得污泥产量随之增加，实现污泥合理处理与处置是目前需要解决的重要问题。根据我国国情和现有的经济条件，在相当长的一段时间内脱水污泥填埋仍是一种不可或缺的过渡性处置途径，但该技术有可能造成二次污染，对生态环境和人类活动构成严重威胁。而经济高速发展，对建筑材料需求量大大增加。建筑材料等行业对黏土需求量很大，致使黏土资源被大量开采，进而对农田的数量和质量产生恶劣影响。污泥的成分主要包括Fe2O3、Al2O3、SiO2、CaO、MgO等黏土矿物质，其性质近似黏土，因此污泥建材资源化利用是一种有发展潜力的污泥处置和资源化方法，具有良好的环境效益和经济效益。
然而，目前的污泥处理***，特别是污泥建材化的处理***以及处理污泥的方法仍有待改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
有鉴于此，在本发明的一个方面，本发明提出了一种污泥处理***。该***包括：污泥处置区，所述污泥处置区具有污泥干化单元，以及位于所述污泥干化单元下部的热炕单元，所述污泥干化单元内具有抽湿冷凝组件，所述污泥处置区具有封闭式结构；原料成型区，所述原料成型区与所述污泥处置区相连，以将掺配有经所述污泥处置区处理的干化污泥的原料制成烧结品湿坯；干燥区，所述干燥区与所述原料成型区相连，用于对所述烧结品湿坯进行脱水处理以形成烧结品坯；以及烧结窑炉区，所述烧结窑炉区与所述干燥区相连，用于对所述烧结品坯进行焙烧处理以形成砖料，所述烧结窑炉区具有依次相连的升温单元、焙烧单元、保温单元以及冷却单元，所述干燥区与所述升温单元相连，其中，所述热炕单元具有高温供热接口，所述污泥干化单元具有臭气排口，所述保温单元具有高温余热出口，所述干燥区具有排潮出口，所述排潮出口与所述冷却单元相连，所述臭气排口与所述焙烧单元相连，所述高温余热出口与所述高温供热接口相连该***的能源利用率高，可以经过污泥干化单元处理的干化污泥为原材料通过烧结制备建材产品。该***可合理利用烧结窑炉区多余热量，为污泥脱水干燥等过程提供热源，且污泥干化单元产生的有毒有害的臭气可以直接送入烧结窑炉区进行高温煅烧处理而不影响制砖的品质。综上，该***可实现污泥的无害化、资源化与产品化的最终处置与资源利用，既能减少环境污染，也可实现物质能源的高效利用，具备可观的环境经济效益。
根据本发明的实施例，该***进一步包括干化热气冷凝单元和配热单元，所述配热单元与所述热炕单元相连，所述干化热气冷凝单元具有排潮热气入口、冷凝气出口以及冷凝水出口，所述排潮热气入口与所述抽湿冷凝组件相连，所述冷凝气出口与所述配热单元相连，所述冷凝水出口与所述原料成型区相连。由此，可对污泥处置区中用于干化污泥的热风中的余热以及水分进行充分利用。
根据本发明的实施例，所述污泥干化单元进一步包括配热单元循环配热入口和冷凝气入口，所述冷凝气入口与所述干化热气冷凝单元的所述冷凝气出口相连，所述配热单元循环配热入口与所述配热单元相连并位于所述冷凝气入口的对侧。由此，可在污泥干化区形成热风循环，进一步提高污泥干化的效率和效果。
根据本发明的实施例，所述热炕单元进一步包括至少两个热风对流出口，所述污泥干化区进一步包括两个相对设置的热风对流入口，所述热风对流入口与所述热风对流出口相连。由此，可在污泥干化区形成热风循环，进一步提高污泥干化的效率和效果。
根据本发明的实施例，所述配热单元进一步包括配热尾风出口，所述配热尾风出口与所述干燥区的预干单元相连；或者，所述配热尾风出口与所述保温单元相连；或者，所述配热尾风出口与所述冷却单元相连；或者，所述配热尾风出口与所述原料成型区的湿坯静停单元相连。由此，该***可根据生产需要更加合理地进行资源配置。
根据本发明的实施例，所述热炕单元进一步包括至少两个热风对流出口，所述污泥干化单元进一步包括两个相对设置的热风对流入口，所述热风对流入口与所述热风对流出口相连。由此可进一步提高污泥干化的效果。
根据本发明的实施例，所述热炕单元具有以下结构的至少之一：导热钢板，所述导热钢板位于所述热炕单元中靠近所述污泥干化单元的一侧；导热肋条，所述导热肋条位于所述导热钢板远离所述污泥干化单元的一侧；通气孔，所述通气孔贯穿所述导热钢板并联通所述热炕单元以及所述污泥干化单元；所述污泥干化单元远离所述热炕单元一侧的顶部为玻璃结构；所述热炕单元具有S型烟道。由此，可进一步提传热效率。
根据本发明的实施例，所述通气孔连接有喷嘴，所述喷嘴位于所述泥干化单元中并排布于污泥容纳区域的两侧。由此，可进一步提传热效率。
根据本发明的实施例，所述抽湿冷凝组件包括排潮管道，所述排潮管道布置于所述污泥容纳区域的上方。由此，可进一步提高该***的资源利用率。
根据本发明的实施例，所述烧结窑炉区内具有用于容纳烧结品坯的窑车，所述窑车可自所述升温单元一侧向所述冷却单元一侧移动，所述焙烧单元处所述窑车的顶部具有多个烧嘴，所述多个烧嘴通过气体管路与所述臭气排口相连，所述气体管路上设置有风机。由此，可进一步提高烧结窑炉区的烧结质量。
根据本发明的实施例，所述保温单元处和所述冷却单元处所述窑车的顶部具有多个高温取热口，所述高温取热口与所述高温余热出口相连。由此，可进一步提高烧结窑炉区的烧结质量。
根据本发明的实施例，所述升温单元具有烟气热风出口，所述烟气热风出口与所述干燥区相连；所述冷却单元具有热气出口，所述热气出口与所述干燥区相连。由此，可对烧结窑炉区中烟气的余热进行利用。
根据本发明的实施例，所述干燥区包括预干单元以及烘干单元，所述烟气热风出口与所述烘干单元相连，所述烘干单元进一步包括尾烟潮气出口，所述尾烟潮气出口与脱硫除尘器相连；所述热气出口与所述预干单元相连，所述预干单元中具有冷凝器，所述排潮出口与所述冷凝器相连，所述预干单元具有与所述冷凝器相连的排水口。由此，可对烧结窑炉区中烟气的余热进行进一步利用。
在本发明的又一方面，本发明提出了一种利用前面所述的污泥处理***处理污泥的方法。该方法包括：将污泥供给至污泥处置区，以利用位于所述污泥干化单元下部的热炕单元的热气对所述污泥进行干化处理；将经过所述干化处理的污泥供给至原料成型区，以形成烧结品湿坯；将所述烧结品湿坯供给至干燥区，以便对所述烧结品湿坯进行脱水处理形成烧结品坯；以及将所述烧结品坯供给至烧结窑炉区，以便对所述烧结品坯进行焙烧处理以形成砖料，其中，对所述污泥进行干化处理包括将所述烧结窑炉区中的保温单元中的热气供给至所述热炕单元作为所述热气，将干燥区产生的湿空气供给至所述烧结窑炉区中的冷却单元，并将所述污泥干化单元产生的臭气供给至所述烧结窑炉区中的焙烧单元进行燃烧。该方法具有以下优点的至少之一：能源利用率高，可利用经过污泥处置区处理的干化污泥为原材料通过烧结制备建材产品，可合理利用烧结窑炉区多余热量，为污泥脱水干燥等过程提供热源，且污泥干化单元产生的有毒有害的臭气可以直接送入烧结窑炉区进行高温煅烧处理而不影响制砖的品质。综上，该方法可实现污泥的无害化、资源化与产品化的最终处置与资源利用，既能减少环境污染，也可实现物质能源的高效利用，具备可观的环境经济效益。
根据本发明的实施例，该方法包括：在所述污泥干化单元形成热气对流。由此，可进一步提升污泥干化的效率。
根据本发明的实施例，该方法进一步包括：将所述污泥干化单元的热气供给至干化热气冷凝单元，并将经过冷凝的冷凝气供给至所述污泥干化单元，并将冷凝水自所述干化热气冷凝单元的冷凝水出口排出。由此，可进一步对污泥干化单元的热气中的余热和水分进行利用。
根据本发明的实施例，所述污泥处理***进一步包括干化热气冷凝单元和配热单元，所述方法进一步包括：将所述热炕单元产生的热炕尾气供给至所述配热单元，并将所述污泥干化单元产生的排潮热气供给至所述干化热气冷凝单元进行冷凝处理，获得的冷风供给至所述配热单元进行配热。由此，可进一步对烧结窑炉区烟气中的余热和预干单元的水分进行利用。
根据本发明的实施例，所述干燥区包括预干单元以及烘干单元，所述方法进一步包括：将所述预干单元产生的潮气供给至所述烧结窑炉区中的冷却单元，并将所述冷却单元产生的余热供给至所述预干单元；将所述烧结窑炉区的升温单元产生的烟气供给至所述烘干单元，并将所述烘干单元产生的尾烟潮气供给至脱硫除尘器进行脱硫处理，并将所述升温单元产生的含烟热风供给至所述烘干单元。由此，可进一步对污泥干化单元的热气中的余热和水分进行利用。
附图说明
图1显示了根据本发明一个实施例的污泥处理***的结构示意图；
图2显示了根据本发明一个实施例的污泥处理***的部分结构示意图；
图3显示了根据本发明一个实施例的污泥处理***的部分结构示意图；
图4显示了根据本发明一个实施例的污泥处理***的部分结构示意图；
图5显示了根据本发明一个实施例的污泥处理***的部分结构示意图；
图6显示了根据本发明一个实施例的污泥处理***的部分结构示意图；
图7显示了根据本发明另一个实施例的污泥处理方法的流程示意图；
图8显示了根据本发明一个实施例的污泥处理***的结构示意图；
图9显示了根据本发明另一个实施例的污泥处理***的结构示意图；
图10显示了根据本发明另一个实施例的污泥处理***的结构示意图；
图11显示了根据本发明另一个实施例的污泥处理***的结构示意图；
图12显示了根据本发明另一个实施例的污泥处理***的结构示意图。
附图标记说明：
100：污泥处置区；110：热炕单元；11：高温供热接口；12：臭气排口；111：导流槽；112：导热肋条；113：导热钢板；114：顶部；120：污泥干化单元；121：有害气体收集器；122：抽湿冷凝组件；130：通气孔；131：喷嘴；140：干化热气冷凝单元；141：排潮热气入口；142：冷凝气出口；143：冷凝水出口；150：配热单元；151：配热单元循环配热出口；152：配热尾风出口；160：水处理单元；200：原料成型区；210：湿坯成型单元；220：湿坯静停单元；300：烧结窑炉区；310：升温单元；320：焙烧单元；330：保温单元；340：冷却单元；31：烟气热风出口；32：臭气入口；321：烧嘴；323：气体管路；324：风机；33：高温余热出口；34：热气出口；35：高温取热口；350：窑车；400：干燥区；410：预干单元；420：烘干单元；41：排潮出口；42：尾烟潮气出口；441：外部鼓风器；421：脱硫除尘器。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种污泥处理***。参考图1，该***包括：污泥处置区100，原料成型区200，干燥区400和烧结窑炉区300，污泥处置区100具有污泥干化单元120以及位于污泥干化单元120下部的热炕单元110，且污泥干化单元内具有抽湿冷凝组件122，污泥处置区具有封闭式结构。原料成型区200与污泥处置区100相连，以将掺配有经污泥处置区处理的干化污泥的原料制成烧结品湿坯，例如原料中可包括煤矸石、废弃土等。干燥区400与原料成型区200相连，用于对烧结品湿坯进行脱水处理以形成烧结品坯。烧结窑炉区300与干燥区400相连，用于对烧结品坯进行焙烧处理以形成砖料，烧结窑炉区具有依次相连的升温单元310、焙烧单元3230、保温单元330以及冷却单元340，干燥区400与升温单元310相连。并且热炕单元110具有高温供热接口11，污泥干化单元120具有臭气排口12，烧结窑炉区300中的保温单元330具有高温余热出口33，干燥区400具有排潮出口41，高温余热出口33与高温供热接口11相连，排潮出口41与烧结窑炉区300中的冷却单元340相连，以令冷却单元340中的成品砖可通过少量吸湿促进降温。臭气排口12可通过臭气入口32与烧结窑炉区300中的焙烧单元320相连。该***的能源利用率高，可以经过污泥处置区处理的干化污泥为原材料通过烧结制备建材产品。该***可合理利用制砖窑炉多余热量，为污泥脱水干燥等过程提供热源，且污泥处置区产生的有毒有害的臭气可以直接送入制砖窑炉进行高温煅烧处理而不影响制砖的品质。综上，该***可实现污泥的无害化、资源化与产品化的最终处置与资源利用，既能减少环境污染，也可实现物质能源的高效利用，具备可观的环境经济效益。
为了方便理解，下面首先对该***能够实现上述有益效果的原理进行简单说明：
如前所述，目前的污泥处理***一方面存在余热等资源利用效率较低等问题，另一方面湿的污泥无法直接与废弃土、煤矸石等原料混合用于烧制砖块，需要预先进行干化处理。而干化处理过程中随着污泥的脱水干化，干化热气中也会混合干化过程中自污泥产生或会发的有毒有害物质的气体，从而导致干化热气无法直接进行利用，需要进行复杂的脱臭处理。因此进一步增加了污泥处理***的生产成本，且资源利用率不高。根据本发明实施例的***通过对污泥处置区、原料成型区、烧结窑炉区和干燥区的结构进行合理设计，可提高污泥处置区的污泥干化效率，同时生成的干化热气中有害物质含量较小，从而可不经过复杂的脱臭处理，直接供给至烧结窑炉区中的焙烧单元燃烧放热，且不影响焙烧带烧制砖块的质量。同时由于焙烧单元的温度较高，焙烧高温带温度可达1050℃，臭气经焙烧单元之后生产的气体无毒无害，可直接进行余热利用等操作，从而可降低该***的生产成本，提高***整体资源利用率。
下面根据本发明的具体实施例对该***的各个结构以及资源利用情况进行详细说明：
根据本发明的实施例，污泥首先经污泥处置区100进行干化处理，降低污泥中含水率，同时产生含有有毒有害物质以及水汽的臭气。经过干化的污泥进入原料成型区200，与包括但不限于废弃土、煤矸石等原料进行混合，并经系列处理形成烧结品湿坯。随后烧结品湿坯送进干燥区400，对烧结品湿坯进行脱水处理以形成烧结品坯，随后送入烧结窑炉区300进行烧制形成砖料。干燥区400在脱水过程中的潮气可以经排潮出口41送入冷却单元340，该部分潮气可令冷却单元340中的砖料少量吸潮，有利于为砖料进行降温。各个单元部件之间的连接关系以及各单元产生的气体、冷凝水等资源的利用情况将在后面进行详细描述。根据本发明的实施例，自高温余热出口33送入热炕单元110的热气也可以是经过混合和稀释的，例如引入环境风混合后通入热炕单元110从而可避免由于热量过高、温差过大产生的热能浪费。为了进一步提高污泥干化单元120的干化效率，降低臭气中有毒有害物质的含量，可在污泥干化单元120形成气体循环。一些形成气体循环的实施例可参考图2，包括可通过联通热炕单元110和污泥干化单元120的通气孔130，或是将热炕单元110的热气通过管路送至污泥干化单元120，在污泥干化单元120中形成热气循环(如图2中的箭头所示的)。
或者，参考图8，该***进一步包括干化热气冷凝单元140，干化热气冷凝单元140与污泥干化单元120相连，干化热气冷凝单元140具有排潮热气入口141、冷凝气出口142以及冷凝水出口143，排潮热气入口141与污泥干化单元120相连，以将污泥干化单元120中的一部分含潮热气供给至干化热气冷凝单元140进行冷凝，产生的冷凝水从冷凝水出口143排出，可进入水处理单元160进行简单处理，用于生产用水，例如可供给至原料成型区200。冷凝后的冷凝气可由冷凝气出口142供给至配热单元150。配热单元150可对干化热气冷凝单元140产生的冷凝气重新进行配热，例如配热单元150的热量可来自热炕单元110。经过配热的气体可通过配热单元循环配热出口151供给至污泥干化单元120。由此，可与污泥干化单元120中和排潮热气入口141相连的出口构成气流循环。
也即是说，在本发明中可不单纯依靠气体的热量进行污泥的干化，同时在污泥干化单元120依靠气体循环降低湿污泥的含水率。由此可在保证污泥含水率降低的同时降低臭气中有毒有害物质的含量。并且，热炕单元110向配热单元150供给部分热气，还可以防止热炕单元110中热量过高导致的热能浪费，或是污泥干化单元120温度过高导致臭气生成量急剧上升。
根据本发明的实施例，参考图3，由于污泥干化单元采用闭式干化工艺，进而可以实现大空间污泥密闭除湿干化功能，较传统开式干化工艺避免了湿空气外排除湿造成的热量散失，提高***热利用效率。并且在闭式干化工艺中，由于配置了冷凝除湿环节，即污泥干化单元内具有抽湿冷凝组件122。由此使得污泥干化过程中产生的臭气送入窑炉焚烧得以实现，不影响窑炉正常生产且大幅降低臭气的处理成本和设备投资。
根据本发明的一些实施例，污泥干化单元远离热炕单元一侧的顶部114可以为玻璃结构。由此，可以建立大空间玻璃温室，上部设置透光的中空保温玻璃密闭厂房形成污泥干化单元，底部的热炕单元120可以采用地炕结构，具体可利用大面积的钢板作炕面。
根据本发明的一些实施例，参考图3和图5，抽湿冷凝组件122可以包括排潮管道，所排潮管道布置于污泥容纳区域的上方。抽湿冷凝组件122可以与干化热气冷凝单元140相连，从而实现热炕单元120的湿空气中的余热和水分的利用。由此，可进一步提高该***的资源利用率。更具体地，通气孔130可以连接有喷嘴131，喷嘴位于泥干化单元中并排布于污泥容纳区域的两侧。由此，可通过喷嘴和抽湿冷凝组件122进一步增强污泥干化单元中的空气循环，提升污泥干化效果。
并且，发明人发现传统污泥干化工艺为开式***，存在臭气处理风量大，浓度偏低但超标，如配置臭气处理装置，投资高，运行成本高等缺陷。而如果不配置臭气处理装置直接外排，或者仅配置简易臭气处理装置而不运行，则容易造成环境污染严重。根据本发明实施例的***将开式***更改为闭式干化***，实现密闭干化。污泥水分的去除不再通过外排湿空气除湿方式，而采用密闭循环冷凝方式，极大的降低了臭气处理的风量和湿度，使臭气可外排送入窑炉焚烧处理。彻底解决臭气污染问题，并大幅降低臭气的处理成本和设备投资。并且将制砖过程与污泥处理***进行整合，利用制砖窑炉的高温烧结段(1000℃)，具备焚烧臭气条件，可彻底解决臭气污染问题。将污泥干化至含水率在30％左右后，可将干化后的污泥直接作为制砖原料进行制砖，形成建材产品，实现固废的终极资源化利用。但是开式干化***的排气无法直接送入窑炉焚烧，一是风量太大影响窑炉内压力，二是湿度太大会造成砖坯炸裂，三是降低窑炉生产的热效率。本发明通过采用闭式干化工艺，其中配置冷凝除湿环节，使得污泥干化过程中蒸发出的水汽、臭气的混合空气，经过冷凝除湿环节，混合空气中大部分的水汽被排出***，混合空气被干燥。该设备可以通过简便地设置臭气监测仪表，实现当臭气达到一定浓度时，将产生的臭气送入窑炉焚烧，控制臭气的风量、压力和湿度，不影响窑炉正常生产。而如没有冷凝除湿环节，臭气直接送入窑炉焚烧，臭气含湿量大会导致砖坯炸裂。并且，配置冷凝除湿环节(抽湿冷凝组件122以及干化热气冷凝单元)，可实现大空间污泥密闭除湿干化功能，较传统开式干化工艺，避免了湿空气外排除湿造成的热量散失，提高***热利用效率；冷凝结过程中，污泥蒸发的水分被冷凝析出，此水可以直接用于制砖生产回用，节省了水资源。
根据本发明的实施例，为了进一步提高干化污泥的效率以及效果，热炕单元110可以进一步包括导热件，例如可以包括导热钢板113。由此，热炕单元110中含热气体的热量可通过导热钢板113有效传导至污泥干化单元120内，污泥在污泥干化单元120内进行干化处理。热炕单元110可以具有多个导热肋条112，还可具有导流槽111。由此，导热肋条132可有效增大热传导面积，调节风量流速。此外，热炕单元110内还可形成气体甬道，从而可增加热气与导热钢板113的接触面积，例如气体甬道可在热炕区内部呈S型盘旋。具体地，可设置S型烟道，如图4中所示出的，可在热炕单元120中设置多个隔板，在包括但不限于高温供热接口11和臭气排口12内形成如图中箭头所示出的S型烟道。污泥干化单元110中的污泥通过摊铺设备均匀铺在炕面上，污泥被底部烟气加热而促进水分蒸发，透明的玻璃温室提供太阳能热量补充，从而可大幅提升污泥干化的效率。
经污泥处置区100处理后的干化污泥可与废弃土、煤矸石等物料混合，经原料成型区200处理形成烧结品湿坯。具体地，参考图8-图12，原料成型区200可以包括湿坯成型单元210和湿坯静停单元220，形成的烧结品湿坯随后经干燥区400进行脱水处理以形成烧结品坯，随后送入烧结窑炉区300进行烧制形成砖料。具体地，经污泥处置区100处理后的干化污泥可供给至湿坯成型单元210，随后经湿坯静停单元220处理形成烧结品湿坯。
参考图8-图12，烧结窑炉区300可包括升温单元310(或可称为高温烟热室)、焙烧单元320、保温单元330(或可称为保温室)以及冷却单元340(或可称为冷却室)，烧结品坯依次经上述4个单元形成砖料。其中，焙烧单元320温度较高，可提取850-1100摄氏度的余热。但该区域内余热热量温度过高无法直接使用，因此也可以通过包括但不限于余热锅炉等设备，经过热能转换后进行使用。该区域由于温度较高，自污泥干化单元120送至焙烧单元320的臭气可在950-1100摄氏度下发生完全燃烧，因此焙烧单元320提取的余热为洁净余热，产生的热水及热能可以用于生产、生活用途，例如热水可通过管道送入生活区域用于冬季取暖、员工淋浴等方面，使用后的污水及取暖用水可以用于生产用水。例如具体地，可通过有害气体收集器121收集臭气并经臭气排口12排出。
保温单元330处可提取900摄氏度左右的余热，引环境风配热后，送入热炕单元110。保温单元330的热气提取自焙烧单元320之后的工段，因此该区域的余热不含任何有害物质且水分含量极低，进而可降低对设备的腐蚀损害。
具体地，参考图6，烧结窑炉区内可具有用于容纳烧结品坯的窑车350，350窑车可自所述升温单元一侧向所述冷却单元一侧移动(如图中所示出的第一方向)。焙烧的氧气送风方向可以与窑车移动方向相反，如图中所示出的第二方向。焙烧单元处窑车的顶部还可以具有多个烧嘴321，多个烧嘴通过气体管路324与臭气排口(图中未示出)相连。气体管路323上还可设置有风机。由此，可进一步提高烧结窑炉区的烧结质量。此外，根据本发明的实施例，保温单元处和冷却单元处窑车的顶部还可以具有多个高温取热口35，高温取热口35与高温余热出口33相连。由此，可进一步提高烧结窑炉区的烧结质量。
具体地，窑炉内窑车350行进的方向自从升温到起燃再到高温烧结，再到保温单元和冷却单元处降温，并在保温单元和冷却单元处取走余热，恰好可以用于污泥干化处理。由于窑炉内风向为由左往右，可在焙烧单元，即温度约为950℃处通过烧嘴将有害气体进入风道，通过高温烧嘴打入窑炉，进行烧结。而由于炉内风向为第二方向，由此有害气体不会扩散至取热点，即高温取热口35处。有害气体随炉内风向沿第二方向移动，经过950℃、1000℃、1050℃处，具体可以经过20～50米的距离，实现高温焙烧净化。
并且，由于有害气体在图6中的右侧通入，故可以在600℃到900℃的左侧区域进行多点取热。后续可通过包括但不限于急冷的方式将多余热量取走，一方面可实现余热的利用，另一方面也有效的降低了砖坯的温度，若不取走余热导致保温单元和冷却单元温度过高，会造成坯体变形，或熔化，或粘连等不良。高温取热口35可布置在距离炉壁20～60米处，从而可以对炉内进行整体降温，保证整个砖坯的质量，同时保证大量余热稳定供给污泥干化处理过程。更具体地，可通过多组管束，从窑炉内抽取出来，同时在管束侧面设置蝶阀，控制外面自然空气进入。此处蝶阀开的越大，热量稀释的越多，可根据炉内实际温度控制蝶阀。若提取的余热中热量不足，则将蝶阀关小。还可利用风机将此处提取的窑炉余热和自然空气共同输送至污泥干化区。
根据本发明的实施例，参考图8-图12，干燥区400可包括预干单元410以及烘干单元420，升温单元310具有烟气热风出口31，烟气热风出口31与烘干单元420相连。升温单元310可提取80-250摄氏度的烟热，日200摄氏度，但升温单元310位于焙烧带的前段，因此该区域内的烟气含有大量的二氧化硫、粉尘、氮氧化合物等有害物质，无法直接进行循环使用。可将该区域的烟热直接送入烘干单元420进行烘干湿坯利用，干燥完湿坯的烟热剩余热量在35-55摄氏度之间，例如可为40摄氏度，可经干燥烟气出口42送入脱硫除尘器421进行脱硫除尘处理，处理达标后进行排放。如前所述，由于烘干单元420连接有脱硫除尘器421，因此将升温单元310的烟气供给至烘干单元420不会影响两个单元进行升温和烘干的效果。
冷却单元340可以具有热气出口34，热气出口34与预干单元410相连。冷却单元340可提取80-250摄氏度的余热，类似地，该区域产生的剩余热量不含有害物质，因此可直接送入预干单元410进行余热利用。预干单元410内湿坯的含水率可在11％-15％之间，如可以为14％。在此段湿坯脱去4％左右的水分。由于大量脱去水分因此在预干单元410的热空气中会有50％-70％的湿度，但此时砖坯没有经过燃烧过程，因此预干单元410内的空气可直接排放。为了进一步提高该***的资源利用率，预干单元410可进一步具有冷凝器，湿度为50％-70％的空气经冷凝器处理后，产生的冷凝水排出利用。类似地，预干单元410也可进一步具有排潮出口41，排出的潮气供给至冷却单元340内可令成品砖少量吸潮而提升干燥效率。
根据本发明的实施例，提升冷却单元340内成品砖干燥效率的潮气可具有多种途径，例如也可以通过外部鼓风器441向冷却单元340内鼓风。该冷风可以为环境风。本领域技术人员可根据实际情况，调节供给至冷却单元340内的含潮风量。
根据本发明实施例的***可构成多种灵活的生产方式，并根据生产情况对***中的余热进行合理利用。例如具体地，参考图8，配热单元150除了可以自配热单元循环配热出口151将配热后的热风供给至污泥干化单元120，剩余含热尾风还可自配热尾风出口152供给至预干单元410。或者，参考图9，配热尾风出口152也可以与保温单元330相连。参考图10，配热尾风出口152可与冷却单元340相连。参考图11，配热尾风出口152可以与湿坯静停单元220相连，用于静停湿坯保温脱水。参考图12，配热尾风出口152也可将含热尾风排出，可用于冬季供暖。配热尾风出口152排出的含热尾风可具有12万m3/h的风量和55℃的温度。
根据本发明的实施例，上述的各个气路和水路(如冷凝水的出口和入口)中均可具有相关的阀门以及流量调节器，以便本领域技术人员根据生产的不同需要对风量和水量进行调节，从而可以更好地对该***中的资源进行利用。例如上述的配热尾风出口152的多种不同的供给位置即可以是通过多个阀门的开关实现的。也即是说，配热尾风出口152可以连接有图8-图12的多个通路，并通过阀门控制每个通路的打开和关闭。
由此，该***可较大限度地利用各个部件所产生的余热，合理提取热量、水分，以降低该***处理污泥的生产成本，提高资源利用率。
在本发明的又一方面，本发明提出了一种利用前面所述的污泥处理***处理污泥的方法。参考图7以及图8-12，该方法包括：
S100：将污泥供给至污泥处置区，以进行干化处理
根据本发明的实施例，在该步骤中利用污泥处置区100降低污泥中的含水率。具体可利用位于污泥干化单元120下部的热炕单元110的热气，对污泥进行干化处理。污泥处置区具有封闭式结构。关于干化处理中热气的来源前面已经进行了详细的描述，在此不再赘述。例如，根据本发明一些具体的实施例，保温单元330里配置急冷配热器与热炕单元相连110，急冷配热器可以提取600–900摄氏度余热，引环境风配热200摄氏度，18-20万m3的热风供给至110热炕单元。
根据本发明的实施例，在该步骤中还可将热气供给至污泥干化单元120以形成热气对流，即形成气体循环。关于形成气体循环的方式前面已经进行了详细的描述，在此不再赘述。例如在该步骤中可利用干化热气冷凝单元140和配热单元和150在污泥干化单元120形成热风循环，冷凝形成的冷凝水经水处理单元排出，可供给至湿坯成型单元210用于生产。
根据本发明的实施例，热炕单元中还具有抽湿冷凝组件。如前所述，在闭式干化工艺中由于配置了冷凝除湿环节，即污泥干化单元内具有抽湿冷凝组件，由此使得污泥干化过程中产生的臭气送入窑炉焚烧得以实现，不影响窑炉正常生产且大幅降低臭气的处理成本和设备投资：抽湿冷凝组件降低了臭气中的含水率，从而令臭气可通入焙烧单元进行处理而不会影响制砖的质量。并且抽湿冷凝组件还可提取湿气中的余热并分离出冷凝水，从而有利于提高该方法的资源利用率。
配热单元150经配热后的含热尾风可经自配热单元循环配热出口151供给至污泥干化单元120形成热风循环，剩余含热尾风还可自配热尾风出口152排出，图8-图12示出了多种配热尾风出口152的供给方式。
污泥干化单元120产生的臭气可供给至烧结窑炉区300中的焙烧单元320进行燃烧。由于该步骤中对污泥干化采用的是温度较低的热气进行的，并可利用气体循环辅助污泥干化，因此产生的臭气中有毒有害物质含量较少，可直接供给至焙烧单元120进行燃烧处理。
S200：将经过所述干化处理的污泥供给至原料成型区，以形成烧结品湿坯
根据本发明的实施例，在该步骤中可利用经过干化的污泥形成烧结品湿坯。形成烧结品湿坯的具体过程不受特别限制，本领域技术人员可根据实际情况进行选择。例如具体可通过给料机自动定量给料，经对辊机混合且出料粒度变小，之后与煤矸石混合，加入余热锅炉产生的热水搅拌后输送至陈化库，使泥料达到可塑状态。干化后的污泥在原料中参配的质量比例可以为不高于8％。接下来通过一系列无人值守，自动操作流程使得烧结品湿坯成型，随后使用自动码坯机器人将湿坯码放在窑车上供给至下道工序。
S300：将所述烧结品湿坯供给至干燥区，以便对所述烧结品湿坯进行脱水处理形成烧结品坯
根据本发明的实施例，在该步骤中，在干燥区400中对烧结品湿坯进行干燥，以脱水形成烧结品坯。具体地，烧结品坯可依次通过预干单元410和烘干单元420烘干。脱除水分后烘干的烧结品坯可通过液压顶车机等设备均速平稳地送入下道工序。
根据本发明的实施例，干燥区400可以包括预干单元410和烘干单元420，在该步骤中可以将烧结窑炉区300的升温单元310产生的烟气供给至所述烘干单元420使用，同时利用烟气中的余热，并将所述烘干单元420产生的干燥烟气供给至脱硫除尘器421进行脱硫处理。由于预干单元410中的烧结品湿坯含水量较大，因此还可将预干单元410中的潮气供给至冷却单元340中，以令冷却单元340的成品砖通过少量吸潮提高干燥效率。如前所述，冷却单元340和预干单元410之间可形成气体的循环利用。
S400：将所述烧结品坯供给至烧结窑炉区，以便对所述烧结品坯进行焙烧处理以形成砖料
根据本发明的实施例，在该步骤中将烧结品坯供给至制砖窑炉，以便对所述烧结品坯进行焙烧处理以形成砖料。具体可在窑内进行高温煅烧，使得坯体孔隙率下降，体积收缩，强度增大，变得密实。关于烧结窑炉区的各个单元中的处理过程以及每个单元的余热的利用前面已经进行了详细的描述，在此不再赘述。
由此，该方法可合理利用各个步骤中产生的余热以及气体中含有的水分，从而可降低该方法的生产成本。该方法是利用前面所述的***进行污泥处理的，因此该方法还可具有前述的***中的各个区域以及单元中的结构部件可实现的工艺过程，在此不再一一赘述。
下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
实施例1
污泥***结构如图8中所示。污泥为污水处理厂污泥，含水量80％。自高温供热接口11向污泥干化单元供给温度为200摄氏度左右，含水6.9g/m3左右的混合气体，送风量为18万风量/h(保温单元330提取900摄氏度余热并配环境风)。干化后污泥含水率约降低至40％左右，温度约为85度，污泥干化单元的臭气可以1万风量/h，60摄氏度供给至焙烧单元，在850-1050摄氏度进行焙烧。
冷凝单元可大约冷凝量8吨/h的冷凝水，冷凝水经处理满足回用要求。配热单元150接收热炕单元110排出的14万m3/h、90℃左右的热炕尾热，以及冷凝单元10万m3/h、40℃左右的冷风，配热后可向污泥干化单元供给11万m3/h、60℃左右的配热风，并排出12万m3/h、55℃左右的余热。
预干单元可向冷却单元排出大约10万m3/h、40℃左右的潮气，冷却单元可向预干单元供给14万m3/h，100摄氏度左右余热。
烘干单元420可实现烟热脱水9％，供给至脱硫器的废气为40℃，17万风量。烘干单元可向升温单元排出大约34.8吨/h含水1％湿坯，升温单元可向烘干单元供给18万m3/h，200摄氏度左右烟热。
以上详细描述了本发明的实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种污泥处理***，其特征在于，包括：
污泥处置区，所述污泥处置区具有污泥干化单元，以及位于所述污泥干化单元下部的热炕单元，所述污泥干化单元内具有抽湿冷凝组件，所述污泥处置区具有封闭式结构；
原料成型区，所述原料成型区与所述污泥处置区相连，以将掺配有经所述污泥处置区处理的干化污泥的原料制成烧结品湿坯；
干燥区，所述干燥区与所述原料成型区相连，用于对所述烧结品湿坯进行脱水处理以形成烧结品坯；以及
烧结窑炉区，所述烧结窑炉区与所述干燥区相连，用于对所述烧结品坯进行焙烧处理以形成砖料，所述烧结窑炉区具有依次相连的升温单元、焙烧单元、保温单元以及冷却单元，所述干燥区与所述升温单元相连，
其中，所述热炕单元具有高温供热接口，所述污泥干化单元具有臭气排口，所述保温单元具有高温余热出口，所述干燥区具有排潮出口，所述排潮出口与所述冷却单元相连，所述臭气排口与所述焙烧单元相连，所述高温余热出口与所述高温供热接口相连；
干化热气冷凝单元和配热单元，所述配热单元与所述热炕单元相连，所述干化热气冷凝单元具有排潮热气入口、冷凝气出口以及冷凝水出口，所述排潮热气入口与所述抽湿冷凝组件相连，所述冷凝气出口与所述配热单元相连，所述冷凝水出口与所述原料成型区相连；
配热单元循环配热入口和冷凝气入口，所述冷凝气入口与所述干化热气冷凝单元的所述冷凝气出口相连，所述配热单元循环配热入口与所述配热单元相连并位于所述冷凝气入口的对侧；
配热尾风出口，所述配热尾风出口与所述干燥区的预干单元相连；
或者，所述配热尾风出口与所述保温单元相连；
或者，所述配热尾风出口与所述冷却单元相连；
或者，所述配热尾风出口与所述原料成型区的湿坯静停单元相连；
所述热炕单元具有以下结构的至少之一：
导热钢板，所述导热钢板位于所述热炕单元中靠近所述污泥干化单元的一侧；
导热肋条，所述导热肋条位于所述导热钢板远离所述污泥干化单元的一侧；
通气孔，所述通气孔贯穿所述导热钢板并联通所述热炕单元以及所述污泥干化单元；
所述污泥干化单元远离所述热炕单元一侧的顶部为玻璃结构；
所述热炕单元具有S型烟道；
所述通气孔连接有喷嘴，所述喷嘴位于所述泥干化单元中并排布于污泥容纳区域的两侧。
2.根据权利要求1所述的污泥处理***，其特征在于，所述热炕单元进一步包括至少两个热风对流出口，所述污泥干化单元进一步包括两个相对设置的热风对流入口，所述热风对流入口与所述热风对流出口相连。
3.根据权利要求1所述的污泥处理***，其特征在于，所述抽湿冷凝组件包括排潮管道，所述排潮管道布置于所述污泥容纳区域的上方。
4.根据权利要求1 - 2任一项所述的污泥处理***，其特征在于，所述烧结窑炉区内具有用于容纳烧结品坯的窑车，所述窑车可自所述升温单元一侧向所述冷却单元一侧移动，
所述焙烧单元处所述窑车的顶部具有多个烧嘴，所述多个烧嘴通过气体管路与所述臭气排口相连，所述气体管路上设置有风机；
所述保温单元处和所述冷却单元处所述窑车的顶部具有多个高温取热口，所述高温取热口与所述高温余热出口相连。
5.根据权利要求1所述的污泥处理***，其特征在于，所述升温单元具有烟气热风出口，所述烟气热风出口与所述干燥区相连；所述冷却单元具有热气出口，所述热气出口与所述干燥区相连。
6.根据权利要求5所述的污泥处理***，其特征在于，所述干燥区包括预干单元以及烘干单元，所述烟气热风出口与所述烘干单元相连，所述烘干单元进一步包括尾烟潮气出口，所述尾烟潮气出口与脱硫除尘器相连；
所述热气出口与所述预干单元相连，所述预干单元中具有冷凝器，所述排潮出口与所述冷凝器相连，所述预干单元具有与所述冷凝器相连的排水口。
7.一种利用权利要求1 - 6任一项所述的污泥处理***处理污泥的方法，其特征在于，包括：
将污泥供给至污泥处置区，以利用位于所述污泥干化单元下部的热炕单元的热气对所述污泥进行干化处理；
将经过所述干化处理的污泥供给至原料成型区，以形成烧结品湿坯；
将所述烧结品湿坯供给至干燥区，以便对所述烧结品湿坯进行脱水处理形成烧结品坯；以及
将所述烧结品坯供给至烧结窑炉区，以便对所述烧结品坯进行焙烧处理以形成砖料，
其中，对所述污泥进行干化处理包括将所述烧结窑炉区中的保温单元中的热气供给至所述热炕单元作为所述热气，将干燥区产生的湿空气供给至所述烧结窑炉区中的冷却单元，并将所述污泥干化单元产生的臭气供给至所述烧结窑炉区中的焙烧单元进行燃烧。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括：
在所述污泥干化单元形成热气对流。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述污泥处理***进一步包括干化热气冷凝单元和配热单元，所述方法进一步包括：将所述热炕单元产生的热炕尾气供给至所述配热单元，并将所述污泥干化单元产生的排潮热气供给至所述干化热气冷凝单元进行冷凝处理，获得的冷风供给至所述配热单元进行配热污泥干化单元污泥干化单元。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述干燥区包括预干单元以及烘干单元，所述方法进一步包括：
将所述预干单元产生的潮气供给至所述烧结窑炉区中的冷却单元，并将所述冷却单元产生的余热供给至所述预干单元；
将所述烧结窑炉区的升温单元产生的烟气供给至所述烘干单元，并将所述烘干单元产生的尾烟潮气供给至脱硫除尘器进行脱硫处理，并将所述升温单元产生的含烟热风供给至所述烘干单元污泥干化单元。
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