建材企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)之路—太陽(yáng)能與窯爐余熱綜合利用
污泥干化制磚技術(shù)
閆廣播、孫紅波、李連盟、李科、王安星、王光磊
(山東福航新能源環(huán)保股份有限公司)
摘 要:當(dāng)前窯爐制磚工藝仍以傳統(tǒng)的黏土配料燒制為主,主流工藝為:將黏土、粉煤灰、頁(yè)巖等按一定比例添加后,通過(guò)破碎系統(tǒng)破碎呈粉末狀,將水按比例添加攪拌均勻后進(jìn)行陳化,陳化好的原料送入制磚機(jī)進(jìn)行壓制成型,經(jīng)自動(dòng)碼垛后進(jìn)入窯爐燒制成品。此生產(chǎn)過(guò)程需消耗大量資源及能源,成品燒制需煤粉燃燒產(chǎn)生大量高溫?zé)煔膺M(jìn)行焙燒,為保證成品磚質(zhì)量窯爐內(nèi)煙氣降低到一定溫度后需引出窯爐,引出窯爐后的高溫?zé)煔鉁囟燃s300℃,為保證廠區(qū)尾氣處理系統(tǒng)的安全及使用壽命,煙氣需要冷卻塔降溫至約100℃,再進(jìn)入尾氣處理系統(tǒng),這樣大量熱量被白白浪費(fèi)掉。
為充分利用能源,節(jié)約生產(chǎn)成本,在具備窯爐高溫?zé)煔饪山尤氲慕ú膹S區(qū),采用太陽(yáng)能與窯爐余熱綜合利用對(duì)廠區(qū)所在地的市政或生活污泥進(jìn)行集中干化處理,干化后的污泥含水率大大降低,可作為制磚原材料進(jìn)行資源化利用,該技術(shù)是在當(dāng)前太陽(yáng)能污泥干化的基礎(chǔ)上,通過(guò)開(kāi)發(fā)窯爐余熱熱能共同加速污泥內(nèi)水分的蒸發(fā);該工藝符合國(guó)家節(jié)能減排的政策,在減少能源浪費(fèi)的同時(shí),還能實(shí)現(xiàn)資源的更大價(jià)值的利用,滿足可持續(xù)發(fā)展要求,對(duì)建設(shè)地起到良好的環(huán)境效益;該技術(shù)工藝以運(yùn)行成本低、操作簡(jiǎn)單、污泥含水率低、維護(hù)保養(yǎng)容易等特點(diǎn),得到市場(chǎng)的廣泛認(rèn)可。
關(guān)鍵詞:窯爐余熱;太陽(yáng)能;污泥干化;制磚原材料;成品磚;
1、概述
1.1技術(shù)介紹
太陽(yáng)能與窯爐余熱綜合利用污泥干化制磚技術(shù)是以太陽(yáng)能與窯爐余熱為熱源,對(duì)建設(shè)地的市政或生活污泥進(jìn)行低溫干化。同時(shí)借助太陽(yáng)能溫室保溫除濕技術(shù),結(jié)合自動(dòng)化遠(yuǎn)程控制技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)污泥的干化處理,干化后的污泥含水率大大降低,進(jìn)行粉碎后按一定比例添加作為制磚原材料,循環(huán)后的煙氣溫度降低至100℃以下,可直接進(jìn)入尾氣處理系統(tǒng)處理后達(dá)標(biāo)排放,干化過(guò)程中車間內(nèi)產(chǎn)生的臭氣經(jīng)管道集中收集后送入生物除臭裝置內(nèi)處理達(dá)標(biāo)排放,除臭產(chǎn)生的廢水可回流作為制磚用水,整個(gè)過(guò)程采用遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制,無(wú)需人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)操作,避免職業(yè)病的發(fā)生,實(shí)現(xiàn)污泥干化與制磚生產(chǎn)的閉環(huán)循環(huán)。
1.2技術(shù)優(yōu)勢(shì)
與傳統(tǒng)的污泥干化處理工藝相比,其主要優(yōu)點(diǎn)是:
1、系統(tǒng)利用窯爐余熱為主要熱源對(duì)污泥進(jìn)行干化,以廢制廢,屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng);
2、系統(tǒng)可解決周邊市政、企業(yè)等一般固廢處理需求,有效改善生態(tài)環(huán)境;
3、系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)成本低,污泥處理成本僅為10-30元/噸,經(jīng)濟(jì)效益顯著;
4、系統(tǒng)自動(dòng)化程度高、操作簡(jiǎn)單,安全穩(wěn)定使用壽命長(zhǎng);
5、系統(tǒng)配有除臭設(shè)施,干化后的氣體集中處理,達(dá)標(biāo)排放,無(wú)二次污染;
6、系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)干化污泥建材利用,實(shí)現(xiàn)了污泥的資源化處置;
7、項(xiàng)目利用清潔能源與工業(yè)余熱為熱源降低污泥含水率,同時(shí)利用污泥中的熱值做為助燃制磚,符合國(guó)家相應(yīng)節(jié)能減排政策,滿足可持續(xù)發(fā)展的要求;
2、工藝系統(tǒng)組成及原理分析
2.1工藝系統(tǒng)組成
1、濕污泥輸送系統(tǒng)
2、太陽(yáng)能干化溫室系統(tǒng)
3、窯爐余熱循環(huán)供熱系統(tǒng)
4、全自動(dòng)翻拋布料系統(tǒng)
5、干料收集輸送系統(tǒng)
6、原料粉碎、配料成型系統(tǒng)
7、窯爐焙燒系統(tǒng)
8、尾氣及臭氣處理系統(tǒng)
9、自動(dòng)化遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)
2.2工藝原理分析說(shuō)明
濕污泥(含水率60%-80%)經(jīng)濕泥輸送系統(tǒng)設(shè)備送入太陽(yáng)能干化溫室,經(jīng)全自動(dòng)攤鋪布料系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)下料、自動(dòng)布料、翻拋、平移,并在太陽(yáng)輻射能及底部窯爐余熱平臺(tái)的作用下水份不斷蒸發(fā),污泥含水率降至約30%后經(jīng)干料輸送設(shè)備送入原料陳化車間進(jìn)行陳化。陳化好的干污泥與頁(yè)巖等配料混合后進(jìn)行粉碎制磚,磚坯進(jìn)入窯爐高溫焙燒成品磚,制磚過(guò)程中持續(xù)產(chǎn)生的高溫余熱則通過(guò)風(fēng)機(jī)引出進(jìn)入散熱平臺(tái)對(duì)污泥進(jìn)行烘干,循環(huán)后的煙氣溫度降低到100℃左右,經(jīng)引風(fēng)機(jī)送入廠區(qū)末端尾氣處理系統(tǒng)進(jìn)行處理達(dá)標(biāo)排放,干化過(guò)程中車間內(nèi)產(chǎn)生的少量臭氣經(jīng)過(guò)收集管道集中收集后送入除臭慮塔進(jìn)行處理,經(jīng)過(guò)濾、噴淋水洗、生物分解等一系列處理將臭氣分子進(jìn)行降解為二氧化碳、水等無(wú)害物質(zhì),實(shí)現(xiàn)氣體達(dá)標(biāo)排放,生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水可循環(huán)用于制磚生產(chǎn)用水,真正實(shí)現(xiàn)廢棄物的資源化利用,產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
3、生產(chǎn)工藝流程
3.1工藝流程圖
太陽(yáng)能與窯爐余熱綜合利用污泥干化制磚工藝流程圖
3.2工藝流程說(shuō)明
外運(yùn)濕污泥→濕污泥輸送系統(tǒng)→太陽(yáng)能溫室及鋼板干化平臺(tái)系統(tǒng)→全自動(dòng)攤鋪布料機(jī)系統(tǒng)→干料收集系統(tǒng)→原料粉碎、配料、成型系統(tǒng)→窯爐焙燒系統(tǒng)→成品磚。
(1)濕污泥輸送部分可由濕污泥料倉(cāng)及污泥輸送皮帶系統(tǒng)組成,污泥通過(guò)螺旋輸送機(jī)、斜皮帶機(jī)、布料皮帶輸送機(jī)和犁式卸料器將污泥均勻輸送至各攤鋪布料機(jī)的中轉(zhuǎn)料倉(cāng),皮帶機(jī)污泥輸送具有操作簡(jiǎn)單,效率高的優(yōu)點(diǎn),也可采用污泥柱塞泵輸送,此方式封閉性好適用于含水率高的污泥輸送。
(2)太陽(yáng)能溫室系統(tǒng)由溫室主體、冷凝水收集、頂通風(fēng)系統(tǒng)組成。溫室為四頂尖主動(dòng)式太陽(yáng)能溫室,主骨架、各構(gòu)件及連接件均為熱鍍鋅材料,頂部及四周覆蓋中空陽(yáng)光板,透光率≥80%,可有效吸收太陽(yáng)輻射能并持續(xù)保溫,頂通風(fēng)為頂部設(shè)有天窗用于除濕換氣,該干化車間保溫除濕效果明顯,為污泥干化提供能量。
(3)全自動(dòng)攤鋪布料機(jī)系統(tǒng)由螺旋下料機(jī)、刮板平移換向系統(tǒng)、物料翻拋系統(tǒng)、濕料強(qiáng)通風(fēng)系統(tǒng)組成,其原理是通過(guò)螺旋喂料機(jī)控制物料均勻下料,通過(guò)刮板使物料逐漸向一側(cè)移動(dòng),將物料均勻得攤鋪到干化平臺(tái)上;通過(guò)翻拋系統(tǒng)不斷翻新物料上表面,濕料強(qiáng)通風(fēng)系統(tǒng)增大污泥表面的空氣流動(dòng),從而不斷提高濕物料干化速度。
(4)余熱散熱平臺(tái)部分由余熱輸送管路、引風(fēng)機(jī)、鋼板散熱平臺(tái)組成。高溫余熱經(jīng)引風(fēng)機(jī)通過(guò)輸送管路定量輸送至鋼板散熱平臺(tái)底部的循環(huán)煙道,高溫余熱呈迂回狀緩慢通過(guò)煙道,通過(guò)熱傳導(dǎo)為平臺(tái)上方攤鋪的污泥干化提供能量,增加水分蒸發(fā)速率,干化平臺(tái)由鋼板鋪設(shè)而成,鋼板傳熱系數(shù)高,效率高,使得污泥獲得更均勻的熱量,從而加速水分的蒸發(fā)。
(5)干料收集輸送系統(tǒng)是由室內(nèi)干料收集皮帶機(jī)、干料集中收集皮帶機(jī)和干料輸送斜皮帶機(jī)組成,將處理后的污泥集中收集輸送至陳化車間內(nèi)存放。
(6)原料粉碎、配料、成型系統(tǒng)是由粉碎機(jī)、配料機(jī)、制磚機(jī)組成,干化后的污泥含水率大大降低,性質(zhì)穩(wěn)定,經(jīng)粉碎機(jī)粉碎后與制磚原材料按10%-20%的比例進(jìn)行配料,最后進(jìn)入制磚機(jī)壓制成品磚。
(7)成品磚經(jīng)碼垛后進(jìn)入窯爐焙燒系統(tǒng)高溫?zé)瞥善反u,期間持續(xù)產(chǎn)生高溫余熱進(jìn)入干化車間底部干化平臺(tái)內(nèi)進(jìn)行閉環(huán)循環(huán),循環(huán)后的余熱溫度降低可直接進(jìn)入窯爐尾氣處理系統(tǒng)處理達(dá)標(biāo)排放,干化過(guò)程中車間內(nèi)產(chǎn)生的氣體經(jīng)管道集中收集送入配套生物除臭系統(tǒng)內(nèi)處理達(dá)標(biāo)排放。
(8)自動(dòng)化遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了集中控制方式,操作人員可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控?cái)z像頭實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)情況,實(shí)現(xiàn)一人操控即可實(shí)現(xiàn)污泥上料-攤鋪干化—干料收料—粉碎、配料、成型-窯爐焙燒整個(gè)污泥污泥處理過(guò)程,降低干化生產(chǎn)人力投入。
4、工程案例
江蘇某太陽(yáng)能與窯爐余熱綜合利用污泥干化制磚項(xiàng)目
本項(xiàng)目建設(shè)在制磚企業(yè)生產(chǎn)廠區(qū)內(nèi),可用高溫?zé)煔饬考s120000m³/h,溫度200-250℃左右,日處理200噸市政污泥,含水率由65%降至40%,干化后的污泥量為84t,按10%-20%的添加比例計(jì)算可日生產(chǎn)成品磚約12萬(wàn)塊,日節(jié)約黏土、粉煤灰、頁(yè)巖等原材料成本約15000元,經(jīng)濟(jì)效益可觀,同時(shí)解決了當(dāng)?shù)匚勰嗵幚黼y題,為當(dāng)?shù)丨h(huán)境質(zhì)量提升做出貢獻(xiàn),得到當(dāng)?shù)卣年P(guān)注,成為當(dāng)?shù)氐臉?biāo)桿企業(yè)。
尾氣處理
濕污泥上料 溫室增溫及鋼板地面加熱 攤鋪翻拋及收料
干污泥輸送
成品磚 窯爐焙燒制磚 與黏土、煤灰、配料成型
污泥干化制磚生產(chǎn)工藝流程
5、結(jié)束語(yǔ)
隨著科技的發(fā)展,太陽(yáng)能作為可再生清潔能源越來(lái)越成為人們開(kāi)發(fā)和利用的重要資源,高溫?zé)煔獾挠酂岜慌欧诺酱髿庵,造成?yán)重能源浪費(fèi)且給環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重負(fù)擔(dān)。將窯爐余熱資源循環(huán)利用,即解決了污泥干化能量不足的問(wèn)題,同時(shí)也減輕了資源的浪費(fèi)和對(duì)建設(shè)地環(huán)境的壓力。太陽(yáng)能與窯爐余熱綜合利用污泥干化制磚技術(shù)實(shí)現(xiàn)了開(kāi)發(fā)和利用太陽(yáng)能與工業(yè)余熱資源相結(jié)合的全新生產(chǎn)模式,使能源得到充分利用,帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益,勢(shì)必成為未來(lái)制磚行業(yè)的主流工藝。