一种废物焚烧联合污泥制陶粒的系统及工艺方法

技术领域

本发明属于节能环保的技术领域，尤其涉及一种废物焚烧联合污泥制陶粒的系统及工艺方法。

背景技术

伴随着人类社会的快速发展极大的推动了现代文明的进步，但同时也带来了生存环境污染加剧的问题。人类的生存与发展依赖环境，环境为人类的生存和发展提供了各种资源，同时也要接纳人类生存和发展过程中产生的各种废弃物。让人类在发展过程中，通过生活和生产等活动不断地影响和改变着环境。

环境的承载量是有限的，人类发展必须与环境相适应，否则，环境污染会不断的压缩人类的生存空间，危害社会的发展。对于环境污染我们必须采取措施，限制和消除其不利影响，增大和利用其有利影响，保护生态环境。人类生存和发展过程中产生的各种废弃物通过不同的方法进行回收和综合利用，相当一部分废弃物需要通过焚烧进行减量化、无害化处置。

但焚烧产生的二次废物仍不能得到有效处置和综合利用，如飞灰、炉渣内含有大量污染物，目前大多采用固化填埋工艺处理，废物并未得到有效资源化利用。此外，随着工业化和城镇化的快速发展，工业污泥及市政污泥产生量规模迅速扩大，已成为影响和制约经济、社会发展的重要环境问题。传统污泥处置采用脱水后填埋工艺，占用土地面积巨大，破坏原有生态环境。

由于废弃物带来的严重环境污染和潜在的生态影响，必须进行安全处置。因此，急需一种新技术方案解决焚烧工艺产生的灰渣废弃物以及大量的工业、市政污泥难处理的问题。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明提供一种硫酸法钛白粉酸解钛液净化还原方法及系统，可以降低生产能耗、节约生产时间和降低生产成本，减少环境污染。

具体技术方案如下：

一种废物焚烧联合污泥制陶粒的系统，包括焚烧装置、废渣处理装置、废气处理装置和制陶装置；

所述焚烧装置包括焚烧炉1和二燃室2，焚烧炉1的出口布设于二燃室2内；

所述废渣处理装置包括通过物料管道依次连通的第一滚筒冷却机11、破碎机12、磨机13和除尘器14，且第一滚筒冷却机11、破碎机12和磨机13的布置高度依次降低；所述第一滚筒冷却机11的进料口和二燃室2的底部连通，所述除尘器14的进气口与磨机13的出料口132相通，底部出料口与称重输送机15的进料口相连；

所述废气处理装置包括通过气相管道依次连通的余热锅炉3、急冷塔4、脱酸塔5、布袋除尘器14、引风机7、洗涤塔8和烟囱9；

所述余热锅炉3、急冷塔4、脱酸塔5和布袋除尘器6的底部出料口分别通过管道连通着灰渣输送机16的对应进料口；

所述余热锅炉3的进气口和二燃室2上部的烟气出口通过管道连通，所述除尘器14的上部出气口通过管道连通着引风机7的进口；

所述制陶装置包括空气换热器31、第一双轴搅拌输送机20、陈化仓21、第二双轴搅拌输送机22、造粒机23、整形机24、滚筒干燥机25、预烧回转窑26、焙烧回转窑27、焙烧回转窑28、提升机29和分级筛30；

所述第一双轴搅拌输送机20、陈化仓21、第二双轴搅拌输送机22、造粒机23、整形机24、滚筒干燥机25、预烧回转窑26、焙烧回转窑27和焙烧回转窑28的布置高度依次降低，且通过物料管道依次连通；

所述第一双轴搅拌输送机20的进口端设有混合斗201，混合斗201分别通过管道与称重输送机15出料口、脱水污泥称重输送机17出料口、添加剂称重输送机18出料口和黏土称重输送机19进料口相连；

所述焙烧回转窑28的出料口通过提升机29和分级筛30的进口连通；

所述空气换热器31的底部进气口和预热回转窑26的出气口管道连通，空气换热器31的顶部出气口通过管道分别连通着磨机13的进风口和滚筒干燥机25的进风口；

所述滚筒冷却机的出风口通过管道分别连通着焚烧炉1的进风口和预烧回转窑26的进风口；

所述焙烧回转窑27的进风口通过管道连通着二燃室2的上部烟气出口；

所述第一滚筒冷却机11、焙烧回转窑28、磨机13和空气换热器31为水冷设备，且均接通冷却水上水管和冷却水回水管，其中第一滚筒冷却机11和焙烧回转窑28通过鼓风机10分别连通着空气进口B，第一滚筒冷却机11和焙烧回转窑28为风冷、水冷一体化设备；

上述系统工作时，废物在焚烧装置内焚烧产生炉渣、灰渣、废烟气和燃烧热；

废烟气经废气处理装置处理得到净化气，并达到国家危废焚烧处置的焚烧后尾气排放标准；

灰渣、炉灰、污泥和黏土按照焚烧炉渣12.5%-25%、灰渣7.5%-15%、污泥30%-50%、添加剂5%-15%、粘土10-15%的质量比加入混合斗201中混合，其中燃烧热通入制陶装置中，经过制陶装置得到陶粒；陶粒的内部结构特征呈细密蜂窝状微孔，陶粒堆密度为500-900kg/m3。

进一步，所述混合斗201内设有雾化喷头，所述洗涤塔8的底部通过阀门连通着混合斗201内的雾化喷头。

进一步，所述焙烧回转窑27和滚筒干燥机25的出风口分别通过管道连通着二燃室2的中部，使得焙烧回转窑27和滚筒干燥机25的废气返回二燃室2。

还包括上述一种废物焚烧联合污泥制陶粒的系统的工艺方法，具体包括以下步骤：

步骤（1）：系统中第一滚筒冷却机11、磨机13、空气换热器31均通过冷却水上水管通入循环冷却水；

步骤（2）：首先依次启动引风机7、鼓风机10、焚烧炉1、布袋除尘器6；

步骤（3）：再依次启动第二滚筒冷却机28、焙烧回转窑27、预烧回转窑26、滚筒干燥机25、整形机24，且相邻设备间隔启动时间为1min；

步骤（4）：最后依次启动造粒机23、第一双轴搅拌输送机20、第二双轴搅拌输送机22、每个称重输送机15和除尘器14，且相邻设备间隔启动时间为1min；

步骤（5）：分别启动磨机13和破碎机12，且间隔启动时间为2min；

步骤（6）：焚烧炉1内投放废物并点燃，保持焚烧炉1内温度为500-850℃，二燃室2内温度为1000-1250℃；其中废物为危险废物或一般固废；

步骤（7）：待废渣处理装置中除尘器14得到的炉渣，和废气处理装置中灰渣输送机16得到的灰渣达到上部灰斗的30%-60%后，启动灰渣输送机16、称重输送机15、脱水污泥称重输送机17、添加剂称重输送机18和黏土称重输送机19，按照炉渣12.5%-25%、灰渣7.5%-15%、污泥30%-50%、添加剂5%-15%、粘土10-15%的质量比加入，得到混合物；

其中污泥为为工业或市政污泥，添加剂为成孔剂或起泡剂一种或两种；

步骤（8）：第一双轴搅拌输送机20搅拌后混合物进入陈化仓21，陈化时间15min～24h；

步骤（9）：造粒机23采用挤压造粒成球，经整形机24整形后得到陶粒，粒径范围主要为15-20mm，并有少量为0-15mm，陶粒依次进入滚筒干燥机25、预烧回转窑26和焙烧回转窑27，得到温度为约1200~1300℃的高温陶粒；

其中所述滚筒干燥机25通入110～150℃空气进行干燥，预烧回转窑26通入300～600℃空气，进行预烧处理，在焙烧回转窑27通入高温烟气温度为1000～1250℃；

步骤（10）：高温陶粒经第二滚筒冷却机28降温至70～120℃，之后通过提升机29在分级筛30分粒径为0～5mm、5～15mm、15～20mm的三级成品入仓，并在输送和筛分储存过程中陶粒逐渐自然冷却至常温。

本发明的有益技术效果如下：

（1）本发明的废物焚烧联合污泥制陶粒的系统，包括焚烧装置、废渣处理装置、废气处理装置和制陶装置；其中废物在焚烧装置内焚烧产生废渣、废烟气和燃烧热，废渣经废渣处理装置处理得到灰渣，废烟气经废气处理装置处理得到净化气和炉灰，制陶装置以灰渣和炉灰为原料加入脱水污泥、黏土和添加剂，以烟气处理的洗涤废水为陶粒原料湿度调节剂，同时二燃室内废物焚烧和陶粒焙烧的温度接近，将焚烧装置的二燃室内产生的热烟气通入烘焙回转窑内，充分利用焚烧热能对陶粒进行焙烧，并将陶粒干燥后产生的废气通入二燃室内，进行无害化处理，不仅缩减成本提高能源利用率，也实现废物利用保护了环境，解决了焚烧产生的灰渣废弃物以及大量的工业、市政污泥难处理的问题；

因此本发明的废物焚烧联合污泥制陶粒的系统，焚烧装置、废渣处理装置、废气处理装置和制陶装置有机集成，可用于固体废物的无害化、减量化、资源化处置，系统集成度高、占地面积小、热效率高、环境污染小，生产成本低，经济效益效果明显。

（2）本发明废物焚烧联合污泥制陶粒系统的工艺方法，所生产的陶粒由于其原来炉渣内含有部分重金属、且在陶粒原料制备中加入了起泡剂和成孔剂，使得烧制陶粒成品具有密度低，强度高、孔隙率高的特性，可用于建筑轻骨料、耐火保温材料、园艺花卉种植、海绵城市建设、污水生物陶粒滤料、湿地浮床建设等，具有较高附加值，市场需求较广，应用前景广阔。

附图说明

图1为本发明一种废物焚烧联合污泥制陶粒的系统图。

图2为本发明一种废物焚烧联合污泥制陶粒的系统的流程框图。

其中：1-焚烧炉；2-二燃室；3-余热锅炉；4-急冷塔；5-脱酸塔；6-布袋除尘器；7-引风机；8-洗涤塔；9-烟囱；10-鼓风机；11-第一滚筒冷却机；12破碎机；13-磨机；14-除尘器；15-称重输送机；16-灰渣输送机；17脱水污泥称重输送机；18添加剂称重输送机；19黏土称重输送机；20-双轴搅拌输送机；201混合斗；21-陈化仓；22-双轴搅拌输送机；23-造粒机；24-整形机；25-滚筒干燥机；26-预烧回转窑；27-焙烧回转窑；28-第二滚筒冷却机；29-提升机；30-分级筛；31-空气换热器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

见图1和2，图1中A废物进口；B空气进口；C循环冷却水上水口；D循环冷却水回水口；E15~20mm粒径陶粒出料口；F5~15mm粒径陶粒出料口；G0~5mm粒径陶粒出料口；H脱水污泥进料口；I外加剂进料口；J粘土进料口。

一种废物焚烧联合污泥制陶粒的系统，包括焚烧装置、废渣处理装置、废气处理装置和制陶装置；

所述焚烧装置包括焚烧炉1和二燃室2，焚烧炉1的出口布设于二燃室2内；

所述废渣处理装置包括通过物料管道依次连通的第一滚筒冷却机11、破碎机12、磨机13和除尘器14，且第一滚筒冷却机11、破碎机12和磨机13的布置高度依次降低；所述第一滚筒冷却机11的进料口和二燃室2的底部连通，所述除尘器14的进气口与磨机13的出料口132相通，底部出料口与称重输送机15的进料口相连；

所述废气处理装置包括通过气相管道依次连通的余热锅炉3、急冷塔4、脱酸塔5、布袋除尘器14、引风机7、洗涤塔8和烟囱9；

所述余热锅炉3、急冷塔4、脱酸塔5和布袋除尘器6的底部出料口分别通过管道连通着灰渣输送机16的对应进料口；

所述余热锅炉3的进气口和二燃室2上部的烟气出口通过管道连通，所述除尘器14的上部出气口通过管道连通着引风机7的进口；

所述制陶装置包括空气换热器31、第一双轴搅拌输送机20、陈化仓21、第二双轴搅拌输送机22、造粒机23、整形机24、滚筒干燥机25、预烧回转窑26、焙烧回转窑27、焙烧回转窑28、提升机29和分级筛30；

所述第一双轴搅拌输送机20、陈化仓21、第二双轴搅拌输送机22、造粒机23、整形机24、滚筒干燥机25、预烧回转窑26、焙烧回转窑27和焙烧回转窑28的布置高度依次降低，且通过物料管道依次连通；

所述第一双轴搅拌输送机20的进口端设有混合斗201，混合斗201分别通过管道与称重输送机15出料口、脱水污泥称重输送机17出料口、添加剂称重输送机18出料口和黏土称重输送机19进料口相连；

所述焙烧回转窑28的出料口通过提升机29和分级筛30的进口连通；

所述空气换热器31的底部进气口和预热回转窑26的出气口管道连通，空气换热器31的顶部出气口通过管道分别连通着磨机13的进风口和滚筒干燥机25的进风口；

所述滚筒冷却机的出风口通过管道分别连通着焚烧炉1的进风口和预烧回转窑26的进风口；

所述焙烧回转窑27的进风口通过管道连通着二燃室2的上部烟气出口；

所述第一滚筒冷却机11、焙烧回转窑28、磨机13和空气换热器31为水冷设备，且均接通冷却水上水管和冷却水回水管，其中第一滚筒冷却机11和焙烧回转窑28通过鼓风机10分别连通着空气进口B，第一滚筒冷却机11和焙烧回转窑28为风冷、水冷一体化设备；

上述系统工作时，废物在焚烧装置内焚烧产生炉渣、灰渣、废烟气和燃烧热；焚烧炉1排放炉渣主要成分为烧残的无机物和少量金属、玻璃，灰渣来自余热锅炉3、急冷塔4和布袋除尘器6收集的灰尘，主要组分为烟灰、喷消石灰中的HCl、SO

废烟气经废气处理装置处理得到净化气，并达到国家危废焚烧处置的焚烧后尾气排放标准；

灰渣、炉灰、污泥和黏土按照焚烧炉渣12.5%-25%、灰渣7.5%-15%、污泥30%-50%、添加剂5%-15%、粘土10-15%的质量比加入混合斗201中混合，其中燃烧热通入制陶装置中，经过制陶装置得到陶粒；陶粒的内部结构特征呈细密蜂窝状微孔，陶粒堆密度为500-900kg/m3，其主要成分为SiO

进一步，所述混合斗201内设有雾化喷头，所述洗涤塔8的底部通过阀门连通着混合斗201内的雾化喷头。

进一步，所述焙烧回转窑27和滚筒干燥机25的出风口分别通过管道连通着二燃室2的中部，使得焙烧回转窑27和滚筒干燥机25的废气返回二燃室2。所述焙烧回转窑27设有加热燃烧器，当焙烧温度不足时开启加热。

实施例2

根据实施例1的一种废物焚烧联合污泥制陶粒的系统的工艺方法，固态、半固态废物热值3500～5000%kcal/kg，液态废物热值2500～5000%kcal/kg，处理规模总量为4.2t/h，脱水污泥（含固率20%），循环冷却水上水温度32℃，循环冷却水回水温度42℃，具体包括以下步骤：

具体包括以下步骤：

步骤（1）：系统中第一滚筒冷却机11、磨机13、空气换热器31均通过冷却水上管通入循环冷却水；

步骤（2）：首先依次启动引风机7、鼓风机10、焚烧炉1、布袋除尘器6；

步骤（3）：再依次启动第二滚筒冷却机28、焙烧回转窑27、预烧回转窑26、滚筒干燥机25、整形机24，且相邻设备间隔启动时间为1min；

步骤（4）：最后依次启动造粒机23、第一双轴搅拌输送机20、第二双轴搅拌输送机22、每个称重输送机15和除尘器14，且相邻设备间隔启动时间为1min；

步骤（5）：分别启动磨机13和破碎机12，且间隔启动时间为2min；

步骤（6）：焚烧炉1内投放废物并点燃，保持焚烧炉1内温度为500-850℃，二燃室2内温度为1000-1250℃；其中废物为危险废物或一般固废；固态、半固态废物热值3500～5000%kcal/kg，液态废物热值2500～5000%kcal/kg，

步骤（7）：待废渣处理装置中除尘器14得到的炉渣，和废气处理装置中灰渣输送机16得到的灰渣达到上部灰斗的30%-60%后，启动灰渣输送机16、称重输送机15、脱水污泥称重输送机17、添加剂称重输送机18和黏土称重输送机19，添加炉渣12.5%-25%、灰渣7.5%-15%、污泥30%-50%、添加剂5%-15%、粘土10-15%，且上述百分比为质量百分比，得到混合物；其中污泥为为工业或市政污泥，添加剂为成孔剂或起泡剂一种或两种，含固量为20%；

步骤（8）：第一双轴搅拌输送机20搅拌后混合物进入陈化仓21，陈化时间15min～24h；

步骤（9）：造粒机23采用挤压造粒成球，经整形机24整形后得到陶粒，粒径范围主要为15-20mm，并有少量为0-15mm，陶粒依次进入滚筒干燥机25、预烧回转窑26和焙烧回转窑27，得到温度为约1250℃的高温陶粒；

其中所述滚筒干燥机25通入110～150℃空气进行干燥，干燥时间30-60min；预烧回转窑26通入300～600℃空气，进行预烧处理，预热时间10-30min；在焙烧回转窑27通入高温烟气温度为1000～1250℃，烧结时间10-30min；

步骤（10）：高温陶粒经第二滚筒冷却机28降温至70～120℃，之后通过提升机29在分级筛30分粒径为0～5mm、5～15mm、15～20mm的三级成品入仓，并在输送和筛分储存过程中陶粒逐渐自然冷却至常温。

因此经本发明处理后，炉渣和灰渣通过高温熔融形成玻璃体，重金属被固结在陶粒中，其中的有机物在高温作用下彻底分解燃烧，焙烧得到陶粒，陶粒并非固废、危废，而是一般工业产品，应用前景广阔。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。