一种用于煤矸石和城市污泥协同处置的系统的制作方法

本技术涉及固体废弃物处理设备，具体涉及一种用于煤矸石和城市污泥协同处置的系统，属于固废协同烧结处置。

背景技术：

1、煤矸石与城市污泥是我国目前存积量巨大的两种固体废弃物。据不完全统计，目前我国煤矸石堆存量高达100亿吨，占地超过2万亩；城市污泥的产量也随着我国城市化进程的飞速发展与日俱增，据专家预测2025年我国含水率80％的污泥产量将突破0.9亿吨。大量堆存的煤矸石和城市污泥，不仅会占用大量的土地，还会严重危害生态环境。

2、针对煤矸石和城市污泥无害化处置的难题，国内外学者开展了广泛研究。研究结果表明，煤矸石和城市污泥火法煅烧后的产物均可以作为活性原料生产水泥和砖等建筑材料，火法煅烧工艺不仅可以实现煤矸石和城市污泥的减量化和无害化还能实现固体废弃物的资源化利用。

3、cn1050559c公开了一种粉煤灰城市垃圾和污泥全面无废利用法，提出利用粉煤灰、垃圾和污泥中的有机质即可燃部分作能源、无机部分作为免烧砖的和水泥熟料的原料(生料)的主要部分，再对照产品的质量对原料的要求(即配方)，加配原料所缺的成分，利用特殊堆窑煅烧免烧砖原料和水泥熟料的方法。但需要额外增加原料，操作工序复杂，投入成本较大，且仅能实现对污泥的处理。cn110078401b公开了一种煤矸石带式烧结制备活性混合材的工艺；包括以下步骤：(1)破碎；(2)配料、混匀：将破碎后的煤矸石、生石灰、炭质燃料和水在圆筒混合机中按照设定的比例充分混匀；(3)制粒：将混匀矿制成预定粒度的小球；(4)烧结：将制粒小球在带式抽风烧结机中布料、点火、抽风烧结和冷却；(5)破碎和细磨：将烧结料破碎并细磨至设定比表面积，即得所述活性混合材。但是微细粉末的煤矸石质量效果不佳，很难紧密粘附到大颗粒煤矸石上，且仅能实现对煤矸石的处理。

技术实现思路

1、针对现有技术中，污泥单独处置存在辅料成本投入较大，工艺复杂以及煤矸石单独处置存在细粉制粒效果差等问题，本实用新型提供了一种用于煤矸石和城市污泥协同处置的系统，该系统通过对煤矸石进行分级处理，并将细粉煤矸石与干燥污泥粉进行混合制粒，既能够提高煤矸石粉料的制粒效果，同时也实现了煤矸石和污泥粉的协同处理，该系统结构简单，投入成本低，也有效避免了大量堆存的煤矸石和城市污泥占用大量的土地而严重危害生态环境的问题。

2、为实现上述技术目的，本实用新型所采用的技术方案具体如下所述：

3、一种用于煤矸石和城市污泥协同处置的系统，该系统包括煤矸石破碎分级单元、城市污泥脱水干燥单元、混合造球单元以及烧结单元。所述煤矸石破碎分级单元和城市污泥脱水干燥单元并列设置，并同时与混合造球单元及烧结单元依次串联。烧结单元的烟气出口通过热烟气循环管道与城市污泥脱水干燥单元的干燥介质入口相连接。

4、作为优选，所述煤矸石破碎分级单元包括依次串联设置的煤矸石破碎机、振动筛分机以及煤矸石辊磨机。所述振动筛分机的筛下物料出口与煤矸石辊磨机的进料口相连接，振动筛分机的筛上物料出口通过返料输送机构与煤矸石破碎机的进料口相连接。煤矸石辊磨机的出料口通过第一输料机构与煤矸石粉矿仓相连接，煤矸石粉矿仓通过第二输料机构与混合造球单元的进料口相连接。

5、作为优选，所述振动筛分机内设置有多层筛板，优选为三层筛板。三层筛板的筛孔孔径自上而下逐渐减小。其中上层筛板的筛上物料出口与返料输送机构相连接。中层筛板的筛上物料出口上连接有大颗粒物料输送机构。下层筛板的筛上物料出口上连接有中颗粒物料输送机构，下层筛板的筛下物料出口通过细颗粒物料输送机构与煤矸石辊磨机的进料口相连接。优选，大颗粒物料输送机构的上还引出有旁路输料机构与返料输送机构相连接。

6、作为优选，在振动筛分机中：上层筛板的筛孔孔径不小于16mm，优选为16mm、16.5mm、17mm、17.5mm、18mm、18.5mm、19mm、19.5mm、20mm中的一种。中层筛板的筛孔孔径不大于10mm，优选为10mm、9.5mm、9mm、8.5mm、8mm中的一种。下层筛板的筛孔孔径不大于3mm，优选为3mm、2.9mm、2.8mm、2.7mm、2.6mm、2.5mm中的一种。

7、作为优选，所述城市污泥脱水干燥单元包括依次串联设置的污泥脱水机、污泥干燥机、干泥辊磨机以及泥粉仓。在靠近污泥干燥机底部出料口处还设置有干燥介质入口，在靠近污泥干燥机顶部进料口处还设置有干燥介质出口。泥粉仓的出料口与第二输料机构的进料口相连接。

8、作为优选，所述混合造球单元包括圆盘造球机以及辊式筛分机。圆盘造球机的进料口与第二输料机构的出料口相连接，圆盘造球机的出料口与辊式筛分机的进料口相连接。辊式筛分机的筛上物料出口通过第三输料机构与烧结单元的进料口相连接。

9、作为优选，辊式筛分机的辊子间距为2.5-15mm，优选为3-10mm，更优选为3.5-5mm。

10、作为优选，在混合造球单元与烧结单元之间还设置有混料单元。所述混料单元包括一次圆筒混合机和二次圆筒混合机。辊式筛分机的筛上物料出口通过第三输料机构与二次圆筒混合机的进料口相连接。辊式筛分机的筛下物料出口通过第四输料机构与一次圆筒混合机的进料口相连接。一次圆筒混合机的出料口通过第五输料机构与二次圆筒混合机的进料口相连接。

11、作为优选，混料单元还包括煤矸石细矿仓和燃料仓。煤矸石细矿仓和燃料仓的出料口均通过第六输料机构与一次圆筒混合机的进料口相连接。煤矸石细矿仓的进料口与中颗粒物料输送机构的出料口相连接。优选，在煤矸石细矿仓与第六输料机构之间和燃料仓与第六输料机构之间均设置有皮带秤。

12、作为优选，所述烧结单元包括烧结机、铺底料仓、混匀料仓、头部烟道以及尾部烟道。根据物料的走向，铺底料仓和混匀料仓依次设置在烧结机的机头上方。头部烟道设置在烧结机的下方并与烧结机的头部风箱相连通。尾部烟道设置在烧结机的下方并与烧结机的尾部风箱相连通。铺底料仓的进料口与大颗粒物料输送机构的出料口相连接。混匀料仓的进料口与第三输料机构的出料口或与二次圆筒混合机的出料口相连接。尾部烟道的排气口与热烟气循环管道的进气口相连通。头部烟道的排气口通过烟气排放管道与烟囱相连接。

13、作为优选，根据气流的走向，在烟气排放管道上依次串联设置有第一电除尘器、脱硫装置、脱硝装置以及第一抽风机。

14、作为优选，城市污泥脱水干燥单元的干燥介质出口通过废气排放管道与烟囱相连接。根据气流的走向，在废气排放管道上依次串联设置有第二电除尘器和第二抽风机。

15、作为优选，在热烟气循环管道上还设置有引风机。

16、作为优选，所述返料输送机构、第一输料机构、第二输料机构、大颗粒物料输送机构、中颗粒物料输送机构、细颗粒物料输送机构、旁路输料机构、第三输料机构、第四输料机构、第五输料机构、第六输料机构各自独立的为溜槽和/或胶带机。

17、在现有技术中，对大量堆存的煤矸石和城市污泥往往单独进行处置，需要分别建立不同的处理设备，固废处理投资成本大，场地占用大，且单独处理煤矸石时存在煤矸石细粉制粒效果差，单独处理城市污泥存在能耗大、需额外添加多种辅料以及工序复杂等不足。部分将煤矸石和城市污泥共同处理的方法中也仅仅只是简单的将二者共同作为原料后简单的进行混料，而没有根据二者的特性进行针对性的处理，存在处理效果不佳的问题。

18、在本实用新型中，基于煤矸石亲水性不高，采用烧结制粒方法(如cn110078401b提到的采用圆筒混合机进行制粒效果不佳，因为微细粉末很难紧密粘附到大颗粒煤矸石上)存在细粉制粒效果差，本实用新型通过煤矸石破碎分级单元堆煤矸石进行预处理，将煤矸石进行筛分分级后，将细颗粒煤矸石筛出并进一步磨细后与干燥并同样磨成粉状的城市污泥共同作为造球原料，利用圆盘造球机进行造球制粒。城市污泥中含有一定比例的有机成分，可以作为低热值燃料，并且城市污泥中还含有粘土和水分，可以作为煤矸石细粉制粒的粘结剂，进而提高细粉煤矸石的成球性。即利用城市污泥粉末的粘度，解决了微细煤矸石颗粒制粒效果差，在烧结机上煅烧效果不好的难题。

19、在本实用新型中，采用烧结机对煤矸石和城市污泥进行热处理，充分利用烧结过程燃烧带温度高，时间短的特性，可形成玻璃质物相，同时烧结料内主要以氧化气氛为主，可以将煤矸石中有害的成分，如有机质、残炭、硫等高温脱除，防止其对水泥的胶结性能，抗冻性和耐久性产生不利的影响。本实用新型利用烧结机煅烧煤矸石进行脱碳制备获得活性混合材料的工艺实践，表明了将城市污泥掺和到煤矸石中利用烧结机煅烧脱碳制备活性材料的可行性。

20、此外，在节能减排的大背景下，作业率低，能耗高的小型烧结机正逐步被市场淘汰，本实用新型可以充分利用这部分淘汰的烧结机来煅烧煤矸石和城市污泥，不仅可以有效处置煤矸石和城市污泥，实现固体废弃物的资源化利用，而且还能充分发挥现有淘汰烧结机的价值，进一步降低固体废弃物的处置成本。

21、在本实用新型中，对煤矸石和城市污泥协同处理过程产生的烟气进行分类处理，具体为将烧结机前部风箱和中部煅烧段风箱中含有氮氧化物和硫氧化物的低温烟气(头部烟道中的烟气)，先进行除尘后再经过脱硫脱硝处理后直接排放。而将烧结机尾部冷却段的高温烟气循环用来作为城市污泥干燥的热源，充分利用了高温烟气中的显热。本实用新型不仅大幅降低了烟气的处理量(高温烟气不需要脱硫脱硝)，而且充分利用了高温烟气的显热。

22、与现有技术相比较，本实用新型的有益技术效果如下：

23、1：本实用新型的系统通过将煤矸石进行分级处理，充分实现了煤矸石大颗粒物料、中颗粒物料以及细颗粒物料的充分处理，特别是利用城市污泥协同煤矸石细粉制粒，提高了煤矸石的制粒效果，同时提高了混合材料的烧结效果，获得了品质优良的活性混合材料。不仅可以有效处置煤矸石和城市污泥，实现固体废弃物的资源化利用，而且还能充分发挥现有淘汰烧结机的价值，进一步降低固体废弃物的处置成本。

24、2：本实用新型的系统结构简单，操作方便，占地面积小，流程短，能耗低，设备投入成本低，可操作性强，实用性强，具备大规模推广和应用的特点。