污泥低碳再生辅助胶凝材料一体化装备的制作方法

本发明涉及城市固废资源化利用领域，尤其涉及一种污泥低碳再生辅助胶凝材料一体化装备。

背景技术：

1、随着我国城镇化的快速发展，污泥产量逐年增加，随着污泥产量增加的还有大量的管网污泥、河湖黑臭底泥和一般固废的工业污泥。我国污泥具有有机质含量低、含沙量高、产量大、含有部分污染物等特点，具有“资源”和“污染”双重属性，且长期以来“重水轻泥”，污泥处理成为环境治理难题之一，已成为限制城市可持续发展的重要因素。针对污泥处理，国家相续出台了相关政策，鼓励采用厌氧消化、好氧发酵、干化焚烧、土地利用、建材利用等多元化组合方式处理污泥，提出强化技术支撑，重点突破污泥稳定化和无害化处理、资源化利用、协同处置等共性和关键技术装备，开展污泥处理和资源化利用创新技术应用。污泥再生辅助胶凝材料可作为水泥、混凝土、砖等建材原材料使用，应用途径广泛，同时污泥处置设施一般建设在污水处理厂、垃圾填埋场附近或城市规划的工业园区，产品可以就地消纳到城市里，消纳市场巨大，可完全解决终端去路和消纳问题。

2、市政污泥再生辅助胶凝材料涉及干化、碳化、控温热改性等重要技术环节。目前，单一环节已有相关技术和设备，且已有串联实施，但一体化装备欠缺。设备串联存在设备台套数多连接协调复杂、建设成本高、热效率低、尾气处理复杂和运行成本高等问题。目前大多干化为热干化，能耗高且设备成本高；碳化设备需要外部热能输入，能耗高，碳化渣常作为绿化材料利用，消纳途径受限，且一般前端连接干化工艺，建设和运行成本高；热改性设备直接以燃烧为主的焚烧设备，且多采用冶金行业和垃圾焚烧行业用的炉型，针对性不强，没有着重温度控制，物料没有活性或者活性不足，消纳途径受限，同时建设和运行成本较高

3、因此，如何提供一种污泥低碳再生辅助胶凝材料装备，使其能够达到整体性强、能耗低的技术效果，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术中存在的问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种整体性强、能耗低的污泥低碳再生辅助胶凝材料装备。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种污泥低碳再生辅助胶凝材料一体化装备，所述一体化装备包括：基座；处理系统，所述处理系统包括耐火内筒、盘旋管道和旋转中心轴，所述耐火内筒设置在所述基座上；所述旋转中心轴设置在所述耐火内筒的中心位置并穿过所述耐火内筒，所述旋转中心轴为中空结构，沿着所述耐火内筒的竖直方向上交替间隔设置有若干中间卸料隔层和若干周边卸料隔层；每一个所述中间卸料隔层的外围与所述耐火内筒连接，每一个所述中间卸料隔层的内围与所述旋转中心轴之间形成有第一卸料口；每一个所述周边卸料隔层的外围与所述耐火内筒连接，且每一个所述周边卸料隔层的边缘设置有第二卸料口；每一个所述周边卸料隔层的内围与所述旋转中心轴旋转连接；其中，所述旋转中心轴和所述耐火内筒的连接处设置有第一密封器；所述耐火内筒的上端部和所述耐火内筒的下端部设置有所述中间卸料隔层；若干交替的所述中间卸料隔层和所述周边卸料隔层形成有干化层、碳化层、热改性层和冷却层，所述干化层、所述碳化层、所述热改性层和所述冷却层沿着所述耐火内筒的竖直方向由上至下依次设置；所述热改性层中的每一个所述中间卸料隔层的外围和每一个所述周边卸料隔层的外围均设置有一盘旋管道通道口，以便于在所述热改性层设置盘旋管道；所述盘旋管道穿过所述盘旋管道通道口盘旋设置在所述耐火内筒上；所述中间卸料隔层的外围和所述周边卸料隔层的外围的所述盘旋管道通道口设置有与所述盘旋管道契合的密封装置。

3、在第一方面中，所述一体化装备还包括操作系统和控制系统，所述操作系统包括：余热利用器，所述余热利用器包括余热利用器本体、余热第一气路和余热第二气路；供水设备，所述供水设备通过供水管道与所述余热利用器的所述余热利用器本体连接；循环热水存储器，所述循环热水存储器通过循环水管道与所述余热利用器的所述余热利用器本体连接；冷凝水存储装置，所述冷凝水存储装置通过冷凝水管道与所述余热利用器的所述余热第一气路的一端连接；其中，所述冷凝水管道上设置有液体温度传感器、液体流量计和ph传感器；所述余热利用器、所述供水设备、所述循环热水存储器、液体温度传感器、液体流量计和ph传感器分别与所述控制系统连接。

4、在第一方面中，所述操作系统还包括：换热器，所述换热器包括第一换热气路和第二换热气路；两个第一换热管道，一个所述第一换热管道的一端与所述余热第一气路的一端连接，一个所述第一换热管道的另一端与所述第一换热气路的一端连接；另一个所述第一换热管道的一端与所述余热第一气路的另一端连接，另一个所述第一换热管道的另一端与所述干化层的上端部连接；其中，一个所述第一换热管道上设置有第一氧气检测仪，在所述第一氧气检测仪远离所述余热利用器的一侧设置有第一气体温度传感器；若干第二换热管道，每一个所述第二换热管道的一端与所述第一换热气路的另一端连接，每一个所述第二换热管道的另一端与所述干化层连接；每一个所述第二换热管道与所述第一换热气路的连接端设置有换热风机，在所述换热风机远离所述换热器的一侧设置有第二气体温度传感器；其中，所述换热器、所述第一氧气检测仪、所述第一气体温度传感器、所述换热风机和所述第二气体温度传感器分别与所述控制系统连接。

5、在第一方面中，所述操作系统还包括：烟气处理器；第一烟气循环管道，所述第一烟气循环管道的一端与所述烟气处理器连接，所述第一烟气循环管道的另一端与所述第一换热气路的一端连接；所述第一烟气循环管道与所述第一换热气路之间设置有气体流量控制阀；两个第二烟气循环管道，一个所述第二烟气循环管道的一端与所述烟气处理器连接，一个所述第二烟气循环管道的另一端与所述余热第二气路的一端连接；另一个所述第二烟气循环管道的一端与所述余热第二气路的另一端连接，另一个所述第二烟气循环管道的另一端与所述第二换热气路的一端连接；一个所述第二烟气循环管道与所述烟气处理器之间设置有排烟风机；排烟筒，所述排烟筒设置在所述烟气处理器上并与所述烟气处理器连通，所述排烟筒与所述烟气处理器之间由下至上依次设置有第三气体温度传感器和气体成分检测仪；其中，所述烟气处理器、所述气体流量控制阀、所述排烟风机、第三气体温度传感器和气体成分检测仪分别与所述控制系统连接。

6、在第一方面中，所述操作系统还包括：气体燃烧装置；三个第一烟气回流管道，第一个所述第一烟气回流管道的一端与所述气体燃烧装置的一端连接，第一个所述第一烟气回流管道的另一端与所述热改性层的上端部连接；第二个所述第一烟气回流管道的一端与所述气体燃烧装置的另一端连接，第二个所述第一烟气回流管道的另一端与所述盘旋管道的下端部连接；第三个所述第一烟气回流管道的一端与所述盘旋管道的上端部连接，第三个所述第一烟气回流管道的另一端与所述第二换热气路的另一端连接；其中，第一个所述第一烟气回流管道上设置有第二氧气检测仪，所述第二氧气检测仪远离所述气体燃烧装置的一侧设置有第四气体温度传感器；所述气体燃烧装置、所述第二氧气检测仪和所述第四气体温度传感器分别与所述控制系统连接。

7、在第一方面中，所述操作系统还包括：燃料供给器；若干燃料供给管道，每一个所述燃料供给管道的一端与所述热改性层的每一层对应连接，每一个所述燃料供给管道的另一端与所述燃料供给器连接，每一个所述燃料供给管道上设置有燃烧器；其中，所述燃料供给器和所述燃烧器分别与所述控制系统连接。

8、在第一方面中，所述操作系统还包括：第一回流风机；两个第二烟气回流管道，一个所述第二烟气回流管道的一端与所述第一回流风机连接，一个所述第二烟气回流管道的另一端与所述碳化层的上端部连接；另一个所述第二烟气回流管道的一端与所述第一回流风机连接，另一个所述第二烟气回流管道的另一端与所述热改性层的下端部连接，一个所述第二烟气回流管道上设置有第三氧气检测仪，所述第三氧气检测仪远离所述第一回流风机的一侧设置有第五气体温度传感器；第二回流风机；两个第三烟气回流管道，一个所述第三烟气回流管道的一端与所述冷却层连接，一个所述第三烟气回流管道的另一端与所述第二回流风机连接；另一个所述第三烟气回流管道的一端与所述第二回流风机连接，另一个所述第三烟气回流管道的另一端与所述旋转中心轴的上端部连接，以构成所述第三烟气回流管道与所述旋转中心轴的连通通道；空气过滤器，所述空气过滤器的一端通过输气管道与所述冷却层的下端部连接，在所述空气过滤器和所述冷却层的下端部之间设置有进气风机，所述空气过滤器的另一端通过输气管道与所述旋转中心轴的下端部连接，以构成所述输气管道与所述旋转中心轴的连通通道；驱动电机，所述驱动电机与所述旋转中心轴连接，以带动所述旋转中心轴旋转；其中，所述旋转中心轴的上端部设置有中心轴上端固定帽，所述旋转中心轴的下端部设置有中心轴下端固定帽，所述中心轴下端固定帽设置在所述基座上；所述第一回流风机、所述第三氧气检测仪、第五气体温度传感器、所述第二回流风机、所述空气过滤器、所述驱动电机分别与所述控制系统连接。

9、在第一方面中，所述处理系统还包括：若干组搅拌臂，每一组所述搅拌臂的一端通过快速卡口设置在所述旋转中性轴上，每一组所述搅拌臂的另一端对应设置有一组滑轮；每一个所述中间卸料隔层的上方和每一个所述周边卸料隔层的上方均设置有一组所述搅拌臂，每一组所述搅拌臂上设置有搅拌耙齿；若干导槽，所述导槽通过连接杆设置在所述耐火内筒上，每一个所述导槽具有与之相似配的一组所述滑轮；保护支撑外筒，所述保护支撑外筒设置在所述基座上，并分布于所述耐火内筒的外围以包络所述耐火内筒；若干组检修窗，每一个组检修窗包括若干个检修窗，任意一组中每一个所述检修窗设置在所述保护支撑外筒上并与所述耐火内筒连通；每一组所述检修窗对应每一组所述搅拌臂设置；若干组窑炉摄像仪，每一组所述窑炉摄像仪包括若干个所述窑炉摄像仪，任意一组中每一个所述窑炉摄像仪的固定端设置在所述保护支撑外筒上，若干组中每一个所述窑炉摄像仪的摄像端设置在所述耐火内筒上，以对耐火内筒内的物料情况进行监控；支撑框架，所述支撑框架设置在所述基座上，并分布于所述支撑框架的外围以包围所述保护支撑外筒；每一组所述支撑框架的上端设置有框架横梁；所述中心轴上端固定帽设置在所述框架横梁上；每一组所述支撑框架设置在所述基座上；若干组操作平台，每一组所述操作平台包括若干操作平台，任意一组中每一个所述操作平台的两端分别设置在所述干化层、所述碳化层、所述热改性层和所述冷却层对应位置的所述支撑框架和所述保护支撑外筒上；其中，所述窑炉摄像仪与所述控制系统连接。

10、在第一方面中，所述处理系统还包括：破碎装置；螺旋进料器，所述螺旋进料器的一端与所述破碎装置连接，所述螺旋进料器的另一端依次穿过所述保护支撑外筒和所述耐火内筒进入所述干化层的上端部，以使物料经所述螺旋进料器进入所述干化层；所述螺旋进料器的另一端的端部设置有密封出料器；其中，所述破碎装置和所述螺旋进料器分别与所述控制系统连接。

11、在第一方面中，所述处理系统还包括：密封下料器，所述密封下料器设置在所述干化层进入所述碳化层的所述第二卸料口处；物料存储器，所述物料存储器通过下料管与所述冷却层下端部的所述第一卸料口连接；物料温度传感器，所述物料温度传感器设置在所述物料存储器的内部；第一气压温度传感器，所述第一气压温度传感器设置在所述干化层内部；第二气压温度传感器，所述第二气压温度传感器设置在所述碳化层内部；第三气压温度传感器，所述第三气压温度传感器设置在所述热改性层内部；其中，位于所述干化层和所述碳化层之间的所述周边卸料隔层与所述旋转中性轴旋转式动密封连接；所述物料温度传感器、所述第一气压温度传感器、所述第二气压温度传感器和所述第三气压温度传感器与所述控制系统连接。

12、有益效果：

13、本发明的污泥低碳再生辅助胶凝材料一体化装备，在处理系统中，若干中间卸料隔层和若干周边卸料隔层在耐火内筒的竖直方向由上至下交替设置，同时，中间卸料隔层和周边卸料隔层的外围均与耐火内筒连接，在耐火内筒的中心位置设置有旋转中心轴，旋转中心轴穿过耐火内筒在耐火内筒顶部与旋转中心轴的连接处设置有第一密封器，中间卸料隔层和周边卸料隔层的圆心处均穿过旋转中心轴，且中间卸料隔层与旋转中心轴之间间隔一定距离形成以旋转中心轴为圆心的圆环，该圆环为中间卸料隔层的卸料口；周边卸料隔层的外围设置有若干个以旋转中心轴为对称轴设置的半圆形开口，该半圆形开口为周边卸料隔层的卸料口。

14、当使用该一体化装备进行材料制备时，位于中间卸料隔层的污泥会从中间卸料隔层的卸料口落入周边卸料隔层，然后再从周边卸料隔层的卸料口落入中间卸料隔层，接着再从中间卸料隔层的卸料口落入周边卸料隔层，以此循环；在本发明的一体化装备中，若干交替的中间卸料隔层和周边卸料隔层构成了干化层、碳化层、热改性层和冷却层，干化层、碳化层、热改性层和冷却层中的中间卸料隔层和周边卸料隔层的层数根据实际需求确定，其中，干化层的主要作用为对污泥进行干化，碳化层的主要作用为对干化后的污泥进行碳化，热改性层的主要作用是对碳化后的污泥进行热改性得到材料，冷却层的主要作用是对热改性后的材料进行冷却便于收集，本发明的一体化装备实现了干化、碳化、热改性和冷却一体，与单独的干化碳化、热改性和冷却设备联合使用相比，大大降低了设备台套数，大大提高了热利用效率，充分利用了污泥自身热值，降低运行成本。

15、同时，周边卸料隔层与旋转中心轴可旋转连接，周边卸料隔层和中间卸料隔层不影响旋转中心轴的旋转；在热改性层，设置有盘旋于热改性层的耐火内筒中的盘旋管道，该盘旋管道与操作系统连接，延长通过盘旋管道的烟气在热改性层的停留时间，使盘旋管道中的烟气中的污染物充分分解，减少排放的烟气中的污染物质。在热改性层的每一个中间卸料隔层和每一个周边卸料隔层上均设置有一个盘旋管道通道口，所开设的盘旋管道通道口可使盘旋管道盘旋通过中间卸料隔层和周边卸料隔层，同时在盘旋管道通道口处设置有与盘旋管道契合的密封装置，避免物料从盘旋管道与盘旋管道通道口的缝隙中漏下进入冷却层，造成部分物料热改性不完全。

16、除此以外，耐火内筒、中间卸料隔层和周边卸料隔层的外部均采用耐火材料覆盖，以避免一体化装备工作时耐火内筒、中间卸料隔层和周边卸料隔层因高温损坏。本发明的一体化装备通过控制系统控制，控制系统通过及时监测分析数据，并实时进行调整，保证系统参数处于设定范围，同时第一时间解决相关问题，使得装备处于良好的运行状体，在系统运行过程中，可定期检查处理处置系统各装置，及时更换不符合装备要求和已有安全隐患的设备，极大的保障装备安全运行和大大提高装备效率，在系统停运后要及时清洗和保养，确保处理处置系统下一次顺利运行及使用寿命。同时，该一体化装备在污泥热值充足和热改性物料品质的情况下，可以控制总进气量，从而控制物料的含碳量，能起到固碳作用。形成的热改性物料作为辅助胶凝材料能替代部分水泥用量，起到降低碳排放的作用，还可作为混凝土、砖、砂浆等建材原材料对外供应，大大拓展了效率渠道，确保了最终消纳。同时根据污泥热值情况，可协同处理市政管网污泥、河道黑臭底泥和部分废弃工程泥浆，为无废城市建设做贡献。

17、附图说明

18、为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

19、图1是本发明的一种污泥低碳再生辅助胶凝材料一体化装备的整体示意图；

20、图2是本发明的一种污泥低碳再生辅助胶凝材料一体化装备的处理系统的示意图；

21、图3是本发明的一种污泥低碳再生辅助胶凝材料一体化装备的操作系统的示意图；

22、图4是本发明的一种污泥低碳再生辅助胶凝材料一体化装备的热改性层的盘旋管道连接的侧视图；

23、图5是本发明的一种污泥低碳再生辅助胶凝材料一体化装备的搅拌臂在耐火内筒中的俯视图；

24、图6是本发明的一种污泥低碳再生辅助胶凝材料一体化装备的周边卸料隔层在耐火内筒中的俯视图；

25、图7是本发明的一种污泥低碳再生辅助胶凝材料一体化装备的中间卸料隔层在耐火内筒中的俯视图；

26、图8是本发明的一种污泥低碳再生辅助胶凝材料一体化装备的导槽和滑轮的示意图。