关于利用陶粒回转窑处理城市污泥生产建筑陶粒的工艺及设备的探讨

  在目前我国重水轻泥的大环境下,我国城镇生活污水处理厂产生大量污泥仍采用填埋的方式,还普遍还未得到有效处理，必将成为环境安全和公众健康的威胁，影响国家节能减排、综合利用不可再生的有限资源、发展循环经济战略实施的直接效果。利用城镇生活污水处理厂的污泥为掺配料生产陶粒，不仅能为城市、乡镇住房建设提供新型、高效、安全、经济、耐用的节能型绿色建筑材料，同时还为城市、乡镇生活废弃物无害化、减量化、资源化、安定化最终处理处置找到了出路，为社会减轻环境压力，符合国家低碳经济发展长远战略方针。

  我公司在大量实验的基础上按照环保企业的要求结合陶粒生产的需求。对陶粒原料的制备系统做了必要的改良,使其在生产过程中不产生二次污染，整个系统在一个密闭的环境中运行，同时对污泥在陶粒原料中的掺量也做了大量的实验：根据污泥的来源及其化学成分的变化，污泥干基加入量为原料配比的不大于12~15%为合适，换算成含水80%的污泥加入量为60~75%。入窑原料的含水率为60%以下；同时根据污泥的特点，我们先将陶粒主原料和部分污泥进行配比搅拌后陈化，这时的加入污泥量为实际加入量的40~50%以防止污泥发酵产生臭气的散发污染环境，工业废渣则可提前加入进行搅拌并陈化。污泥在投料生产时按比例加入到第一级搅拌机内与陈化后的主原料进行充分的搅拌后进入第二级双轴捏合机再次搅拌，以保证原料的均匀性。由于污泥在其脱水过程中加入了大量的石灰，因此污泥二次的加入总量以保证陶粒原料中的二氧化钙的含量小于2%较为合适，如大于2%，则加大第一次的配比量。污泥采用泵送系统卸车进入中间的缓冲罐，整个系统完全封闭保证无气体泄漏。与陶粒原料充分搅拌后进入移动式全封闭无轴螺旋输送机入窑。在干燥窑内完成制粒、干燥后进入煅烧窑进行烧成，烧成后的陶粒由竖式冷却机冷却到100度以下筛分后至产品堆场，用半自动计量包装包装，包装与装车同步进行。

  本系统采用目前先进的窑内制粒陶粒回转窑，其热能的利用效率远高于目前国内大量使用的陶粒回转窑，可以确保物料在干燥窑内完成制粒干燥整个过程，配套的竖式冷却机，可以使烧成后陶粒自带的热量以热风的形式入窑完全利用，降低了燃料的消耗。干燥窑内热交换器及制粒系统的独特的设计使热交换效率明显提高，大幅度降低了尾气的排放温度，设计尾气的排放温度为160度，实际尾排温度为120度以下，远低于目前国内使用的陶粒回转窑大于250度的尾排温度,节能效果十分明显。

  我公司在河源中滔环保公司河源固废中心建设的建成国内第一条全国产化的窑内制粒生产线采用以下的原料配方生产轻质建筑陶粒：

  （1）铁矿尾泥（Fe₂O₃含量为27.8% ，含水率为35%）20%

  （2）粘土（山泥）40%

  （3）陶瓷抛光渣（陶瓷地板砖厂废渣）35%

  （4）污泥（印染污泥含水50%）5%

  原料在配好后在陈化库陈化10天进一步脱水、均化以保证陶粒烧成的效果。原料成本为：铁矿尾泥90元/每吨*20%=18元，粘土15元/每吨*40%=6元，陶瓷抛光渣-45元/每吨*35%=-15.7元，污泥-250元/每吨*5%=-12.5元，实际配料成本为：18+6+-15.7+-12.5=-4.2元/每吨。实际投料量为7吨/每小时。每天约为168吨，原料收益为705.6元。

  采用1.9米*44.6米的双筒哑铃型陶粒回转窑生产，陶粒烧成温度为1150度。燃料的消耗量为14吨/24小时。陶粒产品的粒径的分布;4~8占30%。8~12占25%，12~16占30%，陶粒产品的抗压强度为2.25Mpa，容重为458公斤/立方米。日产量大于220立方米。操作人员为每班5人（包括操作工人2人，日常维护人员1人，铲车司机1人，燃料上料工人1人。）

  在河源固废中心曾创造过连续投料（污泥含水率82%）10吨/每小时的生产纪录。此时原料消耗为每天12吨，产品为烧结料。

  我公司在为河源固废中心设计的陶粒生产线的基础上做了大量的改进和创新。提高了设备的自动化水平。对其配套设备进行了更新改造，提高了使用的可靠性，降低了设备的故障率。特别是烧成的控制系统增加了烧成温度智能自动调节装置及工艺数据的储存功能以保证烧成的自动化及优化控制，有效的降低了人工费用。回转窑采用2.6米*64.6米的双筒哑铃型陶粒回转窑，设计日处理污泥为350吨，陶粒日产大于360立方米。目前正在中滔环保清远绿由公司内安装。2015年底完成，2016年三月进行调试生产。由于该设备对操作人员的操作水平要求较高为了替中滔环保公司培训合格的操作人员，暂定由衡阳绿陶环保陶粒设备公司负责运营一年。

  中滔环保清远绿由公司陶粒生产线设备配置表

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  设备选型：

  （1）陶粒回转窑：根据实际的场地情况和用户的对生产要求，我公司专门为其进行设计，回转窑斜度为3.5%，采用ɸ2.6米*22米的煅烧窑，煅烧区间为窑口1.5米--6米，煅烧窑的调速范围0-8转/每分钟；ɸ1.9/ɸ2.6米*42.6米干燥窑，物料停留时间为70分钟。干燥窑调速范围为0--4转/每分钟，煅烧窑内装有杨料及物料回流装置，干燥窑内装有大量多种的热交换器和制粒装置，该装置根据区间的温度变化采用不同的金属材质，其中包含2520耐热钢。

  （2）竖式分层冷却机：为了节约能源，降低能耗，保证陶粒产品的质量，我们采用了分层竖式冷却机，其冷却原理为：利用陶粒冷却产生的热空气对陶粒进行初步冷却，后再进一步与冷空气进行热交换，利用空间和时间来保证出料的温度低于100度，全系统为封闭运行。可以保证热量流失最小化。为了降低能耗提高能源的利用效率，我公司将在其基础上，开发新一代的陶粒冷却技术和装备。

  （3）移动无轴入窑螺旋：由于污泥在含水率45-50%的状况下其粘性最大，为保证物料输送的可靠在实践的基础上我们选用了无轴入窑螺旋输送机，采用移动的目的是为了保证窑内制粒系统维修进出干燥窑的便利。

  （4）双轴差速搅拌机：是我公司在借鉴国外产品的基础上自行开发的搅拌效率较高的带排石装置的新型粘土搅拌设备，其最大的特点是搅拌效率高达90%以上，同时可以排出泥土中的石块，避免搅拌刀片的断损。

  （5）双轴捏合机：其工作原理与双轴差速搅拌机相似，其一般安装在双轴差速搅拌机之后起二级搅拌作用，其与双轴差速搅拌机差别是减小了电机功率，无排石装置。

  （6）计量包装系统：采用PLC可编程控制气动元件，实现包装的精确计量，包装速度快，每5秒可包装二袋。缝包输送机封袋输送，大大降低了劳动强度，实现了包装装车的同步进行。避免了因人工包装产生的数量误差的而引起的不必要的误会。

  （7）智能自动化控制系统：全线采用电视监控，可实现现场和远程控制，工艺参数可实现数据存储，温度自动控制调节，可根据最佳的工艺参数进行自动生产（即傻瓜式生产），大型的液晶显示屏可以实时显示生产的全部数据及设备的运行动态。

  （8）多通道燃烧器：为适应多种燃料，我们采用了五通道燃烧器，采用柴油高压电子点火，生物裂解气、地沟油、粉状燃料混合或单独燃烧，火焰形态的可及时调整的多通道燃烧器。

  河源生产线图片

  清远生产线图片