利用印染污泥及建筑渣土制备低成本陶粒的系统及方法与流程

本发明涉及资源回收利用
技术领域：
，尤其涉及利用回收资源制备低成本陶粒的系统及方法。
背景技术：
：建筑渣土(废料)是现代城市建设过程中产生的固体废弃物，是一种常见的建筑垃圾，占整个建筑垃圾的70％，建筑渣土主要是在建筑物基础工程、地下工程、轨道交通、城市地铁等工程中产生的建筑垃圾。据统计，每1万平方米的建筑施工过程将产生500～600吨的建筑渣土，每拆迁1平方米的建筑物将产生0.5～1立方米的建筑渣土。在中国，建筑渣土的数量占城市固体废弃物总量的30％～40％，我国城市建筑渣土的堆积量达到100亿吨，并且以每年3亿吨的速度在增长。目前我国对建筑渣土的利用率非常低，主要是作为路基填筑材料和复合地基填料，大多数城市仅仅是采取填埋、堆积等简单的方式处理，不仅占用土地资源、污染环境，而且还带来非常严重的安全隐患，极易引起“山体滑坡”等事故。此外，印染污泥是印染污水处理的副产物。据统计，我国印染厂每年排放废水9.5亿吨左右，占整个纺织工业废水排放量的80％，印染污泥也大量产生，印染污泥含有大量的化学物质残留，其成分复杂、有害物质含量高、有一定的粘性，已成为函待解决的社会难题，若不经处理直接排放，会对环境造成较大的污染。目前印染污泥的处理方法主要是通过稳定、无害化处理后，进行干化、焚烧、填埋，使其可以作为资源加以综合利用，但是都存在一定的弊端。干化处理技术耗能量过高，应用于印染污泥处理成本较高；而焚烧会也造成大气污染。印染污泥的成分除了含碳有机物、纤维外，浮石含量大约为55％，而浮石是一种硅、铝酸盐多孔状的矿石，以sio2、al2o3和fe2o3为主，类似粘土的主要成分，可以尝试利用印染污泥来烧制陶粒，不仅能有效减轻日益严峻的污泥处理问题，而且可以高温固化印染污泥中的有害重金属，又因印染污泥含有丰富的有机物质，具有一定的热值，故在烧结的过程中脱碳和焙烧过程中释放的热量将得到有效回用，可减少燃料的消耗，变废为宝，不但处理成本大大低于焚烧法，还可以制造高附加值的产品，避免了二次污染，达到资源与环境的双重效益。另外，建筑渣土量大、利用附加值低，印染污泥有害物质含量高，对环境的污染很强，目前的文献报道有针对印染污泥或建筑渣土进行研究，但一般需要添加粘土、粉煤灰等辅料，不仅消耗粘土自然资源，且成本较高。如中国专利申请第201110167756.1号揭示的一种利用印染污泥制造的轻质陶粒及其制造方法，其首先将建筑垃圾粉碎，得到建筑垃圾粉碎物；将建筑垃圾粉碎物与印染污泥混合均匀，造粒后在1150～1500℃进行焙烧，焙烧20～120分钟，冷却得到轻质陶粒。然而，该专利申请揭示的利用印染污泥制造的轻质陶粒及其制造方法并未公开其相应的制备系统，同时也没有公开其制备轻质陶粒的处理成本。又如中国专利申请第201410276602.x号揭示的一种利用建筑废料及污泥烧结陶粒的方法。其原料的组成为：按重量百分比：建筑废料30～35％、污泥35％、粉煤灰10～15％、粘土20％；具体为将建筑废料粉碎、磨粉，污泥压干，然后与粉煤灰、粘土混合搅拌后加压成形，再于1200～1400℃烧结40分钟即可。然而，该专利申请揭示的利用建筑废料及污泥烧结陶粒的方法需要添加粘土、粉煤灰等辅料，不仅消耗粘土自然资源，且成本较高。再如中国专利申请第201620335553.7号揭示的一种优质建筑陶粒的生产装置，包括成型制粒系统和烧结系统；成型制粒系统包括造粒成型装置、筛选装置和输送打磨装置，造粒成型装置包括造粒箱、挤压成型辊和接料盘，筛选装置包括转动的滚筒筛，输送打磨装置包括提升输送带和打磨输送带；烧结系统包括烧结窑和冷却窑，烧结窑包括转动的烧结窑体，烧结窑体的熟料球出口端连接有燃烧室和燃煤喷吹风机，冷却窑包括转动的冷却窑体和平行贯穿冷却窑体的冷却空气管。然而，该专利申请揭示的陶粒的生产装置未能充分利用烧结系统产生的高温烟气的热能，对环境热污染较大。因此，基于以上问题，提供一种可使得固体废弃物利用率达到100％、同时可有效利用烧结过程中的热量的综合利用建筑渣土和印染污泥，来制备低成本陶粒的系统及方法成为业内急需解决的问题。技术实现要素：本发明的目的是提供一种成本低廉、固体废弃物利用率达到100％、并可有效利用烧结过程中的余热能源的综合利用建筑渣土和印染污泥制备低成本陶粒的系统及方法。首先，本发明的第一个目的在于提供一种利用印染污泥及建筑渣土制备低成本陶粒的系统，包括：混合装置，混合室包括：混合腔体、设置于混合腔体的一端壁的第一入料口及第二入料口、设置于混合腔体的一侧壁的入水口、以及设置于混合腔体的另一端壁的出料口；整形造粒装置，整形造粒装置包括：整形造粒腔室、设置于整形造粒腔室的一端壁的混合料入口、以及设置于整形造粒腔室的另一端壁的生料球出口，混合料入口与混合装置的出料口相连通。本发明的系统还包括依次连通的第一回转窑、第二回转窑、以及冷却装置；其中，第一回转窑包括：第一回转窑本体、分布于第一回转窑本体四壁的干料球入口、预烧球出口、第一燃料入口、第一助燃气入口、以及第一烟气出口，干料球入口通过传送装置与整形造粒腔室的生料球出口相连接以对生料球进行预烧；第二回转窑包括：第二回转窑本体、分布于第二回转窑本体四壁的预烧球入口、焙烧球出口、第二燃料入口、第二助燃气入口、以及第二烟气出口，预烧球入口通过传送装置与第一回转窑的预烧球出口相连接以对预烧后的料球进行高温焙烧；冷却装置包括：冷却腔体、分布于冷却腔体四壁的焙烧球入口、陶粒出口、冷空气入口、以及热空气出口，热空气出口通过管线与第二回转窑的第二助燃气入口相连通以辅助第二回转窑的窑内燃烧。由此，冷却陶粒的自然空气在冷却装置中被加热到500～600摄氏度左右后再进入第二回转窑内辅助燃烧，使得第二回转窑内的燃烧温度长期稳定在1050～1150摄氏度，不仅避免了产生温度波动情况，而且节约了大量的能源。其中，第一回转窑及第二回转窑使用的燃料可以是生物质气体、甲烷、煤气、液化石油气或天然气。优选地，第一燃料入口及第一助燃气入口设置于第一回转窑本体的同一侧壁，干料球入口及预烧球出口相对设置。优选地，第二燃料入口及第二助燃气入口设置于第二回转窑本体的同一侧壁，预烧球入口及焙烧球出口相对设置。可选择地，还包括设置于整形造粒装置与第一回转窑之间的干燥室，干燥室包括：生料球入口、干料球出口、干燥气体入口、以及干燥气体出口，其中，生料球入口通过传送装置与整形造粒装置的生料球出口相连接，干料球出口通过传送装置与第一回转窑的干料球入口相连接，干燥气体出口与烟囱相连通。可选择地，还包括第一换热装置，第一换热装置包括：中温烟气入口、低温烟气出口、低温空气入口、以及中温空气出口，中温烟气入口与第一回转窑的第一烟气出口相连通，低温烟气出口与烟囱相连通，低温空气入口与空气源相连通，中温空气出口与干燥室的干燥气体入口相连通。其中，第一换热装置利用第一回转窑排出的约200～300摄氏度的中温烟气将常温的空气加热至120～150摄氏左右，再通过中温空气出口自干燥室的干燥气体入口输送至干燥室内，使得干燥室保持100～120摄氏度的环境，对生料球进行干燥处理。优选地，第一换热装置为旋转余热回收器，其包括外筒体、与外筒体同轴线设置于外筒体内的转动蓄热盘、设置于转动蓄热盘一侧的第一隔板以及设置于转动蓄热盘另一侧的第二隔板；其中，第一隔板和第二隔板位于外筒体的同一纵向截面上，第一隔板将外筒体的前段分隔为第一烟气流道和第一空气流道，第二隔板将外筒体的后段分隔为第二烟气流道和第二空气流道；第一烟气流道的远离转动蓄热盘的一端形成中温烟气入口，第二烟气流道的远离转动蓄热盘的一端形成低温烟气出口，中温烟气入口与第一烟气管路相连接，低温烟气出口连接至烟囱，第二空气流道的远离转动蓄热盘的一端形成低温空气入口，第一空气流道的远离转动蓄热盘的一端形成中温空气出口，低温空气通过低温空气入口进入至第一换热装置中，中温空气出口通过管线与干燥室的干燥气体入口相连通以中温空气作为干燥气体使用。可选择地，还包括第一配料子系统，第一配料子系统包括依次连接的第一配料仓、第一烘干装置、以及第一研磨装置，其中，第一烘干装置包括：第一烘干腔体、分别设置于第一烘干腔体的四壁的进料口、排料口、第一烘干气体入口、以及第一烘干气体出口，进料口与第一配料仓的放料口相连通，排料口与第一研磨装置的入料口相连通，第一研磨装置的出料口与混合装置的第一入料口相连通。可选择地，还包括第二配料子系统，第二配料子系统包括依次连接的第二配料仓、第二烘干装置、以及第二研磨装置，其中，第二烘干装置包括：第二烘干腔体、分别设置于第二烘干腔体的四壁的进料口、排料口、第二烘干气体入口、以及第二烘干气体出口，进料口与第二配料仓的放料口相连通，排料口与第二研磨装置的入料口相连通，第二研磨装置的出料口与混合装置的第二入料口相连通。优选地，第一研磨装置及第二研磨装置与混合装置之间的连通的管道上均设有控制阀及计量阀，以分别控制第一配料仓及第二配料仓中的原料进入混合装置中的重量。可选择地，第一研磨装置及第二研磨装置为球墨装置或棒磨装置。可选择地，还包括第二换热装置，第二换热装置包括：高温烟气入口、低温烟气出口、低温空气入口、以及高温空气出口，高温烟气入口与第二回转窑的第二烟气出口相连通，低温烟气出口与烟囱相连通，低温空气入口与空气源相连通，高温空气出口通过管线分别与第一烘干装置的第一烘干气体入口及第二烘干装置的第二烘干气体入口相连通。可选择地，第二换热装置为热管换热器，包括外壳、将外壳内部空间分隔为逆向平行的烟气流路和空气流路的中隔板、以及穿设在中隔板中的若干热管，其中，热管的蒸发端延伸于烟气流路中，热管的冷凝端延伸于空气流路中。低温空气入口和高温空气出口分别形成于空气流路的两端，高温烟气入口和低温烟气出口分别形成于烟气流路的两端。由此，第二换热装置利用第二回转窑排出的约800～1000摄氏度的高温烟气，将常温空气换热成为600～800摄氏度左右的高温空气，分别输送至第一烘干装置及第二烘干装置中，从而分别对印染污泥及建筑渣土进行烘干处理。可选择地，还包括第三换热装置，第三换热装置包括：高温烘干气体入口、低温烘干气体出口、低温空气入口、以及高温空气出口，高温烘干气体入口通过管线分别与第一烘干装置的第一烘干气体出口及第二烘干装置的第二烘干气体出口相连通，低温烘干气体出口与烟囱相连通，低温空气入口与空气源相连通，高温空气出口通过管线与第一回转窑的第一助燃气入口相连通。由此，第三换热装置利用第一烘干装置及第二烘干装置中排出的约400～500摄氏度的高温烘干气体，将常温空气换热成为200～300摄氏度左右的高温空气后，再输送至第一回转窑内辅助燃烧，保持第一回转窑内350～500摄氏度的燃烧环境，既稳定燃烧温度，又可节约燃料。优选地，第三换热装置为盘管换热器，盘管换热器中容置有水合盐，水合盐为五水合硫酸钠(na2so4·5h2o)。可选择地，本发明中的换热装置可以采用热管换热器或盘管换热器中的任意一种。本发明的第二个目的在于提供一种利用印染污泥及建筑渣土制备低成本陶粒的方法，其包括如下步骤：(1)、将印染污泥及建筑渣土进行烘干、球磨、过筛，将重量比为1：1～3.5：0.5～1的印染污泥、建筑渣土及水混合搅拌均匀，制成生料球，其中，生料球的粒径设定为5～15毫米；(2)、将生料球置入100～120摄氏度的干燥室中干燥0.5～10小时；(3)、将干燥后的生料球置于第一回转窑中于350～500摄氏度的条件下预烧10～30分钟，制成预烧球；以及(4)、将预烧球置于第二回转窑中于1050～1150℃摄氏度的条件下焙烧10～40分钟，制成低成本陶粒。可选择地，在步骤(1)中的过筛的目数设定为40目～100目。可选择地，在步骤(1)中，采用80～100摄氏度的热水与印染污泥、建筑渣土混合搅拌制成生料球。本发明的有益效果是：(1)、有效地提高了建筑渣土的利用附加值，减少了印染污泥对环境的污染，综合利用了建筑渣土和印染污泥的价值；(2)、不需要添加粘土、粉煤灰等辅料，不消耗粘土自然资源，通过设定预烧和焙烧两个烧结环节，仅仅利用建筑渣土和印染污泥便可制备低成本陶粒，成本低、固体废物利用率高；(3)、有效多级利用回转窑的燃烧余热能量，降低陶粒的制备成本，同时又充分利用烟气的高温热量，极大限度地降低了对环境的热污染。附图说明图1为本发明的利用印染污泥及建筑渣土制备低成本陶粒的系统的结构示意图。图2为本发明的利用印染污泥及建筑渣土制备低成本陶粒的方法的步骤示意图。具体实施方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。请参照图1，作为一种非限制性实施方式，本发明的利用印染污泥及建筑渣土制备低成本陶粒的系统，包括：混合装置100、整形造粒装置200、干燥室300、第一回转窑400、第二回转窑500、以及冷却装置600。其中，混合室100包括：混合腔体(图中未标号)、第一入料口110、第二入料口120、入水口130、以及出料口140。整形造粒装置200包括：整形造粒腔室(图中未标号)、混合料入口210以及生料球出口220。干燥室300包括：生料球入口310、干料球出口320、干燥气体入口330、以及干燥气体出口340。其中，生料球入口310通过传送装置与整形造粒装置200的生料球出口220相连接，干料球出口320通过传送装置与第一回转窑400的干料球入口410相连接，干燥气体出口340与烟囱(图未示)相连通。第一回转窑400包括：第一回转窑本体(图中未标号)、干料球入口410、预烧球出口420、第一燃料入口430、第一助燃气入口440、以及第一烟气出口450。第一回转窑内以350～500摄氏度的条件对生料球先进行预烧工艺。第二回转窑500包括：第二回转窑本体(图中未标号)、预烧球入口510、焙烧球出口520、第二燃料入口530、第二助燃气入口540、以及第二烟气出口550，预烧球入口510通过传送装置与第一回转窑400的预烧球出口420相连接，从而在1050～1150摄氏度的环境下对预烧后的预烧球进行高温焙烧，来制备低成本陶粒。冷却装置600包括：冷却腔体(图中未标号)、焙烧球入口610、陶粒出口620、冷空气入口630、以及热空气出口640，热空气出口640通过管线与第二回转窑500的第二助燃气入口540相连通，由此，冷却陶粒的自然空气在冷却装置中被加热到500～600摄氏度左右后再进入第二回转窑500内辅助燃烧，使得第二回转窑500内的燃烧温度长期稳定在1050～1150摄氏度，不仅避免了产生温度波动情况，而且节约了大量的能源。作为一种非限制性实施方式，本发明还包括第一换热装置t1。如图1所示，第一换热装置t1包括：中温烟气入口t11、低温烟气出口t12、低温空气入口t13、以及中温空气出口t14，中温烟气入口t11与第一回转窑400的第一烟气出口450相连通，低温烟气出口t12与烟囱(图未示)相连通，低温空气入口t13与空气源相连通，中温空气出口t14与干燥室300的干燥气体入口330相连通。由此，第一换热装置t1利用第一回转窑排出的约200～300摄氏度的中温烟气将常温的空气加热至120～150摄氏左右，再通过中温空气出口自干燥室的干燥气体入口输送至干燥室内，使得干燥室保持100～120摄氏度的环境，对生料球进行干燥处理。在该非限制性实施方式中，本发明的利用印染污泥及建筑渣土制备低成本陶粒的系统还包括第一配料子系统和第二配料子系统。如图1所示，第一配料子系统包括依次连接的第一配料仓s1、第一烘干装置s2、以及第一研磨装置s3。其中，第一烘干装置s2包括：第一烘干腔体(图中未标号)、分别设置于第一烘干腔体的四壁的进料口s21、排料口s22、第一烘干气体入口s23、以及第一烘干气体出口s24，进料口s21与第一配料仓s1的放料口(图中未标号)相连通，排料口s22与第一研磨装置s3的入料口(图中未标号)相连通，第一研磨装置s3的出料口(图中未标号)与混合装置100的第一入料口110相连通。与此类似地，第二配料子系统包括依次连接的第二配料仓m1、第二烘干装置m2、以及第二研磨装置m3。其中，第二烘干装置m2包括：第二烘干腔体(图中未标号)、分别设置于第二烘干腔体的四壁的进料口m21、排料口m22、第二烘干气体入口m23、以及第二烘干气体出口m24，进料口m21与第二配料仓m1的放料口(图中未标号)相连通，排料口m22与第二研磨装置m3的入料口(图中未标号)相连通，第二研磨装置m3的出料口(图中未标号)与混合装置100的第二入料口120相连通。作为另一种实施方式，本发明的利用印染污泥及建筑渣土制备低成本陶粒的系统还包括第二换热装置t2及第三换热装置t3。如图1所示，第二换热装置t2包括：高温烟气入口t21、低温烟气出口t22、低温空气入口t23、以及高温空气出口t24。高温烟气入口t21与第二回转窑500的第二烟气出口550相连通，低温烟气出口t22与烟囱(图未示)相连通，低温空气入口t23与空气源(图未示)相连通，高温空气出口t24通过管线分别与第一烘干装置s2的第一烘干气体入口s23及第二烘干装置m2的第二烘干气体入口m23相连通。由此，第二换热装置t2利用第二回转窑排出的约800～1000摄氏度的高温烟气，将常温空气换热成为600～800摄氏度左右的高温空气，分别输送至第一烘干装置s2及第二烘干装置m2中，从而分别对印染污泥及建筑渣土进行烘干处理。第三换热装置t3包括：高温烘干气体入口t31、低温烘干气体出口t32、低温空气入口t33、以及高温空气出口t34。高温烘干气体入口t31通过管线分别与第一烘干装置s2的第一烘干气体出口s24及第二烘干装置m2的第二烘干气体出口m24相连通，低温烘干气体出口t32与烟囱(图未示)相连通，低温空气入口t33与空气源(图未示)相连通，高温空气出口t34通过管线与第一回转窑400的第一助燃气入口440相连通。由此，第三换热装置t3利用第一烘干装置s2及第二烘干装置m2中排出的约400～500摄氏度的高温烘干气体，将常温空气换热成为200～300摄氏度左右的高温空气后，再输送至第一回转窑400内辅助燃烧，保持第一回转窑内350～500摄氏度的燃烧环境，既可稳定燃烧温度，又可节约燃料。同时，来自第一烘干装置s2及第二烘干装置m2中的高温烘干气体中将会携带印染污泥和建筑渣土中，尤其是印染污泥中挥发出的有机可燃成分，用于助燃。作为一种非限制性实施方式，进一步包括第四换热装置(图未示)，来自第三换热装置t2的低温烟气出口t22的烟气输送至第四换热装置中用于加热冷水，加热后的约90摄氏度(80～100摄氏度)的热水输送至混合室100的入水口130用于混合制备生料球。采用热水制备的料球韧性更好，不容易破裂。基于相同的设计思想，本发明还提供了一种利用印染污泥及建筑渣土制备低成本陶粒的方法。如图2所示，在步骤s1中，首先将印染污泥及建筑渣土进行烘干、球磨、过筛，将重量比为1：1～3.5：0.5～1的印染污泥、建筑渣土及水混合搅拌均匀，制成生料球，其中，生料球的粒径设定为5～15毫米。接着，在步骤s2中，将生料球置入100～120摄氏度的干燥室中干燥0.5～10小时。随后，在步骤s3中，将干燥后的生料球置于第一回转窑中于350～500摄氏度的条件下预烧10～30分钟，制成预烧球。最后，在步骤s4中，将预烧球置于第二回转窑中于1050～1150℃摄氏度的条件下焙烧10～40分钟，制成低成本陶粒。在本制备方法中，在步骤(1)中的过筛的目数设定为40目～100目。同时，水的使用量可以进行适当的调整，视印染污泥的含水量而定，加水量可使得印染污泥及建筑渣土混合均匀并呈球状不松散即可。表1示出了建筑渣土与印染污泥不同质量比的情况下的六个实施例，制备后的陶粒性能如表2所示。表1建筑渣土与印染污泥的质量比实施例建筑渣土：印染污泥11:121.5:132:142.5:153:163.5:1表2各实施例陶粒性能实施例堆积密度(kg/m3)(密度等级)筒压强度(mpa)吸水率(％)1635(700)3.215.62832(900)2.934.83918(1000)3.533.54665(700)2.893.25740(800)2.973.66829(900)3.163.9由表2可见，本发明的利用印染污泥及建筑渣土制备低成本陶粒的性能优良，在堆积密度、筒压强度及吸水率方面的表现均为良好。尽管在此已详细描述本发明的优选实施方式，但要理解的是本发明并不局限于这里详细描述和示出的具体结构和步骤，在不偏离本发明的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。此外，本发明中的温度等参数可以根据具体使用条件在本发明所公开的范围内适当选取。当前第1页12