设计实验：通过对煤和污泥的分组实验，测得了其化学工业分析的相关数据。在空气干燥基、干燥基、干燥无灰基这三种情况下分析了污泥、煤、污泥和煤混合后滚煤球、污泥直接滚煤球这四组样品的水分、灰分和挥发分。通过对这些数据的对比和处理，确定煤粉与污泥混合的最优方式。
原理：污泥从污泥进料口进入，压力杆将污泥压入筛网，筛网随回转筒一起转动，转动的筛网将污泥切割成一定大小的污泥球，污泥球在具有一定倾斜角度（角度可根据污泥量调节）的回转筒内与从煤粉进料口进入的100目细度的煤粉一起旋转混合，形成污泥煤粉混合燃料。在离心力的作用下，污泥煤粉球会随回转筒不断旋转上升，到达回转筒末端后进入直线振动筛。振动筛装有的滤网，将煤粉筛下被风机吹动进入煤粉仓进行二次回收利用。煤粉仓上口有一个螺旋式的下降口，风从上口冒出，煤粉自然沉降，进入煤粉仓进行二次利用。振动筛上的污泥煤粉球进入干燥传送带，用锅炉烟气（50~70度）进行干燥。用低温干燥，不会发生燃烧。
*注：
1、干燥传送带选用氟塑料，这种材质耐强腐蚀，并且在中间开细孔，利于烟气通过。制成的污泥煤粉混合燃料可达到贮存与运输条件，可以应用于市场推广，在生产生活中得到广泛的应用。
2、煤粉的爆炸浓度在1.2—2.0kg/m³。
这种设计的优越性在于：
（1）污水污泥高水分、低热值的特性影响了污泥焚烧的可行性和经济性，通过团煤粉工艺可以降低污泥的含水率，提高合成燃料的热值；
（2）污泥团煤混燃模式，飞灰颗粒大孔隙多，可以极大降低单独燃煤过程Hg等重金属排放；
（3）使用100目的煤粉易于污泥球吸附，混合过程均匀牢固，同时可提高煤粉掺混率；
（4）改变传统污泥的处理方法（填埋），降低污泥处理成本以及环境影响，同时避免卫生填埋过程的二次污染等附加环境问题；
（5）混合燃料团聚过程中，可以添加部分生物质细料、石灰等辅助物，降低燃烧过程气态污染物排放量，资源化利用生物质能。
与好氧干化、填埋相较，造粒设备带来可观的经济收益，大大降低整条生产流程中高额的成本，在混合后的新燃料无论是热值还是燃烧效率方面，均有提升，此设备的使用，相当于节约标煤50万吨，其带来的经济效益不容忽视。
一、研制背景及意义
（一）研制背景
本技术涉及一种污泥资源化利用制煤工艺及设备，应用于城市污泥资源化利用处理，对污泥进行加工制合成燃料，属于污泥处置技术领域。
随着我国的城市化进程加快，工业生产的迅速发展，城市人口的增加，城市工业废水与生活污水的排放量日益增多，城市污水处理厂的污泥产量也急剧增加。污水处理厂要排放大量的剩余污泥，数量巨大的污泥需要做进一步处理，如果污泥处理的不合理，将造成二次污染。据统计，现全国投运的城镇污水处理设施共上千座，每年产生污泥（干重）一千万吨以上。污水污泥的成分很复杂，除含有大量的水分外，还含大量的有用资源。在资源化利用之前，需对污泥进行预处理，需要调理，包括浓缩、脱水、干燥。如何提高污泥脱水的处理率，以及消毒方面，这是污泥处理的重要任务。
（二）意义
污泥为污水厂工业二沉池污泥。合成燃料处理掉污泥，解决了污泥处理难的问题。经过干化后的污泥可运用于土地改良，建材利用以及制作合成燃料等。污泥中含有大量有机物质和一定的木质纤维素，均属于可燃成分，其低位发热值在11MJ/ Kg以上，相当于0.375Kg标煤，从热值意义上，相当于贫煤或褐煤，通过适当预处理后，完全可以作为人造燃料的原理。降低污泥的含水率，提高其燃烧性能，更好地实现产业化制取燃料的目标。
二、设计方案
1、控制部分
（1）填充率：6%左右；
（2）筒斜度：3°—5°；
（3）筒转速：8rpm。
2、机械部分
由喂料机、压力杆、料位计、回转筒、振动筛、风机、传动装置、支撑装置等组成。
3、理论设计计算
（1）振动筛的筛孔大小为污泥球直径的十分之一；
（2）填料口孔径，填料时间；
4、工作原理及性能分析
（1）工作原理
回转窑设备（旋窑）是一个有一定斜度的圆筒状物，斜度为3~5%，借助窑的转动来促进料在回转窑（旋窑）内搅拌，使料互相混合。物料依靠窑筒体的斜度及窑的转动在窑内向前运动。假定原料颗粒在窑壁上及原料层内部没有滑动现象时，通常认为原料运动是这样：原料在摩擦力的作用下与窑壁一起像一个整体一样慢慢升起，当转到一定的高度时，即原料层表面与水平面形成的角度等于原料的堆积角时，则原料颗粒在重力的作用下，沿料层滑落下来。由于回转窑（旋窑）有一定倾斜度，而原料颗粒滚动时，沿着斜度的最大方向下降，因此向前移动了一定的距离。
性能分析
（a）回转窑式污泥煤粉造粒机的优越性：生产效率高，通过一定的转速使煤粉与污泥球充分混合。煤粉二次利用，减少耗材。
（b）运行成本低。结构合理，运转可靠，设备运行寿命高。
（c）原料成本低。污泥易得，价格低。
（d）成品造样要求低，结构紧实。
5、创新点及应用
这种装置设计的创新点在于可以有效的处理污泥，防止二次污染，降低普通污泥处理的工作量；将沉降池污泥与煤粉混合后燃烧，提高其热值；相对于直接燃烧煤的情况，产生的灰分减少，改善了燃烧情况。
应用：污泥处理厂的污泥处理；处理后的污泥可以进行后续脱水干燥之后制合成燃料，可达到贮存与运输条件，可以应用于市场推广，在生活中得到广泛的应用。
.png)
图1 污泥制合成燃料机构原理图
.png)
图2 旋风除尘装置原理图
【参考文献】
[1] 毛维东.含煤污泥浓缩脱水性能研究[J].环境科学与技术,2017,(第A1期).
[2] 李振雷.窑尾煤粉喂料波动的原因分析及技改[J].水泥,2017,(第8期).
[3] 许禄钟,吴怡.污泥制合成燃料技术及其工艺特点[J].四川环境,2012,(第A1期).
论文作者:刘正,李逸,唐佳欣,指导教师：李延吉
论文发表刊物:《中国建筑知识仓库》2019年05期
论文发表时间:2020/4/16
标签：污泥论文; 煤粉论文; 燃料论文; 振动筛论文; 热值论文; 干燥论文; 斜度论文; 《中国建筑知识仓库》2019年05期论文;