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回轉式污泥干化系統(tǒng)技術與設備          

一、污泥干燥焚燒

污泥焚燒工藝根據(jù)焚燒方式又分為直接焚燒和干燥焚燒兩種。

污泥的直接焚燒是將高濕污泥在輔助燃料作為熱源的情況下直接在焚燒爐內焚燒。由于污泥的含水量大、熱值低，只有加入輔助燃料（煤、重油、柴油等）的情況下，污泥才能燃燒，耗費大量能源。由于污泥含水量大，焚燒后的尾氣量也比較大，后續(xù)尾氣處理需要龐大的設備，操作控制難度大，相應造成后續(xù)噴淋塔、除霧塔等設備處理量大大增加，同時使設備投資和系統(tǒng)運行費用大大提高。

為了降低污泥處理運行費用和提高污泥焚燒效率，將污泥的直接焚燒改造為污泥經干燥后焚燒，因此需要配套污泥干燥設備系統(tǒng)。

污泥的干燥焚燒目的是高效、安全的實現(xiàn)污泥的完全礦化。在焚燒工藝前面采用污泥干燥工藝的目的是實現(xiàn)污泥的減量化，節(jié)省后續(xù)焚燒處置的費用。污泥中大量的水分在干燥階段被除去，后續(xù)的焚燒爐將比直接燃燒時的體積減小，尾氣處理系統(tǒng)在設備體積減小的同時，由于水蒸氣含量的減少，處理難度會降低而效率會增加。

污泥干燥焚燒把污泥中的水分進行干燥處理后，配以適當比例的煤灰，焚燒產生熱能發(fā)電。雖然一次性投資稍高，但由于它具有其它工藝不可代替的優(yōu)點，特別在污泥量的消減上，衛(wèi)生化，*終出路上，處置占地面積上，都有其他工藝無法比擬的優(yōu)勢，是一種污泥*終出路的解決辦法，在污泥的*終處置方面將有著廣泛的前景。

污泥的干燥*早是在二十世紀四十年代開發(fā)的，經過幾十年的發(fā)展，污泥干燥的優(yōu)點正逐漸顯現(xiàn)出來：干燥后的污泥與濕污泥相比，可以大幅度減小體積，從而減小了儲存空間，以含水的濕污泥為例，干燥至含水30%時，體積可以減??；形成顆?；蚍蹱畹姆€(wěn)定產品，使污泥形狀大大改善；*終產品無臭且無病原體，減輕了污泥的有關負面效應，使處理的污泥更容易被接受；干化后的高熱值污泥也可以替代能源，實現(xiàn)變廢為寶。

1、污泥干燥的機理

干燥是為了去除水分，水分的去除要經歷兩個主要過程：

（1）蒸發(fā)過程：物料表面的水分汽化，由于物料表面的水蒸氣壓低于介質（氣體）中的水蒸氣分壓，水分從物料表面移入介質。

（2）擴散過程：是與汽化密切相關的傳質過程。當物料表面水分被蒸發(fā)掉，形成物料表面的濕度低于物料內部濕度，此時，需要熱量的推動力將水分從內部轉移到表面。

上述兩個過程的持續(xù)、交替進行，基本上反映了干燥的機理。

2、干化包括哪些必要的工藝步驟？

污泥干化的目的在于去掉濕泥中的部分水分，以適應不同的處置要求。

干化意味著在單位時間里將一定數(shù)量的熱能傳給物料所含的濕分，這些濕分受熱后汽化，與物料分離，失去濕分的物料與汽化的濕分被分別收集起來，這就是干化的工藝過程。

從設備角度來描述這一過程，包括上料、干化、氣固分離、粉塵捕集、濕分冷凝、固體輸送和儲存等。

如果因物料的性質（粘度、含水率等）可能造成干化工藝的不穩(wěn)定性的（如黏著、結塊等），則有必要采用部分干化后產品與濕物料混合的工藝（返料、干泥返混）。此時，在上料之前和固體輸送之后應相應增加輸送、儲存、分離、粉碎、篩分、提升、混合、上料等設備。

3、干化區(qū)分間接或直接加熱方式

直接和間接加熱方式的劃分在于熱源利用的形式區(qū)別，具體來說就是直接作為介質還是間接對換熱的介質進行加熱。

干化是依靠熱量來完成的，熱量一般都是能源燃燒產生的。燃燒產生的熱量存在于煙道氣中，這部分熱量的利用形式有兩類：

(1) 直接利用：將高溫煙道氣直接引入干燥器，通過氣體與濕物料的接觸、對流進行換熱。這種做法的特點是熱量利用的效率高，但是如果被干化的物料具有污染物性質，也將帶來排放問題，因高溫煙道氣的進入是持續(xù)的，因此也造成同等流量的、與物料有過直接接觸的廢氣必須經特殊處理后排放。

(2) 間接利用：將高溫煙道氣的熱量通過熱交換器，傳給某種介質，這些介質可能是導熱油、蒸汽或者空氣。介質在一個封閉的回路中循環(huán)，與被干化的物料沒有接觸。熱量被部分利用后的煙道氣正常排放。間接利用存在一定的熱損失。

對干化工藝來說，直接或間接加熱具有不同的熱效率損失，也具有不同的環(huán)境影響，是進行項目環(huán)評和經濟性考察的重要內容。

4、污泥干燥（干化）設備

污泥干化設備有許多不同的種類，其中常見的類型有：

（1）直接加熱式。原理為對流加熱，代表設備有轉鼓、流化床等；

（2）間接加熱式。原理為傳導或接觸加熱，代表設備有螺旋、圓盤、薄層、碟片、槳式等；

（3）熱輻射加熱式。有帶式、螺旋式等。 

二、下面介紹二種污泥干化技術與設備

(一)回轉式污泥干化系統(tǒng)

1、工藝流程圖

2、設備效果圖

濕污泥

專用干化設備

干污泥

3、業(yè)績案例

（1）大自然（臺灣)環(huán)保科技有限公司污泥處理工程

·     印染污泥無害化、減量化、資源化；

·     對含水率80%污泥脫水處理；

·     設計日處理量為200噸；

·     制成高熱值的輔助燃料燃燒顆粒。

（2）武漢有機實業(yè)有限公司污泥處理工程

·     市政污泥無害化、減量化、資源化；

·     高溫干化工藝，對含水率80%污泥脫水處理；

·     污泥分級特殊工藝處理；

·     日處理量為200噸；

·     制成干燥顆粒用于輔助燃料、干粉砂漿配料。

4、工藝說明

（1）干化污泥含水率：

本項目針對污水處理廠經過壓濾的污泥，采用集中處理的方式，建造污泥干化處理廠，將含水率80%的污泥干化至30%左右，然后輸出到鍋爐作燃料與煤混合焚燒，或制磚等資源化利用。

（2）處理方法：

本方案采用回轉干燥機處理高濕污泥。回轉筒干燥機與其他干燥設備相比，生產能力大，可連續(xù)操作，結構簡單，操作方便，故障少，維修費用低，適用范圍廣，流體阻力小，可以用它干燥顆料狀物料，對于那些附著性大的物料也很有利，操作彈性大，生產上允許產品的流量有較大波動范圍，不會影響產品的質量，清掃容易。

首先將污泥由上料機輸送到回轉筒干燥機的進料斗內，然后由推料設備將污泥推入回轉筒干燥機內，干燥機內污泥同一定溫度(℃)的煙氣接觸，經過干燥機的攪動使污泥與熱煙氣接觸，達到污泥烘干的目的。干燥后的污泥從干燥機的尾部排出，然后輸出到鍋爐作燃料與煤混合焚燒。

本方案采用中高溫干燥污泥，自配燃煤熱風爐，一條生產線需一段干燥回轉干燥機或二級干燥，可大大節(jié)省設備投資和廠房占地，減少污泥進料、出料輸送長度，因為自配燃煤熱風爐，供熱溫度高，干燥污泥效率也高。

（3）采用電廠煙氣供熱低溫干燥是否更為節(jié)能？

采用低溫干燥，意味著將干化采用的熱介質溫度降低。在污泥干化中，由于熱傳導系統(tǒng)中介質處于閉環(huán)狀態(tài)，熱量的散失無論高溫或低溫，沒有太多的變化。形成較大區(qū)別的在于熱對流，采用中高溫或低溫氣體，向介質中輸入熱量的效率存在一定差別，而比較極端的則可連加熱都省去，直接采用環(huán)境空氣。

干燥的形成是由兩個基本過程組成的：汽化和傳質。前者的推動力主要是水蒸汽壓差，只要濕物料表面的水蒸汽壓高于介質氣體，就會形成蒸發(fā)。而后者的推動力則主要依靠溫度，壓差的影響很小，而沒有一定的溫度，這種壓差則更微不足道。

考察低溫干燥是否更為節(jié)能，需要注意以下三個方面的內容：

首先，低溫干燥過程中，為了彌補壓差、溫度方面的不足，不得不采用更大的氣量來進行。氣量則純粹是電能的支出。當鼓風機為了克服空氣本身和管壁的阻力，將數(shù)倍于熱干化工藝（或所謂高溫工藝）的氣體吹進循環(huán)時，其電能需要量實際上大量增加。

其次，在采用加熱方式進行的干化中，在同樣的蒸發(fā)量條件下，減少熱能在單位質量氣體中的支出，必然增加總氣量，其總熱量洗滌的損失應該是一樣的；甚至相反，因溫度低而導致傳質效率低，*終使得總熱量消耗高于高溫工藝。

第三，環(huán)境影響不容忽視。工藝氣量增加，將會大幅度提高排放氣量，*終處理這些對環(huán)境不利的氣體將會導致處理成本的上升。

另外，由于煙氣所帶有的腐蝕性污染，對污泥干燥設備使用壽命有很大影響。

總之，干化需要熱量，給熱的效率與溫度相關，溫度梯度越高，效率則越高。工藝氣量的大小決定于工藝本身所采用的熱交換形式。熱傳導為主的系統(tǒng)，需要的氣量小，因為氣體主要起濕度分離系統(tǒng)的載體作用；而熱對流系統(tǒng)則依賴氣體所攜帶的熱量來進行干燥，因此氣量較大。轉鼓式干燥器的干燥依靠熱對流，因此氣量的大小必須滿足攜帶熱量的全部需要。因此，低溫干燥不一定能夠節(jié)能。在大多數(shù)干燥系統(tǒng)中，其結果適得其反。

如果我們將煙氣供熱費計入成本的話，那么采用煙氣供熱干燥污泥的綜合成本要高于中高溫干燥。因此，具體選擇哪種供熱熱源，還需要項目單位做進一步的考慮。

（4）污泥干燥廢氣處理是接到電廠處理還是自配尾氣處理系統(tǒng)好？

從方案比選中我們可以得到中高溫干燥比低溫干燥方案更好，在下面的系統(tǒng)圖中我們可以看到，完整的全封閉污泥干化系統(tǒng)包括：燃料提升系統(tǒng)、流化床焚燒系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、進料輸送系統(tǒng)、回轉干化系統(tǒng)、出料輸送系統(tǒng)、尾部二級除塵脫硫系統(tǒng)、煙囪等。經過數(shù)個實際工程案例證明系統(tǒng)**化，得到用戶的好評。

我們將污泥干燥的廢氣，需要輸送到電廠廢氣處理設備，接由電廠脫硫除塵廢氣處理設備承擔污泥干燥這部分的廢氣處理，可以不再建設污泥干燥廢氣處理設備和降低運行成本。但應考慮到污泥干燥廢氣中含有大量蒸汽，排到電廠廢氣處理增加了電廠廢氣處理設備負擔，并非有益。因此，從污泥干燥系統(tǒng)完整性和合理性來考慮，特別是廢氣處理，可以考慮污泥干燥設備自配尾氣處理系統(tǒng)，使系統(tǒng)設備獨立性增強，有利于運行操作和廢氣處理達標排放。

如自配尾氣處理設備，雖然投資額有增加，但對于應用干化污泥燃燒節(jié)煤收入的****來比僅占小部分，本項目無論是經濟收益還是社會效益都是很好的。

(二)三菱蒸汽式污泥干化系統(tǒng)

1、系統(tǒng)原理：引進日本三菱公司污泥干化處理技術和關鍵設備。由燃煤或燃油、燃氣鍋爐產生的飽和蒸汽提供熱量，經過特殊的工藝流程和相配套的機械設備，使含水率80%左右的污泥有效干化至含水率15-20%左右，使?jié)裎勰嘈纬蔀榇址蹱罡晌勰?，成為資源化利用的原料。

主要干化設備—污泥干化機

干污泥

2、型號數(shù)據(jù)：

部分型號設備處理能力及占地面積數(shù)據(jù)

3、技術特點：

①本技術已在日本和韓國大規(guī)模使用，工藝成熟，且設備使用使用期長。

②設備傳熱面積大、傳熱快、效率高?？蓪ξ勰噙M行半干或全干水泥化處理。

③采用蒸汽間接干化技術，尾氣量少，容易處理排放達標，完全符合清潔生產的要求。是我國大力推廣的技術。

④整個工藝過程在封閉條件下運行，負壓，粉塵排放少，很好地解決了防爆問題。操作簡便、運行安全穩(wěn)定、清潔環(huán)保。

⑤結構緊湊，占用空間小，自動化程度高

⑥熱源氣體不與污泥直接接觸，保存了污泥100%的原始熱值。

干污泥用途很廣：可作為燃煤的輔助燃料；也可以燒制輕質節(jié)能磚和生產水泥壓制品；可以作為建筑干粉砂漿、水泥的配料；還可以作為垃圾填埋場的覆蓋土。

4、經濟性評價：

①是歐美引進同類處理能力技術設備投資的30%左右；能耗小，熱效率高，運行成本低，（以燃煤為例）約為引進歐美技術設備的40%左右。

②節(jié)省了污泥的填埋處理費用。目前國內污泥主要采用臨時填埋的方法，每噸污泥的平均處理費用在200元左右，該項技術使污泥得到資源化處理，直接節(jié)省了填埋費用。

③污泥作為資源利用，直接產生經濟效益。該技術保存了污泥100%的熱值，如果作為輔助燃料，每噸干污泥產生的熱量可以相當于三分之一噸的標準煤。