回轉(zhuǎn)式污泥干化系統(tǒng)技術(shù)與設(shè)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(nèi)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(fèi)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(shè)備，操作控制難度大，相應(yīng)造成后續(xù)噴淋塔、除霧塔等設(shè)備處理量大大增加，同時使設(shè)備投資和系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用大大提高。

為了降低污泥處理運(yùn)行費(fèi)用和提高污泥焚燒效率，將污泥的直接焚燒改造為污泥經(jīng)干燥后焚燒，因此需要配套污泥干燥設(shè)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*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(fèi)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(shè)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(jìn)行干燥處理后，配以適當(dāng)比例的煤灰，焚燒產(chǎn)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，zui終出路上，處置占地面積上，都有其他工藝*的優(yōu)勢，是一種污泥zui終出路的解決辦法，在污泥的zui終處置方面將有著廣泛的前景。

污泥的干燥zui早是在二十世紀(jì)四十年代開發(fā)的，經(jīng)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?。恍纬深w?；蚍蹱畹姆€(wěn)定產(chǎn)品，使污泥形狀大大改善；zui終產(chǎn)品無臭且無病原體，減輕了污泥的有關(guān)負(fù)面效應(yīng)，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(jī)理

干燥是為了去除水分，水分的去除要經(jīng)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(zhì)（氣體）中的水蒸氣分壓，水分從物料表面移入介質(zhì)。

（2）擴(kuò)散過程：是與汽化密切相關(guān)的傳質(zhì)過程。當(dāng)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(nèi)部濕度，此時，需要熱量的推動力將水分從內(nèi)部轉(zhuǎn)移到表面。

上述兩個過程的持續(xù)、交替進(jìn)行，基本上反映了干燥的機(jī)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(yīng)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(shè)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(zhì)（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(jié)塊等），則有必要采用部分干化后產(chǎn)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(yīng)相應(yīng)增加輸送、儲存、分離、粉碎、篩分、提升、混合、上料等設(shè)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(zhì)還是間接對換熱的介質(zhì)進(jìn)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(chǎn)生的。燃燒產(chǎn)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?zé)煹罋庵苯右敫稍锲鳎ㄟ^氣體與濕物料的接觸、對流進(jìn)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(zhì)，也將帶來排放問題，因高溫?zé)煹罋獾倪M(jìn)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(jīng)特殊處理后排放。

(2) 間接利用：將高溫?zé)煹罋獾臒崃客ㄟ^熱交換器，傳給某種介質(zhì)，這些介質(zhì)可能是導(dǎo)熱油、蒸汽或者空氣。介質(zhì)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(jìn)行項目環(huán)評和經(jīng)濟(jì)性考察的重要內(nèi)容。

4、污泥干燥（干化）設(shè)備

污泥干化設(shè)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(shè)備有轉(zhuǎn)鼓、流化床等；

（2）間接加熱式。原理為傳導(dǎo)或接觸加熱，代表設(shè)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(shù)與設(shè)備

(一)回轉(zhuǎn)式污泥干化系統(tǒng)

1、工藝流程圖

2、設(shè)備效果圖

濕污泥

干化設(shè)備

干污泥

3、業(yè)績案例

（1）大自然（中國臺灣)環(huán)?？萍加邢薰疚勰嗵幚砉こ?/p>

·     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(shè)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(jī)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(jīng)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(zhuǎn)干燥機(jī)處理高濕污泥。回轉(zhuǎn)筒干燥機(jī)與其他干燥設(shè)備相比，生產(chǎn)能力大，可連續(xù)操作，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，故障少，維修費(fèi)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(chǎn)上允許產(chǎn)品的流量有較大波動范圍，不會影響產(chǎn)品的質(zhì)量，清掃容易。

首先將污泥由上料機(jī)輸送到回轉(zhuǎn)筒干燥機(jī)的進(jìn)料斗內(nèi)，然后由推料設(shè)備將污泥推入回轉(zhuǎn)筒干燥機(jī)內(nèi)，干燥機(jī)內(nèi)污泥同一定溫度(℃)的煙氣接觸，經(jīng)過干燥機(jī)的攪動使污泥與熱煙氣接觸，達(dá)到污泥烘干的目的。干燥后的污泥從干燥機(jī)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(fēng)爐，一條生產(chǎn)線需一段干燥回轉(zhuǎn)干燥機(jī)或二級干燥，可大大節(jié)省設(shè)備投資和廠房占地，減少污泥進(jìn)料、出料輸送長度，因為自配燃煤熱風(fēng)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(zhì)溫度降低。在污泥干化中，由于熱傳導(dǎo)系統(tǒng)中介質(zhì)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(zhì)中輸入熱量的效率存在一定差別，而比較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(zhì)。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(zhì)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(nèi)容：

首先，低溫干燥過程中，為了彌補(bǔ)壓差、溫度方面的不足，不得不采用更大的氣量來進(jìn)行。氣量則純粹是電能的支出。當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)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(jìn)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(jìn)行的干化中，在同樣的蒸發(fā)量條件下，減少熱能在單位質(zhì)量氣體中的支出，必然增加總氣量，其總熱量洗滌的損失應(yīng)該是一樣的；甚至相反，因溫度低而導(dǎo)致傳質(zhì)效率低，zui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，zui終處理這些對環(huán)境不利的氣體將會導(dǎo)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(shè)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(guān)，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(dǎo)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(jìn)行干燥，因此氣量較大。轉(zhuǎn)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(jié)果適得其反。

如果我們將煙氣供熱費(fèi)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(jìn)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(jìn)料輸送系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)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(jīng)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(shè)備，接由電廠脫硫除塵廢氣處理設(shè)備承擔(dān)污泥干燥這部分的廢氣處理，可以不再建設(shè)污泥干燥廢氣處理設(shè)備和降低運(yùn)行成本。但應(yīng)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(shè)備負(fù)擔(dān)，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(shè)備自配尾氣處理系統(tǒng)，使系統(tǒng)設(shè)備獨(dú)立性增強(qiáng)，有利于運(yùn)行操作和廢氣處理達(dá)標(biāo)排放。

如自配尾氣處理設(shè)備，雖然投資額有增加，但對于應(yīng)用干化污泥燃燒節(jié)煤收入的投資回報來比僅占小部分，本項目無論是經(jīng)濟(jì)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(jìn)日本三菱公司污泥干化處理技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備。由燃煤或燃油、燃?xì)忮仩t產(chǎn)生的飽和蒸汽提供熱量，經(jīng)過特殊的工藝流程和相配套的機(jī)械設(shè)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(shè)備—污泥干化機(jī)

干污泥

2、型號數(shù)據(jù)：

部分型號設(shè)備處理能力及占地面積數(shù)據(jù)

3、技術(shù)特點：

①本技術(shù)已在日本和韓國大規(guī)模使用，工藝成熟，且設(shè)備使用使用期長。

②設(shè)備傳熱面積大、傳熱快、效率高?？蓪ξ勰噙M(jìn)行半干或全干水泥化處理。

③采用蒸汽間接干化技術(shù)，尾氣量少，容易處理排放達(dá)標(biāo)，*符合清潔生產(chǎn)的要求。是我國大力推廣的技術(shù)。

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

⑤結(jié)構(gòu)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(zhì)節(jié)能磚和生產(chǎn)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(jīng)濟(jì)性評價：

①是歐美引進(jìn)同類處理能力技術(shù)設(shè)備投資的30%左右；能耗小，熱效率高，運(yùn)行成本低，（以燃煤為例）約為引進(jìn)*設(shè)備的40%左右。

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

③污泥作為資源利用，直接產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。該技術(shù)保存了污泥的熱值，如果作為輔助燃料，每噸干污泥產(chǎn)生的熱量可以相當(dāng)于三分之一噸的標(biāo)準(zhǔn)煤。

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顧