污泥干化焚燒方案
來源：上海藍(lán)鳥環(huán)境科技發(fā)展有限公司 閱讀：10183 更新時(shí)間：2008-06-25 10:42
一 概述
在城市污水的收集及處置過程中,必然會(huì)產(chǎn)生大量的污泥,一方面污泥中含有大量的有機(jī)質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)元素,有農(nóng)用資源化價(jià)值,還可以制磚、制生化纖維板、制陶粒等。另一方面污泥中也可能含有大量的重金屬物質(zhì)、病原體、冰毒微生物和大量的毒性有機(jī)物，如不加以妥善處理和處置，將造成堆放和排放區(qū)周圍環(huán)境嚴(yán)重的二次污染。
二 各種常用的污泥處置途徑分析
目前，發(fā)達(dá)國(guó)家處置污泥的主要方法有：1，土地利用 2，衛(wèi)生填埋 3，海洋處置 4，污泥焚燒。各種處置方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，海洋處置因容易引起海洋污染，對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)和人類食物鏈會(huì)造成威脅，隨著歐盟各國(guó)簽訂的停止向海洋投棄污泥協(xié)議生效，現(xiàn)已基本不再采用。
1.土地利用
污泥用于土地利用必須滿足以下3個(gè)基本條件：一是污泥中含有較高的植物所必須的營(yíng)養(yǎng)成分；二是污泥中的有毒有害物質(zhì)含量不得超標(biāo)；三是污泥必須經(jīng)過嚴(yán)格的無害化處理。近年來隨著污泥農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格的趨勢(shì)，許多國(guó)家污泥農(nóng)用的比例不斷降低。
2.衛(wèi)生填埋
操作運(yùn)行簡(jiǎn)單，但需要占有大量土地，垃圾貯存所產(chǎn)生的臭氣和滲濾液一直是環(huán)保處理領(lǐng)域所公認(rèn)的難題。
3.污泥焚燒
此處理方法被廣泛用于污泥處理領(lǐng)域也是世界上廣泛使用的用于徹底處置污泥的最有效方法之一。焚燒法能在高溫下破壞廢物的組織結(jié)構(gòu)、消除有害成分，迅速而大幅度地減少垃圾的容積，并可回收利用能源，可一次性實(shí)現(xiàn)工業(yè)垃圾處理無害化、減量化、資源化的目的。
三 干化焚燒工藝
1.污泥干化機(jī)理
干化是為了去除污泥中的水分，提高污泥的熱值，水分的去除要經(jīng)歷兩個(gè)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，水分從物料表面進(jìn)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)掉形成的物料表面濕度低于物料內(nèi)部濕度，此時(shí)，需要熱量的推動(dòng)力將水分從內(nèi)部轉(zhuǎn)移到表面。
上述兩個(gè)過程的持續(xù)交替進(jìn)行基本反映了干化的機(jī)理。
污泥干化的加熱方式可以分為直接干化和間接干化。不同的加熱形式?jīng)Q定了不同類型的干化工藝，直接干化是將高溫?zé)煔庵苯右敫苫鳎ㄟ^氣體與濕物料的接觸、對(duì)流進(jìn)行換熱，直干化將增加污染性氣體。代表設(shè)備有流化床干燥機(jī)；間接干化是將高溫?zé)煔獾臒崃客ㄟ^熱交換器傳給熱介質(zhì)（導(dǎo)熱油或蒸汽），熱介質(zhì)在一個(gè)封閉的環(huán)路中循環(huán)，與污泥沒有接觸。間接干化存在一定的熱損失，但需要處理的煙氣量小，不會(huì)產(chǎn)生二次污染。代表設(shè)備有槳葉式干燥機(jī)
2. 流化床干化工藝。
2.1設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理
目前國(guó)外焚燒處理污泥的技術(shù)流派很多，但主要應(yīng)用的主要是兩種方法：一、流化床干化技術(shù)、二、漿葉式干化技術(shù)
流化床干化工藝采用流化床干燥機(jī)。流化床干燥機(jī)從底部到頂部基本由三部分組成：
（1） 風(fēng)箱：用于通過氣體分布板將循環(huán)氣體分送到流化床裝置的不同區(qū)域。
（2） 中間段：通過其中的熱交換器將熱量傳遞給污泥，并使之干化。
（3） 抽吸罩：使 流化的干顆粒脫離循環(huán)氣體，而循環(huán)氣體帶著污泥細(xì)粒和蒸發(fā)的水分離開干化機(jī)。流化床干化機(jī)工作原理如圖1所示。
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（圖1）
流化床干化系統(tǒng)的密封設(shè)計(jì)避免系統(tǒng)內(nèi)的氣體泄漏到大氣中，同時(shí)避免大氣進(jìn)入干化系統(tǒng)。密封設(shè)計(jì)是嚴(yán)格安全標(biāo)準(zhǔn)的前提，通過保證系統(tǒng)內(nèi)部的惰性氣體化（＜6%容積，在開機(jī)、停機(jī)和運(yùn)行等不同工況）實(shí)現(xiàn)。通過冷卻, 循環(huán)氣體以及水蒸汽的溫度由85℃降到60℃。而冷卻水重新循環(huán)到污水處理廠。而經(jīng)過冷卻及洗滌的循環(huán)氣體通過風(fēng)機(jī)回到流化床內(nèi)。流化床中出來的干化顆粒則通過惰性氣體回路中的振動(dòng)型冷床將溫度降到＜40℃。
冷卻器中的循環(huán)氣體用和干化系統(tǒng)循環(huán)氣體相似的處理方法；芈返臍怏w在洗滌器中，通過風(fēng)扇壓縮然后送入到流化床冷卻器。干燥的顆粒通過螺旋輸送機(jī)送入成品料倉(cāng)，并通過卸料裝置卸料到運(yùn)輸卡車中。
2.2 污泥細(xì)粒流程
采用旋風(fēng)分離器使灰塵和污泥細(xì)粒與流化氣體分離。計(jì)量螺旋輸送機(jī)及螺旋輸送機(jī)把灰塵從灰倉(cāng)輸送到螺旋混合器。在那里，灰塵與脫水污泥進(jìn)行混合，并通過螺旋輸送機(jī)再送回到流化床干化機(jī)。
2.3 循環(huán)氣體流程
干化機(jī)系統(tǒng)和冷卻器系統(tǒng)的流化氣體均保持在一個(gè)封閉式防塵氣體回路。起流化作用的循環(huán)氣體將污泥細(xì)粒和蒸發(fā)的水分帶離流化床干化機(jī)。污泥細(xì)粒在旋風(fēng)分離器內(nèi)進(jìn)行分離，而蒸發(fā)的水分在一個(gè)冷凝換熱器內(nèi)采用直接逆流噴水方式進(jìn)行冷凝。蒸發(fā)的水分本身以及其他循環(huán)氣體在85℃左右的溫度水平冷卻到60℃左右，然后冷凝，冷凝下來的水離開循環(huán)氣體，排至廠區(qū)污水管道系統(tǒng)。來自冷凝器的氣體中含有微小水珠在一臺(tái)汽水分離器內(nèi)進(jìn)行分離。通過2臺(tái)風(fēng)機(jī)將干凈而冷卻的流化氣體再循環(huán)到干化機(jī)。其中，1臺(tái)風(fēng)機(jī)通過變頻器適當(dāng)調(diào)節(jié)循環(huán)氣體流量。流化床冷卻器回路內(nèi)的循環(huán)以同樣方式處理，但無旋風(fēng)分離器，因?yàn)闊o污泥細(xì)粒。此外，冷卻器氣體回路中的冷卻洗滌器用冷卻水冷凝氣體。汽水分離器之后回路氣體只要用一臺(tái)簡(jiǎn)單的小型風(fēng)機(jī)進(jìn)行壓縮，然后供應(yīng)給流化床冷卻器。干化污泥由冷卻回路氣體冷卻到低于40℃。冷卻回路中的氧含量由一臺(tái)氧分析儀連續(xù)測(cè)量。通過連續(xù)補(bǔ)充氮?dú)猓估鋮s氣體保持低氧環(huán)境。整個(gè)系統(tǒng)工藝過程如圖2所示：
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（圖2）
2.4 系統(tǒng)特點(diǎn)：
（1） 干顆粒含固率90%左右，從病原體學(xué)說，保證了顆粒的生物穩(wěn)定性，大大提高了使用的安全性。
（2） 顆粒直徑：1~5mm，干顆粒的體密度一般為600kg/m3，體積明顯減少，運(yùn)輸成本大為減少。
（3） 顆粒熱值類似于褐煤，使一種很好的能源，可以直接焚燒。
3.槳葉干燥機(jī)干化工藝
3.1 設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理
槳葉干燥機(jī)是一種熱傳導(dǎo)型干燥設(shè)備,是污泥干化的核心設(shè)備之一,其主要由熱軸、機(jī)身、端板、上蓋及傳動(dòng)系統(tǒng)等組成,其結(jié)構(gòu)見圖3。槳葉干燥機(jī)采用導(dǎo)熱油或水蒸汽作為熱媒，工作時(shí)槳葉干燥機(jī)的空心熱軸和空心夾套都通入熱介質(zhì)，通過金屬壁面對(duì)濕物料進(jìn)行加熱干燥，同時(shí)濕物料在空心熱軸反向轉(zhuǎn)動(dòng)的攪拌下逐漸向出料口移動(dòng)。達(dá)到干化要求后從槳葉干燥機(jī)尾部排出。蒸發(fā)的水分通過載氣（如空氣）帶走并洗滌冷凝。
3.2 干化氣體系統(tǒng)：
干燥機(jī)干燥過程產(chǎn)生的干化氣體被載氣帶至洗滌塔，在洗滌塔中，干化氣體與噴入的大量冷凝水接觸并迅速降溫，干化氣體中水蒸氣冷凝的同時(shí)使顆粒粉塵得以去除，去除水蒸氣和顆粒粉塵的載氣從洗滌塔排出，在抽風(fēng)機(jī)的作用下，不凝性氣體進(jìn)入焚燒爐處置，剩余的載氣進(jìn)入干燥機(jī)循環(huán)。洗滌塔出水進(jìn)入污水處理廠的原水槽。
3.3 槳葉干燥技術(shù)特點(diǎn)
（1）攪拌均勻，干燥效果好，槳葉對(duì)污泥的攪拌使污泥受熱均勻，干燥均勻，傳熱系數(shù)高。
（2）熱軸可以互相嚙合，具有自清作用，可防止污泥粘壁
（3）粉塵夾帶小，損耗少。
（4）能耗低，操作費(fèi)用少。槳葉干燥熱效率可達(dá)90%。
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圖（3）
四 焚燒系統(tǒng)
1.循環(huán)流化床焚燒系統(tǒng)
經(jīng)脫水處理并干燥后的污泥和一定比例的石灰石/石英砂由螺旋給料機(jī)從爐本體的密相區(qū)加入，污泥中的固定碳主要集中在密相區(qū)燃燒，而揮發(fā)份大部分在稀相區(qū)燃燒。當(dāng)污泥的熱值較低時(shí)，可向爐內(nèi)加入輕柴油等輔助燃料以維持污泥的正常燃燒。燃燒過程中產(chǎn)生的爐渣經(jīng)排渣閥由爐底排出。隨煙氣飛離焚燒爐的細(xì)灰則由尾部的除塵裝置分離。污泥流化床焚燒爐采用分級(jí)送風(fēng)技術(shù)，一次風(fēng)通過密相區(qū)底部的布風(fēng)板送入床內(nèi)，保證床料良好流化的同時(shí)為污泥和輔助燃料的充分燃燒提供足夠的空氣；適量的二次風(fēng)在流化床的稀相區(qū)的下部，切向噴入爐內(nèi)，在稀相區(qū)形成漩渦氣流，加強(qiáng)流化床的稀相區(qū)的擾動(dòng)，使得空氣與固體間的混合十分充分，保證了稀相區(qū)的可燃成分的充分燃盡和飛離密相區(qū)的細(xì)灰的進(jìn)一步燃燒。加旋二次風(fēng)對(duì)煙氣中細(xì)灰具有一定的分離作用，可以降低爐膛出口處煙氣的含塵濃度，以減輕對(duì)尾部受熱面的磨損并降低尾部除塵裝置的負(fù)荷。
尾部受熱面布置有省煤器、空氣預(yù)熱器。省煤氣和空氣預(yù)熱器利用尾部高溫?zé)煔獾臎_刷來回收污泥焚燒所產(chǎn)生的部分熱量加熱導(dǎo)熱油或冷空氣。導(dǎo)熱油加熱后用于污泥的干化處理，空氣經(jīng)加熱后再送入焚燒爐。
污泥的焚燒主要在爐膛內(nèi)進(jìn)行？紤]到密相區(qū)內(nèi)床料的運(yùn)動(dòng)十分劇烈，為防止受熱面的磨損泄露，故爐膛的受熱面全部布置在煙速較低的稀相區(qū)上部。確保焚燒爐的安全運(yùn)行。爐膛用高鋁質(zhì)耐磨耐高溫材料砌筑，以保證焚燒爐的長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。焚燒爐爐墻內(nèi)側(cè)為高鋁質(zhì)耐火磚，外側(cè)為保溫磚，可適應(yīng)焚燒爐的熱膨脹要求。
2.回轉(zhuǎn)窯焚燒爐+二燃室
回轉(zhuǎn)窯式焚燒爐主體是一臥式并可旋轉(zhuǎn)的圓柱型筒體，外殼用鋼板卷制而成，內(nèi)襯耐火材料；筒體的軸線與水平面保持一定的傾角，污泥或其他物料通過上料機(jī)由高的一端（頭部）進(jìn)人窯內(nèi)，隨著筒體的轉(zhuǎn)動(dòng)緩慢地向尾部移動(dòng)，窯體的轉(zhuǎn)動(dòng)使物料在燃燒的過程中與助燃空氣充分接觸，完成干燥、燃燒、燃燼的全過程，最后由尾部將燃燼的渣排出。為達(dá)到完全燃燒都設(shè)有二燃室。爐內(nèi)廢棄物在爐體緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，分解、氣化成為可燃?xì)怏w進(jìn)行燃燒，并在二燃室內(nèi)實(shí)現(xiàn)完全燃燒。
干污泥經(jīng)輸送機(jī)送入回轉(zhuǎn)窯，在回轉(zhuǎn)窯中，干污泥依次經(jīng)歷干燥、燃燒和燃燼三個(gè)階段，干污泥的物理和化學(xué)性質(zhì)得到徹底改變，不可焚燒的物質(zhì)作為爐渣從回轉(zhuǎn)窯尾部排出，可焚燒的物質(zhì)轉(zhuǎn)換成氣體形態(tài)，進(jìn)入二燃室繼續(xù)焚燒，焚燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔膺M(jìn)入后續(xù)的導(dǎo)熱油爐或其它了換熱裝置。干污泥自身的熱量不足以維持燃燒，必須投加輔助燃料。另設(shè)鼓風(fēng)機(jī)和冷卻風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)作為回轉(zhuǎn)窯和二燃室的助燃風(fēng)，冷卻風(fēng)用于冷卻回轉(zhuǎn)窯窯尾材料。
此種爐型具有如下特點(diǎn)：
（1）對(duì)焚燒物變化適應(yīng)性強(qiáng)，含水量高的特種垃圾均能正常燃燒；
（2）焚燒物料翻騰前進(jìn)，輻射、對(duì)流、傳導(dǎo)三種傳熱方式并存一爐，熱利用率高；
（3）溫物料接觸高溫耐火材料，更換爐襯方便，費(fèi)用低；
（4）傳動(dòng)機(jī)理簡(jiǎn)單，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在窯殼外，設(shè)備維修簡(jiǎn)單；
（5）二燃室可確保有害物質(zhì)消解所需要的高溫，使煙氣有足夠的停留時(shí)間
