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污泥‘圓盤式半干化＋流化床焚燒’工藝介紹
胡君榮，程剛，孫建芳
天通控股股份有限公司，314400
摘要 介紹了天通控股股份有限公司從日本全套引進(jìn)的污泥圓盤式半干化和流化床焚燒爐集成的污泥干化焚燒工藝的系統(tǒng)組成和工藝流程，并對(duì)核心設(shè)備圓盤式干燥機(jī)和流化床焚燒爐的工作原理進(jìn)行了描述。并介紹了國內(nèi)外典型工程。
關(guān)鍵詞 污泥圓盤式干燥機(jī) 半干化 流化床污泥焚燒
1 引言
目前，國際上常用的污泥處置技術(shù)為土地利用、填埋和焚燒等。由于土地資源緊張，以及其它環(huán)境污染問題，特別是在大城市，污泥土地利用和填埋比例逐漸下降，而焚燒比例上升，并逐漸成為發(fā)達(dá)國家主要的污泥處置手段之一。干化焚燒在歐美等發(fā)達(dá)國家已成為成熟的工藝技術(shù)。我國在該領(lǐng)域通過大量實(shí)踐，但主要還停留在污泥干化焚燒原理的探討方面，對(duì)專用設(shè)備的開發(fā)和研制及應(yīng)用等均還處于發(fā)展階段。因此，有必要在吸收國外先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，研究和開發(fā)出適合我國國情的技術(shù)含量高、經(jīng)濟(jì)性能好、高效安全的干化焚燒技術(shù)和工藝設(shè)備[1]。
圓盤式干燥機(jī)作為一種污泥間接加熱干化設(shè)備在幾十年前就已經(jīng)應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)，食品工業(yè)以及飼料工業(yè)[2]。現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展為相當(dāng)成熟的干化工藝，在國際上的市場(chǎng)占有率也非常高。
污泥焚燒的共同特點(diǎn)是以回收能源為目的。污泥的熱值低，一般需要添加輔助燃料，所以應(yīng)該設(shè)計(jì)輔助燃料最少的流程，而流化床工藝就是其中之一。
綜合考慮系統(tǒng)的投資、運(yùn)行管理、系統(tǒng)安全性等因素，本文著重介紹天通控股股份有限公司從日本三菱公司全套引進(jìn)的污泥“圓盤式半干化＋流化床焚燒”工藝。
天通控股股份有限公司（TDG）位于浙江省海寧市，成立與1984年，是國內(nèi)率先上市的自然人公司，股票代碼600330，注冊(cè)資本5.88億元。
天通控股股份有限公司十分重視環(huán)境保護(hù)事業(yè)的發(fā)展，和日本日立、三菱等公司有十多年的合作關(guān)系。從日本三菱公司全套引進(jìn)了適合中國國情的污泥‘圓盤式半干化＋流化床焚燒’處置技術(shù)，為我國環(huán)保事業(yè)做貢獻(xiàn)。
2 污泥‘圓盤式半干化＋流化床焚燒’工藝
2.1 系統(tǒng)組成
污泥半干化焚燒的工藝流程為：進(jìn)入污泥處理廠的濕污泥由污泥泵送入污泥干化機(jī)，干化機(jī)內(nèi)的污泥通過間接加熱升溫并蒸發(fā)出水分，蒸發(fā)出的廢蒸汽經(jīng)冷凝器冷凝成液體后處理達(dá)標(biāo)排放或納入污水管網(wǎng)，干化后的污泥進(jìn)入焚燒爐焚燒，污泥焚燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)過余熱鍋爐、省煤器和空氣預(yù)熱器回收熱能，再經(jīng)過尾氣凈化裝置處理達(dá)標(biāo)后經(jīng)煙囪排入大氣?；厥盏臒崮墚a(chǎn)生蒸汽或加熱導(dǎo)熱油，蒸汽或?qū)嵊妥鳛楦苫瘷C(jī)的熱源介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)熱量的有效利用。
污泥半干化焚燒污泥處理主要由以下系統(tǒng)組成：（1）污泥接收、儲(chǔ)存與給料系統(tǒng)；（2）污泥干化系統(tǒng)；（3）污泥焚燒系統(tǒng)；（4）煙氣凈化系統(tǒng)；（5）補(bǔ)充熱源系統(tǒng)（污泥熱值低或含水率高時(shí)）；（6）除臭系統(tǒng)；（7）壓縮空氣系統(tǒng)；（8）電氣系統(tǒng)；（9）儀表及控制系統(tǒng)。
2.2 工藝描述
對(duì)于有汽車運(yùn)入污泥的處理廠，一般設(shè)置地下接收倉和儲(chǔ)存?zhèn)}，車載的濕污泥先卸入地下接收倉，由污泥泵送入污泥儲(chǔ)存?zhèn)}。對(duì)于管道送入污泥的情況，設(shè)置污泥緩沖倉，管道污泥直接卸入緩沖倉。儲(chǔ)存?zhèn)}或緩沖倉中的污泥由污泥泵送入干化機(jī)。污泥干化機(jī)采用蒸汽或?qū)嵊妥鳛榧訜峤橘|(zhì)間接加熱污泥，污泥干化過程產(chǎn)生的蒸汽通過引風(fēng)機(jī)排出干化機(jī)，引風(fēng)機(jī)維持干化機(jī)內(nèi)微負(fù)壓運(yùn)行。被抽出的蒸汽進(jìn)入冷凝器中進(jìn)行冷凝，其中冷凝液經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后排放或納入污水管網(wǎng)，不凝氣體（主要是一些惡臭氣體）通過臭氣管道送入污泥焚燒爐焚燒處理。干化后的半干污泥由位于干化機(jī)底部的螺旋排料機(jī)排出，經(jīng)輸送設(shè)備送入焚燒爐。半干污泥進(jìn)入焚燒爐后，污泥中的水份被蒸發(fā)，有機(jī)物和空氣中的氧氣進(jìn)行氧化反應(yīng)產(chǎn)生放出熱量。為保證焚燒爐的正常運(yùn)行并充分利用熱源，降低污泥焚燒的排煙溫度，設(shè)置余熱鍋爐等能量回收裝置。余熱鍋爐以水蒸汽或?qū)嵊蜑榻橘|(zhì)，產(chǎn)生的蒸汽或加熱的導(dǎo)熱油作為污泥干化的熱源。鍋爐出口煙氣經(jīng)脫酸、除塵等裝置處理，達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)?；以话憧少Y源化利用。
2.3 半干化焚燒的優(yōu)勢(shì)
污泥的半干化焚燒采用的是污泥直接通過干化機(jī)達(dá)到低干度半干化的程度后進(jìn)入焚燒爐內(nèi)焚燒處理，其干化過程沒有全干污泥產(chǎn)生，無需返混。污泥半干
化焚燒系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢(shì)：（1）采用成熟可靠的污泥干化和焚燒設(shè)備，系統(tǒng)運(yùn)行可靠性高；（2）半干化系統(tǒng)無需干污泥的返混，運(yùn)行時(shí)粉塵量低、氧含量和溫度低，系統(tǒng)安全性高，無需惰性氣體保護(hù)；（3）應(yīng)用于低干度半干化的干化機(jī)，比蒸發(fā)率高，干化機(jī)的體積小，磨損輕；（4）半干污泥采用國際主流的流化床焚燒爐焚燒處理，可靠性和效率高；（5）整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行中不產(chǎn)生粉塵、異味，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境好。
3 核心設(shè)備介紹
污泥干化焚燒系統(tǒng)的核心設(shè)備是圓盤式干燥機(jī)和流化床焚燒爐。
3.1 圓盤式干燥機(jī)
圓盤式干燥機(jī)主體由一個(gè)圓筒形的外殼和一組中心貫穿的圓盤組成。圓盤組是中空的，熱介質(zhì)從這里流過，把熱量通過圓盤間接傳輸給污泥。污泥在圓盤與外殼之間通過，接受圓盤傳遞的熱，蒸發(fā)水分。污泥水分蒸發(fā)形成的水蒸氣聚集在圓盤上方的穹頂里，被少量的通風(fēng)帶出干化機(jī)。圓盤有兩個(gè)作用：一是它給污泥提供足夠大的換熱面積；二是它緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，它上面的小推進(jìn)器推動(dòng)污泥向指定的方向流動(dòng)并起到很好的攪拌作用。圓盤干化機(jī)利用每個(gè)圓盤的雙面?zhèn)鳠幔梢栽谛】臻g里提供很大的換熱面積，這使得圓盤干化機(jī)體型緊湊。圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)變頻可調(diào)，轉(zhuǎn)速約為5r/min，因此磨損很小。圓盤盤面與軸是垂直的，所以它本身的轉(zhuǎn)動(dòng)不影響污泥的流向，圓盤邊緣有一些小槳葉，這些小槳葉有一定的傾角，既幫助污泥定向流動(dòng)，又起到攪拌的作用。外殼是不動(dòng)的，它容納污泥和污泥蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸氣。外殼內(nèi)壁有固定的刮刀。刮刀很長(zhǎng)，伸到圓盤之間的空隙，防止有大塊污泥固結(jié)在盤片上。與圓盤上的槳葉類似，固定刮刀也起到攪拌的作用。
圓盤式干燥機(jī)具有以下特點(diǎn)：（1）運(yùn)行時(shí)氧含量、溫度和粉塵量低，安全性好；（2）圓盤干化機(jī)每個(gè)豎立圓盤的左右兩面?zhèn)鳠?，傳熱面積大，結(jié)構(gòu)緊湊，
外形尺寸很小，輔助設(shè)備少，系統(tǒng)簡(jiǎn)單；（3）干化機(jī)內(nèi)部污泥為濕污泥，為防止污泥粘結(jié)在圓盤上，在外殼內(nèi)壁有固定的較長(zhǎng)刮刀，伸到圓盤之間的空隙，起到攪拌污泥、清潔盤面的作用；（4）采用低溫?zé)嵩矗ā?80℃）加熱，圓盤上的污泥在停車時(shí)不會(huì)過熱；（5）所需輔助空氣少，尾氣處理設(shè)備小；（6）圓盤干化機(jī)可應(yīng)用于半干化工藝，也可應(yīng)用于全干化工藝；（7）可采用蒸汽，導(dǎo)熱油等多種傳熱介質(zhì)；（8）現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境非常好。
3.2 流化床焚燒爐
焚燒爐是焚燒工藝很重要的部分，所有的焚燒反應(yīng)均在此發(fā)生。流化床是一種清潔燃燒技術(shù)，燃燼率高、污染排放低。流化床采用立式布置，流化風(fēng)從爐底送入保證流化良好，達(dá)到全沸騰，溫度非常均勻；爐內(nèi)無運(yùn)動(dòng)部件，能長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行，維修費(fèi)用很低。選擇耐熱耐磨性能好的耐火材料（耐熱溫度>1450°C），可連續(xù)使用數(shù)年無需大修。
4 典型業(yè)績(jī)
4.1 國內(nèi)業(yè)績(jī)
2009年年底，天通控股股份有限公司參與建設(shè)的嘉興新嘉愛斯熱電有限公司污泥綜合利用熱電聯(lián)產(chǎn)技改工程項(xiàng)目即將投產(chǎn)，項(xiàng)目總投資25000萬元。該技改項(xiàng)目污泥主要來自嘉興市聯(lián)合污水處理廠、洪合污水處理廠、民豐集團(tuán)秀洲紙業(yè)有限公司自備污水處理站、王江涇鎮(zhèn)紡織企業(yè)自備污水處理站，這些污泥含水率在65%～80%之間，合計(jì)污泥量2050噸/天。
技改項(xiàng)目總的生產(chǎn)工藝流程如下：污泥通過密閉汽車運(yùn)輸?shù)綇S區(qū)后，先進(jìn)行干燥處理，然后通過輸送裝置送至爐前燃料倉，經(jīng)鍋爐爐前給料裝置，進(jìn)入爐膛與煤進(jìn)行混燒。產(chǎn)生的蒸汽除發(fā)電、對(duì)外供熱外，小部分用于污泥干燥。污泥干燥過程產(chǎn)生的廢氣經(jīng)冷凝處理后作為二次風(fēng)抽入焚燒爐進(jìn)行焚燒處理。
4.2 部分日本業(yè)績(jī)
（1）2009年于三重縣售出一臺(tái)SDK-280D，處理對(duì)象為污泥，處理量3500kg/hr，含水率從80％降至30％；
（2）2008年于廣島縣售出一臺(tái)SDK-370D，處理對(duì)象為市政污泥，處理量5000kg/hr，含水率從80％降至40％；
（3）2007年于島根縣售出一臺(tái)SDK-170D，處理對(duì)象為污泥，處理量2200kg/hr，含水率從80％降至30％；
（4）2003年于神奈川售出兩臺(tái)SDK-150D，處理對(duì)象為脫水污泥，處理量1077kg/hr，含水率從87％降至5％；
（5）2003年于北海道售出一臺(tái)SDK-60D，處理對(duì)象為消化污泥，處理量670kg/hr，含水率從83％降至40％。
參考文獻(xiàn)
1 王凱軍，俞金海，俞其林，城市污水污泥新型干化－焚燒示范工程研究；
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