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垃圾焚烧与污泥热干燥工艺的选择

发布时间:2020-8-10 14:43:58      点击次数:552
针对生活垃圾焚烧厂混合燃烧污泥的应用实践,总结了污泥预处理的三种热干燥过程-直接干燥,间接干燥和两阶段干燥,并结合关键分别介绍了各个过程的过程。分析了污泥干化的问题,分析了各工艺的优缺点,得出结论,间接干燥是混合燃烧最合适的污泥预处理工艺。同时,还指出,对于生活垃圾的混合燃烧,污泥的高效低温热干燥将是未来的发展方向。

污泥处置的可行方法是土壤改良,卫生垃圾填埋和混合燃烧。其中,由于初期投资少,运行成本低,环境保护好,污泥与垃圾混合燃烧的方案已为社会所认可。对于此过程,为了不影响垃圾的稳定焚化,污泥需要在进入炉子之前进行干燥。

因此,笔者在将干污泥送入垃圾焚烧炉进行混合的应用场景中,介绍了污泥的直接,间接和两阶段热干燥过程,并进行了分析和总结,最适合目前的情况。干燥工艺及设备,并提出污泥热干燥工艺及设备的未来发展方向。

1污泥干化简介

污泥的热干燥是通过加热去除污泥颗粒或微生物细胞内部水分的过程。污泥加热后,微生物细胞膜破裂并释放出内部水; ②污泥的含水量逐渐减少,体积减少1/5〜1/3; ③减少异味,减少病原体; ④发热量增加,这为后续污泥处理处置提供了有利条件。对于干污泥与垃圾混合燃烧的后处理过程,主要关注的是干污泥的水分含量。污泥的水分含量越高,污泥的热值越低,烟道气流量越大,锅炉效率越高。降低烟气处理成本和其他问题,因此混合污泥的水含量应在经济范围内尽可能低。混合过程中干燥污泥的水分含量通常为10%-40%。

2污泥干化过程状态

2.1直接干燥工艺

直接加热也称为对流加热干燥技术,过程流程如图1所示。在污泥干化过程中,热介质(通常为烟气)与污泥直接接触并以低速流经污泥。 ,将热量传递到污泥层,蒸发污泥中的水,然后将蒸发的水带走。随着污泥中水分含量的降低,污泥将产生一定量的粉尘并漂浮到废气中。废气通常通过分离器以分离干燥污泥的一部分。剩余的废气被冷凝并输送到焚烧厂的二次空气中,废水被输送到废水处理中心。



由于高温和低水分气体的不断流动,直接加热技术的蒸发效率较高,特别是对于水分含量低于50%的污泥。由于热介质通常使用含氧量低的烟道气,因此该过程可以有效降低污泥粉尘爆炸的可能性。同时,将废气作为二次空气送入焚烧厂,利用了污泥干化过程中挥发到烟气中的有机物,避免了污泥热值的损失。干燥过程。但是,为了防止设备尾部的酸腐蚀,废气温度大于120℃,废气量较大,烟气管道占地很大。设备一直在高温环境下工作,干燥过程中会散发出更多的气味,环境友好性差。

2.2间接干燥工艺

间接加热也称为导热干燥技术,过程流程如图2所示。在干燥过程中,热介质(蒸汽,传热油等)不直接接触污泥,而是将热能传递给湿污泥通过热交换器蒸发,使污泥中的水蒸发。在整个干燥过程中,将热介质从污泥中分离出来,完成传热后,将其冷凝并再循环,然后进入焚烧厂的供水系统。废气冷凝后产生的废水送到废水处理中心进行处理。其余废气可作为二次空气焚化炉发送;完成干污泥的焚烧或垃圾掩埋。


间接加热的热介质在传热后重新使用。干燥系统的整体热能利用效率高,设备运行成本低。当设备运行时,改变蒸汽流量以响应入口污泥水分含量的变化。与直接调节烟气流量和湿度的直接干燥方法相比,调节更加灵敏和可控。与直接干燥一样,由于与废物焚烧厂的深入配合,载气作为二次空气被送入焚化炉,避免了由于干燥而造成的污泥热值的损失。但是,由于加热介质的蒸汽等级通常不高,因此水分不能快速地从污泥中分离出来,并且干燥效率是平均的。

2.3两阶段干燥过程

两阶段过程,即间接加热薄层干燥和直接加热带干燥的组合过程,过程流程如图3所示。在第一阶段,污泥在薄层蒸发器中干燥至水分含量约为55 %,然后通过挤出成型设备(成型机)形成污泥颗粒。污泥颗粒在通过第二级带式干燥机干燥后达到所需的最终水分含量。来自皮带干燥机的热空气被风扇吸入并回收。首先,热空气由热交换器冷却,并通过封闭的冷却水回路冷凝蒸汽。然后,循环空气与从薄层蒸发器排出的热空气一起重新加热,同时冷却薄层蒸发器的热空气。最后,循环空气由第三热交换器使用蒸汽重新加热,然后返回到带式干燥机。



热回收系统回收薄层蒸发器产生的蒸汽能,并利用其加热带式干燥机的空气,从而减少整个系统的能耗。污泥干化系统不需要再混合污泥颗粒进行二次干燥处理,不易产生粉尘,安全性高。空气冷却器和过冷凝器由闭合的冷却水回路冷凝,处理设备和冷却水分开,以防止冷却水被污染并减少设备清洁次数。然而,该过程很复杂,涉及许多设备,要求设备之间的高度协调,较差的操作稳定性和较高的整体系统投资。

3污泥干化工艺比较

对于污泥和生活垃圾的混合燃烧,污泥干化的能量由焚化炉提供,干燥的废气在焚化炉中燃烧,干燥的污泥也在焚化炉中处理。这种协同作用减少了污泥干化过程中的能源消耗,干燥废气的处理成本,干燥污泥的处理成本以及污泥干化系统的总投资。因此,在比较污泥干化过程时,主要着眼于能耗,环境保护,投资成本等具有较大协同影响的方面。同时,还对污泥干化过程中系统和设备的稳定性,安全性,适用性,响应时间等基本性能进行了研究。

污泥干化的能耗主要是热能和电能。热能是污泥干化系统的主要能耗。干燥系统的热能损失主要来自两部分,一部分是水蒸发所需的热能(2 590 kJ / kg),其中一部分是系统设备的散热,烟雾或蒸汽,油的损失,以及干污泥带走的热量。由于采用了与生活垃圾焚化相协调的后处理工艺,因此,传热介质作为二次空气或给水返回到焚化厂,并且由于诸如排气等热介质的不完全热交换而导致的热损失焚化厂使用烟雾和蒸汽。总的热量损失很小。因此,在垃圾焚烧厂的配合下,干燥能耗很小,因此热能等级(压力,温度等)和热能传递条件对实际应用过程影响较大。在协调的情况下,所需电能的性质从外部购买变为现场使用,并且降低了电能的单价,但是协调不能减少设备的功耗。

环境保护是指有效控制污泥干化过程中产生的废气,废水和异味。废气中含有从污泥挥发的有机物,需要在第二燃烧室内进行高温燃烧处理。冷凝废水的生化需氧量和化学需氧量超过了标准,需要进行废水处理;在干燥过程中还会有异味溢出,因此需要安装相关的除臭工艺。

采用焚烧炉混合工艺后,废气作为二次空气送入炉内进行焚烧,分解出挥发性有机物。废水送至废水处理站;气味作为主要空气被送到焚烧炉中分解并结合在一起。在干燥车间保持负压以防止气味散发。其中,干燥过程中产生的气味的浓度与干燥温度成正比,干燥温度越高,干燥车间环境的恶化和气味处理成本的增加。

安全主要是指污泥干化过程中产生的大量污泥粉尘。当灰尘浓度太大时,干燥设备可能会爆炸。稳定性是指系统可以连续运行以满足标准的时间长度。时间越长,系统稳定性越好。适用性是指干燥机对进口污泥水分含量的要求的广度。对进口污泥中水分含量的要求越高,设备的适应性越好。响应时间是指从设备收到产生效果的指令起的时间。响应时间越短越好。

表1显示了三种污泥干化方法的比较结果。



二阶段工艺结构复杂,系统稳定性差,投资成本高。尽管循环烟气可以在一定程度上降低系统的运行成本,但在与焚烧厂协同作用的背景下,效果并不明显。


直接干燥使用焚化厂的余热锅炉烟气(175℃)作为能源,但在此温度下,烟气量会很大,运输管道会占用很大面积。另外,175℃的烟气没有净化,烟气中含有更多的氯和粉尘,运输条件也不理想。在安全方面,焚烧厂余热锅炉出口烟气含氧量低于12%,可有效避免粉尘爆炸。在环境保护方面,大量的烟道气给废气处理带来巨大压力,烟道气的高温还导致污泥干化时产生更多的VOC,工厂环境恶劣。

间接干燥使用焚化厂的余热蒸汽作为能源。干燥机的入口蒸汽通常为0.5 MPa饱和蒸汽。蒸汽的热容量大,清洁且易于运输;在安全性方面,间接干燥过程中污泥颗粒的温度在105℃左右,可以有效降低扬尘爆炸的危险。在环境保护方面,间接干燥过程使用具有高热容量的蒸汽作为加热介质,该蒸汽在运行过程中温度低,气味排放少并且对工厂环境友好。

综上所述,由于投资高,运行不稳定,烟气直接运输问题和环境保护问题,两步法不适用于污泥共焚干燥。间接干燥是基于蒸汽的高热容量带来的便利的运输条件,以及较低的干燥温度带来的良好的工作环境和操作安全性。它是对能耗,环境,投资和运营的综合考虑。在干燥方法中,协同焚烧的干燥过程更合适。

另外,在污泥干化过程中,低温污泥干化比高温干燥具有很大的优势。尽管两者的能量需求值相同,但低温干燥所需的能量质量较低且更容易获得,并且更容易与电厂合作以完成能量的级联利用并改善能量发电厂的利用效率。低温干燥可减少污泥的挥发,降低现场的VOC浓度,并具有良好的环境保护。

低温干燥设备的出口污泥温度低,无需增加水冷系统即可自然冷却出口污泥,节约水资源。然而,低温干燥必然带来干燥速率低的问题。因此,如何提高低温污泥干化效率将成为适合污泥与垃圾混合燃烧的污泥干化的未来发展方向。


4。结论

1)对于污泥和生活垃圾的混合燃烧,间接干燥工艺是目前最可行的干燥方法。 2)对于污泥和生活垃圾的混合燃烧,高效的低温污泥干化将是未来的发展方向。
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