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我国污泥干化与焚烧技术的进展及典型项目概况

发布时间:2020-10-17 10:52:41      点击次数:406
【摘要】污泥干燥焚烧处理技术是一种较为成熟的污泥处理技术。该工艺路线已逐渐应用于市政污泥处置项目。其中,干燥系统和焚化系统是核心部分。其性能和操作条件对整个污泥处理过程有很大的影响。本文介绍了当前污泥干燥处理技术中较为常用的干燥技术。同时,以我国几个典型项目为例,对污泥干燥焚烧的工艺流程进行了说明。

介绍

随着我国城市建设进程的加快,城市污泥的产量不断增加,污泥的合理处置已成为当务之急。污泥卫生

垃圾填埋场是目前使用较广泛的污泥处理技术,但是这种处理技术会污染土壤。污泥干燥焚烧技术可以在短时间内处理大量污泥,并可以回收焚烧的热量。目前,它是处理污泥的技术手段。 《城市污水处理厂污泥处理处置指南》指出,污泥单独燃烧时,应结合干燥和焚烧,以提高污泥的热利用效率。近年来,随着干燥技术和焚烧技术的不断优化以及工艺的成熟,污泥的干燥焚烧技术取得了长足的进步,该技术也具有一些典型的工程应用。本文回顾了污泥干燥的主流应用技术,并分析了我国典型的污泥干燥焚烧项目。

1污泥干燥和焚烧技术的进步

在进入焚化炉之前,湿污泥经干燥机处理后成为水分含量较低的干污泥,热介质加热湿污泥将其水分蒸发成干污泥。干燥污泥的固体含量将直接影响后续的焚烧系统,进而影响污泥的整体处理处置效果。当前大多数污泥干燥都使用间接加热干燥技术。

1.1桨式干燥机

桨式污泥干燥机是一种常用的间接传热污泥干燥设备,它由带有护套的欧米茄形外壳,空心叶片轴和传动装置组成。轴上装有空心叶片,轴端装有用于引入热介质的旋转接头。在操作过程中,水分含量为75%-85%的湿污泥在湿污泥一侧从进料口连续进入干燥机。在搅拌,混合和分散中空叶片的同时,从中空叶片接收中空叶片。夹套的双重加热作用,污泥水分蒸发,并且满足干燥要求的干污泥由中空叶片输送到出料口。进入干燥机并从干燥机中排出;在热介质侧,高温蒸汽穿过欧米茄凹槽的内壁和中空。桨通过热传导蒸发污泥中的水。从污泥中蒸发出来的水分和不可冷凝气体排出后,它们进入焚化炉或气体处理系统进行处理。同时,高温蒸汽的热量被转移到湿污泥中,然后被冷凝,冷凝水被回收并在冷凝罐中再利用。叶片干燥机的叶片通常为铲形或楔形叶片(见图1)。在操作过程中,叶片可以具有自清洁效果,因此叶片干燥器处于运行状态。污泥滞留在机器中的现象很少见。热介质一般采用高温蒸汽,蒸汽温度一般为180℃〜220℃,干燥机出口污泥的水分含量可以通过其旋转轴的速度来调节,可以满足不同污泥焚烧炉对污泥中水分含量的要求。费率要求。桨式干燥机易于维护。当桨叶磨损时,可以通过用耐磨的喷漆喷涂刀片的表面来修复刀片的表面。根据项目总结,桨式干燥机的运行效果良好,是目前污泥焚烧厂使用较多的干燥机。



1.2薄层干燥机

薄层干燥机的设计原理类似于桨式干燥机的设计原理。薄层干燥机的主体由圆柱形加热壳和端盖组成。内部装有带可拆卸叶片的搅拌器,两端由轴承驱动。 ,带变频调速的外部驱动系统,薄层干燥机主体如图2所示。



污泥通过干燥机的进料泵注入干燥机。湿污泥被转子分散并分布在薄层干燥机的壁上。转子上的叶片穿过螺旋,同时反复旋转并混合壁上的污泥。将污泥运输到排放端。同时,污泥从热介质通过干燥机的夹套被加热以蒸发水,并且由于充分的热接触,污泥和叶片达到了每单位面积的较大蒸发速率。搅拌器的桨叶确定污泥在热壁上的厚度,并将污泥沿着加热壁输送到出口。蒸汽和污泥的排放方向相反,排放口靠近进料口。干燥机中的旋转部件将污泥在加热表面上涂成薄层,然后污泥不断地混合并在加热壳的内表面上剥离。在此过程中,湿污泥中的水分会蒸发。

薄层干燥系统适用于处理各种污泥和工业含水废物。热介质还可以使用各种类型的燃料和废热来实现完全干燥,半干燥和其他不同要求的污泥处理。可以调节薄层干燥机的叶片的角度和数量,并且在维护期间可以单独更换干燥机中损坏的叶片。薄层干燥机的维护需要抽出整个轴,因此薄层干燥机的安装不仅需要考虑主体的占地面积,还需要留出足够的维护空间并占用大面积。

1.3圆盘干燥机

盘式干燥机主要由圆柱形壳体,盘和驱动装置组成。圆盘的中心轴是干燥机圆盘的轴承部分,旋转轴是空心轴,所有空心圆盘都焊接在中心轴上,圆盘也是空心的,并与烘干机的内腔连通轴。圆盘的边缘装有推泥器,它具有推,运输和搅拌污泥的功能。圆盘干燥机的结构如图3所示。



在运行过程中,污泥通过入口进入干燥器,并在中空盘上的泥盘的作用下被翻转并搅拌,以不断更新加热表面,并与盘和气缸内壁进行热传递。湿污泥被加热后,水蒸发,干燥的污泥被推泥器推到排出口。为了防止污泥粘附到圆盘上并导致污泥淤积,在圆盘之间安装了刮板,刮板固定在气缸上。外壳延伸到光盘之间的间隙中。在热介质侧,水蒸气进入干燥机转子的中心轴和光盘的内腔以加热光盘。热量传递后,高温水蒸气在圆盘的中空内部空腔中冷凝,形成冷凝水,该冷凝水通过冷凝器排放到干燥机中。

圆盘干燥机的问题之一是进入污泥后的干燥速率高,这使得污泥非常容易粘在干燥机中。因此,污泥的剪切和破碎效果差。烘干机中有更多的污泥粘性和堵塞。此外,圆盘的面积较大,而圆盘干燥机的整体面积较小。

1.4须选择几种干燥机参数

干燥系统是整个污泥处理过程中极为重要的部分。干燥设备的选择和干燥污泥的固体含量将直接影响后续的焚烧系统,进而影响整体污泥的处理和处置效果。几种主流干燥机的性能参数如下。

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从比较中可以得出结论,桨式干燥机和盘式干燥机的速度较慢,并且污泥由于叶片之间的传递和摩擦而被推动,并且叶片相应地磨损。叶片的改进和表面耐磨材料的喷涂可以使干燥机更加耐用。薄层干燥机的速度比其他干燥机快,相应的污泥干燥停留时间也更短。但是,薄层干燥机占用的面积较大,维护时需要拉出整个底部支架。因此,在设计期间保留足够的维护空间。

此外,选择烘干机时,烘干机的功耗和热量消耗也是重要的参数。干燥机的热量消耗与在焚烧和废热利用系统中产生的蒸汽量有关,并且电力消耗是经济上的需求。选定的重要指标。通常,桨式干燥机的热量消耗较小,而薄层干燥机的功率消耗较小。

2我国典型污泥处置项目概述

2.1成都一城市污水污泥处理厂项目

工厂接收到的污泥的水含量为80%,系统的总处理能力为400t / d,处理过的湿污泥的水含量为80%,设计的干基高热值为13086kJ /公斤。系统工艺采用薄层干燥机+气泡式焚烧炉处理技术,设置两条干式焚烧线。

湿污泥通过输送系统进入薄层干燥机的进料口。污泥被转子带到热壁表面。转子上的叶片反复转动并混合热壁表面上的污泥,然后将污泥输送到出料端。在干燥机的蒸汽侧,废热锅炉产生的6bar饱和蒸汽通过干燥机夹套加热污泥,并且由于水的蒸发,加热的污泥的水含量降低。在干燥处理之后,将水分含量为80%的湿污泥干燥成水分含量为30%且温度为约100℃的干燥污泥。干污泥通过输送系统被送到焚烧装置。污泥在干燥机中停留的时间很短。依靠干燥机转子的惯性,可以排出干燥机中的污泥[10]。干燥过程中产生的载气与污泥沿相反的方向移动,并从污泥入口上方的蒸汽管口排出。此后,载气经过冷凝处理,冷凝水进入污水处理厂进行处理,不可冷凝气体经处理后排出。

为了防止污泥粘附在进料装置中,在焚烧炉之间设置了一个混合料斗。干燥后,将水分含量为30%的污泥与水分含量为80%的湿污泥混合。混合污泥的水分含量约为66%。混合污泥通过塔式进料螺杆以两种方式被送入焚化炉,燃烧辅助的高温流化空气通过空气分配装置送入焚化炉,天然气辅助燃烧。通过辅助燃烧器炉从炉的密相区注入到焚烧炉中,污泥在炉中燃烧燃烧掉;高温烟气在不低于850℃的炉膛中停留2s以上。由于污泥的含灰特性,焚烧后的大部分灰变成粉煤灰,并与烟气一起进入后续系统。焚化炉出口处的高温烟气首先进入高温空气预热器,将流化空气加热到400°C,以减少焚化炉中天然气的消耗。空气预热器是一个垂直管式热交换器,烟道气通过该管。空气预热器中的热交换完成后,热烟道气(温度约680°C)进入水管废热锅炉,产生饱和蒸汽。蒸汽参数为0.9MPa和180°C。第二次热交换后,烟气从废热锅炉中排出,烟气温度约为250℃,进入后续的烟气净化系统。

在系统设计中,增加了一个天然气锅炉以通过天然气燃烧补充热量。污泥可以在未干燥的状态下完全焚化。在对干燥机进行检修期间,焚化炉可以独立焚烧含水量为80%的污泥。城市污水污泥处理厂项目已于2011年竣工,竣工后运行情况良好。

2.2上海竹园污泥处理项目

污泥处理项目建设规模为150t / d,采用半干燥+焚烧处理工艺,脱水污泥的含水率为75%〜82%,干基高热值为10〜13.35MJ。 /公斤。

湿污泥被输送到干燥系统中。污泥干燥系统由6个桨式污泥干燥器组成。在运行过程中,湿污泥进入干燥机,在搅拌机的作用下进行搅拌,混合和接收。干燥过程中蒸汽释放的热量,污泥释放的气体和水分被循环的载气带走,湿载气的排气温度为85℃〜90℃。在蒸汽方面,0.5-0.8MPa的饱和蒸汽进入干燥机的夹套和叶片,以蒸发湿污泥中的水分。同时,蒸汽凝结成水,凝结水携带的部分热量被传递到焚化炉的一次空气中,然后返回锅炉供水系统。

干燥后,称量水分含量小于40%的污泥,然后在焚烧炉之前进入混合进料螺杆。为了避免污泥粘在进料螺杆中,将干污泥与含水量为80%的湿污泥混合。然后进入焚化炉燃烧。每个焚化炉都配备有干污泥缓冲料仓。焚化炉采用鼓泡流化床焚化炉,每个焚化炉的额定热负荷为12.35MW。

污泥进入焚化炉后,被扰动的床层物料将污泥分解并分配到沙床。污泥与高温空气接触并完全燃烧。产生的烟道气进入高温空气预热器和沙床的床层材料。通过铲斗提升和进料设备将其回收。焚化炉所需的热空气来自整个工厂中收集到的气味以及从焚化炉夹套中抽出的热空气。热空气通过两级空气预热器送入焚化炉,预热器的温度升至约300°C。

焚烧后的烟气进入高温空气预热器,温度从850°C降至740°C。之后,烟气进入废热锅炉,将锅炉给水转化为高温蒸汽,该高温蒸汽用于向干燥机供应蒸汽。烟气从余热锅炉出来后,进入烟气净化系统,经过两级除尘,重金属活性炭去除和脱硫设施,烟气排放达标。

2.3上海石洞口污泥处理项目

该污泥处理项目是中国一个污泥干燥焚烧项目。该装置于2004年完工并通过验收,处理能力为213t / d,进入工厂的湿污泥的设计值为70%的水分含量,其平均低发热量。 12,681kJ / kg。该项目采用流化床污泥干燥和流化床焚烧工艺。该项目的干燥系统采用德国流化床干燥技术,热源来自高温蒸汽,高温蒸汽盘管布置在流化床底部。

高温蒸汽的热量被传递到热空气中。在热空气进入干燥机之后,一方面,床中的污泥被流化以防止污泥粘附,另一方面,它与污泥充分交换热量并使其中的水蒸发。之后,从污泥蒸发的水分和热空气进入载气处理系统。干燥后,污泥的水分含量降低到10%,并且干燥污泥的温度为约80℃。干燥系统蒸发掉1吨水,消耗2800kJ的热能。

干燥的污泥呈块状,并通过料斗送入流化床焚烧炉燃烧。由于污泥的发热量低,不足以进行自持燃烧,因此,焚化炉会充入柴油进行辅助燃烧。燃烧过程中产生的烟气通过废热锅炉,以产生用于干燥机热介质的蒸汽。从锅炉排出的烟气经过两级空气预热器后进入烟气处理系统。两级空气预热器在锅炉一次加热时分别进行加热。空气和二次空气被送入空气中,锅炉燃烧过程中产生的残留物被排出并运出进行处置。

在工艺设计方面,该项目与常规污泥焚化和处置项目相比具有某些特征:在干燥系统中,将湿污泥加热并干燥至极低的水分含量,然后将干污泥送到焚化炉进行焚化。 ;在利用系统中,来自焚化炉出口的烟气首先进入废热锅炉,利用高温废热产生蒸汽,然后将烟气送入空气预热器中,以加热锅炉的热空气。在实际操作中,由于污泥中的砂含量太高,流化床干燥器中的热交换器磨损了。此外,干燥的污泥还会在料斗运输过程中损坏设备。磨损更大。

2.4嘉兴火电合作污泥处置项目

污泥干燥焚烧项目是国内污泥与煤共烧的联合处理项目。该项目于2010年投入试生产,进入工厂的污泥含水量为80%,较大污泥日处理能力约为1500t。

在该项目中,干燥系统配备了7台圆盘干燥机。进入干燥机后,湿污泥在原始圆盘和外壳之间经过,同时在圆盘中接收高温蒸汽的热量以蒸发其水分并进入干燥机。将干燥机的湿污泥干燥1〜2h,以形成水分含量为35%,温度约为56°C的干污泥。干燥机中的热介质来自发电厂中冷却和膨胀后的辅助蒸汽。蒸汽传热湿污泥冷凝后,冷凝水进入整个工厂的水系统进行回收。蒸发的水蒸气被载气带走,废气被冷凝,然后泵入炉中燃烧。

将干燥的污泥与煤混合,然后送至循环流化床焚烧炉。该项目采用220t / h高温高压循环流化床焚烧锅炉。焚烧炉出口处的高温烟气进入废热锅炉,废热锅炉产生的高温高压蒸汽带动50MW背压蒸汽轮机发电

[17]。整个污泥焚烧综合利用项目建成后,将新增约3亿千瓦时的年发电量,每年可节省约100,000吨标准煤。另外,焚烧后的炉渣也可以用作建筑材料。

3结论

干燥机是污泥干燥和焚烧系统中的重要设备。它的性能对整个系统的稳定运行和运行效率有很大影响。在现有的成熟技术中,不同的干燥机和焚化炉具有各自的优势和特点。有许多污泥干燥技术。在特定项目中,应根据各种因素(如污泥质量,运行条件,排放要求和现场要求)选择合适的干燥系统。目前,国内污泥干燥焚烧技术的发展还处于起步阶段,加上城市污泥和工业污泥的污泥组成不稳定,导致现有污泥处置项目中存在许多工程建设和运行问题。随着污泥干化和焚烧工程项目的逐步增加以及工程设计经验和操作经验的积累,污泥干化和焚烧技术在中国将有更大的发展。
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