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污泥干化技术十四问
2017.06.20   点击145次

    据统计,目前污泥处理工艺中,污泥处理的干化处理方式占比仍居首位。可见污泥干化技术是很重要滴,今天小编搜集整理了十四个关于污泥干化处理技术的问题和解决方案。

    第一问:不同的干化工艺为什么工艺气量不同

    工艺气量的大小决定于工艺本身所采用的热交换形式。热传导为主的系统,需要的气量小,因为气体主要起湿分离开系统的载体作用;而热对流系统则依赖气体所携带的热量来进行干燥,因此气量较大。

    转鼓式干燥器的干燥依靠热对流,因此气量的大小必须满足携带热量的全部需要;

    流化床系统也是以热对流为主要换热手段的工艺,由于流化态的形成要求工艺气体具有更高的速度,因此总的气量需求更高;

    圆盘式工艺以热传导为主要手段,理论上仅需抽取蒸发量。但是由于蒸汽在上部易于形成饱和,而下部易于形成高温、高粉尘浓度,因此,气体的流量决定了工艺的安全性和粉尘分布。

    涡轮薄层干燥器是采用热对流和热传导两者并重的一种特殊工艺,气量小于纯热对流系统,大约是一个标准热对流系统的1/2~1/3。

    转碟式是纯粹的热传导型干燥器,依靠碟片、主轴或热壁的热量与污泥颗粒的接触、搅拌进行换热,其中的热量来自填充在其中的导热油。这一工艺无需气体。

    第二问:为什么干化系统必须抽取气体形成微负压

    抽取微负压的目的有两个:

    1) 由于干化系统必须是闭环,在干化过程中,污泥中携带的某些物质被热解,形成不可凝气体,这些气体无法被冷却水冷凝,因此不断在回路中积聚,最终可能形成饱和。不可凝气体具有可燃性,这将降低系统内粉尘爆炸下限,给干化系统带来危险,因此,避免不可凝气体在回路中的饱和是安全性的重要内容之一;

    2) 大量工艺气体在系统内的流动依靠引风机进行,不可凝气体的积聚,将使得系统内形成超过环境压力的正压,此时,工艺气体可能提供各种可能的缝隙、出口离开回路,形成臭气泄漏,这在安全性和卫生性方面是不可接受的,因此必须通过动力装置(风机)从回路中排出,送往生物过滤器或热源装置处理掉。

    第三问:间接干化工艺的热源-导热油锅炉如何选型

    间接干化工艺是指热源与污泥无接触,换热是通过介质进行的,当这个介质为导热油时,需要使用到导热油锅炉。

    导热油锅炉在我国是一种成熟的化工设备,其标准工作温度为280度,这是一种有机质为主要成份的流体,在一个密闭的回路中循环,将热量从燃烧所产生的烟气转移到导热油中,再从导热油传给介质(气体)或污泥本身。导热油获得热量和将热量给出的过程形成一定的热量损失。一般来说,导热油锅炉的热效率介于80%-90%之间,含废热利用。

    根据干燥器的最大蒸发量,以及该干燥工艺的实际热能消耗,可以得到一个每小时最大热能净消耗的需求量,将导热油锅炉的热效率考虑进来,即可得到导热油锅炉的选型参照标准。

    举例来说,一个2000升/小时蒸发量的干燥器,采用闭环空气作为介质,其净热能消耗约820大卡/升水蒸发量,导热油锅炉的热效率为88%,则:

    2000 升/小时 × 820 大卡/升 / 88% = 1,860,000 大卡/小时

    需要配备大约200万大卡的导热油锅炉。

    导热油锅炉应提供以下配套参数:

    油泵,装机容量;

    燃烧器,装机容量;

    流量;

    导热油进出口温度,最大温差,平均温差;

    导热油一次填充量;

    第四问:干燥器的处理能力是固定的吗

    干燥器的处理能力具有一定的变化区间。其区别来自两个方面:物料本身性质使得干燥时间延长或缩短;因最终含固率的变化而提高或降低产能。

    对于污泥干化来说,由于污泥的性质决定了大多数干燥工艺必须采用干泥返混,因此,其由于物料本身性质原因而导致的干燥时间变化不大,而凡是采用干泥返混的工艺在最终含固率方面不具有伸缩性,因此,可以说其干燥器的处理能力是“固定”的。

    这一点对于无干泥返混的工艺来说就不一样了,最终含固率的改变会导致处理量方面较大的变化。

    第五问:全干化和半干化是怎么划分的

    所谓干化和半干化的区别在于干燥产品最终的含水率不同,这一提法是相对的,并没有科学的定义。“全干化”指较高含固率的类型,如含固率85%以上;而半干化则主要指含固率在50-65%之间的类型。

    如果说干化的目的是卫生化,则必须将污泥干燥到较高的含固率,最高可能要求达到90%以上,此时,污泥所含的水分大大低于环境温度下的平均空气湿度,回到环境中时会逐渐吸湿。

    如果说干化的目的仅仅是减量,则会产生不同的含固率要求。将含固率20%的湿泥干化到90%或干化到60%,其减量比例分别为78%和67%,相差仅11个百分点。根据最终处置目的的不同,事实上要求不同的含固率。比如填埋,填埋场的垃圾含固率平均低于60%,要求污泥达到90%意义不大。

    将污泥干燥到该处置环境下的平衡稳定湿度,即周围空气中的水蒸气分压与物料表面上的水蒸气压达到平衡,应该是最经济合理的要求。

    第六问:半干化时的产能为什么高于全干化

    有些污泥干化工艺可以将湿泥处理至含固率50~65%,而这时的处理量明显高于全干化时的处理量。其原因有两个:

    首先,对于干燥系统来说,干燥时间决定了干燥器的处理量。当物料的最终含水率较高(所谓半干化)时,蒸发相同水量的时间要少于最终含水率高的情况(所谓全干化),单位处理时间内可以有更高的处理量。

    其次,污泥在不同的干燥条件下失去水分的速率是不一样的,当含湿量高时失水速率高,相反则降低。

    第七问:污泥干燥的机理是怎样的

    干燥是为了去除水分,水分的去除要经历两个主要过程:

    1) 蒸发过程:物料表面的水分汽化,由于物料表面的水蒸气压低于介质(气体)中的水蒸气分压,水分从物料表面移入介质。

    2) 扩散过程:是与汽化密切相关的传质过程。当物料表面水分被蒸发掉,形成物料表面的湿度低于物料内部湿度,此时,需要热量的推动力将水分从内部转移到表面。

    上述两个过程的持续、交替进行,基本上反映了干燥的机理。

    第八问:干化为什么要讨论换热形式

    干化所应用的换热形式是分析干化系统效能的重要理论基础。

    所有的换热均需通过一定的介质或界面来进行,这些介质或界面要么是气体,如空气、蒸汽、氮气、烟气等;要么是金属,这时其热量是通过烟气、导热油、蒸汽等介质来输送的。

    介质蓄积和携带热量。含湿物料接触金属热壁时,水分子与金属分子的接触,形成了热传导;气态介质分子与含湿物料中水分子的包裹、混合和接触,形成了热对流。热传导和热对流是干化过程中应用最多的两种换热形式。

    绝大部分干化工艺均采用其中的一种作为主要换热形式,少数则两种兼备。

    除去烟气可以用于直接加热方式外,其余介质的应用均属于间接加热方式的热利用。

    换热形式决定了干化系统热量损耗的基本特点。

    第九问:为什么污泥干化的时间长

    大多数干化工艺需要20~30分钟才能将污泥从含固率20%干化至90%。

    干燥是由表面水汽化和内部水扩散这两个相辅相成、并行不悖的过程来完成的,一般来说,水分的扩散速度随着污泥颗粒的干燥度增加而不断降低,而表面水分的汽化速度则随着干燥度增加而增加。由于扩散速度主要是热能推动的,对于热对流系统来说,干燥器一般均采用并流工艺,多数工艺的热能供给是逐步下降的,这样就造成在后半段高干度产品干燥时速度的减低。对热传导系统来说,当污泥的表面含湿量降低后,其换热效率急遽下降,因此必须有更大的换热表面积才能完成最后一段水分的蒸发。

    第十问:缩短干燥时间的可能性

    对所有干燥器来说,缩短干燥时间意味着生产效率的提高。能够用5分钟干燥的物料,谁也不会用10分钟。能否缩短干燥时间,不是主观意愿决定的,而是干燥条件决定的。

    影响干燥过程的因素很多,比如介质环绕物料的状况,介质运动的速度、方向,物料的性质、大小、堆置情况、湿度、温度等。这些因素的总和,决定了干燥时间。以上状况的改善和优化事实上是工艺决定的,其中一个普遍采用的方法是干泥返混,除避免污泥在干燥器内的粘结外,在很大程度上可以改善物料在干燥器内的受热条件,从而有效地缩短时间。

    第十一问:关于污泥处理量的计算

    根据蒸发量、入口和出口的含固率,可以推导出干燥器的理论产能:

    污泥理论处理量=蒸发量 + (蒸发量 × 湿泥含固率)/(干泥含固率 - 湿泥含固率)

    例如:一个蒸发量为每小时2500公斤水的干燥器,如果将20%的湿泥干化到90%,则:

    2500 + (2500 × 20%) / (90% - 20%) × 24 / 1000 = 77 吨/日

    做适合于焚烧的半干化产品时:

    2500 + (2500 × 20%) / (60% - 20%) × 24 /1000 = 90 吨/日

    第十二问:污泥干化厂的公用配套设施有哪些

    一般来说,干化工艺需要配备以下基础配套设施,但根据工艺可能有较大变化:

    冷却水循环系统:用于干泥产品的冷却等

    冷凝水处理系统:工艺气体及其所含杂质的洗涤等;

    工艺水系统:用于安全系统的自来水

    电力系统:整个系统的供电

    压缩空气系统:气动阀门的控制

    氮气储备系统:干泥料仓以及工艺回路的惰性化;

    除臭系统:湿泥料斗、储仓、工艺回路的不可凝气体的处理

    制冷系统:导热油热量撤除

    消防系统:为整厂配置的灭火系统和安全区

    第十三问:干化工艺如何利用废热烟气

    所有的干化系统都可以利用废热烟气来进行。其中,间接干化系统通过导热油进行换热,对烟气无限制性要求;而直接干化系统由于烟气与污泥直接接触,虽然换热效率高,但对烟气的质量具有一定要求,这些要求包括:含硫量、含尘量、流速和气量等。

    焚烧炉的烟气与间接干化系统的导热油换热时,尚需注意烟尘具有一定的磨蚀性,烟气中可能含有一定的腐蚀性气体成份,以及换热器的高温腐蚀问题。

    导热油系统的温度调整可以通过气动阀门调节烟气流量的办法来进行,但是当这种调节可能影响敏感的焚烧效果时,则有必要设立独立的燃气或燃油锅炉,通过对热值不足部分进行调温来实现。

    第十四问:干化系统如何利用蒸汽进行干化

    只有间接加热工艺才能利用蒸汽进行干化,但并非所有的间接工艺都能获得较好的干化效率。一般来说,蒸汽由于温度相对较低,必然在一定程度上影响干燥器的处理能力。

    蒸汽的利用一般是首先对过热蒸汽进行饱和,只有饱和蒸汽才能有效地加以利用。饱和蒸汽通过换热表面加热工艺气体(空气、氮气)或物料时,蒸汽冷凝为水,释放出全部汽化热,这部分能量就是蒸汽利用的主要能量。

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