污泥干化焚燒方案
來源：上海藍鳥環境科技發展有限公司 閱讀：10872 更新時間：2008-06-25 10:42
一 概述
在城市污水的收集及處置過程中,必然會產生大量的污泥,一方面污泥中含有大量的有機質和營養元素,有農用資源化價值,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、病原體、冰毒微生物和大量的毒性有機物，如不加以妥善處理和處置，將造成堆放和排放區周圍環境嚴重的二次污染。
二 各種常用的污泥處置途徑分析
目前，發達國家處置污泥的主要方法有：1，土地利用 2，衛生填埋 3，海洋處置 4，污泥焚燒。各種處置方法各有優缺點，海洋處置因容易引起海洋污染，對海洋生態系統和人類食物鏈會造成威脅，隨著歐盟各國簽訂的停止向海洋投棄污泥協議生效，現已基本不再采用。
1.土地利用
污泥用于土地利用必須滿足以下3個基本條件：一是污泥中含有較高的植物所必須的營養成分；二是污泥中的有毒有害物質含量不得超標；三是污泥必須經過嚴格的無害化處理。近年來隨著污泥農用標準日益嚴格的趨勢，許多國家污泥農用的比例不斷降低。
2.衛生填埋
操作運行簡單，但需要占有大量土地，垃圾貯存所產生的臭氣和滲濾液一直是環保處理領域所公認的難題。
3.污泥焚燒
此處理方法被廣泛用于污泥處理領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構、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，可一次性實現工業垃圾處理無害化、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，水分的去除要經歷兩個主要過程
(1) 蒸發過程：物料表面的水分汽化，由于物料表面的水蒸氣壓低于介質（氣體）中的水蒸氣分壓，水分從物料表面進入介質。
(2) 擴散過程：是與汽化密切相關的傳質過程。當物料表面水分被蒸發掉形成的物料表面濕度低于物料內部濕度，此時，需要熱量的推動力將水分從內部轉移到表面。
上述兩個過程的持續交替進行基本反映了干化的機理。
污泥干化的加熱方式可以分為直接干化和間接干化。不同的加熱形式決定了不同類型的干化工藝，直接干化是將高溫煙氣直接引入干化器，通過氣體與濕物料的接觸、對流進行換熱，直干化將增加污染性氣體。代表設備有流化床干燥機；間接干化是將高溫煙氣的熱量通過熱交換器傳給熱介質（導熱油或蒸汽），熱介質在一個封閉的環路中循環，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，不會產生二次污染。代表設備有槳葉式干燥機
2. 流化床干化工藝。
2.1設備結構及工作原理
目前國外焚燒處理污泥的技術流派很多，但主要應用的主要是兩種方法：一、流化床干化技術、二、漿葉式干化技術
流化床干化工藝采用流化床干燥機。流化床干燥機從底部到頂部基本由三部分組成：
（1） 風箱：用于通過氣體分布板將循環氣體分送到流化床裝置的不同區域。
（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氣體，而循環氣體帶著污泥細粒和蒸發的水分離開干化機。流化床干化機工作原理如圖1所示。
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（圖1）
流化床干化系統的密封設計避免系統內的氣體泄漏到大氣中，同時避免大氣進入干化系統。密封設計是嚴格安全標準的前提，通過保證系統內部的惰性氣體化（＜6%容積，在開機、停機和運行等不同工況）實現。通過冷卻, 循環氣體以及水蒸汽的溫度由85℃降到60℃。而冷卻水重新循環到污水處理廠。而經過冷卻及洗滌的循環氣體通過風機回到流化床內。流化床中出來的干化顆粒則通過惰性氣體回路中的振動型冷床將溫度降到＜40℃。
冷卻器中的循環氣體用和干化系統循環氣體相似的處理方法。回路的氣體在洗滌器中，通過風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送入成品料倉，并通過卸料裝置卸料到運輸卡車中。
2.2 污泥細粒流程
采用旋風分離器使灰塵和污泥細粒與流化氣體分離。計量螺旋輸送機及螺旋輸送機把灰塵從灰倉輸送到螺旋混合器。在那里，灰塵與脫水污泥進行混合，并通過螺旋輸送機再送回到流化床干化機。
2.3 循環氣體流程
干化機系統和冷卻器系統的流化氣體均保持在一個封閉式防塵氣體回路。起流化作用的循環氣體將污泥細粒和蒸發的水分帶離流化床干化機。污泥細粒在旋風分離器內進行分離，而蒸發的水分在一個冷凝換熱器內采用直接逆流噴水方式進行冷凝。蒸發的水分本身以及其他循環氣體在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氣體，排至廠區污水管道系統。來自冷凝器的氣體中含有微小水珠在一臺汽水分離器內進行分離。通過2臺風機將干凈而冷卻的流化氣體再循環到干化機。其中，1臺風機通過變頻器適當調節循環氣體流量。流化床冷卻器回路內的循環以同樣方式處理，但無旋風分離器，因為無污泥細粒。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簡單的小型風機進行壓縮，然后供應給流化床冷卻器。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氧分析儀連續測量。通過連續補充氮氣，使冷卻氣體保持低氧環境。整個系統工藝過程如圖2所示：
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（圖2）
2.4 系統特點：
（1） 干顆粒含固率90%左右，從病原體學說，保證了顆粒的生物穩定性，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.槳葉干燥機干化工藝
3.1 設備結構及工作原理
槳葉干燥機是一種熱傳導型干燥設備,是污泥干化的核心設備之一,其主要由熱軸、機身、端板、上蓋及傳動系統等組成,其結構見圖3。槳葉干燥機采用導熱油或水蒸汽作為熱媒，工作時槳葉干燥機的空心熱軸和空心夾套都通入熱介質，通過金屬壁面對濕物料進行加熱干燥，同時濕物料在空心熱軸反向轉動的攪拌下逐漸向出料口移動。達到干化要求后從槳葉干燥機尾部排出。蒸發的水分通過載氣（如空氣）帶走并洗滌冷凝。
3.2 干化氣體系統：
干燥機干燥過程產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，在抽風機的作用下，不凝性氣體進入焚燒爐處置，剩余的載氣進入干燥機循環。洗滌塔出水進入污水處理廠的原水槽。
3.3 槳葉干燥技術特點
（1）攪拌均勻，干燥效果好，槳葉對污泥的攪拌使污泥受熱均勻，干燥均勻，傳熱系數高。
（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，操作費用少。槳葉干燥熱效率可達90%。
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圖（3）
四 焚燒系統
1.循環流化床焚燒系統
經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從爐本體的密相區加入，污泥中的固定碳主要集中在密相區燃燒，而揮發份大部分在稀相區燃燒。當污泥的熱值較低時，可向爐內加入輕柴油等輔助燃料以維持污泥的正常燃燒。燃燒過程中產生的爐渣經排渣閥由爐底排出。隨煙氣飛離焚燒爐的細灰則由尾部的除塵裝置分離。污泥流化床焚燒爐采用分級送風技術，一次風通過密相區底部的布風板送入床內，保證床料良好流化的同時為污泥和輔助燃料的充分燃燒提供足夠的空氣；適量的二次風在流化床的稀相區的下部，切向噴入爐內，在稀相區形成漩渦氣流，加強流化床的稀相區的擾動，使得空氣與固體間的混合十分充分，保證了稀相區的可燃成分的充分燃盡和飛離密相區的細灰的進一步燃燒。加旋二次風對煙氣中細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，以減輕對尾部受熱面的磨損并降低尾部除塵裝置的負荷。
尾部受熱面布置有省煤器、空氣預熱器。省煤氣和空氣預熱器利用尾部高溫煙氣的沖刷來回收污泥焚燒所產生的部分熱量加熱導熱油或冷空氣。導熱油加熱后用于污泥的干化處理，空氣經加熱后再送入焚燒爐。
污泥的焚燒主要在爐膛內進行。考慮到密相區內床料的運動十分劇烈，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上部。確保焚燒爐的安全運行。爐膛用高鋁質耐磨耐高溫材料砌筑，以保證焚燒爐的長期可靠運行。焚燒爐爐墻內側為高鋁質耐火磚，外側為保溫磚，可適應焚燒爐的熱膨脹要求。
2.回轉窯焚燒爐+二燃室
回轉窯式焚燒爐主體是一臥式并可旋轉的圓柱型筒體，外殼用鋼板卷制而成，內襯耐火材料；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由高的一端（頭部）進人窯內，隨著筒體的轉動緩慢地向尾部移動，窯體的轉動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。為達到完全燃燒都設有二燃室。爐內廢棄物在爐體緩慢轉動過程中，分解、氣化成為可燃氣體進行燃燒，并在二燃室內實現完全燃燒。
干污泥經輸送機送入回轉窯，在回轉窯中，干污泥依次經歷干燥、燃燒和燃燼三個階段，干污泥的物理和化學性質得到徹底改變，不可焚燒的物質作為爐渣從回轉窯尾部排出，可焚燒的物質轉換成氣體形態，進入二燃室繼續焚燒，焚燒產生的高溫煙氣進入后續的導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。另設鼓風機和冷卻風機，鼓風機作為回轉窯和二燃室的助燃風，冷卻風用于冷卻回轉窯窯尾材料。
此種爐型具有如下特點：
（1）對焚燒物變化適應性強，含水量高的特種垃圾均能正常燃燒；
（2）焚燒物料翻騰前進，輻射、對流、傳導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，費用低；
（4）傳動機理簡單，傳動機構在窯殼外，設備維修簡單；
（5）二燃室可確保有害物質消解所需要的高溫，使煙氣有足夠的停留時間
