污泥干化技術(shù)十四問(wèn) 不懂的趕快來(lái)看
返回列表 來(lái)源： 發(fā)布日期： 2019-03-15 09:28:12
一問(wèn)
不同的干化工藝為什么工藝氣量不同
工藝氣量的大小決定于工藝本身所采用的熱交換形式。熱傳導(dǎo)為主的系統(tǒng)，需要的氣量小，因?yàn)闅怏w主要起濕分離開(kāi)系統(tǒng)的載體作用;而熱對(duì)流系統(tǒng)則依賴(lài)氣體所攜帶的熱量來(lái)進(jìn)行干燥，因此氣量較大。
轉(zhuǎn)鼓式干燥器的干燥依靠熱對(duì)流，因此氣量的大小必須滿足攜帶熱量的全部需要;
流化床系統(tǒng)也是以熱對(duì)流為主要換熱手段的工藝，由于流化態(tài)的形成要求工藝氣體具有更高的速度，因此總的氣量需求更高;
圓盤(pán)式工藝以熱傳導(dǎo)為主要手段，理論上僅需抽取蒸發(fā)量。但是由于蒸汽在上部易于形成飽和，而下部易于形成高溫、高粉塵濃度，因此，氣體的流量決定了工藝的安全性和粉塵分布。
渦輪薄層干燥器是采用熱對(duì)流和熱傳導(dǎo)兩者并重的一種特殊工藝，氣量小于純熱對(duì)流系統(tǒng)，大約是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)熱對(duì)流系統(tǒng)的1/2-1/3。
轉(zhuǎn)碟式是純粹的熱傳導(dǎo)型干燥器，依靠碟片、主軸或熱壁的熱量與污泥顆粒的接觸、攪拌進(jìn)行換熱，其中的熱量來(lái)自填充在其中的導(dǎo)熱油。這一工藝無(wú)需氣體。
第二問(wèn)
為什么干化系統(tǒng)必須抽取氣體形成微負(fù)壓
抽取微負(fù)壓的目的有兩個(gè)：
1)由于干化系統(tǒng)必須是閉環(huán)，在干化過(guò)程中，污泥中攜帶的某些物質(zhì)被熱解，形成不可凝氣體，這些氣體無(wú)法被冷卻水冷凝，因此不斷在回路中積聚，可能形成飽和。不可凝氣體具有可燃性，這將降低系統(tǒng)內(nèi)粉塵下限，給干化系統(tǒng)帶來(lái)危險(xiǎn)，因此，避免不可凝氣體在回路中的飽和是安全性的重要內(nèi)容之一;
2)大量工藝氣體在系統(tǒng)內(nèi)的流動(dòng)依靠引風(fēng)機(jī)進(jìn)行，不可凝氣體的積聚，將使得系統(tǒng)內(nèi)形成超過(guò)環(huán)境壓力的正壓，此時(shí)，工藝氣體可能提供各種可能的縫隙、出口離開(kāi)回路，形成臭氣泄漏，這在安全性和衛(wèi)生性方面是不可接受的，因此必須通過(guò)動(dòng)力裝置(風(fēng)機(jī))從回路中排出，送往生物過(guò)濾器或熱源裝置處理掉。
三問(wèn)
間接干化工藝的熱源-導(dǎo)熱油鍋爐如何選型
間接干化工藝是指熱源與污泥無(wú)接觸，換熱是通過(guò)介質(zhì)進(jìn)行的，當(dāng)這個(gè)介質(zhì)為導(dǎo)熱油時(shí)，需要使用到導(dǎo)熱油鍋爐。
導(dǎo)熱油鍋爐在我國(guó)是一種成熟的化工設(shè)備，其標(biāo)準(zhǔn)工作溫度為280度，這是一種有機(jī)質(zhì)為主要成份的流體，在一個(gè)密閉的回路中循環(huán)，將熱量從燃燒所產(chǎn)生的煙氣轉(zhuǎn)移到導(dǎo)熱油中，再?gòu)膶?dǎo)熱油傳給介質(zhì)(氣體)或污泥本身。導(dǎo)熱油獲得熱量和將熱量給出的過(guò)程形成一定的熱量損失。一般來(lái)說(shuō)，導(dǎo)熱油鍋爐的熱效率介于80%-90%之間，含廢熱利用。
根據(jù)干燥器的大蒸發(fā)量，以及該干燥工藝的實(shí)際熱能消耗，可以得到一個(gè)每小時(shí)大熱能凈消耗的需求量，將導(dǎo)熱油鍋爐的熱效率考慮進(jìn)來(lái)，即可得到導(dǎo)熱油鍋爐的選型參照標(biāo)準(zhǔn)。
舉例來(lái)說(shuō)，一個(gè)2000升/小時(shí)蒸發(fā)量的干燥器，采用閉環(huán)空氣作為介質(zhì)，其凈熱能消耗約820大卡/升水蒸發(fā)量，導(dǎo)熱油鍋爐的熱效率為88%，則：
2000 升/小時(shí) x 820 大卡/升 / 88% = 1,860,000 大卡/小時(shí)
需要配備大約200萬(wàn)大卡的導(dǎo)熱油鍋爐。
導(dǎo)熱油鍋爐應(yīng)提供以下配套參數(shù)：
油泵，裝機(jī)容量;
燃燒器，裝機(jī)容量;
流量;
導(dǎo)熱油進(jìn)出口溫度，大溫差，平均溫差;
導(dǎo)熱油一次填充量;
四問(wèn)
干燥器的處理能力是固定的嗎
干燥器的處理能力具有一定的變化區(qū)間。其區(qū)別來(lái)自兩個(gè)方面：物料本身性質(zhì)使得干燥時(shí)間延長(zhǎng)或縮短;因終含固率的變化而提高或降低產(chǎn)能。
對(duì)于污泥干化來(lái)說(shuō)，由于污泥的性質(zhì)決定了大多數(shù)干燥工藝必須采用干泥返混，因此，其由于物料本身性質(zhì)原因而導(dǎo)致的干燥時(shí)間變化不大，而凡是采用干泥返混的工藝在含固率方面不具有伸縮性，因此，可以說(shuō)其干燥器的處理能力是“固定”的。
這一點(diǎn)對(duì)于無(wú)干泥返混的工藝來(lái)說(shuō)就不一樣了，含固率的改變會(huì)導(dǎo)致處理量方面較大的變化。
五問(wèn)
全干化和半干化是怎么劃分的
所謂干化和半干化的區(qū)別在于干燥產(chǎn)品的含水率不同，這一提法是相對(duì)的，并沒(méi)有科學(xué)的定義。“全干化”指較高含固率的類(lèi)型，如含固率85%以上;而半干化則主要指含固率在50-65%之間的類(lèi)型。
如果說(shuō)干化的目的是衛(wèi)生化，則必須將污泥干燥到較高的含固率，可能要求達(dá)到90%以上，此時(shí)，污泥所含的水分大大低于環(huán)境溫度下的平均空氣濕度，回到環(huán)境中時(shí)會(huì)逐漸吸濕。
如果說(shuō)干化的目的僅僅是減量，則會(huì)產(chǎn)生不同的含固率要求。將含固率20%的濕泥干化到90%或干化到60%，其減量比例分別為78%和67%，相差僅11個(gè)百分點(diǎn)。根據(jù)處置目的的不同，事實(shí)上要求不同的含固率。比如填埋，填埋場(chǎng)的垃圾含固率平均低于60%，要求污泥達(dá)到90%意義不大。
將污泥干燥到該處置環(huán)境下的平衡穩(wěn)定濕度，即周?chē)諝庵械乃魵夥謮号c物料表面上的水蒸氣壓達(dá)到平衡，應(yīng)該是經(jīng)濟(jì)合理的要求。
六問(wèn)
半干化時(shí)的產(chǎn)能為什么高于全干化
有些污泥干化工藝可以將濕泥處理至含固率50-65%，而這時(shí)的處理量明顯高于全干化時(shí)的處理量。其原因有兩個(gè)：
首先，對(duì)于干燥系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，干燥時(shí)間決定了干燥器的處理量。當(dāng)物料的含水率較高(所謂半干化)時(shí)，蒸發(fā)相同水量的時(shí)間要少于含水率高的情況(所謂全干化)，單位處理時(shí)間內(nèi)可以有更高的處理量。
其次，污泥在不同的干燥條件下失去水分的速率是不一樣的，當(dāng)含濕量高時(shí)失水速率高，相反則降低。
七問(wèn)
污泥干燥的機(jī)理是怎樣的
干燥是為了去除水分，水分的去除要經(jīng)歷兩個(gè)主要過(guò)程：
1)蒸發(fā)過(guò)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(zhì)(氣體)中的水蒸氣分壓，水分從物料表面移入介質(zhì)。
2)擴(kuò)散過(guò)程：是與汽化密切相關(guān)的傳質(zhì)過(guò)程。當(dāng)物料表面水分被蒸發(fā)掉，形成物料表面的濕度低于物料內(nèi)部濕度，此時(shí)，需要熱量的推動(dòng)力將水分從內(nèi)部轉(zhuǎn)移到表面。
上述兩個(gè)過(guò)程的持續(xù)、交替進(jìn)行，基本上反映了干燥的機(jī)理。
八問(wèn)
干化為什么要討論換熱形式
干化所應(yīng)用的換熱形式是分析干化系統(tǒng)效能的重要理論基礎(chǔ)。
所有的換熱均需通過(guò)一定的介質(zhì)或界面來(lái)進(jìn)行，這些介質(zhì)或界面要么是氣體，如空氣、蒸汽、氮?dú)?、煙氣?要么是金屬，這時(shí)其熱量是通過(guò)煙氣、導(dǎo)熱油、蒸汽等介質(zhì)來(lái)輸送的。
介質(zhì)蓄積和攜帶熱量。含濕物料接觸金屬熱壁時(shí)，水分子與金屬分子的接觸，形成了熱傳導(dǎo);氣態(tài)介質(zhì)分子與含濕物料中水分子的包裹、混合和接觸，形成了熱對(duì)流。熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流是干化過(guò)程中應(yīng)用兩種換熱形式。
絕大部分干化工藝均采用其中的一種作為主要換熱形式，少數(shù)則兩種兼?zhèn)洹?br data-filtered="filtered" />
除去煙氣可以用于直接加熱方式外，其余介質(zhì)的應(yīng)用均屬于間接加熱方式的熱利用。
換熱形式?jīng)Q定了干化系統(tǒng)熱量損耗的基本特點(diǎn)。
九問(wèn)
為什么污泥干化的時(shí)間長(zhǎng)
大多數(shù)干化工藝需要20-30分鐘才能將污泥從含固率20%干化至90%。
干燥是由表面水汽化和內(nèi)部水?dāng)U散這兩個(gè)相輔相成、并行不悖的過(guò)程來(lái)完成的，一般來(lái)說(shuō)，水分的擴(kuò)散速度隨著污泥顆粒的干燥度增加而不斷降低，而表面水分的汽化速度則隨著干燥度增加而增加。由于擴(kuò)散速度主要是熱能推動(dòng)的，對(duì)于熱對(duì)流系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，干燥器一般均采用并流工藝，多數(shù)工藝的熱能供給是逐步下降的，這樣就造成在后半段高干度產(chǎn)品干燥時(shí)速度的減低。對(duì)熱傳導(dǎo)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，當(dāng)污泥的表面含濕量降低后，其換熱效率急遽下降，因此必須有更大的換熱表面積才能完成一段水分的蒸發(fā)。
十問(wèn)
縮短干燥時(shí)間的可能性
對(duì)所有干燥器來(lái)說(shuō)，縮短干燥時(shí)間意味著生產(chǎn)效率的提高。能夠用5分鐘干燥的物料，誰(shuí)也不會(huì)用10分鐘。能否縮短干燥時(shí)間，不是主觀意愿決定的，而是干燥條件決定的。
影響干燥過(guò)程的因素很多，比如介質(zhì)環(huán)繞物料的狀況，介質(zhì)運(yùn)動(dòng)的速度、方向，物料的性質(zhì)、大小、堆置情況、濕度、溫度等。這些因素的總和，決定了干燥時(shí)間。以上狀況的改善和優(yōu)化事實(shí)上是工藝決定的，其中一個(gè)普遍采用的方法是干泥返混，除避免污泥在干燥器內(nèi)的粘結(jié)外，在很大程度上可以改善物料在干燥器內(nèi)的受熱條件，從而有效地縮短時(shí)間。
十一問(wèn)
關(guān)于污泥處理量的計(jì)算
根據(jù)蒸發(fā)量、入口和出口的含固率，可以推導(dǎo)出干燥器的理論產(chǎn)能：
污泥理論處理量=蒸發(fā)量 +(蒸發(fā)量 X 濕泥含固率)/(干泥含固率-濕泥含固率)
例如：一個(gè)蒸發(fā)量為每小時(shí)2500公斤水的干燥器，如果將20%的濕泥干化到90%，則：
2500 + (2500 x 20%) / (90%-20%) x 24 /1000 = 77 噸/日
做適合于焚燒的半干化產(chǎn)品時(shí)：
2500 + (2500 x 20%) / (60%-20%) x 24 /1000 = 90 噸/日
十二問(wèn)
污泥干化廠的公用配套設(shè)施有哪些
一般來(lái)說(shuō)，干化工藝需要配備以下基礎(chǔ)配套設(shè)施，但根據(jù)工藝可能有較大變化：
冷卻水循環(huán)系統(tǒng)：用于干泥產(chǎn)品的冷卻等
冷凝水處理系統(tǒng)：工藝氣體及其所含雜質(zhì)的洗滌等;
工藝水系統(tǒng)：用于安全系統(tǒng)的自來(lái)水
電力系統(tǒng)：整個(gè)系統(tǒng)的供電
壓縮空氣系統(tǒng)：氣動(dòng)閥門(mén)的控制
氮?dú)鈨?chǔ)備系統(tǒng)：干泥料倉(cāng)以及工藝回路的惰性化;
除臭系統(tǒng)：濕泥料斗、儲(chǔ)倉(cāng)、工藝回路的不可凝氣體的處理
制冷系統(tǒng)：導(dǎo)熱油熱量撤除
消防系統(tǒng)：為整廠配置的滅火系統(tǒng)和安全區(qū)
十三問(wèn)
干化工藝如何利用廢熱煙氣
所有的干化系統(tǒng)都可以利用廢熱煙氣來(lái)進(jìn)行。其中，間接干化系統(tǒng)通過(guò)導(dǎo)熱油進(jìn)行換熱，對(duì)煙氣無(wú)限制性要求;而直接干化系統(tǒng)由于煙氣與污泥直接接觸，雖然換熱效率高，但對(duì)煙氣的質(zhì)量具有一定要求，這些要求包括：含硫量、含塵量、流速和氣量等。
焚燒爐的煙氣與間接干化系統(tǒng)的導(dǎo)熱油換熱時(shí)，尚需注意煙塵具有一定的磨蝕性，煙氣中可能含有一定的腐蝕性氣體成份，以及換熱器的高溫腐蝕問(wèn)題。
導(dǎo)熱油系統(tǒng)的溫度調(diào)整可以通過(guò)氣動(dòng)閥門(mén)調(diào)節(jié)煙氣流量的辦法來(lái)進(jìn)行，但是當(dāng)這種調(diào)節(jié)可能影響敏感的焚燒效果時(shí)，則有必要設(shè)立獨(dú)立的燃?xì)饣蛉加湾仩t，通過(guò)對(duì)熱值不足部分進(jìn)行調(diào)溫來(lái)實(shí)現(xiàn)。
十四問(wèn)
干化系統(tǒng)如何利用蒸汽進(jìn)行干化
只有間接加熱工藝才能利用蒸汽進(jìn)行干化，但并非所有的間接工藝都能獲得較好的干化效率。一般來(lái)說(shuō)，蒸汽由于溫度相對(duì)較低，必然在一定程度上影響干燥器的處理能力。
蒸汽的利用一般是首先對(duì)過(guò)熱蒸汽進(jìn)行飽和，只有飽和蒸汽才能有效地加以利用。飽和蒸汽通過(guò)換熱表面加熱工藝氣體(空氣、氮?dú)?或物料時(shí)，蒸汽冷凝為水，釋放出全部汽化熱，這部分能量就是蒸汽利用的主要能量。
