烟气干化污泥系统
分析
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18烟气干化污泥系统分析
烟气干化污泥系统分析
左武郭宏伟
(东南大学能源与环境学院)
摘要介绍一种以锅炉废烟气作为干燥介质的污泥干化系统,可将含水率80%的湿污泥
干燥为含水率为30%的干污泥颗粒.干污泥颗粒可送至锅炉和煤粉掺烧以充分利用其热
值,并以处理湿污泥2t/h的系统为例,进行物料及热量平衡计算,分析了利用废烟气和
干污泥所产生的经济效益.
关键词烟气污泥干化物料及热量衡算经济分析
0前言
我国现年排放污泥量(干重)约130万t,且每
年仍在以10%左右的幅度增长.这些污泥含水量
高,易腐烂,有强烈臭味,并且含有大量病原菌,
寄生虫卵,重金属和多种难以降解的有毒有害物
质,极易对地下水,土壤等造成二次污染.大部分
污水处理厂均采用处理成本较低的填埋
方法
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来处置
排放污泥,但是这种方法不仅不能彻底地处理污
泥,更不适应当前土地资源的日趋紧张和污泥处置
管理力度加强的环境.
锅炉排出的烟气具有一定的余热,利用其干化
污泥减少了能源的消耗,形成的干污泥具有可观的
热值,充分利用这些热值,可为企业带来可观的经
济效益.笔者介绍一种以锅炉废烟气作为干燥介质
并以处理湿污泥2t/h的系统为 的污泥干化系统,
例,进行物料及热量平衡计算,分析了利用废烟气
和干污泥热值所产生的经济效益.
1目前污泥处置的主要方法
目前,城市污泥的处理主要有填埋,堆肥,干
化和焚烧等.
(1)填埋这种处置方式会占用大量土地资
源,容易造成二次污染.若按无害化标准填埋,椐
资料报道填埋费用将超过200元/t.目前,国内许
多省市已明令禁止采用填埋方式处置污泥.
左武,男,1985年生,硕士研究生.南京市,210096.
(2)堆肥这种处置方式可达到资源化的目
且所占空间较大,处置费用 的,但处理过程较长,
亦较高,不宜处置含有重金属等有害成分的污泥.
(3)干化干化可使污泥极大地减量化,无
害化和资源化.可视干化方式及相关条件将干化污
泥用作肥料,建材原料甚至燃料等.
(4)焚烧焚烧可最大限度地实现污泥处置
无害化及减量化,焚烧后的固态产物即灰渣可采用
煤渣相同的方式进行处置.焚烧方式有的可以利用
污泥本身的热值,但是大多需外加燃料.
可见,污泥干化和焚烧处置可真正达到污泥处
理无害化,减量化及资源化的目的.但它们都存在
较大的缺陷:处置耗能较大,这是污泥处理成本长
期居高不下的重要原因.
2烟气干化污泥系统工艺流程与特点
烟气干化污泥技术很好地解决了以往污泥干化
所带来的高能耗问题.它是利用锅炉产生的废热烟
气作为污泥干化的热源,降低了能耗.干化后形成
的低含水率干污泥由于具有一定的热值,可与原煤
混合进入锅炉燃烧,不仅做到了最大减容化,更实
现了污泥综合治理效益最大化.
2.1工艺流程
通过设置在锅炉电除尘或布袋除尘器进口前的
引风机,抽取部分烟气,送至污泥干化设备.干化
《化工装备技术》第30卷第5期2009年19
设备采用旋转喷动式干燥机,湿污泥从干燥机中部
加入,与由底部进入的烟气接触进行干燥,在干燥
搅拌的作用下,湿污泥很快变为颗粒状干污泥,干
污泥随烟气从干燥机顶部排出,进入旋风除尘器分
离,90%的干污泥可由旋风分离器收集下来,10%
的干污泥可由电除尘或布袋除尘器收集,干污泥颗
粒用搅拢或其它输送装置送到干污泥料仓.若进一
步处理,干污泥可以混入原煤并一起送至锅炉燃
烧.工艺流程如图1所示.
废烟
去:脯囱
图1烟气干化污泥工艺流程
2.2工艺特点
污泥干化系统具有以下几个特点:
(1)污泥干化系统的热量由锅炉烟气余热提
供,省去了污泥干化直接消耗的热量,降低了污泥
干化系统的能量消耗.
(2)污泥的干燥介质为锅炉排出的烟气,而
烟气中氧含量很低,再加上干燥机本身的密闭性,
解决了以往污泥干燥机在干燥过程中的易燃,易爆
问题.
(3)相对于原有烟气除尘系统,干燥机出口
烟气湿含量较大,若进入电除尘器有助于降低粉尘
的比电阻,因而提高了电除尘器的除尘效率.
(4)污泥干化过程是在密闭状态下进行的,
干化过程不会产生异味.
3烟气干化污泥系统的物料及热量平衡
3.1工况参数的确定
以处理量为2t/h的烟气干化污泥系统为例,
该系统从烟气温度为130?的废烟气管道中抽取的
烟气流量为1200001TI/h.干燥器将20?含水率
为80%的湿污泥干燥为含水率30%的干污泥,出
口烟气温度下降到95?.污泥干化系统设计时的
基本参数如
表
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1所示.
表1烟气干化污泥基本参数
烟气量污泥进污泥含水率/%烟气温度/?污泥温度/?
Va料量M广_百—百—百?西j_I面
::::-f1
1.2×1020008030130952095
基于以下原因,将污泥干燥后含水率选用
30%.
(1)干燥后污泥含水率越低,在相同的热烟
气条件下,就意味着降低干污泥产量.
(2)以1kg污泥初始含水率80%计,其干燥
后含水率百分比与绝对含水量的关系如表2所示.
从表中数据可以看出,当含水率百分比降为30%
以下时,继续降低含水率百分比,绝对含水量减少
不多,但是对干燥机的工况却有较大影响,当热源
温度不高时就意味着必须减少产量.
表2污泥干燥后含水率和绝对含水量关系
鱼墨竺翌
绝对含水量/g800133.385.766.75035.322.2
(3)在本污泥干化系统中,污泥干燥后含水
率选用30%,可使干污泥捕集设备和干污泥旋风
分离器的效率显着提高,使得进入电除尘器烟气的
含尘量显着降低,因而提高布袋除尘器的除尘效
率.
3.2物料衡算
干燥过程中蒸发水量为
Mh=Mi(1—1V1)(1一2)=1429kg/h
式中,,,分别为进,出干燥器物料的干基含
水率,=IV./1一,X2=/1一.
含水30%干污泥产量为
M.=M一Mh:571kg/h
绝干污泥产量为
Mj=M.(1一)=400kg/h
由于蒸发水量相对烟气量小得多,可忽略水蒸
气在烟气中所占的体积.进,出干燥器的烟气密度
为P1,P2,查表得P1=0.877kg/m,P2=0.965
kg/1TI,因此干燥器出口烟气量为
:
.
Pl
:1.09×10m/h”
p2
3.3热量衡算
烟气降温为At=t:一t=35?,给污泥干化
提供热量为l5J
Q.=VaC.(t2一t1)=5712MJ/h
20烟气干化污泥系统分析
式中Cp——烟气平均定压比热容,kJ/(1TI?K)
p=1.34+0.000163tl
蒸发水份耗热为J
Q=Mh(2500+1.88t2—4.187to)=3708MJ/h
污泥升温耗热为
Q=Mj(c+2c)(02—01)=86MJ/h
式中c——干污泥比热容,
c=1.05kJ/(kg污泥?K)
c——水的比热容,
c=4.187kJ/(kg水?K)
干燥器干燥效率为]
叼=q/Q.=65%
烟气提供的其余热量用于干燥器散热及其他热
损,图2为污泥干化系统质量热量平衡图.
At,Op
~t=65%
Mh,Oe,Qm
图2污’伲十化系统质量热量半衡
由热量衡算可知,烟气降温带来的热量为
5712MJ/h,若这部分热量全部由燃煤锅炉提供,
假设锅炉热效率为100%,则每年烟气提供给干化
系统的热量折合标煤超过2300t,按每吨标煤650
元的价格计算,每年可为企业节省至少150万元购
置燃煤的费用.
4经济性分析
假设污泥干化系统常年的工作时间为6500h,
以年处理13000t污泥的烟气干化污泥项目为例,
实际干化后干污泥产量为2600t/a.若污泥热值按
好氧污泥热值14600kJ/kg计,标煤热值按
20920kJ/kg计,即1t干污泥的发热量相当于0.7t
标煤的发热量.由此可得干化系统产生的干污
泥折合标煤1820t/a,若1t标煤价格为650元,
则干污泥折合为标准煤所产生的效益为118.3万元
/年.
5结论
利用烟气余热干化污泥,可将含水率80%的
污泥干化为含水率为30%的干污泥.干污泥送人
锅炉和原煤混合燃烧可充分利用其热值.由于利用
废烟气作为干化热源,且干化后污泥和原煤掺混焚
烧,这就免去了污泥外运填埋处理费用,在降低运
行成本的同时也为企业带来了可观的污泥干化经济
效益,为污泥处理提供了一条切实可行的途径,具
有良好的应用前景和推广价值.
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(收稿日期2009—01—08)
(上接第17页)
法.聚四氟乙烯板材可做成各种形状,连接处可采
用像钢板焊接一样的焊接结构.
例如,我所为洛阳栾川钼业集团制造的
4台2m筒锥式过滤机,处理的物料为硫酸,硝酸
和金属钼的混合物,温度为1l0?左右,整台过滤
**
机采用了内衬和喷涂聚四氟乙烯的组合结构,其中
的螺旋搅拌装置采用了聚四氟乙烯板材焊接衬里结
构.目前这些过滤机已使用了三年多,使用情况良
好.
(收稿日期:2009—08—02)
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