1 引言

目前，國際上常用的污泥處置技術(shù)為土地利用、填埋和焚燒等。由于土地資源緊張，以及其它環(huán)境污染問題，特別是在大城市，污泥土地利用和填埋比例逐漸下降，而焚燒比例上升，并逐漸成為發(fā)達(dá)國家主要的污泥處置手段之一。干化焚燒在歐美等發(fā)達(dá)國家已成為成熟的工藝技術(shù)。我國在該領(lǐng)域通過大量實(shí)踐，但主要還停留在污泥干化焚燒原理的探討方面，對專用設(shè)備的開發(fā)和研制及應(yīng)用等均還處于發(fā)展階段。因此，有必要在吸收國外先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，研究和開發(fā)出適合我國國情的技術(shù)含量高、經(jīng)濟(jì)性能好、高效安全的干化焚燒技術(shù)和工藝設(shè)備。

圓盤式干燥機(jī)作為一種污泥間接加熱干化設(shè)備在幾十年前就已經(jīng)應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)，食品工業(yè)以及飼料工業(yè)。現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展為相當(dāng)成熟的干化工藝，在國際上的市場占有率也非常高。

污泥焚燒的共同特點(diǎn)是以回收能源為目的。污泥的熱值低，一般需要添加輔助燃料，所以應(yīng)該設(shè)計(jì)輔助燃料少的流程，而流化床工藝就是其中之一。

綜合考慮系統(tǒng)的投資、運(yùn)行管理、系統(tǒng)安全性等因素，本文著重介紹天通控股股份有限公司從日本三菱公司全套引進(jìn)的污泥“圓盤式半干化+流化床焚燒”工藝。

2 污泥“圓盤式半干化+流化床焚燒”工藝

2.1 系統(tǒng)組成

污泥半干化焚燒的工藝流程為：進(jìn)入污泥處理廠的濕污泥由污泥泵送入污泥干化機(jī)，干化機(jī)內(nèi)的污泥通過間接加熱升溫并蒸發(fā)出水分，蒸發(fā)出的廢蒸汽經(jīng)冷凝器冷凝成液體后處理達(dá)標(biāo)排放或納入污水管網(wǎng)。干化后的污泥進(jìn)入焚燒爐焚燒，污泥焚燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)過余熱鍋爐、省煤器和空氣預(yù)熱器回收熱能，再經(jīng)過尾氣凈化裝置處理達(dá)標(biāo)后經(jīng)煙囪排入大氣。回收的熱能產(chǎn)生蒸汽或加熱導(dǎo)熱油，蒸汽或?qū)嵊妥鳛楦苫瘷C(jī)的熱源介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)熱量的有效利用。

污泥半干化焚燒污泥處理主要由以下系統(tǒng)組成：

（1）污泥接收、儲存與給料系統(tǒng)。

（2）污泥干化系統(tǒng)。

（3）污泥焚燒系統(tǒng)。

（4）煙氣凈化系統(tǒng)。

（5）補(bǔ)充熱源系統(tǒng)（污泥熱值低或含水率高時(shí)）。

（6）除臭系統(tǒng)。

（7）壓縮空氣系統(tǒng)。

（8）電氣系統(tǒng)。

（9）儀表及控制系統(tǒng)。

2.2 工藝描述

對于有汽車運(yùn)入污泥的處理廠，一般設(shè)置地下接收倉和儲存?zhèn)}，車載的濕污泥先卸入地下接收倉，由污泥泵送入污泥儲存?zhèn)}。對于管道送入污泥的情況，設(shè)置污泥緩沖倉，管道污泥直接卸入緩沖倉。儲存?zhèn)}或緩沖倉中的污泥由污泥泵送入干化機(jī)。污泥干化機(jī)采用蒸汽或?qū)嵊妥鳛榧訜峤橘|(zhì)間接加熱污泥，污泥干化過程產(chǎn)生的蒸汽通過引風(fēng)機(jī)排出干化機(jī)，引風(fēng)機(jī)維持干化機(jī)內(nèi)微負(fù)壓運(yùn)行。被抽出的蒸汽進(jìn)入冷凝器中進(jìn)行冷凝，其中冷凝液經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后排放或納入污水管網(wǎng)，不凝氣體（主要是一些惡臭氣體）通過臭氣管道送入污泥焚燒爐焚燒處理。干化后的半干污泥由位于干化機(jī)底部的螺旋排料機(jī)排出，經(jīng)輸送設(shè)備送入焚燒爐。半干污泥進(jìn)入焚燒爐后，污泥中的水分被蒸發(fā)，有機(jī)物和空氣中的氧氣進(jìn)行氧化反應(yīng)放出熱量。為保證焚燒爐的正常運(yùn)行并充分利用熱源，降低污泥焚燒的排煙溫度，設(shè)置余熱鍋爐等能量回收裝置。余熱鍋爐以水蒸汽或?qū)嵊蜑榻橘|(zhì)，產(chǎn)生的蒸汽或加熱的導(dǎo)熱油作為污泥干化的熱源。污泥出口煙氣經(jīng)脫酸、除塵等裝置處理，達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。灰渣一般可資源化利用。

2.3 半干化焚燒的優(yōu)勢

污泥的半干化焚燒采用的是污泥直接通過干化機(jī)達(dá)到低干度半干化的程度后進(jìn)入焚燒爐內(nèi)焚燒處理，其干化過程沒有全干污泥產(chǎn)生，無需返混。污泥半干化焚燒系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：

（1）采用成熟可靠的污泥干化和焚燒設(shè)備，系統(tǒng)運(yùn)行可靠性高。

（2）半干化系統(tǒng)無需干污泥的返混，運(yùn)行時(shí)粉塵量低、氧含量和溫度低，系統(tǒng)安全性高，無需惰性氣體保護(hù)。

（3）應(yīng)用于低干度半干化的干化機(jī)，比蒸發(fā)率高，干化機(jī)的體積小，磨損輕。

（4）半干污泥采用國際主流的流化床焚燒爐焚燒處理，可靠性和效率高。

（5）整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行中不產(chǎn)生粉塵、異味，現(xiàn)場環(huán)境好。

3 核心設(shè)備介紹

污泥干化焚燒系統(tǒng)的核心設(shè)備是圓盤式干燥機(jī)和流化床焚燒爐。

3.1 圓盤式干燥機(jī)

圓盤式干燥機(jī)主體由一個(gè)圓筒形的外殼和一組中心貫穿的圓盤組成。圓盤組是中空的，熱介質(zhì)從這里流過，把熱量通過圓盤間接傳輸給污泥。污泥在圓盤與外殼之間通過，接受圓盤傳遞的熱，蒸發(fā)水分。污泥水分蒸發(fā)形成的水蒸氣聚集在圓盤上方的穹頂里，被少量的通風(fēng)帶出干化機(jī)。圓盤有兩個(gè)作用：一是它給污泥提供足夠大的換熱面積；二是它緩慢轉(zhuǎn)動，它上面的小推進(jìn)器推動污泥向指定的方向流動并起到很好的攪拌作用。圓盤干化機(jī)利用每個(gè)圓盤的雙面?zhèn)鳠幔梢栽谛】臻g里提供很大的換熱面積，這使得圓盤干化機(jī)體型緊湊。圓盤的轉(zhuǎn)動變頻可調(diào)，轉(zhuǎn)速約為5r/min，因此磨損很小。圓盤盤面與軸是垂直的，所以它本身的轉(zhuǎn)動不影響污泥的流向，圓盤邊緣有一些小槳葉，這些小槳葉有一定的傾角，既幫助污泥定向流動，又起到攪拌的作用。外殼是不動的，它容納污泥和污泥蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸氣。外殼內(nèi)壁有固定的刮刀。刮刀很長，伸到圓盤之間的空隙，防止有大塊污泥固結(jié)在盤片上。與圓盤上的槳葉類似，固定刮刀也起到攪拌的作用。

圓盤式干燥機(jī)具有以下特點(diǎn)：

（1）運(yùn)行時(shí)氧含量、溫度和粉塵量低，安全性好。

（2）圓盤干化機(jī)每個(gè)豎立圓盤的左右兩面?zhèn)鳠幔瑐鳠崦娣e大，結(jié)構(gòu)緊湊，外形尺寸很小，輔助設(shè)備少，系統(tǒng)簡單。

（3）干化機(jī)內(nèi)部污泥為濕污泥，為防止污泥粘結(jié)在圓盤上，在外殼內(nèi)壁有固定的較長刮刀，伸到圓盤之間的空隙，起到攪拌污泥、清潔盤面的作用。

（4）采用低溫?zé)嵩矗ā?80℃）加熱，圓盤上的污泥在停車時(shí)不會過熱。

（5）所需輔助空氣少，尾氣處理設(shè)備小。

（6）圓盤干化機(jī)可應(yīng)用于半干化工藝，也可應(yīng)用于全干化工藝。

（7）可采用蒸汽，導(dǎo)熱油等多種傳熱介質(zhì)。

（8）現(xiàn)場環(huán)境非常好。

3.2 流化床焚燒爐

焚燒爐是焚燒工藝很重要的部分，所有的焚燒反應(yīng)均在此發(fā)生。流化床是一種清潔燃燒技術(shù)，燃盡率高、污染排放低。流化床采用立式布置，流化風(fēng)從爐底送入保證流化良好，達(dá)到全沸騰，溫度非常均勻；爐內(nèi)無運(yùn)動部件，能長時(shí)間連續(xù)運(yùn)行，維修費(fèi)用很低。選擇耐熱耐磨性能好的耐火材料（耐熱溫度＞1450℃），可連續(xù)使用數(shù)年無需大修。