1、污泥干化焚燒技術的研究與應用污泥處理一直是環(huán)境保護領域的重要課題，焚燒是污泥處理的最終方式。介紹了污泥間接干燥設備和主要焚燒設備的結構和工作原理，以及干燥機和焚燒爐的應用現狀。同時，介紹了現有污泥干化焚燒一體化工藝流程和成功案例。污泥干化；焚燒一體化；環(huán)保隨著社會經濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，工業(yè)廢水和城市污水的產量日益增加。污水處理過程中會產生大量的懸浮物，統(tǒng)稱為污泥。污泥的成分比較復雜，如果任意堆放，會對人類、動物和植物的健康產生很大的影響。減量化、穩(wěn)定化和無害化是污泥處理的基本原則。污泥焚燒技術以其處理速度快、減量化程度高、能源可再生等優(yōu)點在國內外得到廣泛應用。這種技術是最徹底的污泥處

2、置方式，特別是在污泥中有毒有害物質含量很高且短期內無法減少的情況下。傳統(tǒng)的污泥處置工藝是利用污泥干燥設備將污泥含水率(質量分數，下同)從80%降低到20%40%，然后放入焚燒爐進行焚燒處理。該工藝具有系統(tǒng)結構復雜、占地面積大、熱利用率低等缺點。污泥干化焚燒一體化是將污泥干化系統(tǒng)與焚燒系統(tǒng)相結合，利用污泥焚燒產生的煙氣對污泥進行干化，充分利用余熱，是污泥處置的一個重要方向。1間接干燥設備污泥干燥可以去除污泥中的間隙水、毛細水和大部分附著水。根據污泥與熱媒的接觸方式，污泥干燥可分為間接干燥和直接干燥。間接干燥因其安全性高、粉塵少、對熱介質無污染而被廣泛應用。目前，使用最廣泛的間接干燥設備主要是轉盤

3、干燥機和槳葉干燥機。1.1轉盤干燥器轉盤干燥機主要由轉子系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、熱媒、管道和排氣除塵系統(tǒng)組成，如圖1所示。蒸汽或導熱油作為介質從轉子空心軸的一端進入，通過旋轉金屬盤將熱量傳遞給污泥。污泥吸收金屬盤外部的熱量以增加焓，并持續(xù)蒸發(fā)濕部分。冷凝的冷凝水從轉子的另一端排出。轉子的外圍通過固定角鋼框架安裝有一定傾角的刮刀，干燥后的物料隨著旋轉不斷被吹動和攪拌，同時物料從進口側被推向出口側。陳鍵鋒使用盤式干燥機干燥含水率為74.5%的印染污泥，并將干燥后的污泥焚燒。結果表明，干燥后的污泥焚燒處理效果較好。張偉麗等人分析了基于盤式干燥機的城市污泥干化工藝的運行參數，包括進料的濕含量、產品的濕含量和蒸

4、汽壓力。結果表明，干污泥熱值高，無需添加輔助燃料即可自行燃燒。孫棋等人利用嘉興市政污泥對盤式干燥機干燥過程中的相關參數進行了分析。結果表明，干燥器速度對干燥器傳熱影響最大，其次是進料器速度，蒸汽壓力對參數影響最小。景丹峰等采用造粒干燥一體機對石化污泥進行干燥。干燥設備是盤式干燥機。干燥污泥的含水率從85%降低到40%,污泥處理成本計算為250.31元/噸。1.2槳式干燥機葉片干燥機主要由夾套、雙軸(或四軸)葉片和傳動裝置組成。其結構如圖2所示。通過夾套、空心軸和焊接在軸上的空心葉片的熱傳導，污泥被間接加熱和干燥。楔形刀片切割和攪拌污泥，不斷更新干燥表面，從而達到干燥的目的。楔形槳葉的傳熱表面和

5、材料顆粒之間的相對運動產生擦洗效果，并能自動清理附著在楔形表面上的材料。由于楔形槳葉不是等截面結構，沒有刮泥器，只適用于低粘度的污泥，圓盤表面容易磨損和修復。熱介質可以是蒸汽或導熱油。張力紅等人用槳葉干燥機對含油污泥進行了實驗研究。結果表明，在最佳操作參數(干燥溫度180，干燥時間25 min，污泥供給量60 kg/h)下，油泥含水率可由77.6%降至30%，熱值可達4 250 K/kg。陳海波等分析了廣東某印染公司印染污泥的干燥過程。運行結果表明，污泥經槳葉式污泥干燥機處理后，含水率可由85%降至30%以下，體積可減少75%。沈為珍等人利用槳葉干燥機對北京城市污泥進行了實驗研究。結果表明，干

6、燥器的最佳操作條件是蒸汽壓力為0.50.8兆帕。當蒸發(fā)率達到1421.8 kg/(h)時，污泥含水率小于40%。焚燒設備2.1流化床流化床焚燒爐的燃燒室可分為兩部分：下部密相區(qū)和上部稀相區(qū)，如圖3所示。固體或半固體廢物中的大多數有機物通常在密相區(qū)分解?？諝鈴臓t膛底部吹入爐膛，并通過床料的空腔進入爐膛。材料在爐中攪拌和燃燒。魯山等人對污泥流化床焚燒特性進行了數值模擬和分析。結果表明，在相同的配風條件下，含水率為50%的污泥不能充分燃燒。含水率為60%的污泥燃燒時，煙氣溫度較高，CO2、SO2和NO含量也較高，而SO3含量較低。曹彤等人基于Fluent軟件，在1 036 t/h循環(huán)流化床鍋爐中模擬

7、了不同污泥和不同摻混比的煤粉、城市污泥和工業(yè)污泥的燃燒過程。結果表明，小比例混合燃燒對鍋爐運行影響不大。2.2回轉窯回轉窯主要由筒體、旋轉裝置、支撐裝置、擋輪裝置和窯頭密封裝置組成。筒體在旋轉裝置的驅動下旋轉，物料從進料口進入筒體，在回轉窯筒體旋轉傾斜裝置的作用下，物料從高到低做圓周運動和復合運動。根據窯內煙氣和物料流動的相對方向，回轉窯可分為下游回轉窯和逆流回轉窯，如圖4所示。下游回轉窯的外部結構以“長而薄”為特征，而上游回轉窯的外部結構以“短而厚”為特征。下游回轉窯的工作溫度約為1000，上游回轉窯的工作溫度約為850。這兩種窯型在使用中各有優(yōu)缺點。俞剛等人在江蘇探索了利用下游回轉窯處理城

8、市污泥的工藝流程。結果表明，添加城市污泥后，回轉窯的工作參數正常，排放的煙氣對環(huán)境沒有影響。王希生等人通過工程實例介紹了回轉窯在污泥處理中的優(yōu)勢?；剞D窯對物料適應性廣，設備運行穩(wěn)定性高，污泥焚燒過程中固相停留時間長，窯尾二次燃燒室可保證垃圾燃盡率達到99.99%。2.3爐排爐物料通過進料斗進入向下傾斜的爐排，爐排之間的交錯運動向下推動物料，使物料依次通過爐排上的各個區(qū)域，直至燃盡并排出爐膛。鄭雪艷等人和劉海等人研究了微波加熱技術污泥干化焚燒一體化是利用焚燒爐產生的煙氣余熱來干化污泥，最大限度地利用熱量，簡化焚燒過程，具有廣闊的應用前景。3.1干燥循環(huán)流化床東南大學與一家公司合作開發(fā)的250 t

9、/d污泥干化焚燒系統(tǒng)主要由污泥深度脫水、熱干化、流化床焚燒和汽輪機組成。采用“轉盤干燥機循環(huán)流化床”組合工藝。其簡要過程如圖5所示。深度脫水包括加藥過程和壓濾脫水過程。脫水后的污泥送至旋轉導熱干燥機與汽輪機中部抽出的蒸汽進行熱交換，干燥后的污泥通過螺旋給料機送至流化床焚燒。除塵后的低溫煙氣以一次循環(huán)煙氣和二次循環(huán)煙氣的形式進入爐膛，部分通過循環(huán)風機實現低氮氧化物燃燒。侯鳳云等人使用0.15兆瓦的循環(huán)流化床作為焚燒爐，利用循環(huán)流化床焚燒產生的熱煙氣在外置流化床干燥器中干燥濕污泥，干燥后的污泥送回爐膛焚燒。通過調節(jié)濕污泥進料量、輔助給煤量和循環(huán)熱灰分配閥的開度，實現爐溫的穩(wěn)定運行。試驗中，干化污泥

10、粒徑分布均勻，含水率約為20%，煙氣排放在允許范圍內。流程圖如圖6所示。3.2干燥回轉窯王等人采用“回轉窯+槳葉干燥機”的工藝組合對污泥進行干燥和焚燒。主要過程如圖7所示。系統(tǒng)中用于干燥污泥的熱媒來自導熱油爐。由槳葉干燥機干燥的污泥被送至下游回轉窯燃燒。窯內產生的煙氣一部分從二次燃燒室進入導熱油爐加熱導熱油，另一部分直接進入急冷塔和尾氣處理系統(tǒng)。王平等研究了紹興“噴霧干燥回轉窯”城市污泥焚燒項目。系統(tǒng)采用順流平行流干燥，即噴嘴安裝在塔頂，污泥和熱風從塔頂進入，焚燒設備采用順流回轉窯，其主要工藝流程如圖8所示。北京水泥廠有限公司采用干燥設備和回轉窯相結合的工藝處理污泥。回轉窯內的溫度為1350 1650。與單獨建造污泥干化焚燒裝置相比，采用回轉窯作為熱源鍋爐、焚燒爐和尾氣凈化裝置節(jié)省了投資。圖9是該裝置的工藝流程圖。結論(1)盤式干燥機的工作原理與槳式干燥機相似。然而