圓盤干化機載氣處理工藝的優(yōu)化探討
行業(yè)動態(tài)
隨著我國城市化進程的不斷加快，城鎮(zhèn)污水處理廠的建設(shè)規(guī)模迅猛增長，隨之帶來的污泥處理處置問題對各地的城市管理工作也提出了新的要求。據(jù)統(tǒng)計，目前全國城市污水處理廠每年產(chǎn)生的污泥量已超過3000萬t，污泥產(chǎn)量的激增，使得徹底解決污泥處理問題刻不容緩。國家頒布的《水污染防治行動計劃》中明確要求，地級及以上城市污泥無害化處理處置率應(yīng)于2020年底前達到90%以上。
污泥干化焚燒工藝，作為現(xiàn)階段我國一線城市污泥治理的主流工藝路線，與其他污泥處理處置工藝相比，在先進性、可靠性、安全性、經(jīng)濟性、占地面積、處置徹底性等方面均具有較大優(yōu)勢。因此，對干化焚燒工藝進行研究和優(yōu)化，對未來的工程建設(shè)具有很大的實踐指導(dǎo)意義。以國內(nèi)使用較為廣泛的圓盤干化機為例，對該類型干化機的典型工況進行分析，提出了圓盤干化機載氣處理的工藝優(yōu)化設(shè)計方案。該方案通過載氣處理循環(huán)利用的方式，大大減少了圓盤干化機載氣的外排量，為載氣在污泥單獨干化焚燒項目中的焚燒處置提供了可能，徹底解決了圓盤干化機載氣的處置問題。
1 圓盤干化機的原理及應(yīng)用局限性
圓盤干化機本體由一個筒形外殼和一組貫穿的中空圓盤構(gòu)成。熱流體從中空圓盤內(nèi)側(cè)通過，把熱量以間接的方式傳導(dǎo)給污泥。污泥在中空圓盤外側(cè)與筒形外殼之間通過，吸收熱量，蒸發(fā)水分，實現(xiàn)污泥的干化。為加快新生水蒸氣的排出，提高干化效率，圓盤干化機必須設(shè)置載氣引風(fēng)機，即通過引入一種載帶氣體（通常為干空氣）來攜帶走不斷積聚的水蒸氣。
圓盤干化機由于直徑較大，污泥水蒸氣排氣不暢，因此載氣需求量大。設(shè)置載氣除臭設(shè)施不僅增加了工程總投資，其除臭效果也因污泥泥質(zhì)的不確定性而無法保證。而將載氣通入熱電廠焚燒的處置方式大大限制了圓盤干化機的使用場合，對工程項目的選址要求較高。因此，必須探索一種新的載氣處置方式，提高圓盤干化機的適用性。
2 圓盤干化機載氣處理典型工藝及優(yōu)化
以日處理100t脫水污泥（污泥含水率為80%）的圓盤干化機為例，建立衡算模型，進行定量工藝分析。圓盤干化機產(chǎn)生的載氣量為71.97t/d（約2800Nm3/h），風(fēng)量很大。焚燒33.3t/d的干化污泥通常消耗不了如此龐大的載氣量；因此，可以考慮通過將載氣尾氣經(jīng)過處理后重新送入圓盤干化機，以替代部分新鮮載氣，該優(yōu)化工藝可以大大減少圓盤干化機的載氣外排量。
隨著載氣回流比的逐漸增大，圓盤干化機的總載氣量會略微增加，但是干化工藝的外排載氣量得到了顯著降低。這使得通過將載氣引入污泥焚燒爐直接焚燒變成了可能。由于污泥泥質(zhì)、焚燒爐選型、一二次風(fēng)分配比例等各方面因素的存在，工程設(shè)計中載氣回流比及外排載氣量應(yīng)根據(jù)情況相應(yīng)取值。回流比過大會導(dǎo)致圓盤干化機載氣中的粉塵、硫化氫、氨氣以及其他腐蝕性、惡臭性、可燃性物質(zhì)的累積。
3 圓盤干化機載氣處理工藝優(yōu)化工程措施
（1）圓盤干化機載氣處理設(shè)備規(guī)模增大。采用載氣循環(huán)的優(yōu)化工藝后，載氣量略微增加。為保證旋風(fēng)除塵器和間接冷凝器等設(shè)備的處理效率，設(shè)備規(guī)模應(yīng)與之配套。
（2）原載氣引風(fēng)機改為載氣循環(huán)風(fēng)機，風(fēng)機的風(fēng)量和風(fēng)壓變化應(yīng)與循環(huán)工藝工況條件配套，并保證干化機內(nèi)負壓。按照80%的回流比計算，風(fēng)機風(fēng)量將增加4.57%；而在新工況條件下，該風(fēng)機風(fēng)壓僅用于克服干化系統(tǒng)內(nèi)部阻力損失，無需再向外輸送載氣，風(fēng)壓會相應(yīng)減小。
（3）增加載氣外排風(fēng)機，風(fēng)壓根據(jù)焚燒爐進風(fēng)要求相應(yīng)配置。由于采用循環(huán)工藝后，外排載氣量減少，所以增加該風(fēng)機后，干化工藝能耗增加不大。
（4）圓盤干化機密封性要求增加。原進泥口必須為管道式密閉接口；原敞開式進氣口需密閉，并與循環(huán)引風(fēng)機出風(fēng)口連接，作為載氣回流接口；圓盤干化機出泥口增加鎖氣排泥閥，以防止載氣從排泥口中泄露外逸。
（5）圓盤干化機增加負壓吸氣閥。采用優(yōu)化工藝后，圓盤干化機為全密閉系統(tǒng)。當(dāng)外排載氣時，干化機本體內(nèi)的負壓會不斷增加，因此必須設(shè)置相應(yīng)的補氣閥平衡本體內(nèi)壓力。
（6）蒸汽消耗量變化。圓盤干化機的蒸汽消耗主要用于蒸發(fā)污泥中的水分，采用載氣循環(huán)工藝后，雖然載氣量略微增加，但污泥中需要蒸發(fā)的水分總量并沒有變化，因此，該優(yōu)化工藝對于蒸汽的消耗量影響不大。
（7）冷卻水消耗量的變化。間接冷凝器冷卻水的消耗主要用于吸收載氣中水蒸氣冷凝時釋放的氣化潛熱，采用載氣循環(huán)工藝后，雖然載氣量略微增加，但載氣中的水蒸氣凝量并沒有發(fā)生變化，因此優(yōu)化工藝對于冷卻水的消耗量影響不大。
（8）優(yōu)化工藝的控制。采用載氣循環(huán)工藝，僅增加了載氣外排風(fēng)機的聯(lián)動控制及干化機本體負壓吸氣機械控制，對自動化控制水平的要求不高，簡單易行。
4 結(jié)語
載氣處理工藝的選擇是污泥單獨干化焚燒工藝設(shè)計的難點之一。通過增加少量的投資和運行成本，將圓盤干化機的載氣外排量降到較低限度，使得惡臭載氣在污泥單獨干化焚燒項目中的焚燒處置變成了可能，徹底解決了載氣的二次污染問題。該方案無需將載氣送入熱電廠協(xié)同焚燒處置，大大擴大了圓盤干化機的使用場合，對于圓盤干化機在單獨干化焚燒工藝中的應(yīng)用具有較大的促進作用，對于已建的圓盤干化工程也具有一定的借鑒意義。
