圓盤(pán)干化機(jī)載氣處理工藝的優(yōu)化探討
行業(yè)動(dòng)態(tài)
隨著我國(guó)城市化進(jìn)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(zhǎng)，隨之帶來(lái)的污泥處理處置問(wèn)題對(duì)各地的城市管理工作也提出了新的要求。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全國(guó)城市污水處理廠每年產(chǎn)生的污泥量已超過(guò)3000萬(wàn)t，污泥產(chǎn)量的激增，使得徹底解決污泥處理問(wèn)題刻不容緩。國(guó)家頒布的《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》中明確要求，地級(jí)及以上城市污泥無(wú)害化處理處置率應(yīng)于2020年底前達(dá)到90%以上。
污泥干化焚燒工藝，作為現(xiàn)階段我國(guó)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(jìn)性、可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性、占地面積、處置徹底性等方面均具有較大優(yōu)勢(shì)。因此，對(duì)干化焚燒工藝進(jìn)行研究和優(yōu)化，對(duì)未來(lái)的工程建設(shè)具有很大的實(shí)踐指導(dǎo)意義。以國(guó)內(nèi)使用較為廣泛的圓盤(pán)干化機(jī)為例，對(duì)該類(lèi)型干化機(jī)的典型工況進(jìn)行分析，提出了圓盤(pán)干化機(jī)載氣處理的工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。該方案通過(guò)載氣處理循環(huán)利用的方式，大大減少了圓盤(pán)干化機(jī)載氣的外排量，為載氣在污泥單獨(dú)干化焚燒項(xiàng)目中的焚燒處置提供了可能，徹底解決了圓盤(pán)干化機(jī)載氣的處置問(wèn)題。
1 圓盤(pán)干化機(jī)的原理及應(yīng)用局限性
圓盤(pán)干化機(jī)本體由一個(gè)筒形外殼和一組貫穿的中空?qǐng)A盤(pán)構(gòu)成。熱流體從中空?qǐng)A盤(pán)內(nèi)側(cè)通過(guò)，把熱量以間接的方式傳導(dǎo)給污泥。污泥在中空?qǐng)A盤(pán)外側(cè)與筒形外殼之間通過(guò)，吸收熱量，蒸發(fā)水分，實(shí)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(pán)干化機(jī)必須設(shè)置載氣引風(fēng)機(jī)，即通過(guò)引入一種載帶氣體（通常為干空氣）來(lái)攜帶走不斷積聚的水蒸氣。
圓盤(pán)干化機(jī)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(wú)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(pán)干化機(jī)的使用場(chǎng)合，對(duì)工程項(xiàng)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(pán)干化機(jī)的適用性。
2 圓盤(pán)干化機(jī)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(pán)干化機(jī)為例，建立衡算模型，進(jìn)行定量工藝分析。圓盤(pán)干化機(jī)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(guò)將載氣尾氣經(jīng)過(guò)處理后重新送入圓盤(pán)干化機(jī)，以替代部分新鮮載氣，該優(yōu)化工藝可以大大減少圓盤(pán)干化機(jī)的載氣外排量。
隨著載氣回流比的逐漸增大，圓盤(pán)干化機(jī)的總載氣量會(huì)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(guò)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(jì)中載氣回流比及外排載氣量應(yīng)根據(jù)情況相應(yīng)取值?；亓鞅冗^(guò)大會(huì)導(dǎo)致圓盤(pán)干化機(jī)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(pán)干化機(jī)載氣處理工藝優(yōu)化工程措施
（1）圓盤(pán)干化機(jī)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(jī)改為載氣循環(huán)風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)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(jī)內(nèi)負(fù)壓。按照80%的回流比計(jì)算，風(fēng)機(jī)風(fēng)量將增加4.57%；而在新工況條件下，該風(fēng)機(jī)風(fēng)壓僅用于克服干化系統(tǒng)內(nèi)部阻力損失，無(wú)需再向外輸送載氣，風(fēng)壓會(huì)相應(yīng)減小。
（3）增加載氣外排風(fēng)機(jī)，風(fēng)壓根據(jù)焚燒爐進(jìn)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(jī)后，干化工藝能耗增加不大。
（4）圓盤(pán)干化機(jī)密封性要求增加。原進(jìn)泥口必須為管道式密閉接口；原敞開(kāi)式進(jìn)氣口需密閉，并與循環(huán)引風(fēng)機(jī)出風(fēng)口連接，作為載氣回流接口；圓盤(pán)干化機(jī)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(pán)干化機(jī)增加負(fù)壓吸氣閥。采用優(yōu)化工藝后，圓盤(pán)干化機(jī)為全密閉系統(tǒng)。當(dāng)外排載氣時(shí)，干化機(jī)本體內(nèi)的負(fù)壓會(huì)不斷增加，因此必須設(shè)置相應(yīng)的補(bǔ)氣閥平衡本體內(nèi)壓力。
（6）蒸汽消耗量變化。圓盤(pán)干化機(jī)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(méi)有變化，因此，該優(yōu)化工藝對(duì)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(shí)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(méi)有發(fā)生變化，因此優(yōu)化工藝對(duì)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(jī)的聯(lián)動(dòng)控制及干化機(jī)本體負(fù)壓吸氣機(jī)械控制，對(duì)自動(dòng)化控制水平的要求不高，簡(jiǎn)單易行。
4 結(jié)語(yǔ)
載氣處理工藝的選擇是污泥單獨(dú)干化焚燒工藝設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一。通過(guò)增加少量的投資和運(yùn)行成本，將圓盤(pán)干化機(jī)的載氣外排量降到較低限度，使得惡臭載氣在污泥單獨(dú)干化焚燒項(xiàng)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(wèn)題。該方案無(wú)需將載氣送入熱電廠協(xié)同焚燒處置，大大擴(kuò)大了圓盤(pán)干化機(jī)的使用場(chǎng)合，對(duì)于圓盤(pán)干化機(jī)在單獨(dú)干化焚燒工藝中的應(yīng)用具有較大的促進(jìn)作用，對(duì)于已建的圓盤(pán)干化工程也具有一定的借鑒意義。
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