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江南,卧式薄层干化两段法工艺在污泥掺烧发电领域的应用现状和实例分析 干化焚烧而非厌氧消化乃污泥处置的终极方向 碳中和：低碳减排vs污水处理
时间：2023-12-30
焦点提醒：卧式薄层干化两段法工艺在污泥掺烧发电范畴的利用近况和实例阐发 干化燃烧而非厌氧消化乃污泥措置的最终标的目的 碳中和：低碳减排vs污水处置
摘要：本文对卧式薄层污泥干化两段法工艺进行了具体引见，并以上海市竹园片区污泥处置措置扩建项目为例进行了阐发。卧式薄层干化机单机处置能力年夜，平安性高，密封性好，废气量少，车间情况友爱，基在卧式薄层干化两段法工艺在平安性、矫捷性、经济性等方面的诸多劣势，该工艺愈来愈多的利用在污泥掺烧发电范畴，可做为国内电厂污泥处置措置项目标优选工艺之一。
跟着城市的快速成长，污水量不竭增添，污水处置厂提标革新进度延续加速，致使污泥产量年夜年夜增添，截止到2016 年末我国污水处置量到达1.5亿 m/d，污泥总量近 3000 万吨，估计到2020 年以含水率80%计我国的污泥产量将冲破 6000 万吨。
在城市污水的搜集和处置进程中发生的污泥，可能含有重金属物资、病原体、病毒、微生物和年夜量的毒性无机物，如不加以妥帖处置和措置，将给排放区四周情况形成严峻的二次污染，要挟人类健康。污泥处置措置的问题已成为当前情势下的凸起情况问题。
我国今朝首要的污泥处置体例包罗浓缩、调度、脱水、干化等，以浓缩、调度和脱水为主，干化率尚处在较低程度。污泥措置是指污泥经处置后的终究去向，我国今朝首要的污泥措置体例有卫生填埋、地盘操纵、燃烧后建材操纵等，此中卫生填埋是最经常使用的体例。一方面因为相关尺度愈来愈严酷，另外一方面受制在无限的可操纵地盘资本，干化加燃烧的处置措置体例愈来愈遍及。
01 卧式薄层污泥干化两段法工艺
污泥干化是操纵燃烧化石燃料所发生的热能或工业余热、废热，经由过程特地的工艺和装备，使污泥中水分快速蒸发的一种工艺[7]。污泥干化对污泥中的水份进行去除，从而到达干燥污泥、缩小污泥体积、提高污泥热值的目标，同步实现污泥的减量化和不变化。
卧式薄层污泥干化两段法工艺是今朝我国年夜型污泥干化项目标支流工艺之一，它是操纵饱和蒸汽或导热油作为热媒的间接加热干化工艺。
1.1 焦点装备
卧式薄层污泥干化两段法工艺的焦点装备是卧式薄层干化机，由德国Buss-SMS-Canzler公司出产。Buss-SMS-Canzler公司成立在1919年，相干产物触及石油化工、医药、食物和情况能源等范畴，总部位在德国布茨巴赫，并在瑞士巴塞尔具有完美的产物研发中间和实验基地，是难处置夹杂物料热分手处理方案和薄层蒸发手艺的世界领先者，也是专业开辟和出产用在干燥高粘性物料处置装备的全球带领企业。
图1为卧式薄层干化机布局简图，卧式薄层干化机首要由外壳、转子和叶片、驱动装配三部门构成。外壳为压力容器，其壳体夹套内可注入饱和蒸汽或导热油作为污泥干化工艺的热媒，材质为欧标的耐高温汽锅钢，内壁作为与污泥接触的传热部门，供给首要的换热面积和污泥薄层的载体，其材质有多种材料可选，此中Naxtra700高强度布局钢覆层普遍合用在市政行业，防侵蚀性和耐磨性优在其他材料；转子为一根全体的空心轴，其非凡的加工工艺能够确保转子在受热和高速动弹的同时不发生挠度，一直使叶片外沿与内壁的距离连结5-10mm，在转子的动弹和叶片的涂布下，进入干化机的污泥会平均的在内壁上构成一个动态的薄层，污泥薄层不竭的被更新，在向出料口推动的进程中延续被干化。
1.2 工艺流程
离心脱水后含水率80%-85%的湿污泥经由过程车载运输或管道输送至湿污泥料仓，料仓内部设有滑架以避免污泥架桥，底部设有卸料螺旋和湿污泥输送泵。
湿污泥输送泵将污泥输送至薄层干化机进口，进入薄层干化机的污泥被转子上的叶片涂布在热壁概况，叶片在对热壁概况的污泥频频翻混的同时，还将其向前推送到出泥口。在此进程中，污泥中水份被加热蒸发为水蒸汽，水蒸汽在干化机内部与污泥逆向活动，由污泥进料口上方的乏汽箱进入尾气冷凝系统。
薄层干化机内发生的蒸发尾气经由过程乏汽箱进入冷凝系统后，起首进入冷凝器，在冷凝器中，废蒸汽经由过程水洗，水份从蒸发尾气中被冷凝下来。少许不凝气体（空气和污泥中挥发物）颠末除雾器进行液滴分手后，由废气风机排出干化系统，进入除臭系统或进入燃烧系统处置。自干化系统排出的废气量少少，仅为系统蒸发水量的5%-10%，废气风机使全部干化系统处在负压状况，避免臭气和粉尘的外溢。
自薄层干化机产出的含水率30%-40%的干污泥进入到后续线性干化机中进一步干化，含水率最低可干化至5%。当对干污泥进行暂存时，设置污泥冷却器，线性干化机干化后的污泥先颠末冷却，将污泥温度下降到50℃以下以提高平安性，避免污泥焖燃或自燃，随后顺次经由过程卸料阀和刮板输送机送至干污泥料仓贮存。当后续接燃烧系统时，干化系统可经由过程输送装备间接与燃烧系统串连。
卧式薄层干化两段法工艺可经由过程污泥中的蒸发水实现系统内自惰性化的要求，在开机和告急环境下采取低压蒸汽、新颖水或氮气作为干化系统的惰性化介质。在乏汽箱出口设有氧含量阐发仪，经由过程对干化系统内氧含量的节制，实现污泥干化系统平安不变运转。
1.3 工艺劣势
1）平安：系统密闭性好，一直保持-0.5到-1kPa的微负压，无臭气和粉尘外溢；系统可自惰性化并设置多种惰性化手段，市政项目中氧含量节制在5%以下；干化机出口干污泥温度能够到达100℃，完全起到杀菌感化，合适美国环保署污泥措置规范EPA503尺度；利用汗青上无任何平安变乱。
2）不变：在污泥与煤协同燃烧的项目中，当进入电厂汽锅的污泥含水率较年夜时，易对汽锅装备发生负面影响，可能致使严峻的装备破坏，一是对炉膛内墙冲洗加重，磨损严峻，二是易致使输送系统梗塞，形成停炉停机事务。薄层污泥干化两段法工艺出泥含水率低，并可经由过程调理干化机内蒸汽压力实现出泥含水率20%-33%之间快速调理，与其它工艺比拟劣势较着，对保持电厂装备和电网运转不变起到积极感化。
3）简单：污泥产物的平均性和颗粒化可加强电厂汽锅运转的不变性，其它工艺均需增添破裂或造粒装备，而薄层干化机可自造粒（图2），产物为平均颗粒化污泥（图3），无需额外增添造粒装备；从属装备数目少，占地空间小，操作节制简单；无载气轮回，无污泥返混；依照《压力容器检验规程》各类干化机需进行周期性内壁检测，薄层干化机检验无需其它吊装装备，检验便利且高效。
4）矫捷：合用范畴普遍，合适多品种型污泥，可接管进泥含水率65%-90%的湿污泥；两段法工艺可出产肆意含固率均一的产物；启停和排空时候短，再次启动无需清掏功课。
5）经济：蒸发效力高，在污泥协同燃烧的项目中，可间接以电厂蒸汽作为热媒，薄层干化机每平米每小时蒸发水量可达45kg以上，与以蒸汽产热水作为热媒的工艺比拟，蒸发效力超出跨越5倍以上；市政项目上可与其他系统连系（如消化系统），能实现80%以上的高效力热能收受接管；保护本钱低，每一年仅需1次5-10天的年检；臭气量极小，处置费用低；全主动化节制，低监控需求。
02 卧式薄层污泥干化工艺在市政范畴的利用近况
截止到2020年12月，卧式薄层干化工艺在国内共有34个事迹，共78台卧式薄层干化机，此中市政项目共有20个共62台干化机，表1展现了近几年卧式薄层干化工艺（一段法和二段法）在市政项目中的典型事迹。
03 卧式薄层污泥干化两段法工艺在污泥掺烧发电范畴的实例阐发
上海竹园片区污泥处置措置扩建项目办事对象为竹园第1、第二污水处置厂提标革新至一级A出水尺度和新建进级补量项目建成后220万m/d 污水处置发生的脱水污泥。项目扶植范围223tDS/d，折合含水率80%的污泥量1115t/d，举措措施设置装备摆设斟酌一期项目燃烧线检验工况，项目岑岭处置范围为288.5tDS/d，折合含水率80%的污泥量1442.5t/d。
污泥处置工艺线路采取薄层干化两段法+电厂掺烧工艺，含水率80%的脱水污泥由自卸式卡车运输至污泥处置厂，经污泥领受、贮存系统后，由湿污泥泵送至薄层污泥干化系统，然后经干化系统处置后，平均含水率下降至30%（可调理规模20%～30%），发生的干污泥由密闭式卡车运输至上海外高桥第二电厂或第三电厂与煤协同燃烧，表2为该项目污泥干化系统首要参数表。
图4为竹园片区污泥处置措置扩建项目污泥干化系统图，污泥车颠末地磅称量后，将湿污泥倾倒至地下领受料仓，然后经由过程柱塞泵系统输送至湿污泥贮存仓，随后湿污泥经由过程卸料螺旋和螺杆泵被输送至薄层干化机，螺杆泵为变频装备，可矫捷节制进入薄层干化机的污泥量。
湿污泥进入薄层干化机进行第一段干化，干化后的污泥经由过程溜槽落入线性干化机中，干污泥在线性干化机中进一步干化，出泥含水率可在20%-33%规模内经由过程调理干化机内蒸汽压力快速完成。经二段干化后的污泥进入冷却螺旋中进行冷却，随后经由过程卸料阀和刮板输送至干污泥料仓进行暂存。
自干化机发生的蒸发尾气与污泥逆向活动，自干化机上方的乏汽箱进入后续尾气冷凝系统，蒸发尾气在冷凝器内被喷淋冷凝下来，不凝气体进入到后续除雾器中，在除雾器中进行液滴分手后，终究尾气经由过程风机排出干化系统，进入臭气处置系统进行处置。
卧式薄层干化系统所用到的公用项目前提首要有饱和蒸汽、中水、仪表风、轮回冷却水、新颖水。干化系统所用蒸汽来自电厂，经分气缸分派至10条出产线。干化系统配套有空压系统为系统供给仪表空气，凝液收受接管系统用在收受接管干化机蒸汽凝液，轮回冷却水系统为系统供给轮回冷却水。
干化系统发生的废水首要是利用中水喷淋洗涤蒸发尾气后的喷淋水，这部门污水将前往污水处置场进行处置。废气进入臭气处置系统集中处置。干化后的污泥送至外高桥电厂与煤协同燃烧。
竹园片区污泥处置措置扩建项目污泥干化系统在2020年8月顺遂经由过程机能查核，项目年运转时候可达8000h，年污泥处置量可达40万����APP吨以上，项目的建成投运将底子处理竹园片区污泥的前途问题，助力上海市经济实现可延续成长，可为国内与电厂协同燃烧的污泥处置措置项目供给参考。
04 总结
1）卧式薄层干化系统密闭性好，能实现严酷的氧含量节制，平安性极高，在30多年利用汗青上从未产生过任何平安变乱，是现今污泥干化范畴最平安的干化工艺之一。
2）在污泥掺烧发电项目中，干污泥形态和含水率的节制很是要害，将影响到干化系统后续的燃烧系统的运转，卧式薄层干化两段法工艺一方面能够生成粒径平均且无粉尘的颗粒化产物，另外一方面能经由过程改变蒸汽压力和二段线性干化机的转速快速实现含水率的调理，卧式薄层干化两段法工艺对干污泥形态和含水率的杰出节制能包管全部系统运转不变。
3） 卧式薄层干化两段法污泥干化协同措置是市政污泥处置措置的成长潮水，在平安性、不变性、靠得住性、进步前辈性等方面均具有较着劣势，将卧式薄层干化两段法工艺利用在协同措置污泥方面是现今市政污泥处置措置科学公道的选择。
