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    烘干設(shè)備廠家:解答空氣能烘干污泥的十六大技術(shù)疑問

    作者:Lucy  來源:正旭空氣能  發(fā)表時間:2019/6/26  點(diǎn)擊:4310
              污泥烘干雖然聽起來很簡單,就是把污泥做成塊狀,然后利用空氣能熱泵烘干機(jī)對污泥塊進(jìn)行加熱烘干,形成污泥干塊。但是深入污泥烘干操作,就突顯出其所需要的知識儲備和經(jīng)驗(yàn)積累。倘若沒有達(dá)到污泥烘干的知識和經(jīng)驗(yàn),下面的十六個關(guān)于空氣能烘干污泥的問題,你能答得出來嗎?

      01

      Q:
      為什么說污泥烘干是資源化利用的第一步?
      A:

      污泥無論來自工業(yè)還是市政,其處理的一個可行目標(biāo)就是使所有來自工業(yè)中的污染物作為原料返回到工藝中去。所有的污染物事實(shí)上都是中間過程流失的原料,造成流失的媒介大多數(shù)情況下是水,去除水,將使得大量的潛在污染物可以重新得到利用。

      污泥所含的污染物一般均有很高的熱值,但是由于大量水分的存在,使得這部分熱值無法得到利用。如果焚燒高含水率的污泥,不但得不到熱值,還需要大量補(bǔ)充燃料才能完成燃燒。

      如果將污泥的含水率降到一定程度,燃燒就是可能的,而且,燃燒所得到的熱量可以滿足部分甚至全部進(jìn)行烘干的需要。同樣的道理,無論制造建材還是圖例利用,減少含水率是關(guān)鍵。因此,可以說污泥烘干或半烘干事實(shí)上是污泥資源化利用的第一步。


      02

      Q:
      烘干為什么要進(jìn)行污泥成份分析?
      A:

      根據(jù)經(jīng)驗(yàn),對污泥成份做一定的分析,對于確定烘干工藝、獲得最佳設(shè)計參數(shù)、確認(rèn)工作條件是必要的。

      烘干工藝相關(guān)的濕泥檢測內(nèi)容包括:含水率、粘度、含油脂比例、酸堿腐蝕性、含沙率等。

      與污泥最終處置相關(guān)的干泥檢測內(nèi)容包括:重金屬含量、有機(jī)質(zhì)含量、熱值、細(xì)菌含量等。


      03

      Q:
      半烘干和全烘干是如何劃分的?
      A:

      所謂烘干和半烘干的區(qū)別在于烘干產(chǎn)品最終的含水率不同,這一提法是相對的,并沒有科學(xué)的定義?!叭娓伞敝篙^高含固率的類型,如含固率85%以上;而半烘干則主要指含固率在50-65%之間的類型。

      如果說烘干的目的是衛(wèi)生化,則必須將污泥烘干到較高的含固率,最高可能要求達(dá)到90%以上,此時,污泥所含的水分大大低于環(huán)境溫度下的平均空氣濕度,回到環(huán)境中時會逐漸吸濕。

      如果說烘干的目的僅僅是減量,則會產(chǎn)生不同的含固率要求。將含固率20%的濕泥烘干到90%或烘干到60%,其減量比例分別為78%和67%,相差僅11個百分點(diǎn)。根據(jù)最終處置目的的不同,事實(shí)上要求不同的含固率。比如填埋,填埋場的垃圾含固率平均低于60%,要求污泥達(dá)到90%意義不大。

      將污泥烘干到該處置環(huán)境下的平衡穩(wěn)定濕度,即周圍空氣中的水蒸氣分壓與物料表面上的水蒸氣壓達(dá)到平衡,應(yīng)該是最經(jīng)濟(jì)合理的要求。


      04

      Q:
      半烘干時的產(chǎn)能為什么高于全烘干?
      A:

      有些污泥烘干工藝可以將濕泥處理至含固率50-65%,而這時的處理量明顯高于全烘干時的處理量。其原因有兩個:

      首先,對于烘干系統(tǒng)來說,烘干時間決定了烘干機(jī)的處理量。當(dāng)物料的最終含水率較高(所謂半烘干)時,蒸發(fā)相同水量的時間要少于最終含水率高的情況(所謂全烘干),單位處理時間內(nèi)可以有更高的處理量。

      其次,污泥在不同的烘干條件下失去水分的速率是不一樣的,當(dāng)含濕量高時失水速率高,相反則降低。


      05

      Q:
      污泥烘干的機(jī)理是怎樣的?
      A:

      烘干是為了去除水分,水分的去除要經(jīng)歷兩個主要過程:

      1)蒸發(fā)過程:物料表面的水分汽化,由于物料表面的水蒸氣壓低于介質(zhì)(氣體)中的水蒸氣分壓,水分從物料表面移入介質(zhì)。

      2)擴(kuò)散過程:是與汽化密切相關(guān)的傳質(zhì)過程。當(dāng)物料表面水分被蒸發(fā)掉,形成物料表面的濕度低于物料內(nèi)部濕度,此時,需要熱量的推動力將水分從內(nèi)部轉(zhuǎn)移到表面。

      上述兩個過程的持續(xù)、交替進(jìn)行,基本上反映了烘干的機(jī)理。


      06

      Q:
      為什么污泥烘干耗時長?
      A:

      大多數(shù)烘干工藝需要20-30分鐘才能將污泥從含固率20%烘干至90%。

      烘干是由表面水汽化和內(nèi)部水?dāng)U散這兩個相輔相成、并行不悖的過程來完成的,一般來說,水分的擴(kuò)散速度隨著污泥顆粒的烘干度增加而不斷降低,而表面水分的汽化速度則隨著烘干度增加而增加。

      由于擴(kuò)散速度主要是熱能推動的,對于熱對流系統(tǒng)來說,烘干機(jī)一般均采用并流工藝,多數(shù)工藝的熱能供給是逐步下降的,這樣就造成在后半段高干度產(chǎn)品烘干時速度的減低。對熱傳導(dǎo)系統(tǒng)來說,當(dāng)污泥的表面含濕量降低后,其換熱效率急遽下降,因此必須有更大的換熱表面積才能完成最后一段水分的蒸發(fā)。



      07

      Q:
      縮短烘干時間的可能性?
      A:

      對所有烘干機(jī)來說,縮短烘干時間意味著生產(chǎn)效率的提高。能夠用5分鐘烘干的物料,誰也不會用10分鐘。能否縮短烘干時間,不是主觀意愿決定的,而是烘干條件決定的。

      影響烘干過程的因素很多,比如介質(zhì)環(huán)繞物料的狀況,介質(zhì)運(yùn)動的速度、方向,物料的性質(zhì)、大小、堆置情況、濕度、溫度等。這些因素的總和,決定了烘干時間。以上狀況的改善和優(yōu)化事實(shí)上是工藝決定的,其中一個普遍采用的方法是干泥返混,除避免污泥在烘干機(jī)內(nèi)的粘結(jié)外,在很大程度上可以改善物料在烘干機(jī)內(nèi)的受熱條件,從而有效地縮短時間。



      08

      Q:
      烘干前為什么要分析污泥成分?
      A:

      根據(jù)經(jīng)驗(yàn),對污泥成份做一定的分析,對于確定烘干工藝、獲得最佳設(shè)計參數(shù)、確認(rèn)工作條件是必要的。

      烘干工藝相關(guān)的濕泥檢測內(nèi)容包括:含水率、粘度、含油脂比例、酸堿腐蝕性、含沙率等。

      與污泥最終處置相關(guān)的干泥檢測內(nèi)容包括:重金屬含量、有機(jī)質(zhì)含量、熱值、細(xì)菌含量等。


      09

      Q:
      污泥烘干的前景如何?
      A:

      縱觀半個世紀(jì)以來污泥烘干技術(shù)的發(fā)展歷程,可以看出,污泥烘干采用的仍是幾十年前的傳統(tǒng)烘干技術(shù),只不過經(jīng)過一定的改造,以使之更適應(yīng)污泥這種物料而已。在污泥烘干領(lǐng)域,至今仍不斷有新的技術(shù)出現(xiàn),但是在近期內(nèi)發(fā)現(xiàn)一種更好的、革命性的技術(shù)來代替一切,其可能性很小。

      絕大多數(shù)烘干設(shè)備是已經(jīng)存在幾十年甚至上百年的“古老”技術(shù),這方面的技術(shù)壁壘并不高。烘干工藝是一種綜合性、實(shí)驗(yàn)性和經(jīng)驗(yàn)性很強(qiáng)的生產(chǎn)技術(shù),它并不特別復(fù)雜和神秘。其核心在于意斯烘干機(jī)本身。并非所有的烘干機(jī)都易于仿制,特別是當(dāng)制造精度、變形量、材料的變化成為訣竅的時候。

      烘干技術(shù)進(jìn)行不斷的優(yōu)化努力,一直是以安全性為目標(biāo)的,而解決安全性的出路極為有限,它仍然是以烘干機(jī)結(jié)構(gòu)為中心、綜合一系列邊緣技術(shù)的持續(xù)不斷的改進(jìn)過程。

      考慮到污泥烘干完全是污水處理的延伸,全球水環(huán)境的治理仍處于剛剛起步階段,因此其前景非常廣闊,所有的新技術(shù)、新工藝都將有一個廣闊的發(fā)展空間。


      10

      Q:
      烘干后的污泥如何利用?
      A:

      將污泥進(jìn)行烘干,更有利于污泥的利用與最終處置。烘干后污泥的利用與處置主要有以下幾個方向:農(nóng)業(yè)上應(yīng)用(有機(jī)肥料,通過堆肥實(shí)現(xiàn))、建筑材料(造磚和纖維板)、污泥氣利用(可作為燃料)、填埋、投海等。


      11

      Q:
      污泥烘干廠的基本配套設(shè)施有哪些?
      A:

      一般來說,烘干工藝需要配備以下基礎(chǔ)配套設(shè)施,但根據(jù)工藝可能有較大變化:

      -冷卻水循環(huán)系統(tǒng):用于干泥產(chǎn)品的冷卻等

      -冷凝水處理系統(tǒng):工藝氣體及其所含雜質(zhì)的洗滌等;

      -工藝水系統(tǒng):用于安全系統(tǒng)的自來水

      -電力系統(tǒng):整個系統(tǒng)的供電

      -壓縮空氣系統(tǒng):氣動閥門的控制

      -氮?dú)鈨湎到y(tǒng):干泥料倉以及工藝回路的惰性化;

      -除臭系統(tǒng):濕泥料斗、儲倉、工藝回路的不可凝氣體的處理

      -制冷系統(tǒng):導(dǎo)熱油熱量撤除

      -消防系統(tǒng):為整廠配置的滅火系統(tǒng)和安全區(qū)



      12

      Q:
      半烘干與全烘干工藝在熱能能耗上的差別意味著什么?
      A:

      很多最終處置工藝是不要求全烘干的,這意味著將含水率20%的污泥烘干到40-60%即可填埋或焚燒。處理同樣規(guī)模的污泥,這兩種工藝在熱能支出方面存在巨大的差距。對熱傳導(dǎo)工藝來說,半烘干的升水蒸發(fā)量熱能凈耗一般要低于全烘干20-30大卡,加上熱源效率損失,可能達(dá)到50大卡以上的差別,此時的熱能節(jié)約意義重大。

      舉例來說,一個日處理量100噸絕干污泥的烘干廠,將平均含固率20%的污泥,分別烘干至50%和90%,采用每立方米2.00元人民幣的天然氣作為能源,此時升水蒸發(fā)量熱能能耗相差50大卡,意味著每年690萬元的熱能成本差別。


      13

      Q:
      減少烘干熱損失的主要原則是什么?
      A:

      烘干的熱損失來自三個方面,

      (1)熱源:包括熱源的類型、傳輸、儲存、利用的條件。

      (2)物料:包括污泥的濕度、粒度、粘度和污染物含量。

      (3)工藝:包括工藝類型、路線、條件及其烘干效率。

      因此,一些可行的、相應(yīng)減少以上內(nèi)容熱損失的原則就在于:

      (1)熱源:優(yōu)化熱源、換熱器選擇和組合,縮短傳輸距離,加強(qiáng)保溫。

      (2)物料:合理降低最終產(chǎn)品含固率(使之優(yōu)化適應(yīng)最終處置要求),改善冷凝條件(如減少氣量、分步冷凝等)。

      (3)工藝:減少工藝步驟、縮短工藝路線,優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)以提高烘干效率。

      所有的烘干工藝都有自己的優(yōu)點(diǎn)和長處,同時也有缺陷和不足。工藝方面繼續(xù)優(yōu)化的可能性雖然始終存在,但是調(diào)整余地已經(jīng)不大。因此,最有可能獲得直接經(jīng)濟(jì)效益的在于熱源和物料相關(guān)條件的優(yōu)化。



      14

      Q:
      為什么說烘干設(shè)備的能力和能耗是一對矛盾?
      A:

      提高烘干能力的辦法似乎應(yīng)該很簡單:既然熱傳導(dǎo)靠的是熱交換表面積,既然熱對流需要大量高溫?zé)峤橘|(zhì),增大換熱面積、提高換熱的介質(zhì)流量和溫度豈不就解決問題了?

      其實(shí)不然。任何方法都有自身的限制。提高換熱表面積,將會大大增加烘干機(jī)制造的成本,并進(jìn)一步提高過剩熱量在烘干機(jī)內(nèi)的聚集和流失;提高氣體的溫度是正確的,但要形成更高的溫度,意味著進(jìn)一步擴(kuò)大熱交換設(shè)備的投資,并提高其熱損失率;提高工藝氣體的量,將大大提高風(fēng)機(jī)及其管線的負(fù)荷,有時為了克服這種負(fù)荷,在電能方面的損失之大會使這種提高效率的想法變得不切實(shí)際。

      所以,烘干設(shè)備的處理能力是結(jié)合物料本身的特性,按照一定的能耗損失承受范圍來設(shè)計的,盲目提高其中的某些參數(shù),不一定能夠收到積極的效果,反而加重了能耗的支出。(來源環(huán)保水處理)


      15

      Q:
      烘干包括哪些必要的工藝步驟?
      A:

      污泥烘干的目的在于去掉濕泥中的部分水分,以適應(yīng)不同的處置要求。

      烘干意味著在單位時間里將一定數(shù)量的熱能傳給物料所含的濕分,這些濕分受熱后汽化,與物料分離,失去濕分的物料與汽化的濕分被分別收集起來,這就是烘干的工藝過程。

      從設(shè)備角度來描述這一過程,包括上料、烘干、氣固分離、粉塵捕集、濕分冷凝、固體輸送和儲存等。

      如果因物料的性質(zhì)(粘度、含水率等)可能造成烘干工藝的不穩(wěn)定性的(如黏著、結(jié)塊等),則有必要采用部分烘干后產(chǎn)品與濕物料混合的工藝(返料、干泥返混)。此時,在上料之前和固體輸送之后應(yīng)相應(yīng)增加輸送、儲存、分離、粉碎、篩分、提升、混合、上料等設(shè)備。



      16

      Q:
      關(guān)于污泥處理量的計算?
      A:

      根據(jù)蒸發(fā)量、入口和出口的含固率,可以推導(dǎo)出意斯烘干機(jī)的理論產(chǎn)能。

      污泥理論處理量=蒸發(fā)量+(蒸發(fā)量X濕泥含固率)/(干泥含固率-濕泥含固率)

      例如,一個蒸發(fā)量為每小時2500公斤水的意斯烘干機(jī),如果將20%的濕泥烘干到90%,則:

      2500+(2500 x 20%)/(90%-20%)x 24/1000=77噸/日

      做適合于焚燒的半烘干產(chǎn)品時:

      2500+(2500 x 20%)/(60%-20%)x 24/1000=90噸/日

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