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

        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對污泥塊進行加熱烘干，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)驗積累。倘若沒有達到污泥烘干的知識和經(jīng)驗，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上是污泥資源化利用的第一步。




02

Q:

烘干為什么要進行污泥成份分析？

A:

根據(jù)經(jīng)驗，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)、確認工作條件是必要的。

與烘干工藝相關(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、有機質(zhì)含量、熱值、細菌含量等。



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。根據(jù)最終處置目的的不同，事實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到平衡，應(yīng)該是最經(jīng)濟合理的要求。




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的處理量。當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，當含濕量高時失水速率高，相反則降低。




05

Q:

污泥烘干的機理是怎樣的？

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）擴散過程：是與汽化密切相關(guān)的傳質(zhì)過程。當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)、交替進行，基本上反映了烘干的機理。




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)部水擴散這兩個相輔相成、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。

由于擴散速度主要是熱能推動的，對于熱對流系統(tǒng)來說，烘干機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內(nèi)的粘結(jié)外，在很大程度上可以改善物料在烘干機內(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，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)、確認工作條件是必要的。

與烘干工藝相關(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、有機質(zhì)含量、熱值、細菌含量等。




09

Q:

污泥烘干的前景如何？

A:

縱觀半個世紀以來污泥烘干技術(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、實驗性和經(jīng)驗性很強的生產(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本身。并非所有的烘干機都易于仿制，特別是當制造精度、變形量、材料的變化成為訣竅的時候。

對烘干技術(shù)進行不斷的優(yōu)化努力，一直是以安全性為目標的，而解決安全性的出路極為有限，它仍然是以烘干機結(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（有機肥料，通過堆肥實現(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

－氮氣儲備系統(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熱介質(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制造的成本，并進一步提高過剩熱量在烘干機內(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，意味著進一步擴大熱交換設(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)機及其管線的負荷，有時為了克服這種負荷，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，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