陳樂(lè)樂(lè) 叢海櫻 王舒嫻

摘要：介紹了污泥干化焚燒項(xiàng)目能量平衡計(jì)算方法，從影響能耗的影響因素角度給出了熱量分析、能耗計(jì)算過(guò)程。該計(jì)算方法可以解決污泥干化焚燒過(guò)程中補(bǔ)充外部能量的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：污泥;干化焚燒;能耗

安吉凈源污水處理有限公司日處理290噸污泥綜合處置項(xiàng)目是實(shí)現(xiàn)對(duì)安吉縣污泥無(wú)害化處置功能的最終環(huán)節(jié)，對(duì)實(shí)現(xiàn)安吉縣污泥無(wú)害化處理十分必要。本文通過(guò)對(duì)污泥干化焚燒過(guò)程中的能量平衡進(jìn)行計(jì)算，旨在為項(xiàng)目能源補(bǔ)充提供依據(jù)。

1、項(xiàng)目工藝流程簡(jiǎn)述

本項(xiàng)目污泥處理所選用的工藝如下：

1、污泥處理工藝：噴霧干化+焚燒;

2、煙氣凈化工藝：袋式除塵+臭氧除臭+凈化塔洗滌+脫白除霧氣。

具體污泥處理工藝流程圖如下所示：

工藝流程簡(jiǎn)述：

車(chē)載污泥進(jìn)場(chǎng)，倒入地下接收系統(tǒng)，再由螺桿泵（或柱塞泵）經(jīng)過(guò)濾器送入大型污泥儲(chǔ)罐，再由柱塞泵把污泥送到高位泥罐，最后經(jīng)螺桿泵提升后送入噴霧干化塔，經(jīng)塔頂噴嘴霧化后，與從二燃室中排出的高溫?zé)煔忭樍鹘佑|進(jìn)行干化。干化過(guò)程中進(jìn)口高溫?zé)煔鉁囟?50℃，排出廢氣溫度約70℃;經(jīng)干化后污泥含水率從80%降低至～20%，然后直接進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯焚燒爐進(jìn)行焚燒?；剞D(zhuǎn)窯焚燒爐為順流式，即窯體內(nèi)物料運(yùn)動(dòng)的方向與煙氣流向相同：干污泥從筒體的頭部進(jìn)入，隨著筒體的轉(zhuǎn)動(dòng)緩慢地向尾部移動(dòng);焚燒所需助燃空氣，一部分來(lái)自于污泥料倉(cāng)除臭系統(tǒng)抽氣，另一部分為環(huán)境空氣，經(jīng)由鼓風(fēng)機(jī)鼓至燃燒室加熱至約500～1000℃，從窯頭進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯焚燒爐。隨窯體的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程，干污泥與助燃空氣充分接觸，完成干燥、燃燒、燃盡的全過(guò)程，渣由尾部排出。燃燒生成的煙氣由尾部排出進(jìn)入二燃室，在二燃室內(nèi)，由于助燃空氣的作用使煙氣溫度達(dá)到850℃以上，并停留2.5s以上，以分解控制二噁英的生成。為去除煙氣中的二噁英和重金屬，確保煙氣中二噁英和重金屬等有害物質(zhì)濃度達(dá)到要求的排放指標(biāo)，在煙氣凈化系統(tǒng)中增加活性炭噴射的輔助凈化措施。

焚燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔膺M(jìn)入噴霧干化塔，作為干化過(guò)程的熱源。干化塔出口的廢氣經(jīng)過(guò)中間塔、袋式除塵器和凈化塔洗滌并除霧后達(dá)標(biāo)排放。中間塔用于去除煙氣中部分酸性氣體;袋式除塵器主要去除廢氣中的粉塵;系統(tǒng)引風(fēng)機(jī)至凈化塔風(fēng)管投加臭氧，用于去除煙氣中的有機(jī)臭氣;廢氣再經(jīng)過(guò)洗滌，同吸收廢氣中的可溶氣體，采用苛性鈉去除H2S、SOx等酸性氣體，洗滌后的煙氣經(jīng)過(guò)白煙消減裝置高空“無(wú)煙”排放。

2、項(xiàng)目能量平衡分析和天然氣使用量預(yù)測(cè)

本項(xiàng)目天然氣主要作為回轉(zhuǎn)窯污泥焚燒輔助燃料。

1、干化污泥成分及燃燒基本參數(shù)

干化污泥設(shè)計(jì)處理量：按1t/h計(jì);

干化污泥成分：含水量200kg/h（20%），可燃組分400kg/h（40%），灰分400kg/h（40%）;

灰分比熱容：按1.17kJ/kg.℃計(jì);

干化污泥平均低位熱值：按8415kJ/kg計(jì);

850℃煙氣產(chǎn)生量：按10.0Nm3/kg干化污泥計(jì);

850℃煙氣焓值：按1063kJ/Nm3計(jì);

2、污泥焚燒熱平衡計(jì)算

Q干化污泥+Q天然氣=Q灰渣+Q煙氣+Q損失

干化污泥燃燒熱Q干化污泥=8415kJ/kg×1000kg/h=8.4×106kJ/h;

天然氣熱風(fēng)爐供熱量Q天然氣：熱風(fēng)爐供熱量以F表示，單位為kJ/h;

灰渣顯熱Q灰渣=400kg/h×1.17kJ/kg.℃×（850-60）=3.7×105kJ/h;

煙氣顯熱Q煙氣=10.0Nm3/kg×1000kg/h×1063kJ/Nm3=10.6×106kJ/h;

熱損失Q損失=爐壁熱損（按輸入熱量5%）+干化污泥不完全燃燒熱損失（按干化污泥燃燒熱3.5%）

=（8.4×106+F）×5%+8.4×106×3.5% kJ/h

=7.1×105+5%F kJ/h

根據(jù)熱平衡，可推算天然氣熱風(fēng)爐供給熱量F為3.5×106kJ/h。項(xiàng)目天然氣熱風(fēng)爐供熱效率按90%計(jì)，則需天然氣供熱量3.9×106kJ/h，項(xiàng)目天然氣熱值為35544kJ/Nm3，折算天然氣用量110Nm3/h。

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)處理80%含水量的污泥290t/d，噴霧干化后的干化污泥含水量20%，則需處理干化污泥72.5t/d，按24小時(shí)生產(chǎn)計(jì)算，則每小時(shí)需處理干化污泥3.02t。依次推算，本項(xiàng)目污泥焚燒需用天然氣量332Nm3/h。

本項(xiàng)目年工作7200小時(shí)，則預(yù)計(jì)年用天然氣量約239.0萬(wàn)Nm3，折標(biāo)煤2902.2tce。

本項(xiàng)目污泥處理用天然氣單耗：22.6Nm3/t。

3、結(jié)語(yǔ)

在該污泥干化焚燒系統(tǒng)中，將含水率為80%，實(shí)際熱值為2000kcal/kg左右的濕污泥干化至含水率為20%的污泥，經(jīng)過(guò)熱量平衡計(jì)算，污泥自身的熱量不足以自持燃燒，每小時(shí)需補(bǔ)充天然氣332m3才能實(shí)現(xiàn)熱量平衡，為項(xiàng)目的外部能源設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

杭州市城鄉(xiāng)建設(shè)設(shè)計(jì)院股份有限公司 浙江杭州 310004