我们来简单介绍一下污泥干化—焚烧工艺技术。80%或60%的污泥干化到具有自持燃烧的程度,可分为直接干化技术和间接干化技术。
因为烟气接触有污染早期认为直接干化是不可行的,但是对尾气治理达到排放标准后就没问题了。直接干化技术,主要是喷雾干燥和带式干化,还有其他的滚筒干燥等;间接干化分别为桨叶干化、圆盘干化、薄层干化等。这些技术都有一些适用条件和特点。
间接干化技术的设备单机最大处理能力为100吨/天。单机处理能力小是间接干化技术面临着问题。在国际市场,300吨的焚烧已经是大项目了,但是在我们国家动辄就是500吨、1000吨的项目。如果单机处理能力小,千吨级项目就要选择十几台处理设备,这样使系统复杂程度非常高。那么间接干化处理设备为什么做不大呢?因为间接干化主要靠桶壁加热,而桨叶的面积很小,滚筒直径增大后和加热面积不成正比,做到一定直径后就很难再做大,这是间接干化的技术弱点。
对比直接干燥的的单体设备可以做到比较大的体量,比如“喷雾干燥技术“单塔可以做到500吨/个,更适用于大型污泥干燥项目。
作为焚烧工艺设备主要有三个,分别是鼓泡流化床、循环流化床和回转窑。其中循环流化床基本上用于掺烧,单独污泥焚烧很少使用,是因为飞灰的量比较大,鼓泡流化床和回转窑是污泥焚烧主要采用的设备,在国内都有应用的案例。据我所知苏伊士运营的污泥项目焚烧的不多,主要采用干化和掺烧。
“2019年中国给水污泥论坛”上曾提出,中国污泥处理界面临重大的历史选择,选择高干脱水工艺将阻碍污泥处理技术发展。有幸的是,2021年生态环境部做政策清理废止了这个文件。全世界污泥处理厂90%都不采用这条技术路线,我们采用了这条技术路线,留下得高干脱水污泥技术怎么办?这是焚烧时代的机会,同时也是陷阱。
机会是深度脱水的污泥(~50%含水率)如果直接焚烧,可避免在干化粘滞区工作;有机质含量>50% 、深度脱水50%含水率的污泥,可自持燃烧,简化干化焚烧工艺。同时存在的陷阱是,如果污泥有机质<50%、高干脱水>60%含水率的污泥将面临非常尴尬的状况,干化设备必须上,为了脱出小量水导致投资效率非常低,并且这个系统配置上非常困难,太干了要喷水降温,含水率高了,烧不起来。所以,这是它的陷阱。
鼓泡流化床对低热值的解决方法是热气回流,回流后干化了污泥,相当于提高了热值,在 500<污泥热值<1000范围内起作用,针对不同情况下数值范围是不一样的,但如果热值低于500再回流也起不到作用。
热值高的情况下,流化床就会出现问题。我们从日本引进的炉型基本是绝热的,超过900°以上就需要降温,否则就会结焦。对于高热值的项目,反而需要喷水降温,这在经济上是不合理的,从工艺路线上来讲也不应该这么做。对现场数据的调研、对工艺的把握是非常重要的。所以说,这对焚烧来说,既是机会也是陷阱。
针对这种情况,我们这两年开发了立式叠层高压脱水,可迅速将80%含水率的污泥脱水至50%以下,对大部分的城市污泥脱到这个程度后,用很简单的直接干燥就可以进到焚烧,使得工艺流程大为简化,国产化后的污泥喷雾干化焚烧工程投资成本、运行成本都降低不少,大规模降低了工程造价,项目投资也大为降低。
按照80%的含水率来算,以前是正能量的,如果采用这种工艺是负能量的,能作为热能或者电能的产出。我们做过400吨/日的可研,驱动一个一兆瓦的发电机以后,对内部用电可以基本平衡,符合低碳绿色,这是一个非常好的技术方向。
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