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【安川学堂】污泥干化16问
上传时间:2021-04-01 10:57:32
干化为什么要进行污泥成份分析?

 

根据经验,对污泥成份做一定的分析,对于确定干化工艺、获得最佳设计参数、确认工作条件是必要的。与干化工艺相关的湿泥检测内容包括:含水率、粘度、含油脂比例、酸碱腐蚀性、含沙率等。与污泥最终处置相关的干泥检测内容包括:重金属含量、有机质含量、热值、细菌含量等。

 

半干化和全干化是如何划分的?

 

所谓干化和半干化的区别在于干燥产品最终的含水率不同,这一提法是相对的,并没有科学的定义。“全干化”指较高含固率的类型,如含固率85%以上;而半干化则主要指含固率在50-65%之间的类型。

 

如果说干化的目的是卫生化,则必须将污泥干燥到较高的含固率,最高可能要求达到90%以上,此时,污泥所含的水分大大低于环境温度下的平均空气湿度,回到环境中时会逐渐吸湿。

 

如果说干化的目的仅仅是减量,则会产生不同的含固率要求。将含固率20%的湿泥干化到90%或干化到60%,其减量比例分别为78%和67%,相差仅11个百分点。根据最终处置目的的不同,事实上要求不同的含固率。比如填埋,填埋场的垃圾含固率平均低于60%,要求污泥达到90%意义不大。

 

将污泥干燥到该处置环境下的平衡稳定湿度,即周围空气中的水蒸气分压与物料表面上的水蒸气压达到平衡,应该是最经济合理的要求。

 

半干化时的产能为什么高于全干化?

 

有些污泥干化工艺可以将湿泥处理至含固率50-65%,而这时的处理量明显高于全干化时的处理量。其原因有两个:

 

首先,对于干燥系统来说,干燥时间决定了干燥器的处理量。当物料的最终含水率较高(所谓半干化)时,蒸发相同水量的时间要少于最终含水率高的情况(所谓全干化),单位处理时间内可以有更高的处理量。

 

其次,污泥在不同的干燥条件下失去水分的速率是不一样的,当含湿量高时失水速率高,相反则降低。

 

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安川环保污泥干化设备

 

污泥干燥的机理是怎样的?

 

干燥是为了去除水分,水分的去除要经历两个主要过程:

 

1)蒸发过程:物料表面的水分汽化,由于物料表面的水蒸气压低于介质(气体)中的水蒸气分压,水分从物料表面移入介质。

 

2)扩散过程:是与汽化密切相关的传质过程。当物料表面水分被蒸发掉,形成物料表面的湿度低于物料内部湿度,此时,需要热量的推动力将水分从内部转移到表面。

 

上述两个过程的持续、交替进行,基本上反映了干燥的机理。

 

为什么污泥干化耗时长?

 

大多数干化工艺需要20-30分钟才能将污泥从含固率20%干化至90%。

 

干燥是由表面水汽化和内部水扩散这两个相辅相成、并行不悖的过程来完成的,一般来说,水分的扩散速度随着污泥颗粒的干燥度增加而不断降低,而表面水分的汽化速度则随着干燥度增加而增加。

 

由于扩散速度主要是热能推动的,对于热对流系统来说,干燥器一般均采用并流工艺,多数工艺的热能供给是逐步下降的,这样就造成在后半段高干度产品干燥时速度的减低。对热传导系统来说,当污泥的表面含湿量降低后,其换热效率急遽下降,因此必须有更大的换热表面积才能完成最后一段水分的蒸发。

 

缩短干燥时间的可能性?

 

对所有干燥器来说,缩短干燥时间意味着生产效率的提高。能够用5分钟干燥的物料,谁也不会用10分钟。能否缩短干燥时间,不是主观意愿决定的,而是干燥条件决定的。

 

影响干燥过程的因素很多,比如介质环绕物料的状况,介质运动的速度、方向,物料的性质、大小、堆置情况、湿度、温度等。这些因素的总和,决定了干燥时间。以上状况的改善和优化事实上是工艺决定的,其中一个普遍采用的方法是干泥返混,除避免污泥在干燥器内的粘结外,在很大程度上可以改善物料在干燥器内的受热条件,从而有效地缩短时间。

 

干化前为什么要分析污泥成分?

 

根据经验,对污泥成份做一定的分析,对于确定干化工艺、获得最佳设计参数、确认工作条件是必要的。

与干化工艺相关的湿泥检测内容包括:含水率、粘度、含油脂比例、酸碱腐蚀性、含沙率等。

与污泥最终处置相关的干泥检测内容包括:重金属含量、有机质含量、热值、细菌含量等。

 

污泥干化厂的基本配套设施有哪些?

 

一般来说,干化工艺需要配备以下基础配套设施,但根据工艺可能有较大变化:

-冷却水循环系统:用于干泥产品的冷却等

-冷凝水处理系统:工艺气体及其所含杂质的洗涤等;

-工艺水系统:用于安全系统的自来水

-电力系统:整个系统的供电

-压缩空气系统:气动阀门的控制

-氮气储备系统:干泥料仓以及工艺回路的惰性化;

-除臭系统:湿泥料斗、储仓、工艺回路的不可凝气体的处理

-制冷系统:导热油热量撤除

-消防系统:为整厂配置的灭火系统和安全区

 

半干化与全干化工艺在热能能耗上的差别意味着什么?

 

很多最终处置工艺是不要求全干化的,这意味着将含水率20%的污泥干化到40-60%即可填埋或焚烧。处理同样规模的污泥,这两种工艺在热能支出方面存在巨大的差距。对热传导工艺来说,半干化的升水蒸发量热能净耗一般要低于全干化20-30大卡,加上热源效率损失,可能达到50大卡以上的差别,此时的热能节约意义重大。

 

举例来说,一个日处理量100吨绝干污泥的干化厂,将平均含固率20%的污泥,分别干化至50%和90%,采用每立方米2.00元人民币的天然气作为能源,此时升水蒸发量热能能耗相差50大卡,意味着每年690万元的热能成本差别。

 

减少干化热损失的主要原则是什么?

 

干化的热损失来自三个方面,

(1)热源:包括热源的类型、传输、储存、利用的条件。

(2)物料:包括污泥的湿度、粒度、粘度和污染物含量。

(3)工艺:包括工艺类型、路线、条件及其干化效率。

 

因此,一些可行的、相应减少以上内容热损失的原则就在于:

(1)热源:优化热源、换热器选择和组合,缩短传输距离,加强保温。

(2)物料:合理降低最终产品含固率(使之优化适应最终处置要求),改善冷凝条件(如减少气量、分步冷凝等)。

(3)工艺:减少工艺步骤、缩短工艺路线,优化运行参数以提高干燥效率。

 

所有的干燥工艺都有自己的优点和长处,同时也有缺陷和不足。工艺方面继续优化的可能性虽然始终存在,但是调整余地已经不大。因此,最有可能获得直接经济效益的在于热源和物料相关条件的优化。

 

为什么说干化设备的能力和能耗是一对矛盾?

 

提高干化能力的办法似乎应该很简单:既然热传导靠的是热交换表面积,既然热对流需要大量高温热介质,增大换热面积、提高换热的介质流量和温度岂不就解决问题了?

 

其实不然。任何方法都有自身的限制。提高换热表面积,将会大大增加干燥器制造的成本,并进一步提高过剩热量在干燥器内的聚集和流失;提高气体的温度是正确的,但要形成更高的温度,意味着进一步扩大热交换设备的投资,并提高其热损失率;提高工艺气体的量,将大大提高风机及其管线的负荷,有时为了克服这种负荷,在电能方面的损失之大会使这种提高效率的想法变得不切实际。

 

所以,干化设备的处理能力是结合物料本身的特性,按照一定的能耗损失承受范围来设计的,盲目提高其中的某些参数,不一定能够收到积极的效果,反而加重了能耗的支出。

 

干化包括哪些必要的工艺步骤?

 

污泥干化的目的在于去掉湿泥中的部分水分,以适应不同的处置要求。

干化意味着在单位时间里将一定数量的热能传给物料所含的湿分,这些湿分受热后汽化,与物料分离,失去湿分的物料与汽化的湿分被分别收集起来,这就是干化的工艺过程。

 

从设备角度来描述这一过程,包括上料、干化、气固分离、粉尘捕集、湿分冷凝、固体输送和储存等。

 

如果因物料的性质(粘度、含水率等)可能造成干化工艺的不稳定性的(如黏着、结块等),则有必要采用部分干化后产品与湿物料混合的工艺(返料、干泥返混)。此时,在上料之前和固体输送之后应相应增加输送、储存、分离、粉碎、筛分、提升、混合、上料等设备。

 

节能型污泥干化设备的适用范围及优势

 

封闭的低温污泥干化机设备可广泛应用于生活污泥和各种各样的工业污泥,例如:化工、印染、纺织、电镀、造纸、皮革、医药、冶金、食品和其他行业)和污泥含沙量大。

 

一条污泥干化设备线每天可处理100吨含水率80%的湿污泥,适用于污泥分散或集中处理模式;污泥除湿干化=热风循环+冷凝除湿干燥(除湿热泵)。

有两个核心流程:

第一:污泥水吸热(热空气)汽化=湿空气+干物料(汽化);

第二:加湿后的湿空气=冷凝水+干热空气(冷凝水)

采用热泵热回收技术,封闭干燥模式,无任何余热排放;

80℃以下低温干燥工艺;

静电扩散,与接触面无机械静电摩擦;

干燥物料呈颗粒状,无粉尘危险;

出料温度低(< 40℃),无需冷却,直接就能储存;

 

热泵低温污泥干化设备是我国污泥处理处置的主流技术,其中干燥部分是非常重要的组成部分。

污泥干化工艺:

污泥干化设备在初始干燥段,由于物料的含水量高,透气性差,所以使用的层厚更小,运行速度更快,干燥温度更高。在初始干燥段使用的干气温度可高达120℃。随着材料逐渐干燥,一方面体积变小,另一方面材料之间的空间逐渐增大。

 

第二阶段中将输送带的速度逐渐降低,使物料层继续增厚。输送带的速度使物料层不断加厚。

 

最后干燥阶段,输送带的速度将进一步降低,物料停留时间约为初始干燥阶段的3 ~ 6倍,铺装物料厚度为初始干燥阶段的2 ~ 4倍。采用多段组合可以更好的发挥带式干燥机的性能,干燥更加均匀。

 

 
 

 

苏州安川环保科技有限公司研发的污泥低温干化设备,可直接将含水率83%的污泥干化至含水率10%~30%干泥,减量高达80%以上;环保低能耗,无二次污染,广泛应用于市政污泥和工业污泥(印染,造纸,电镀,化工,皮革,制药等)干化减量,10%~30%含水率的干泥后期可进行气化,掺烧,堆肥或建筑原料等无害化资源化处置。

 

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≤10%含水率减量80%以上

具有强大的干化减量能力,干泥含水率≤10%-50%可调,减量高达80%以上,颠覆传统干化方式存在的干泥含水率高、减量能力弱的技术瓶颈。

 

1:3.5除湿比两倍行业标准

创新的四效冷凝除湿干化技术,综合除湿性能比高达4.2kg.H2O/kw.h以上,比传统低温干化节能50%,是行业两倍标准。

 

无臭气排放 无需除臭

整套设备系统采用密闭式设计,无臭气外溢,无需二次增加成本安装昂贵的除臭系统,可直接安装在厂区,进行污泥集中处置,冷凝水可直排,无需二次处理。

 

无热损 百分百热利用

均采用了密闭式系统设计结合热泵热回收技术,无热量损失,系统工作能效更出色,区别于持续排湿散热、持续高温供热的开式干化设备。

 

低至180kw.h/T的运行成本

创新的四效冷凝除湿干化技术,综合除湿性能比高达3.5kg.H2O/kw.h以上,比传统低温干化节能50%,是行业两倍标准。

 

低温更安全 无扬尘危害

全密闭40-75℃低温工作,无需充氮运行,干化过程氧气含量<12%,粉尘浓度<60g/m3,颗粒温度<70℃,无扬尘与爆炸隐患,出料温度<50℃,无需二次冷却,可直接储存。

 

原泥进入干化设备前都要经过挤泥机成型方可进行烘干过程,故干化后的污泥都为均匀的颗粒状。另通过低温热泵污泥干化设备出来的污泥温度低(<50℃),无需冷却,直接打包储存。