1 引言

目前，國際上常用的污泥處置技術為土地利用、填埋和焚燒等。由于土地資源緊張，以及其它環境污染問題，特別是在大城市，污泥土地利用和填埋比例逐漸下降，而焚燒比例上升，并逐漸成為發達國家主要的污泥處置手段之一。干化焚燒在歐美等發達國家已成為成熟的工藝技術。我國在該領域通過大量實踐，但主要還停留在污泥干化焚燒原理的探討方面，對專用設備的開發和研制及應用等均還處于發展階段。因此，有必要在吸收國外先進技術和經驗的基礎上，研究和開發出適合我國國情的技術含量高、經濟性能好、高效安全的干化焚燒技術和工藝設備。

圓盤式干燥機作為一種污泥間接加熱干化設備在幾十年前就已經應用于化學工業，食品工業以及飼料工業。現在已經發展為相當成熟的干化工藝，在國際上的市場占有率也非常高。

污泥焚燒的共同特點是以回收能源為目的。污泥的熱值低，一般需要添加輔助燃料，所以應該設計輔助燃料少的流程，而流化床工藝就是其中之一。

綜合考慮系統的投資、運行管理、系統安全性等因素，本文著重介紹天通控股股份有限公司從日本三菱公司全套引進的污泥“圓盤式半干化+流化床焚燒”工藝。

2 污泥“圓盤式半干化+流化床焚燒”工藝

2.1 系統組成

污泥半干化焚燒的工藝流程為：進入污泥處理廠的濕污泥由污泥泵送入污泥干化機，干化機內的污泥通過間接加熱升溫并蒸發出水分，蒸發出的廢蒸汽經冷凝器冷凝成液體后處理達標排放或納入污水管網。干化后的污泥進入焚燒爐焚燒，污泥焚燒產生的高溫煙氣經過余熱鍋爐、省煤器和空氣預熱器回收熱能，再經過尾氣凈化裝置處理達標后經煙囪排入大氣。回收的熱能產生蒸汽或加熱導熱油，蒸汽或導熱油作為干化機的熱源介質，實現熱量的有效利用。

污泥半干化焚燒污泥處理主要由以下系統組成：

（1）污泥接收、儲存與給料系統。

（2）污泥干化系統。

（3）污泥焚燒系統。

（4）煙氣凈化系統。

（5）補充熱源系統（污泥熱值低或含水率高時）。

（6）除臭系統。

（7）壓縮空氣系統。

（8）電氣系統。

（9）儀表及控制系統。

2.2 工藝描述

對于有汽車運入污泥的處理廠，一般設置地下接收倉和儲存倉，車載的濕污泥先卸入地下接收倉，由污泥泵送入污泥儲存倉。對于管道送入污泥的情況，設置污泥緩沖倉，管道污泥直接卸入緩沖倉。儲存倉或緩沖倉中的污泥由污泥泵送入干化機。污泥干化機采用蒸汽或導熱油作為加熱介質間接加熱污泥，污泥干化過程產生的蒸汽通過引風機排出干化機，引風機維持干化機內微負壓運行。被抽出的蒸汽進入冷凝器中進行冷凝，其中冷凝液經處理達標后排放或納入污水管網，不凝氣體（主要是一些惡臭氣體）通過臭氣管道送入污泥焚燒爐焚燒處理。干化后的半干污泥由位于干化機底部的螺旋排料機排出，經輸送設備送入焚燒爐。半干污泥進入焚燒爐后，污泥中的水分被蒸發，有機物和空氣中的氧氣進行氧化反應放出熱量。為保證焚燒爐的正常運行并充分利用熱源，降低污泥焚燒的排煙溫度，設置余熱鍋爐等能量回收裝置。余熱鍋爐以水蒸汽或導熱油為介質，產生的蒸汽或加熱的導熱油作為污泥干化的熱源。污泥出口煙氣經脫酸、除塵等裝置處理，達到國家標準。灰渣一般可資源化利用。

2.3 半干化焚燒的優勢

污泥的半干化焚燒采用的是污泥直接通過干化機達到低干度半干化的程度后進入焚燒爐內焚燒處理，其干化過程沒有全干污泥產生，無需返混。污泥半干化焚燒系統具有以下優勢：

（1）采用成熟可靠的污泥干化和焚燒設備，系統運行可靠性高。

（2）半干化系統無需干污泥的返混，運行時粉塵量低、氧含量和溫度低，系統安全性高，無需惰性氣體保護。

（3）應用于低干度半干化的干化機，比蒸發率高，干化機的體積小，磨損輕。

（4）半干污泥采用國際主流的流化床焚燒爐焚燒處理，可靠性和效率高。

（5）整個系統運行中不產生粉塵、異味，現場環境好。

3 核心設備介紹

污泥干化焚燒系統的核心設備是圓盤式干燥機和流化床焚燒爐。

3.1 圓盤式干燥機

圓盤式干燥機主體由一個圓筒形的外殼和一組中心貫穿的圓盤組成。圓盤組是中空的，熱介質從這里流過，把熱量通過圓盤間接傳輸給污泥。污泥在圓盤與外殼之間通過，接受圓盤傳遞的熱，蒸發水分。污泥水分蒸發形成的水蒸氣聚集在圓盤上方的穹頂里，被少量的通風帶出干化機。圓盤有兩個作用：一是它給污泥提供足夠大的換熱面積；二是它緩慢轉動，它上面的小推進器推動污泥向指定的方向流動并起到很好的攪拌作用。圓盤干化機利用每個圓盤的雙面傳熱，可以在小空間里提供很大的換熱面積，這使得圓盤干化機體型緊湊。圓盤的轉動變頻可調，轉速約為5r/min，因此磨損很小。圓盤盤面與軸是垂直的，所以它本身的轉動不影響污泥的流向，圓盤邊緣有一些小槳葉，這些小槳葉有一定的傾角，既幫助污泥定向流動，又起到攪拌的作用。外殼是不動的，它容納污泥和污泥蒸發產生的水蒸氣。外殼內壁有固定的刮刀。刮刀很長，伸到圓盤之間的空隙，防止有大塊污泥固結在盤片上。與圓盤上的槳葉類似，固定刮刀也起到攪拌的作用。

圓盤式干燥機具有以下特點：

（1）運行時氧含量、溫度和粉塵量低，安全性好。

（2）圓盤干化機每個豎立圓盤的左右兩面傳熱，傳熱面積大，結構緊湊，外形尺寸很小，輔助設備少，系統簡單。

（3）干化機內部污泥為濕污泥，為防止污泥粘結在圓盤上，在外殼內壁有固定的較長刮刀，伸到圓盤之間的空隙，起到攪拌污泥、清潔盤面的作用。

（4）采用低溫熱源（≤180℃）加熱，圓盤上的污泥在停車時不會過熱。

（5）所需輔助空氣少，尾氣處理設備小。

（6）圓盤干化機可應用于半干化工藝，也可應用于全干化工藝。

（7）可采用蒸汽，導熱油等多種傳熱介質。

（8）現場環境非常好。

3.2 流化床焚燒爐

焚燒爐是焚燒工藝很重要的部分，所有的焚燒反應均在此發生。流化床是一種清潔燃燒技術，燃盡率高、污染排放低。流化床采用立式布置，流化風從爐底送入保證流化良好，達到全沸騰，溫度非常均勻；爐內無運動部件，能長時間連續運行，維修費用很低。選擇耐熱耐磨性能好的耐火材料（耐熱溫度＞1450℃），可連續使用數年無需大修。