污泥干化技術在歐洲應用已有幾十年。該技術是多學科與技術應用領域的交叉融合，主要利用熱力學與流體力學的原理，結合機械與材料技術，進行污泥處置，可以很好地達到減量化、無害化、資源化的污泥處理處置目標。污泥干化技術按加熱方式可分為直接加熱、間接加熱、熱輻射加熱；按污泥干化程度可分為全干化（進爐污泥含固率90%）和半干化（進爐污泥含固率40%）。

在國內，各種形式工藝的污泥干化技術也得到了數個工程的實際應用，包括國外的全干化污泥技術，如安德里茲流化床技術、得利滿兩段式污泥干化技術、琥珀的低溫帶式污泥干化技術等。上述技術多以污泥全干化為主，能量消耗大的同時干化過程都存在粉塵爆炸的危險。而半干化污泥耗能較少，安全性要比全干化可靠。本文結合工程項目，以間接加熱形式、半干化污泥的圓盤蒸汽熱干化污泥工藝，闡述該系統的工藝過程。

1 圓盤式蒸汽半干化污泥系統

利用圓盤式干燥器半干化污泥的主要工藝過程為：首先來料濕污泥（含水率80%）通過螺桿泵輸送至圓盤式干燥器入口。圓盤式干燥器的主體由1個圓筒形的外殼和1組中心貫穿的圓盤組組成。圓盤組是中空的，低壓蒸汽從中流過，把熱量通過圓盤組間接傳輸給污泥，通常為了降低圓盤組承壓內部承壓等級，熱介質一般要求壓力為0.5MPa的飽和蒸汽。污泥在圓盤組與外殼之間通過，接受圓盤組傳遞的熱能，主要吸收蒸汽的潛熱及部分冷凝水的顯熱，從而蒸發出濕污泥中的水分。污泥水分形成的水蒸氣聚集在圓盤組上方的穹頂里，污泥干化過程產生的蒸汽通過引風機排出干燥機，維持干燥器微負壓，尾氣經預除塵器降低粉塵量后，進入1個間接式水冷換熱器進行冷凝，冷凝下的污水排入污水管網。

1.1 圓盤式干燥器

圓盤式干燥器的傳熱是完全傳導式的間接加熱形式。圓盤式干燥器的主體由1個圓筒形的外殼和1組中心貫穿的圓盤組組成。圓盤組是中空的，低壓蒸汽從中流過，把熱量通過圓盤組間接傳輸給污泥，通常為了降低圓盤組承壓內部承壓等級，熱介質一般要求壓力為0.5MPa的飽和蒸汽。在干燥器里，熱介質（低壓飽和蒸汽）與污泥不混合，而且，這種可控的間接傳熱方式使污泥的溫度不會過分受到熱介質影響，從而使離開干燥器的干泥溫度降低至100～105℃，干燥器所排放的尾氣溫度為90～100℃。對于在常壓環境高效率蒸發水分，這樣的排料溫度接近低溫極限，大大減少了由于物料排出給系統帶來的熱損失。

轉子轉動很慢，5～8r/min，因此在圓盤式干燥器內，機械磨損非常緩慢，馬達功率也很小。干燥器轉盤邊緣裝有起攪拌/推動作用的特殊形狀鋼片，這些攪拌器有精心設計的寬度與高度，配合轉子的轉動，可以使整個干燥器內部范圍的污泥得到充分、均勻的攪拌。在定子上固定安裝有鋼制刮刀，伸入到每2片轉盤之間，有效促進污泥與轉盤之間的相對運動，并幫助廢蒸汽從污泥中散發出來。

1.2 旋風除塵器

干燥器尾氣中會夾帶少量污泥顆粒，因此需要進行除塵處理，同時保證進入下級冷凝器時廢氣的清潔度，提高冷凝器的換熱效果。

干化系統選用旋風除塵器，旋風除塵器采用與干燥器一一對應的型式，即1臺干燥器配套1臺旋風除塵器。除塵器采用高效蝸殼漸變式分離器技術，除塵效率達到90%以上，壓損控制在2kPa以內。

配套的旋風除塵器針對污泥干化系統尾氣中存在大量蒸汽的特殊工況，采用蒸汽盤管保溫型式，外部再用保溫材料包裹，確保進出口尾氣不出現結露和冷凝的情況。

1.3 廢氣冷凝器

干化系統采用1臺冷凝器配套1臺干燥器，布置在旋風除塵器之后。冷凝器采用管殼換熱型式。冷凝器的作用是有效保證了尾氣中水蒸氣冷凝至液態，減少了干化系統尾部管道出現低溫腐蝕的現象。冷凝器的管板與換熱管選用不銹鋼，有效防止了尾氣中腐蝕性氣體的侵蝕。

1.4 流程風機

圓盤式干燥器用變頻風機保持內部20～40Pa的負壓，因此干化過程中廢蒸汽與臭味不會泄露。少量的空氣被吸入干燥器，這些空氣的吸入是為了降低廢氣中水蒸氣的飽和度，防止水蒸氣在干燥器中冷凝。因此圓盤式干燥器的尾氣量較小，因此也降低了廢氣處理的成本。根據工程的需要，廢氣可以送至除臭裝置進行處理或送至焚燒爐焚燒處理。考慮到廢氣中含酸性氣體，風機材質多采用不銹鋼。

1.5 半干污泥輸送設備

1.5.1 干污泥冷卻螺旋輸送機

干化器干化后的污泥顆粒從尾部隨轉子轉動剝離出來，進入螺旋輸送機。由于干化后的污泥溫度為70～90℃，這期間的半干污泥仍散發出蒸汽，對于皮帶輸送也存在溫度偏高的問題，因此在螺旋輸送機外部設置水夾套，采用間接水冷形式冷卻半干污泥。螺旋輸送機與干化器一一對應。

1.5.2 皮帶輸送機

半干污泥經螺旋輸送機落料至全密封皮帶輸送機。每臺皮帶輸送機是根據有機固體廢物的物料特性開發和監制的物料輸送設備。皮帶機在廠房室內地上布置，每臺全密封皮帶機均設置抽風口，將輸送過程半干污泥隨蒸汽散發的臭氣引至除臭設備處理。根據工程需要，可以將半干污泥輸送至封閉的料倉，通過汽車外運至電廠處理；如污泥干化設備建設在電廠內，可通過全密封鋼結構形式的輸泥通廊將其輸送至電廠干煤棚，再通過煤通廊轉運至電站焚燒爐與煤混燒。

2 系統熱量平衡及物料平衡分析

以某項目3×100t/d圓盤式半干化污泥工藝為例，對圓盤式半干化系統進行能量平衡及熱平衡分析，從中得出主要的技術指標，從而對圓盤式半干化工藝系統的可行性及先進性進行評價。

工程前提條件：

（1）濕污泥干化處理量300t/d。

（2）設備配置3×100t/d圓盤式干化系統。

（3）進廠污泥為含水率80%，半干化至含水率40%。

（4）熱介質為來自電廠的低壓蒸汽0.8MPa，256℃（過熱）。

（5）干燥器蒸汽參數為0.5MPa，152℃（飽和）。

物料平衡和熱平衡對于污泥干化系統至關重要，進干化器的污泥含水率及污泥干化含水率等參數都是影響污泥干化系統平衡的重要因素。本項目利用圓盤蒸汽半干化污泥蒸發水需要的熱量為2700kJ/kg，低于西格斯（Seghers）“珍珠工藝”的蒸發水需3100kJ/kg和安德里茲（Andritz）“流化床干燥工藝”的蒸發水需2800kJ/kg的能耗指標。因此，利用圓盤半干化污泥能耗相對全干化工藝要少，具有較強的推廣價值。

3 半干化運行成本測算

3.1 消耗品單價

蒸汽價格210元/t；電價0.8元/（kW·h）；水價2.6元/t。

3.2 成本測算

濕污泥半干化成本為192元/t，成本遠低于全干化處置成本。半干化后的城市污泥低位熱值一般為4180～5016kJ，具有一定的燃燒價值，可以作為電站鍋爐或是垃圾電站焚燒爐的輔助燃料。

4 結束語

（1）利用圓盤式干燥器采用蒸汽作為熱介質半干化污泥是現階段我國污泥干化應用中較為可行的工藝。

（2）利用圓盤式干燥器半干化污泥工藝相較國外全干化工藝處置污泥，投資省、運行費用低，適合我國目前污泥處置的現狀。

（3）利用圓盤式干燥器半干化污泥系統配套的輔機少，干化過程簡單，事故泄露環節少，能夠保證干化系統連續穩定地運行，這是污泥干化處置的重要要求。

（4）利用圓盤式干燥器半干化污泥系統蒸汽耗量只有0.745t/t，折合蒸發水耗能為2696kJ/kg，經濟性較好。

（5）利用圓盤式干燥器半干化污泥成本相比全干化成本低，根據本工程項目測算其污泥半干化成本僅為192元/t，具有較強的市場推廣性。