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    烘干設備廠家:解答空氣能烘干污泥的十六大技術疑問

    作者:Lucy  來源:正旭空氣能  發表時間:2019/6/26  點擊:1956
            污泥烘干雖然聽起來很簡單,就是把污泥做成塊狀,然后利用空氣能熱泵烘干機對污泥塊進行加熱烘干,形成污泥干塊。但是深入污泥烘干操作,就突顯出其所需要的知識儲備和經驗積累。倘若沒有達到污泥烘干的知識和經驗,下面的十六個關于空氣能烘干污泥的問題,你能答得出來嗎?

    01

    Q:
    為什么說污泥烘干是資源化利用的第一步?
    A:

    污泥無論來自工業還是市政,其處理的一個可行目標就是使所有來自工業中的污染物作為原料返回到工藝中去。所有的污染物事實上都是中間過程流失的原料,造成流失的媒介大多數情況下是水,去除水,將使得大量的潛在污染物可以重新得到利用。

    污泥所含的污染物一般均有很高的熱值,但是由于大量水分的存在,使得這部分熱值無法得到利用。如果焚燒高含水率的污泥,不但得不到熱值,還需要大量補充燃料才能完成燃燒。

    如果將污泥的含水率降到一定程度,燃燒就是可能的,而且,燃燒所得到的熱量可以滿足部分甚至全部進行烘干的需要。同樣的道理,無論制造建材還是圖例利用,減少含水率是關鍵。因此,可以說污泥烘干或半烘干事實上是污泥資源化利用的第一步。


    02

    Q:
    烘干為什么要進行污泥成份分析?
    A:

    根據經驗,對污泥成份做一定的分析,對于確定烘干工藝、獲得最佳設計參數、確認工作條件是必要的。

    烘干工藝相關的濕泥檢測內容包括:含水率、粘度、含油脂比例、酸堿腐蝕性、含沙率等。

    與污泥最終處置相關的干泥檢測內容包括:重金屬含量、有機質含量、熱值、細菌含量等。


    03

    Q:
    半烘干和全烘干是如何劃分的?
    A:

    所謂烘干和半烘干的區別在于烘干產品最終的含水率不同,這一提法是相對的,并沒有科學的定義。“全烘干”指較高含固率的類型,如含固率85%以上;而半烘干則主要指含固率在50-65%之間的類型。

    如果說烘干的目的是衛生化,則必須將污泥烘干到較高的含固率,最高可能要求達到90%以上,此時,污泥所含的水分大大低于環境溫度下的平均空氣濕度,回到環境中時會逐漸吸濕。

    如果說烘干的目的僅僅是減量,則會產生不同的含固率要求。將含固率20%的濕泥烘干到90%或烘干到60%,其減量比例分別為78%和67%,相差僅11個百分點。根據最終處置目的的不同,事實上要求不同的含固率。比如填埋,填埋場的垃圾含固率平均低于60%,要求污泥達到90%意義不大。

    將污泥烘干到該處置環境下的平衡穩定濕度,即周圍空氣中的水蒸氣分壓與物料表面上的水蒸氣壓達到平衡,應該是最經濟合理的要求。


    04

    Q:
    半烘干時的產能為什么高于全烘干?
    A:

    有些污泥烘干工藝可以將濕泥處理至含固率50-65%,而這時的處理量明顯高于全烘干時的處理量。其原因有兩個:

    首先,對于烘干系統來說,烘干時間決定了烘干機的處理量。當物料的最終含水率較高(所謂半烘干)時,蒸發相同水量的時間要少于最終含水率高的情況(所謂全烘干),單位處理時間內可以有更高的處理量。

    其次,污泥在不同的烘干條件下失去水分的速率是不一樣的,當含濕量高時失水速率高,相反則降低。


    05

    Q:
    污泥烘干的機理是怎樣的?
    A:

    烘干是為了去除水分,水分的去除要經歷兩個主要過程:

    1)蒸發過程:物料表面的水分汽化,由于物料表面的水蒸氣壓低于介質(氣體)中的水蒸氣分壓,水分從物料表面移入介質。

    2)擴散過程:是與汽化密切相關的傳質過程。當物料表面水分被蒸發掉,形成物料表面的濕度低于物料內部濕度,此時,需要熱量的推動力將水分從內部轉移到表面。

    上述兩個過程的持續、交替進行,基本上反映了烘干的機理。


    06

    Q:
    為什么污泥烘干耗時長?
    A:

    大多數烘干工藝需要20-30分鐘才能將污泥從含固率20%烘干至90%。

    烘干是由表面水汽化和內部水擴散這兩個相輔相成、并行不悖的過程來完成的,一般來說,水分的擴散速度隨著污泥顆粒的烘干度增加而不斷降低,而表面水分的汽化速度則隨著烘干度增加而增加。

    由于擴散速度主要是熱能推動的,對于熱對流系統來說,烘干機一般均采用并流工藝,多數工藝的熱能供給是逐步下降的,這樣就造成在后半段高干度產品烘干時速度的減低。對熱傳導系統來說,當污泥的表面含濕量降低后,其換熱效率急遽下降,因此必須有更大的換熱表面積才能完成最后一段水分的蒸發。



    07

    Q:
    縮短烘干時間的可能性?
    A:

    對所有烘干機來說,縮短烘干時間意味著生產效率的提高。能夠用5分鐘烘干的物料,誰也不會用10分鐘。能否縮短烘干時間,不是主觀意愿決定的,而是烘干條件決定的。

    影響烘干過程的因素很多,比如介質環繞物料的狀況,介質運動的速度、方向,物料的性質、大小、堆置情況、濕度、溫度等。這些因素的總和,決定了烘干時間。以上狀況的改善和優化事實上是工藝決定的,其中一個普遍采用的方法是干泥返混,除避免污泥在烘干機內的粘結外,在很大程度上可以改善物料在烘干機內的受熱條件,從而有效地縮短時間。



    08

    Q:
    烘干前為什么要分析污泥成分?
    A:

    根據經驗,對污泥成份做一定的分析,對于確定烘干工藝、獲得最佳設計參數、確認工作條件是必要的。

    烘干工藝相關的濕泥檢測內容包括:含水率、粘度、含油脂比例、酸堿腐蝕性、含沙率等。

    與污泥最終處置相關的干泥檢測內容包括:重金屬含量、有機質含量、熱值、細菌含量等。


    09

    Q:
    污泥烘干的前景如何?
    A:

    縱觀半個世紀以來污泥烘干技術的發展歷程,可以看出,污泥烘干采用的仍是幾十年前的傳統烘干技術,只不過經過一定的改造,以使之更適應污泥這種物料而已。在污泥烘干領域,至今仍不斷有新的技術出現,但是在近期內發現一種更好的、革命性的技術來代替一切,其可能性很小。

    絕大多數烘干設備是已經存在幾十年甚至上百年的“古老”技術,這方面的技術壁壘并不高。烘干工藝是一種綜合性、實驗性和經驗性很強的生產技術,它并不特別復雜和神秘。其核心在于意斯烘干機本身。并非所有的烘干機都易于仿制,特別是當制造精度、變形量、材料的變化成為訣竅的時候。

    烘干技術進行不斷的優化努力,一直是以安全性為目標的,而解決安全性的出路極為有限,它仍然是以烘干機結構為中心、綜合一系列邊緣技術的持續不斷的改進過程。

    考慮到污泥烘干完全是污水處理的延伸,全球水環境的治理仍處于剛剛起步階段,因此其前景非常廣闊,所有的新技術、新工藝都將有一個廣闊的發展空間。


    10

    Q:
    烘干后的污泥如何利用?
    A:

    將污泥進行烘干,更有利于污泥的利用與最終處置。烘干后污泥的利用與處置主要有以下幾個方向:農業上應用(有機肥料,通過堆肥實現)、建筑材料(造磚和纖維板)、污泥氣利用(可作為燃料)、填埋、投海等。


    11

    Q:
    污泥烘干廠的基本配套設施有哪些?
    A:

    一般來說,烘干工藝需要配備以下基礎配套設施,但根據工藝可能有較大變化:

    -冷卻水循環系統:用于干泥產品的冷卻等

    -冷凝水處理系統:工藝氣體及其所含雜質的洗滌等;

    -工藝水系統:用于安全系統的自來水

    -電力系統:整個系統的供電

    -壓縮空氣系統:氣動閥門的控制

    -氮氣儲備系統:干泥料倉以及工藝回路的惰性化;

    -除臭系統:濕泥料斗、儲倉、工藝回路的不可凝氣體的處理

    -制冷系統:導熱油熱量撤除

    -消防系統:為整廠配置的滅火系統和安全區



    12

    Q:
    半烘干與全烘干工藝在熱能能耗上的差別意味著什么?
    A:

    很多最終處置工藝是不要求全烘干的,這意味著將含水率20%的污泥烘干到40-60%即可填埋或焚燒。處理同樣規模的污泥,這兩種工藝在熱能支出方面存在巨大的差距。對熱傳導工藝來說,半烘干的升水蒸發量熱能凈耗一般要低于全烘干20-30大卡,加上熱源效率損失,可能達到50大卡以上的差別,此時的熱能節約意義重大。

    舉例來說,一個日處理量100噸絕干污泥的烘干廠,將平均含固率20%的污泥,分別烘干至50%和90%,采用每立方米2.00元人民幣的天然氣作為能源,此時升水蒸發量熱能能耗相差50大卡,意味著每年690萬元的熱能成本差別。


    13

    Q:
    減少烘干熱損失的主要原則是什么?
    A:

    烘干的熱損失來自三個方面,

    (1)熱源:包括熱源的類型、傳輸、儲存、利用的條件。

    (2)物料:包括污泥的濕度、粒度、粘度和污染物含量。

    (3)工藝:包括工藝類型、路線、條件及其烘干效率。

    因此,一些可行的、相應減少以上內容熱損失的原則就在于:

    (1)熱源:優化熱源、換熱器選擇和組合,縮短傳輸距離,加強保溫。

    (2)物料:合理降低最終產品含固率(使之優化適應最終處置要求),改善冷凝條件(如減少氣量、分步冷凝等)。

    (3)工藝:減少工藝步驟、縮短工藝路線,優化運行參數以提高烘干效率。

    所有的烘干工藝都有自己的優點和長處,同時也有缺陷和不足。工藝方面繼續優化的可能性雖然始終存在,但是調整余地已經不大。因此,最有可能獲得直接經濟效益的在于熱源和物料相關條件的優化。



    14

    Q:
    為什么說烘干設備的能力和能耗是一對矛盾?
    A:

    提高烘干能力的辦法似乎應該很簡單:既然熱傳導靠的是熱交換表面積,既然熱對流需要大量高溫熱介質,增大換熱面積、提高換熱的介質流量和溫度豈不就解決問題了?

    其實不然。任何方法都有自身的限制。提高換熱表面積,將會大大增加烘干機制造的成本,并進一步提高過剩熱量在烘干機內的聚集和流失;提高氣體的溫度是正確的,但要形成更高的溫度,意味著進一步擴大熱交換設備的投資,并提高其熱損失率;提高工藝氣體的量,將大大提高風機及其管線的負荷,有時為了克服這種負荷,在電能方面的損失之大會使這種提高效率的想法變得不切實際。

    所以,烘干設備的處理能力是結合物料本身的特性,按照一定的能耗損失承受范圍來設計的,盲目提高其中的某些參數,不一定能夠收到積極的效果,反而加重了能耗的支出。(來源環保水處理)


    15

    Q:
    烘干包括哪些必要的工藝步驟?
    A:

    污泥烘干的目的在于去掉濕泥中的部分水分,以適應不同的處置要求。

    烘干意味著在單位時間里將一定數量的熱能傳給物料所含的濕分,這些濕分受熱后汽化,與物料分離,失去濕分的物料與汽化的濕分被分別收集起來,這就是烘干的工藝過程。

    從設備角度來描述這一過程,包括上料、烘干、氣固分離、粉塵捕集、濕分冷凝、固體輸送和儲存等。

    如果因物料的性質(粘度、含水率等)可能造成烘干工藝的不穩定性的(如黏著、結塊等),則有必要采用部分烘干后產品與濕物料混合的工藝(返料、干泥返混)。此時,在上料之前和固體輸送之后應相應增加輸送、儲存、分離、粉碎、篩分、提升、混合、上料等設備。



    16

    Q:
    關于污泥處理量的計算?
    A:

    根據蒸發量、入口和出口的含固率,可以推導出意斯烘干機的理論產能。

    污泥理論處理量=蒸發量+(蒸發量X濕泥含固率)/(干泥含固率-濕泥含固率)

    例如,一個蒸發量為每小時2500公斤水的意斯烘干機,如果將20%的濕泥烘干到90%,則:

    2500+(2500 x 20%)/(90%-20%)x 24/1000=77噸/日

    做適合于焚燒的半烘干產品時:

    2500+(2500 x 20%)/(60%-20%)x 24/1000=90噸/日

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