污泥干化焚烧热平衡计算

1、- Vol. 31, No. 22013年 2月中国资源综合利用China Resources Comprehensive Utilization 目前 , 全国污水处理厂污泥的处理处置研究正 在逐步展开 , 对各种处理方法和处置途径也在进行 积极探索 。 污泥干化焚烧技术在欧美等发达国家早 已广泛应用 , 在我国则起步较晚 。 随着上海石洞口 污泥干化焚烧工程 、 中石油独山子干化焚烧工程 、 成都第一污水处理厂污泥干化焚烧工程等一批项 目的建设和运行 , 国内对污泥干化焚烧技术的研究 逐步深入 , 在设计方面也积累了一定的经验 。污泥干化焚烧技术为实现污泥的减量化 、 稳定 化和无害化创造

2、了前提条件 , 但是 , 脱水污泥由于 水分含量超过 80%, 自身的热值不足以维持其燃 烧 , 需要添加辅助燃料 。 因此 , 需要将污泥的含固率 提高到 35%以上 , 一些高有机质的生物污泥就可以 实现自我维持燃烧 , 同时还能给污泥的干化处理提 供热量 。 但是 , 根据目前污泥的性质 , 仅仅由污泥焚 烧释放的热量并不能够满足湿污泥干化的要求 , 还 需提供额外的能量才能实现污泥干化焚烧系统的 能量平衡 。本文以某一正在调试的污泥干化焚烧工程为 例 , 介绍了污泥干化焚烧技术中的能量平衡问题 。该工程污泥干化焚烧共设置两条生产线 , 每条生产 线的处理能力为 200t/d湿污泥 。

3、对其中一条生产 线进行计算 , 给出需要补充的能量的数量 , 为工程 设计和应用提供一些参考 。1问题分析 1.1污泥成分分析本项目中设计污泥的基本成分见表 1。表 1污泥基本成分设计污泥的含固率为 20%, 含固率的变化范围 为 17%27%。 设计污泥湿基热值为 2429kJ/kg, 相 当于绝干基热值为 2900kcal/kg, 绝干基低位热值 的变化范围为 18883300kcal/kg。 污泥的低位热 值较低 , 根据相关规范要求 , 不能采用自持燃烧或 者助燃焚烧 , 只能采用干化焚烧工艺 1。1.2工艺流程本项目采用的污泥干化焚烧工艺流程见图 1。污 泥 干 化 焚 烧 热 平

4、衡 计 算祝初梅 1, 田辉 1, 赵 娟 2(1. 中国城市建设研究院 , 北京100029; 2. 机科发展科技股份有限公司 , 北京100044摘要 :以 某 项 目 的 200t/d污 泥干 化 焚烧 系 统 为例进 行 热 量 平衡计算 , 发 现 含 水 率 为 80%, 低 位热 值为 2429kJ/kg的 湿 污 泥干 化 至 含 水 率 为 65%后 进 行 焚烧 的 工艺 并不能 实现系 统 的 热 量 平衡 , 需 要 额 外 补充饱 和 蒸汽 1766.83kg/h, 饱 和 蒸汽 的 压力 为 1.0MPa , 温 度为 180 。 关键词 :污 泥 ; 干 化 ;

5、焚烧 ; 能 量 平衡 中图分类号 :X705文献标识码 :A文章编号 :1008-9500(2013 02-0029-03The Energy Balance Calculation for Sludge Drying and IncinerationZhu Chumei 1, Tian Hui 1, Zhao Juan 2(1.Urban Constrution Design&ResearchInstitute , Beijing100029, China ; 2.Machinery Technology Development Co Ltd. , Beijing100044, C

6、hina Abstract :Taking a 200t/dsludge drying and incineration project for example , the heat balance calculation is calculated. During the processing of sludge incineration which lower the 80%moisture content of sludge to 65%, we need 1766.83kg/hmore saturated steam to keep the heat balance , the sat

7、urated steam pressure is 1.0MPa , temperature is 180 .Keywords :sludge ; drying ; incineration ; energy balance收稿日期 :2012-11-27作者简介 :祝初梅 (1981-, 女 , 湖南邵阳人 , 硕士 , 注册环保工程师 , 主要从事环保能源方面的工作 。含水率 灰分 C H O N S 低位热值 (kJ/kg1.552.603.200.602429垃圾处理%29 干化机 ; 干污泥仓 ; 焚烧炉 ; 高温空气预热器 ; 余热锅炉图 1污 泥干 化 焚烧 工艺 流程进厂脱水污泥

8、含水率为 80%左右 , 经电子汽车 衡称重计量后进入污泥接收及储存系统 。 污泥接收 及储存系统主要由污泥接受仓 , 湿污泥输送泵 、 湿 污泥高位储存仓及干化机给料泵组成 。 湿污泥经卧 式薄层干化机干燥后 , 污泥含水率由 80%降低至 65%。 干化机采用蒸汽为热媒 , 其干化所需蒸汽一 部份由余热锅炉供给 , 不足部份由补充热源的燃气 锅炉供给 。 蒸汽额定压力为 1.0MPa , 额定温度为 180 。 干化污泥进入鼓泡式流化床焚烧炉焚烧 , 烟 气首先在高温空气换热器中加热流化风 , 高温空气 换热器出口流化风温度为 400 。 烟气进入余热锅 炉进行再次余热利用 , 产生压力为

9、 1.1MPa 的饱和 蒸汽 , 余热锅炉出口烟气温度为 205 。 205 的烟 气进入干法 +湿法组合净化系统处理 , 达标排放 。 为保证工作环境的安全卫生 , 在各污泥储存及 干化装置处设置臭气收集系统 , 然后集中处理 , 达 标后排放 。2热量平衡计算2. 1干化机热量平衡计算本工程采用卧式薄层干化机 。 干化机湿污泥处 理量为 200t/d, 年运行时间为 7920h , 湿污泥含水 率为 80%, 干化机出口污泥含水率为 65%, 干化机 每小时去除水分为 3950.22kg 。 干化机出口污泥及 排放水蒸气的温度为 105 。 热媒介质 (饱和蒸汽 的焓值为 2777.11k

10、J/kg, 饱和水焓值为 762.51kJ/kg。 105 水蒸 气焓值为 2683.39kJ/kg, 105 空 气 焓 值为 130.46kJ/kg。 干化机的热效率为 92%, 对干化 机进行热量平衡计算 , 系统需要饱和蒸汽量为 6 047.04kg/h, 热耗为 3083.97kJ/kg(水分 。污泥经干化后 , 直接进入焚烧炉 , 入炉污泥量 为 5266.96kg/h, 入炉污泥成分见表 2。表 2干化污泥成分2. 2焚烧炉热量平衡计算焚烧炉出口烟气成分见表 3。表 3焚烧炉出口烟气成分入炉热量 =污泥热量 +空气热量=27096431.42kJ/h;出炉热量 =烟气热量 +化学

11、未完全燃烧损失热 量 +机械未完全燃烧损失热量 +散热量 +灰渣热量 =烟气热量 +5513933.99kJ/h根据热量平衡可知 , 烟气热量为 21582497.43 kJ/h, 根据插值法 , 由烟气的焓温 表可计算出烟气 的温度为 876.8 。2.3高温空气预热器热平衡计算高 温 空 气 预 热 器 热 平 衡 计 算 的 漏 风 系 数 为 10%, 热损失率为 2%。 冷空气温度为 20 , 焓值为 26.40kJ/kg; 热空气温度为 400 , 焓值为 419.03 kJ/kg。 10300.88Nm 3/h的空气由 20 加热至 400 所需热量为 5309073.90kJ/

12、h。 进入高温空气预 热器的热量为烟气的热量与漏风热量相加之和 , 即 21602032.02kJ/h。 进行热量平衡计算得知 , 高温 空气预热器出口烟气热量为 1561308.17kJ/h, 根 据插值法 , 由烟气的焓温表可计算出烟气温度为 662.3 , 烟气量为 16561.46Nm 3/h。高温空气预热器出口烟气成分见表 4。 表 4高温空气预热器出口烟气成分2.4余热锅炉热量平衡计算考虑到后续烟气净化工艺对烟气温度的要求 , 含水率 灰分 C H O N S垃圾处理 中国资源综合利用 第 2期 30-设计余热锅炉出口烟气温度为 205 。 余热锅炉的 漏风系数为 10%, 则余热

13、锅炉出口烟气量应为 17 133.73Nm 3/h。 根据插值法 , 由烟气焓温表可计算出 烟气热量为 4533682.57kJ/h。余热锅炉给水压力为 1.2MPa , 给水温度为 120 , 焓值为 504.51kJ/kg。 余热锅炉产生的饱和蒸汽压 力为 1.1MPa , 温度为 184 , 焓值为 2780.45kJ/kg。 余 热 锅 炉 的 热 损 失 为 10%, 热 损 失 量 为 1586 130.82kJ/h。 根据热平衡计算得知 , 饱和蒸汽产量 为 4280.21kg/h。余热锅炉出口烟气成分见表 5。表 5余热锅炉出口烟气成分由上述平衡计算可知 , 污泥干化系统需要蒸

14、汽 量为 6047.04kg/h, 而通过 余热利用 , 余热锅炉产 生的蒸汽量为 4280.21kg/h, 还需要额外补充蒸汽 1766.83kg/h才能满足系统的热量平衡 。3结论将含水率为 80%, 低位热值为 2429kJ/kg的湿 污泥干化至含水率为 65%需要饱和蒸汽 6047.04 kg/h。 干化后的污泥进行焚烧 , 在不添加任何辅助 燃料的情况下 , 焚烧炉出口烟气温度能达到 876.8 , 能实现污泥的彻底无害化和减量化的目的 。 通 过后续的高温空气预热器和余热锅炉充分回收烟 气中的能量 , 使焚烧所需的空气能加热至 400 , 并产生 4280.21kg/h的饱和蒸汽

15、。 污泥干化焚烧系 统每小时需要补充饱和蒸汽 1766.83kg 才能实现 热量平衡 。参 考 文 献1CJJ131-2009, 城镇污水厂污泥处理技术规程 S . (责任 编辑 /陈 军 简 讯2013年 1月 30日央视 焦点访谈 节目 , 对陕 西西安两家报废汽车回收企业 , 在拆解场地以出租 摊位形式招揽业户违法倒卖报废汽车的行为进行 曝光 。 对此 , 辽宁省行业主管部门 省服务业委 员会高度重视 , 立即在网上向各市报废汽车回收拆 解企业转发情况并要求 “ 我省各企业要引以为戒 , 认真自查 , 守法经营 , 坚决杜绝违法现象的发生 。 一 旦发现 , 绝不姑息迁就 ”。为贯彻省服

16、务委的要求 , 加强企业自律 , 辽宁 省再生资源行业协会发出紧急通知 , 对全省各报废 汽车回收拆解认证企业提出了具体要求 :一是要组织全体员工认真收看 1月 30日的焦 点访谈节目 , 结合 “ 曝光案例 ”, 深入学习国务院第 307号令 , 牢牢掌握国家有关报废汽车回收拆解的 各项规定 , 进一步增强法制观念 , 提高依法从业的 自觉性 , 展示企业在社会公众中的良好形象 。 二是要开展企业自检回头看活动 , 按照工作部 署 , 各市已经过了自查阶段 。 现在 , 要以 “ 曝光案例 ” 为镜子 , 认认真真开展自查回头看 。 要严格按国家 六部门及省六部门 “ 整治工作实施方案 ” 中关于 “ 全 面整顿报废汽车回收拆解企业 ” 的具体要求 , 逐一 进行检查看 。 查看应包括报废汽车回收拆解企业 , 以及公司所设立的分支机构 ; 不能留死角 ; 要对照 有关要求 , 查看是否存在有不符合要求的行为或做 法 , 如存在问题要立即向市主管部门报告并主动改 正 。 各报废汽车回收拆解企业法人是这次专项整治 的第一责任人 , 必须认真进行自查检查 , 绝不可存 在侥幸心理 。 否则 , 一旦被查出问题 , 将按有