污泥干燥工藝過(guò)程的分析 優(yōu)秀的污泥干燥工藝必須是節(jié)能、環(huán)保、品位同時(shí)兼顧的,為追求更低的運(yùn)行成本和高品質(zhì)的成品,選擇購(gòu)買(mǎi)、研發(fā)設(shè)計(jì)、制造運(yùn)行干燥設(shè)備必須執(zhí)行的“5 項(xiàng)基本原則”:
1、 使得被干燥物料比表面積最大化(裸露蒸發(fā)顆粒最小化)
蒸發(fā)過(guò)程所具備比表面積(含孔隙)是減少熱能傳導(dǎo)路徑、降低水分遷移路徑而形成的動(dòng)能消耗(非蒸發(fā)耗能)、減少蒸發(fā)時(shí)間所累積的設(shè)備表面熱能損耗、降低氣化溫度所導(dǎo)致 的基本耗能、提高尾氣濕度而降低尾氣排放量所導(dǎo)致的熱能損耗。
如下圖:
物料內(nèi)部水份必須通過(guò)熱能形成具有一定壓力的蒸汽克服遷移路徑(R)的阻力(f)才能排出顆粒表面以外,熱能(Q)是通過(guò)物料之間的傳導(dǎo),其需要傳遞的時(shí)間和過(guò)剩能量, 有一個(gè)重要的因素就是其傳導(dǎo)路徑(R)的長(zhǎng)短;
對(duì)于同一質(zhì)量的水分子而言,遷移運(yùn)動(dòng)消耗的動(dòng)能就是其移動(dòng)阻力(f)和路徑(R)的 正函數(shù)值,隨著移動(dòng)路徑(R)的增加而明顯增大,這些動(dòng)能在干燥過(guò)程中都是由熱能轉(zhuǎn)變 而來(lái)的。因此,在同一物料工況表面張力(Fr)恒定的情況下,路徑(R)越大,附帶(除 水分汽化的)消耗的熱能越高。
綜合以上傳熱、蒸發(fā)的基本過(guò)程,不難看出其蒸發(fā)消耗的熱能隨著路徑(R)的增加而 增加,為正函數(shù)值。
“比表面積”和“路徑”成反比?！氨缺砻娣e”和“蒸發(fā)熱能消耗”為反函數(shù)值。
2、干燥室的干燥動(dòng)力最大化
參考下圖:
干燥動(dòng)力(f1~f5):就是物料中水份(或溶液)向物料外部的遷移(蒸發(fā))的能力。其處決于物料與相鄰物體的蒸汽分壓或相對(duì)濕度(RH)的差值,差值越大,其移動(dòng)或轉(zhuǎn)移的能力就越大。物體內(nèi)階梯型的相對(duì)濕度(φ1~φ5)逐漸增加,在φ1很小φ5很大時(shí),階梯的相對(duì)濕度(RH)的差值更趨明顯,水分遷移能力就很大。而當(dāng)φ1接近φ5時(shí), 階梯的相對(duì)濕度(RH)的差值減少,水分遷移能力(蒸發(fā)強(qiáng)度)就很小。這就是同等條件下,干燥設(shè)備內(nèi)物料水分較小時(shí),蒸發(fā)強(qiáng)度低的原因。
同樣,在常壓狀態(tài)下,當(dāng)物料表面φ1蒸發(fā)水分積聚,相對(duì)濕度(RH)提升的蒸發(fā)過(guò)程中,及時(shí)排除已經(jīng)蒸發(fā)出來(lái)的水分,保持相對(duì)濕度(RH)的較低水平,也是提升蒸發(fā)強(qiáng)度的關(guān)鍵。
現(xiàn)實(shí)生活中有這樣一些現(xiàn)象,在北方,衣服涼在屋里很容易被涼干,在南方,環(huán)境相對(duì)濕度高,衣服和周?chē)h(huán)境相對(duì)濕度(或蒸汽分壓)差值小,溫度雖比北方高 5~10攝氏度, 但其涼干時(shí)間卻比北方長(zhǎng)的很多,這種現(xiàn)象就是干燥的動(dòng)力小、水份較難遷移到外部(蒸發(fā))的自然現(xiàn)象。
3、機(jī)械動(dòng)能最低化
機(jī)械動(dòng)能(耗電)不僅僅反應(yīng)直接的消耗電費(fèi)的問(wèn)題,更重要反應(yīng)的是機(jī)械維修率、維修成本、設(shè)備使用壽命。
同等條件下,設(shè)備運(yùn)行所需的機(jī)械動(dòng)能是由設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的阻力、摩擦力、扭矩反應(yīng)出來(lái)的。機(jī)械傳動(dòng)耗電量越高,表明設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的阻力、摩擦力、扭矩就越大。
阻力、摩擦力、扭矩是影響設(shè)備運(yùn)行的關(guān)鍵: 污泥內(nèi)殘存有砂粒,市政污泥殘存砂粒尤為明顯。在類(lèi)似“挖泥機(jī)”工作狀態(tài)下的干燥設(shè)備,其阻力、摩擦力導(dǎo)致設(shè)備快速磨損,維修、停機(jī)頻率急劇上升,實(shí)際使用壽命和年工作時(shí)間大大降低、維修費(fèi)用增加。包括薄層干燥,也難逃此運(yùn)。
壽命的降低會(huì)導(dǎo)致實(shí)際噸投資費(fèi)用增加: 同樣物料干燥工況下,使用 2 年的設(shè)備 10 萬(wàn) 元和使用 10 年的設(shè)備 30 萬(wàn)元,年設(shè)備折舊前者 5 萬(wàn)元后者 3 萬(wàn)元;
維修率的攀升會(huì)導(dǎo)致實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益的降低: 開(kāi)工率和維修費(fèi)是經(jīng)濟(jì)效益體現(xiàn)的一個(gè)不可分割的元素。停機(jī)就意味著虧損,維修代表了成本的增加。
4、符合被干燥物的工藝條件
污泥的出路是資源化,污泥顆?；琴Y源化獲得高效能的關(guān)鍵: 工業(yè)化、節(jié)約化快速制肥: 鏤空的顆?？梢越o好氧菌提供充足的氧、溫度、水分,達(dá)到快速熟化制肥。很多工業(yè)污泥、殘?jiān)蜔o(wú)公害的市政污泥,均可以制成有機(jī)肥,實(shí)現(xiàn)生物循環(huán)、提高社會(huì)效益; 節(jié)約型污泥快速碳化技術(shù)推進(jìn): 污泥碳化作為土壤改良是很好的前景。鏤空的顆?；?能夠提高碳化滲透力、實(shí)現(xiàn)快速碳化,提高單臺(tái)碳化設(shè)備處置能力、降低碳化爐的設(shè)備投資,降低碳化過(guò)程的熱損耗,降低運(yùn)行成本。
熱解氣化需要的透氣性: 顆粒+孔隙率是污泥熱解氣化的關(guān)鍵;顆粒的堆比重小、透氣性能好,有利于燃燼氣體的穿透,得到更低的灼減率;污泥內(nèi)游離碳高,孔隙有助于游離碳的逸出。
水泥窯協(xié)同處理污泥,實(shí)現(xiàn)扭轉(zhuǎn)建材行業(yè)市場(chǎng)滑坡虧損,達(dá)到工程、技術(shù)轉(zhuǎn)型升級(jí)的方案: 鏤空的顆粒污泥:確?？焖冱c(diǎn)燃和均勻快速煅燒;確保長(zhǎng)時(shí)間停留在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)煅燒,避免粉體隨氣流(未完全燃燒)直接進(jìn)入后面水泥成品,而導(dǎo)致水泥品質(zhì)降低;徹底完全燃燒、 確保水泥品質(zhì)。
生活垃圾發(fā)電項(xiàng)目協(xié)同處置: 生活垃圾焚燒增效最大空間是污泥協(xié)同處置。利用生活垃圾焚燒發(fā)電的余熱(被忽略的) 提供熱源,噸污泥處置費(fèi)僅僅耗電的 10 元/t 污泥。污泥顆?；_保在垃圾堆內(nèi)具有足夠的透氣性,不會(huì)阻塞燃燒空氣通道;孔隙率確保在垃圾堆內(nèi)吸取水分,在夏天雨季,起到降低垃 圾平均含水率、提高垃圾平均熱值和燃燒的均勻性;
解決危廢污泥運(yùn)行高成本的現(xiàn)象: 利用危廢焚燒的余熱蒸汽對(duì)污泥進(jìn)行干燥,降低了濕泥焚燒的燃料消耗,顆?；_保更低的燃燒酌減率。降低污泥焚燒運(yùn)行成本,噸污泥處置費(fèi) 10 元。
環(huán)保熱電項(xiàng)目的實(shí)施: 煤電融入環(huán)保熱電真正途徑是污泥顆?；?。污泥熱值比較低,著火點(diǎn)高。如果是粉體污泥,在混入煤粉爐燃燒時(shí),煤粉在正常燃燒空間點(diǎn)燃,而污泥因?yàn)橹瘘c(diǎn)高,往往被移送到 換熱鍋爐時(shí)還沒(méi)有徹底燃燒完畢,導(dǎo)致產(chǎn)生嚴(yán)重的不完全燃燒現(xiàn)象。顆粒污泥的重力確保流 化床內(nèi)有足夠的停留時(shí)間;孔隙率確保顆粒在爐內(nèi)快速點(diǎn)燃,杜絕了不完全燃燒現(xiàn)象。
河道底泥綜合處置: 顆粒化是河道污泥資源化和無(wú)故障運(yùn)行的可靠保障。能夠自動(dòng)剔除底泥異物,構(gòu)件移動(dòng)工作平臺(tái)。
5、符合安全、環(huán)保的基本條件
污泥顆粒化是杜絕粉體爆炸,確保安全運(yùn)行的重要措施;間接換熱是減少尾氣排放量,降低尾氣處理成本,杜絕二次污染,樹(shù)立“良心環(huán)?！毙蜗蟮闹匾ＷC。
來(lái)源:環(huán)保零距離
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