污泥干化焚燒熱平衡計(jì)算

1、- Vol. 31, No. 22013年 2月中國(guó)資源綜合利用China Resources Comprehensive Utilization 目前 , 全國(guó)污水處理廠污泥的處理處置研究正 在逐步展開 , 對(duì)各種處理方法和處置途徑也在進(jìn)行 積極探索 。 污泥干化焚燒技術(shù)在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家早 已廣泛應(yīng)用 , 在我國(guó)則起步較晚 。 隨著上海石洞口 污泥干化焚燒工程 、 中石油獨(dú)山子干化焚燒工程 、 成都第一污水處理廠污泥干化焚燒工程等一批項(xiàng) 目的建設(shè)和運(yùn)行 , 國(guó)內(nèi)對(duì)污泥干化焚燒技術(shù)的研究 逐步深入 , 在設(shè)計(jì)方面也積累了一定的經(jīng)驗(yàn) 。污泥干化焚燒技術(shù)為實(shí)現(xiàn)污泥的減量化 、 穩(wěn)定 化和無(wú)害化創(chuàng)造

2、了前提條件 , 但是 , 脫水污泥由于 水分含量超過(guò) 80%, 自身的熱值不足以維持其燃 燒 , 需要添加輔助燃料 。 因此 , 需要將污泥的含固率 提高到 35%以上 , 一些高有機(jī)質(zhì)的生物污泥就可以 實(shí)現(xiàn)自我維持燃燒 , 同時(shí)還能給污泥的干化處理提 供熱量 。 但是 , 根據(jù)目前污泥的性質(zhì) , 僅僅由污泥焚 燒釋放的熱量并不能夠滿足濕污泥干化的要求 , 還 需提供額外的能量才能實(shí)現(xiàn)污泥干化焚燒系統(tǒng)的 能量平衡 。本文以某一正在調(diào)試的污泥干化焚燒工程為 例 , 介紹了污泥干化焚燒技術(shù)中的能量平衡問(wèn)題 。該工程污泥干化焚燒共設(shè)置兩條生產(chǎn)線 , 每條生產(chǎn) 線的處理能力為 200t/d濕污泥 。

3、對(duì)其中一條生產(chǎn) 線進(jìn)行計(jì)算 , 給出需要補(bǔ)充的能量的數(shù)量 , 為工程 設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供一些參考 。1問(wèn)題分析 1.1污泥成分分析本項(xiàng)目中設(shè)計(jì)污泥的基本成分見表 1。表 1污泥基本成分設(shè)計(jì)污泥的含固率為 20%, 含固率的變化范圍 為 17%27%。 設(shè)計(jì)污泥濕基熱值為 2429kJ/kg, 相 當(dāng)于絕干基熱值為 2900kcal/kg, 絕干基低位熱值 的變化范圍為 18883300kcal/kg。 污泥的低位熱 值較低 , 根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求 , 不能采用自持燃燒或 者助燃焚燒 , 只能采用干化焚燒工藝 1。1.2工藝流程本項(xiàng)目采用的污泥干化焚燒工藝流程見圖 1。污 泥 干 化 焚 燒 熱 平

4、衡 計(jì) 算祝初梅 1, 田輝 1, 趙 娟 2(1. 中國(guó)城市建設(shè)研究院 , 北京100029; 2. 機(jī)科發(fā)展科技股份有限公司 , 北京100044摘要 :以 某 項(xiàng) 目 的 200t/d污 泥干 化 焚燒 系 統(tǒng) 為例進(jìn) 行 熱 量 平衡計(jì)算 , 發(fā) 現(xiàn) 含 水 率 為 80%, 低 位熱 值為 2429kJ/kg的 濕 污 泥干 化 至 含 水 率 為 65%后 進(jìn) 行 焚燒 的 工藝 并不能 實(shí)現(xiàn)系 統(tǒng) 的 熱 量 平衡 , 需 要 額 外 補(bǔ)充飽 和 蒸汽 1766.83kg/h, 飽 和 蒸汽 的 壓力 為 1.0MPa , 溫 度為 180 。 關(guān)鍵詞 :污 泥 ; 干 化 ;

5、焚燒 ; 能 量 平衡 中圖分類號(hào) :X705文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 :A文章編號(hào) :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作者簡(jiǎn)介 :祝初梅 (1981-, 女 , 湖南邵陽(yáng)人 , 碩士 , 注冊(cè)環(huán)保工程師 , 主要從事環(huán)保能源方面的工作 。含水率 灰分 C H O N S 低位熱值 (kJ/kg1.552.603.200.602429垃圾處理%29 干化機(jī) ; 干污泥倉(cāng) ; 焚燒爐 ; 高溫空氣預(yù)熱器 ; 余熱鍋爐圖 1污 泥干 化 焚燒 工藝 流程進(jìn)廠脫水污泥

8、含水率為 80%左右 , 經(jīng)電子汽車 衡稱重計(jì)量后進(jìn)入污泥接收及儲(chǔ)存系統(tǒng) 。 污泥接收 及儲(chǔ)存系統(tǒng)主要由污泥接受倉(cāng) , 濕污泥輸送泵 、 濕 污泥高位儲(chǔ)存?zhèn)}及干化機(jī)給料泵組成 。 濕污泥經(jīng)臥 式薄層干化機(jī)干燥后 , 污泥含水率由 80%降低至 65%。 干化機(jī)采用蒸汽為熱媒 , 其干化所需蒸汽一 部份由余熱鍋爐供給 , 不足部份由補(bǔ)充熱源的燃?xì)?鍋爐供給 。 蒸汽額定壓力為 1.0MPa , 額定溫度為 180 。 干化污泥進(jìn)入鼓泡式流化床焚燒爐焚燒 , 煙 氣首先在高溫空氣換熱器中加熱流化風(fēng) , 高溫空氣 換熱器出口流化風(fēng)溫度為 400 。 煙氣進(jìn)入余熱鍋 爐進(jìn)行再次余熱利用 , 產(chǎn)生壓力為

9、 1.1MPa 的飽和 蒸汽 , 余熱鍋爐出口煙氣溫度為 205 。 205 的煙 氣進(jìn)入干法 +濕法組合凈化系統(tǒng)處理 , 達(dá)標(biāo)排放 。 為保證工作環(huán)境的安全衛(wèi)生 , 在各污泥儲(chǔ)存及 干化裝置處設(shè)置臭氣收集系統(tǒng) , 然后集中處理 , 達(dá) 標(biāo)后排放 。2熱量平衡計(jì)算2. 1干化機(jī)熱量平衡計(jì)算本工程采用臥式薄層干化機(jī) 。 干化機(jī)濕污泥處 理量為 200t/d, 年運(yùn)行時(shí)間為 7920h , 濕污泥含水 率為 80%, 干化機(jī)出口污泥含水率為 65%, 干化機(jī) 每小時(shí)去除水分為 3950.22kg 。 干化機(jī)出口污泥及 排放水蒸氣的溫度為 105 。 熱媒介質(zhì) (飽和蒸汽 的焓值為 2777.11k

10、J/kg, 飽和水焓值為 762.51kJ/kg。 105 水蒸 氣焓值為 2683.39kJ/kg, 105 空 氣 焓 值為 130.46kJ/kg。 干化機(jī)的熱效率為 92%, 對(duì)干化 機(jī)進(jìn)行熱量平衡計(jì)算 , 系統(tǒng)需要飽和蒸汽量為 6 047.04kg/h, 熱耗為 3083.97kJ/kg(水分 。污泥經(jīng)干化后 , 直接進(jìn)入焚燒爐 , 入爐污泥量 為 5266.96kg/h, 入爐污泥成分見表 2。表 2干化污泥成分2. 2焚燒爐熱量平衡計(jì)算焚燒爐出口煙氣成分見表 3。表 3焚燒爐出口煙氣成分入爐熱量 =污泥熱量 +空氣熱量=27096431.42kJ/h;出爐熱量 =煙氣熱量 +化學(xué)

11、未完全燃燒損失熱 量 +機(jī)械未完全燃燒損失熱量 +散熱量 +灰渣熱量 =煙氣熱量 +5513933.99kJ/h根據(jù)熱量平衡可知 , 煙氣熱量為 21582497.43 kJ/h, 根據(jù)插值法 , 由煙氣的焓溫 表可計(jì)算出煙氣 的溫度為 876.8 。2.3高溫空氣預(yù)熱器熱平衡計(jì)算高 溫 空 氣 預(yù) 熱 器 熱 平 衡 計(jì) 算 的 漏 風(fēng) 系 數(shù) 為 10%, 熱損失率為 2%。 冷空氣溫度為 20 , 焓值為 26.40kJ/kg; 熱空氣溫度為 400 , 焓值為 419.03 kJ/kg。 10300.88Nm 3/h的空氣由 20 加熱至 400 所需熱量為 5309073.90kJ/

12、h。 進(jìn)入高溫空氣預(yù) 熱器的熱量為煙氣的熱量與漏風(fēng)熱量相加之和 , 即 21602032.02kJ/h。 進(jìn)行熱量平衡計(jì)算得知 , 高溫 空氣預(yù)熱器出口煙氣熱量為 1561308.17kJ/h, 根 據(jù)插值法 , 由煙氣的焓溫表可計(jì)算出煙氣溫度為 662.3 , 煙氣量為 16561.46Nm 3/h。高溫空氣預(yù)熱器出口煙氣成分見表 4。 表 4高溫空氣預(yù)熱器出口煙氣成分2.4余熱鍋爐熱量平衡計(jì)算考慮到后續(xù)煙氣凈化工藝對(duì)煙氣溫度的要求 , 含水率 灰分 C H O N S垃圾處理 中國(guó)資源綜合利用 第 2期 30-設(shè)計(jì)余熱鍋爐出口煙氣溫度為 205 。 余熱鍋爐的 漏風(fēng)系數(shù)為 10%, 則余熱

13、鍋爐出口煙氣量應(yīng)為 17 133.73Nm 3/h。 根據(jù)插值法 , 由煙氣焓溫表可計(jì)算出 煙氣熱量為 4533682.57kJ/h。余熱鍋爐給水壓力為 1.2MPa , 給水溫度為 120 , 焓值為 504.51kJ/kg。 余熱鍋爐產(chǎn)生的飽和蒸汽壓 力為 1.1MPa , 溫度為 184 , 焓值為 2780.45kJ/kg。 余 熱 鍋 爐 的 熱 損 失 為 10%, 熱 損 失 量 為 1586 130.82kJ/h。 根據(jù)熱平衡計(jì)算得知 , 飽和蒸汽產(chǎn)量 為 4280.21kg/h。余熱鍋爐出口煙氣成分見表 5。表 5余熱鍋爐出口煙氣成分由上述平衡計(jì)算可知 , 污泥干化系統(tǒng)需要蒸

14、汽 量為 6047.04kg/h, 而通過(guò) 余熱利用 , 余熱鍋爐產(chǎn) 生的蒸汽量為 4280.21kg/h, 還需要額外補(bǔ)充蒸汽 1766.83kg/h才能滿足系統(tǒng)的熱量平衡 。3結(jié)論將含水率為 80%, 低位熱值為 2429kJ/kg的濕 污泥干化至含水率為 65%需要飽和蒸汽 6047.04 kg/h。 干化后的污泥進(jìn)行焚燒 , 在不添加任何輔助 燃料的情況下 , 焚燒爐出口煙氣溫度能達(dá)到 876.8 , 能實(shí)現(xiàn)污泥的徹底無(wú)害化和減量化的目的 。 通 過(guò)后續(xù)的高溫空氣預(yù)熱器和余熱鍋爐充分回收煙 氣中的能量 , 使焚燒所需的空氣能加熱至 400 , 并產(chǎn)生 4280.21kg/h的飽和蒸汽

15、。 污泥干化焚燒系 統(tǒng)每小時(shí)需要補(bǔ)充飽和蒸汽 1766.83kg 才能實(shí)現(xiàn) 熱量平衡 。參 考 文 獻(xiàn)1CJJ131-2009, 城鎮(zhèn)污水廠污泥處理技術(shù)規(guī)程 S . (責(zé)任 編輯 /陳 軍 簡(jiǎn) 訊2013年 1月 30日央視 焦點(diǎn)訪談 節(jié)目 , 對(duì)陜 西西安兩家報(bào)廢汽車回收企業(yè) , 在拆解場(chǎng)地以出租 攤位形式招攬業(yè)戶違法倒賣報(bào)廢汽車的行為進(jìn)行 曝光 。 對(duì)此 , 遼寧省行業(yè)主管部門 省服務(wù)業(yè)委 員會(huì)高度重視 , 立即在網(wǎng)上向各市報(bào)廢汽車回收拆 解企業(yè)轉(zhuǎn)發(fā)情況并要求 “ 我省各企業(yè)要引以為戒 , 認(rèn)真自查 , 守法經(jīng)營(yíng) , 堅(jiān)決杜絕違法現(xiàn)象的發(fā)生 。 一 旦發(fā)現(xiàn) , 絕不姑息遷就 ”。為貫徹省服

16、務(wù)委的要求 , 加強(qiáng)企業(yè)自律 , 遼寧 省再生資源行業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)出緊急通知 , 對(duì)全省各報(bào)廢 汽車回收拆解認(rèn)證企業(yè)提出了具體要求 :一是要組織全體員工認(rèn)真收看 1月 30日的焦 點(diǎn)訪談節(jié)目 , 結(jié)合 “ 曝光案例 ”, 深入學(xué)習(xí)國(guó)務(wù)院第 307號(hào)令 , 牢牢掌握國(guó)家有關(guān)報(bào)廢汽車回收拆解的 各項(xiàng)規(guī)定 , 進(jìn)一步增強(qiáng)法制觀念 , 提高依法從業(yè)的 自覺(jué)性 , 展示企業(yè)在社會(huì)公眾中的良好形象 。 二是要開展企業(yè)自檢回頭看活動(dòng) , 按照工作部 署 , 各市已經(jīng)過(guò)了自查階段 。 現(xiàn)在 , 要以 “ 曝光案例 ” 為鏡子 , 認(rèn)認(rèn)真真開展自查回頭看 。 要嚴(yán)格按國(guó)家 六部門及省六部門 “ 整治工作實(shí)施方案 ” 中關(guān)于 “ 全 面整頓報(bào)廢汽車回收拆解企業(yè) ” 的具體要求 , 逐一 進(jìn)行檢查看 。 查看應(yīng)包括報(bào)廢汽車回收拆解企業(yè) , 以及公司所設(shè)立的分支機(jī)構(gòu) ; 不能留死角 ; 要對(duì)照 有關(guān)要求 , 查看是否存在有不符合要求的行為或做 法 , 如存在問(wèn)題要立即向市主管部門報(bào)告并主動(dòng)改 正 。 各報(bào)廢汽車回收拆解企業(yè)法人是這次專項(xiàng)整治 的第一責(zé)任人 , 必須認(rèn)真進(jìn)行自查檢查 , 絕不可存 在僥幸心理 。 否則 , 一旦被查出問(wèn)題 , 將按有