污泥干化49問講解

1、污泥干化1.不同的干化工藝為什么工藝氣量不同？工藝氣量的大小決定于工藝本身所采用的熱交換形式。熱傳導為主的系統(tǒng)，需要的氣量小，因為氣體主要起濕分離開系統(tǒng)的載體作用；而熱對流系統(tǒng)則依賴氣體所攜帶的熱量來進行干燥，因此氣量較大。轉鼓式干燥器的干燥依靠熱對流，因此氣量的大小必須滿足攜帶熱量的全部需要；流化床系統(tǒng)也是以熱對流為主要換熱手段的工藝，由于流化態(tài)的形成要求工藝氣體具有更高的速度，因此總的氣量需求更高；圓盤式工藝以熱傳導為主要手段，理論上僅需抽取蒸發(fā)量。但是由于蒸汽在上部易于形成飽和，而下部易于形成高溫、高粉塵濃度，因此，氣體的流量決定了工藝的安全性和粉塵分布。渦輪薄層干燥器是采用熱對流和熱傳

2、導兩者并重的一種特殊工藝，氣量小于純熱對流系統(tǒng)，大約是一個標準熱對流系統(tǒng)的1/2-1/3。轉碟式是純粹的熱傳導型干燥器，依靠碟片、主軸或熱壁的熱量與污泥顆粒的接觸、攪拌進行換熱，其中的熱量來自填充在其中的導熱油。這一工藝無需氣體。2.為什么干化系統(tǒng)必須抽取氣體形成微負壓？抽取微負壓的目的有兩個：1）由于干化系統(tǒng)必須是閉環(huán)，在干化過程中，污泥中攜帶的某些物質被熱解，形成不可凝氣體，這些氣體無法被冷卻水冷凝，因此不斷在回路中積聚，最終可能形成飽和。不可凝氣體具有可燃性，這將降低系統(tǒng)內粉塵爆炸下限，給干化系統(tǒng)帶來危險，因此，避免不可凝氣體在回路中的飽和是安全性的重要內容之一；2）大量工藝氣體在系統(tǒng)內

3、的流動依靠引風機進行，不可凝氣體的積聚，將使得系統(tǒng)內形成超過環(huán)境壓力的正壓，此時，工藝氣體可能提供各種可能的縫隙、出口離開回路，形成臭氣泄漏，這在安全性和衛(wèi)生性方面是不可接受的，因此必須通過動力裝置（風機）從回路中排出，送往生物過濾器或熱源裝置處理掉。3.間接干化工藝的熱源導熱油鍋爐如何選型？間接干化工藝是指熱源與污泥無接觸，換熱是通過介質進行的，當這個介質為導熱油時，需要使用到導熱油鍋爐。導熱油鍋爐在我國是一種成熟的化工設備，其標準工作溫度為280度，這是一種有機質為主要成份的流體，在一個密閉的回路中循環(huán)，將熱量從燃燒所產生的煙氣轉移到導熱油中，再從導熱油傳給介質（氣體）或污泥本身。導熱油獲

4、得熱量和將熱量給出的過程形成一定的熱量損失。一般來說，導熱油鍋爐的熱效率介于8090之間，含廢熱利用。根據干燥器的最大蒸發(fā)量，以及該干燥工藝的實際熱能消耗，可以得到一個每小時最大熱能凈消耗的需求量，將導熱油鍋爐的熱效率考慮進來，即可得到導熱油鍋爐的選型參照標準。舉例來說，一個2000升/小時蒸發(fā)量的干燥器，采用閉環(huán)空氣作為介質，其凈熱能消耗約820大卡/升水蒸發(fā)量，導熱油鍋爐的熱效率為88，則：2000升/小時x820大卡/升/88%=1,860,000大卡/小時需要配備大約200萬大卡的導熱油鍋爐。導熱油鍋爐應提供以下配套參數：油泵，裝機容量；燃燒器，裝機容量；流量；導熱油進出口溫度，最大溫

5、差，平均溫差；導熱油一次填充量；4.干燥器的處理能力是固定的嗎？干燥器的處理能力具有一定的變化區(qū)間。其區(qū)別來自兩個方面：物料本身性質使得干燥時間延長或縮短；因最終含固率的變化而提高或降低產能。對于污泥干化來說，由于污泥的性質決定了大多數干燥工藝必須采用干泥返混，因此，其由于物料本身性質原因而導致的干燥時間變化不大，而凡是采用干泥返混的工藝在最終含固率方面不具有伸縮性，因此，可以說其干燥器的處理能力是“固定”的。這一點對于無干泥返混的工藝來說就不一樣了，最終含固率的改變會導致處理量方面較大的變化。5.全干化和半干化是怎么劃分的？所謂干化和半干化的區(qū)別在于干燥產品最終的含水率不同，這一提法是相對的

6、，并沒有科學的定義?！叭苫敝篙^高含固率的類型，如含固率85以上；而半干化則主要指含固率在5065之間的類型。如果說干化的目的是衛(wèi)生化，則必須將污泥干燥到較高的含固率，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(huán)境溫度下的平均空氣濕度，回到環(huán)境中時會逐漸吸濕。如果說干化的目的僅僅是減量，則會產生不同的含固率要求。將含固率20的濕泥干化到90或干化到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。將污泥干燥到該處置環(huán)境下的平衡穩(wěn)定濕度，即周圍空氣中的水蒸氣分壓與

7、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。6.半干化時的產能為什么高于全干化？有些污泥干化工藝可以將濕泥處理至含固率5065，而這時的處理量明顯高于全干化時的處理量。其原因有兩個：首先，對于干燥系統(tǒng)來說，干燥時間決定了干燥器的處理量。當物料的最終含水率較高（所謂半干化）時，蒸發(fā)相同水量的時間要少于最終含水率高的情況（所謂全干化），單位處理時間內可以有更高的處理量。其次，污泥在不同的干燥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。7.污泥干燥的機理是怎樣的？干燥是為了去除水分，水分的去除要經歷兩個主要過程：1）蒸發(fā)過程：物料表面的水分汽化，由于物料表面的水蒸氣

8、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(fā)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(xù)、交替進行，基本上反映了干燥的機理。8.干化為什么要討論換熱形式？干化所應用的換熱形式是分析干化系統(tǒng)效能的重要理論基礎。所有的換熱均需通過一定的介質或界面來進行，這些介質或界面要么是氣體，如空氣、蒸汽、氮氣、煙氣等；要么是金屬，這時其熱量是通過煙氣、導熱油、蒸汽等介質來輸送的。介質蓄積和攜帶熱量。含濕物料接觸金屬熱壁時，水分子與金屬分子的接觸，形成了熱傳導；氣態(tài)介質分子與含

9、濕物料中水分子的包裹、混合和接觸，形成了熱對流。熱傳導和熱對流是干化過程中應用最多的兩種換熱形式。絕大部分干化工藝均采用其中的一種作為主要換熱形式，少數則兩種兼?zhèn)?。除去煙氣可以用于直接加熱方式外，其余介質的應用均屬于間接加熱方式的熱利用。換熱形式決定了干化系統(tǒng)熱量損耗的基本特點。9.為什么污泥干化的時間長？大多數干化工藝需要2030分鐘才能將污泥從含固率20干化至90。干燥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干燥度增加而不斷降低，而表面水分的汽化速度則隨著干燥度增加而增加。由于擴散速度主要是熱能推動的，對于熱對流系統(tǒng)來說，干燥

10、器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干燥時速度的減低。對熱傳導系統(tǒng)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(fā)。10.縮短干燥時間的可能性？對所有干燥器來說，縮短干燥時間意味著生產效率的提高。能夠用5分鐘干燥的物料，誰也不會用10分鐘。能否縮短干燥時間，不是主觀意愿決定的，而是干燥條件決定的。影響干燥過程的因素很多，比如介質環(huán)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，決定了干燥時間。以上狀況的改善和優(yōu)化事實上是工藝決定的，其中一個普遍采用

11、的方法是干泥返混，除避免污泥在干燥器內的粘結外，在很大程度上可以改善物料在干燥器內的受熱條件，從而有效地縮短時間。11.關于污泥處理量的計算？根據蒸發(fā)量、入口和出口的含固率，可以推導出干燥器的理論產能。污泥理論處理量蒸發(fā)量+（蒸發(fā)量X濕泥含固率）/（干泥含固率濕泥含固率）例如，一個蒸發(fā)量為每小時2500公斤水的干燥器，如果將20的濕泥干化到90，則：2500+(2500x20%)/(90%-20%)x24/1000=77噸/日做適合于焚燒的半干化產品時：2500+(2500x20%)/(60%-20%)x24/1000=90噸/日12.污泥干化廠的公用配套設施有哪些？一般來說，干化工藝需要配備

12、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(huán)系統(tǒng)：用于干泥產品的冷卻等冷凝水處理系統(tǒng)：工藝氣體及其所含雜質的洗滌等；工藝水系統(tǒng)：用于安全系統(tǒng)的自來水電力系統(tǒng)：整個系統(tǒng)的供電壓縮空氣系統(tǒng)：氣動閥門的控制氮氣儲備系統(tǒng)：干泥料倉以及工藝回路的惰性化；除臭系統(tǒng)：濕泥料斗、儲倉、工藝回路的不可凝氣體的處理制冷系統(tǒng)：導熱油熱量撤除消防系統(tǒng)：為整廠配置的滅火系統(tǒng)和安全區(qū)13.干化工藝如何利用廢熱煙氣？所有的干化系統(tǒng)都可以利用廢熱煙氣來進行。其中，間接干化系統(tǒng)通過導熱油進行換熱，對煙氣無限制性要求；而直接干化系統(tǒng)由于煙氣與污泥直接接觸，雖然換熱效率高，但對煙氣的質量具有一定要求，這些要求包括：含硫量

13、、含塵量、流速和氣量等。焚燒爐的煙氣與間接干化系統(tǒng)的導熱油換熱時，尚需注意煙塵具有一定的磨蝕性，煙氣中可能含有一定的腐蝕性氣體成份，以及換熱器的高溫腐蝕問題。導熱油系統(tǒng)的溫度調整可以通過氣動閥門調節(jié)煙氣流量的辦法來進行，但是當這種調節(jié)可能影響敏感的焚燒效果時，則有必要設立獨立的燃氣或燃油鍋爐，通過對熱值不足部分進行調溫來實現。14.干化系統(tǒng)如何利用蒸汽進行干化？只有間接加熱工藝才能利用蒸汽進行干化，但并非所有的間接工藝都能獲得較好的干化效率。一般來說，蒸汽由于溫度相對較低，必然在一定程度上影響干燥器的處理能力。蒸汽的利用一般是首先對過熱蒸汽進行飽和，只有飽和蒸汽才能有效地加以利用。飽和蒸汽通過

14、換熱表面加熱工藝氣體（空氣、氮氣）或物料時，蒸汽冷凝為水，釋放出全部汽化熱，這部分能量就是蒸汽利用的主要能量。15.干化工藝中產品溫度意味著什么？污泥是一種高有機質含量的超細粉末，污泥干燥的目的首先在于減量、衛(wèi)生化。無論對于何種最終處置方法，污泥干化本身并不會改變污泥的性質，即溫度并不會導致污泥產品的降解或質量問題。有鑒于此，無論從污泥產品的質量角度，還是干燥器的效率角度看，應該是溫度越高越好。但是，由于安全性問題的存在，絕大部分干化工藝傾向于盡可能降低產品的溫度，即降低所謂粉塵爆炸的點燃能量。然而，根據研究，污泥粉塵的點燃能量很低，當氧氣、粉塵濃度達到一定量時，100度左右的溫度下，其點燃能

15、量低至幾個到十幾個毫焦。當點燃能量達到1焦耳時，7080度也足以形成燃燒。當粉塵濃度更高時，即使2030度的環(huán)境都可能存在風險。許多料倉的自燃和爆炸均屬于這種情況。干化工藝為了保證一定的處理效率，溫度是必然存在的，而且不可能很低，典型值在105125度之間。工藝的安全性只能從降低粉塵濃度和抑制燃燒氣氛入手。單純依靠降低產品溫度來保證安全性是不正確的想法。16.干化為什么要進行污泥成份分析？根據經驗，對污泥成份做一定的分析，對于確定干化工藝、獲得最佳設計參數、確認工作條件是必要的。與干化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

16、括：重金屬含量、有機質含量、熱值、細菌含量等。17.為什么說污泥干化是資源化利用的第一步？污泥無論來自工業(yè)還是市政，其處理的一個可行目標就是使所有來自工業(yè)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干化的需要。同樣的道理，無論制造建材

17、還是圖例利用，減少含水率是關鍵。因此，可以說污泥干化或半干化事實上是污泥資源化利用的第一步。18.旋風分離器的固體回收率是多少？在許多熱對流系統(tǒng)中，污泥干化必須將全部或部分產品通過旋風分離的方式收集起來，由于各個工藝的風量和風壓不同，通過此方法進行回收的顆粒粒徑和比例不同，造成其設計的千差萬別。一般來說，旋風分離器的固體回收率在9598之間。含固率越高，產品的粒度越小，捕集的難度也就會提高。19.干化包括哪些必要的工藝步驟？污泥干化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。干化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

18、的濕分被分別收集起來，這就是干化的工藝過程。從設備角度來描述這一過程，包括上料、干化、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）可能造成干化工藝的不穩(wěn)定性的（如黏著、結塊等），則有必要采用部分干化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。20.干化為什么要區(qū)分間接或直接加熱方式？直接和間接加熱方式的劃分在于熱源利用的形式區(qū)別，具體來說就是直接作為介質還是間接對換熱的介質進行加熱。干化是依靠熱量來完成的，熱量一般都是能源燃燒產生的。燃燒產生的熱量存在于煙道氣中，

19、這部分熱量的利用形式有兩類：(1)直接利用：將高溫煙道氣直接引入干燥器，通過氣體與濕物料的接觸、對流進行換熱。這種做法的特點是熱量利用的效率高，但是如果被干化的物料具有污染物性質，也將帶來排放問題，因高溫煙道氣的進入是持續(xù)的，因此也造成同等流量的、與物料有過直接接觸的廢氣必須經特殊處理后排放。(2)間接利用：將高溫煙道氣的熱量通過熱交換器，傳給某種介質，這些介質可能是導熱油、蒸汽或者空氣。介質在一個封閉的回路中循環(huán)，與被干化的物料沒有接觸。熱量被部分利用后的煙道氣正常排放。間接利用存在一定的熱損失。對干化工藝來說，直接或間接加熱具有不同的熱效率損失，也具有不同的環(huán)境影響，是進行項目環(huán)評和經濟性

20、考察的重要內容。21.干化工藝都有哪些工藝氣體體系？工藝氣體對于采用熱對流換熱形式的工藝來說是必要的。工藝氣體的作用有三個：1）它是熱量的攜帶者，從外部將熱量帶入干燥器，在干燥的過程中將熱量傳遞給濕物料；2）它是濕分的攜帶者，通過工藝氣體本身的水蒸氣壓和物料表面的水蒸汽壓差，將后者的濕分分散、轉移到工藝氣體中來，并通過循環(huán)和冷凝（部分或全部），達到帶走濕分的目的。3）工藝氣體在某些工藝中還具有一定的攪拌、混合作用。干化工藝可以使用的工藝氣體包括空氣、氮氣、煙氣、二氧化碳氣、蒸汽等。最常見的是空氣體系，無論使用煙氣還是添加氮氣，均是有一定惰性化特征的空氣體系。僅有極少數工藝能夠采用蒸汽體系。值得

21、注意的是，界定其是否屬于工藝氣體的蒸汽體系應判斷其是否滿足以下兩點特征：攜入熱量和帶走濕分。顯然，某些工藝中基本不存在大量工藝氣體的循環(huán)，系統(tǒng)僅抽取相當于蒸發(fā)量的部分進行冷凝，此時仍屬于典型的熱傳導系統(tǒng)。22.蒸汽體系的優(yōu)缺點有哪些？蒸汽體系與空氣體系的區(qū)別在于，在熱干化的工藝回路中以蒸汽徹底取代了空氣（煙氣、氮氣、二氧化碳），并由此獲得以下兩個重要優(yōu)點：（1）節(jié)能：取消了對全部工藝氣體的洗滌，僅對相當于蒸發(fā)量的部分進行冷凝，其余的蒸汽在系統(tǒng)內循環(huán)。作為熱對流系統(tǒng)，取消了工藝氣體洗滌，意味著能耗的極大節(jié)約。（2）絕對安全性：全蒸汽的回路內含氧量極低，并由于蒸汽的有效保護，使得粉塵爆炸的下限上升

22、至絕對安全條件下。蒸汽體系當然也存在一些缺點，其中：（1）管線的保溫、耐壓要求高于空氣體系，因此這部分投資較高；（2）取消濕法除塵，而采用干法除塵，增加了除塵裝置的維護量。（3）工藝氣體的溫度降低，可能導致相同質量的工藝氣體所攜帶的熱量有所降低，即處理效率的降低。這一體系對于某些特殊條件或特殊物料的干化，不失為一種極端的安全措施。如來自不同脫水裝置的污泥，含水率波動極大，這種波動對于即使采用干泥返混措施的工藝來說都可能是非常危險的；另如某些物料中混合有易燃成份等。23.濕泥含水率的變化是否重要？進料含水率的變化對于干化系統(tǒng)來說是非常重要的經濟參數。這個數值越低，意味著投資更大。此外，它還是一個

23、有關安全性的重要參數。含水率因不同來源的濕泥（可能來自幾個不同的污水處理廠）、脫水機的運行不正常（機械故障、機械效率降低、更換蓄凝劑或改變添加量）等原因，可能出現波動。當波動幅度超過一定范圍時，就可能對干化的安全性形成威脅。產生危險的原因在于干燥系統(tǒng)本身的特點。一般干燥系統(tǒng)在調試的過程中，給熱量及其相關的工藝氣體量已經確定，僅通過監(jiān)測干燥器出口的氣體溫度和濕度來控制進料裝置的給料量。給熱量的確定，意味著單位時間里蒸發(fā)量的確定。當進料含水率變化，而進料量不變時，系統(tǒng)內部的濕度平衡將被打破，如果濕度增加，可能導致干化不均；如果濕度減少，則意味著粉塵量的增加和顆粒溫度的上升。全干化系統(tǒng)的含水率變化較

24、為敏感，在直接進料時，理論上最多只允許2個百分點的波動（如設定20，而實際22），此時由于污泥水分的急遽減少，干燥器內產品的溫度會飛升，形成危險環(huán)境。由于這一區(qū)間非常狹小，對調整濕泥進料量的監(jiān)測反饋系統(tǒng)要求較高。24.如何解決濕泥含水率變化的敏感性？解決濕泥含水率變化敏感性的最好方法是在可能的范圍內降低最終產品的含固率。當最終含固率從90降為80時，理論上可允許5個百分點的波動（如設定20，而實際25）。大多數全干化工藝都采用了干泥返混。這樣做的目的一般都是為了避免污泥的膠粘相特性使之在干燥器內易于黏著、板結，另外一個好處正是由此擴大了可允許的濕泥波動范圍。干泥返混一般要求將原含固率2025的

25、濕泥，經過添加相當于濕泥重量12倍的已經干化到90以上的干泥細粉，將其混合到平均含固率6070。從絕干物質量上增加了710倍以上。如果將干燥器的濕泥進料含固率設定為60，其最高理論波動范圍可以達到66，這對返混工藝來說應該是可以輕松實現的了。干泥返混在解決干燥器濕度敏感方面是有效的，但它同時還帶來了其它一些安全性問題。25.污泥干化技術的前景如何？縱觀40年來污泥干化技術的發(fā)展歷程，可以看出，污泥干化采用的仍是幾十年前的傳統(tǒng)干燥技術，只不過經過一定的改造，以使之更適應污泥這種物料而已。在污泥干化領域，至今仍不斷有新的技術出現，但是在近期內發(fā)現一種更好的、革命性的技術來代替一切，其可能性很小。絕

26、大多數干化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。干化工藝是一種綜合性、實驗性和經驗性很強的生產技術，它并不特別復雜和神秘。其核心在于干燥器本身。并非所有的干燥器都易于仿制，特別是當制造精度、變形量、材料的變化成為訣竅的時候。對干化技術進行不斷的優(yōu)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，它仍然是以干燥器結構為中心、綜合一系列邊緣技術的持續(xù)不斷的改進過程?？紤]到污泥干化完全是污水處理的延伸，全球水環(huán)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(fā)展空間。26.影響干化工藝安全性的要素有哪些？對工藝安全性具有重

27、要影響的要素包括：粉塵濃度工藝允許的最高含氧量（燃燒氣氛的惰性化）溫度（點燃能量）濕度（氣體的濕度和物料的濕度對提高或降低粉塵爆炸下限具有重要影響）以上幾個參數中，對于大多數系統(tǒng)來說，事實上只有從降低含氧量、進行燃燒氣氛的惰性化入手。27.干化時產品溫度低就更安全嗎？眾所周知，環(huán)境壓力下的水汽化溫度是100度，以這個溫度作為分界線，將干燥工藝按照產品的溫度來劃分，可以形成所謂的“高溫工藝”和“低溫工藝”兩種類型。這種區(qū)分的直接目的與干化的安全性相關，它容易使人產生“低溫就安全”的誤解。蒸發(fā)的產生并非一定要到100度這個標準的汽化溫度。環(huán)境溫度下清風徐徐，人的皮膚仍然會感到仍然清涼干爽。當空氣中

28、的濕度較高時，即使溫度不超過30度，也仍然會感到悶熱難當。其原因首先是氣體的含濕量應低于濕表面，其次是氣量本身，依靠大量氣體和微弱的蒸汽壓差，仍然可以進行蒸發(fā)，但是其能耗在干化工藝中處于上限。溫度是影響所謂粉塵爆炸條件的因素之一。但是鑒于污泥的粉塵濃度下限較低，如果含氧量條件具備，所需的點燃能力非常小。即使30度的溫度下，污泥粉塵爆炸也都是可能的。因此，干燥器內的產品溫度低并不是一個能夠排除粉塵爆炸的根本性條件。28.污泥混入沙石是否對干化設備產生影響？沙石混入對設備的安全性存在著負面影響。首先，沙石在高粉塵、低濕環(huán)境中的運動可能導致火花的產生。其次，沙石具有磨蝕性。很多污泥干化系統(tǒng)對沙石是敏

29、感的，特別是當其含量較大時，可能對設備產生嚴重的磨蝕。其中，有著強烈攪拌的工藝，特別是靠金屬表面剪切力來推動物料向前運動的設備，可能產生的磨蝕會較為嚴重。多數干化工藝是間接加熱的，當這種磨蝕威脅到承載高溫介質導熱油時，則是十分危險的。鑒于市政污泥的性質及其產生工藝，混入沙石的可能性較小。對大多數設備來說是可以接受的。而來自管網淘挖、江河清淤的污泥則可能有較多雜質，應優(yōu)化前端沉沙工藝，避免不必要的設備損耗。29.為什么干化工廠不宜頻繁開停機或單班生產？干燥設備因為是利用熱能進行的，加溫和降溫過程耗時耗能，屬于非產出過程；同時由于污泥是高有機質超細粉末，為了安全原因，頻繁的清空過程，徒然增加系統(tǒng)在

30、安全方面的能耗支出；再者，鑒于污泥是低附加值的產品，應盡可能提高設備利用效率，以降低其折舊費用，因此干化系統(tǒng)不建議做非全日制生產的設計，事實上也是不存在經濟可行性的。一般來說，一個干化系統(tǒng)的加溫過程需時3040分鐘，降溫過程需要2030分鐘，如果是冷機，所需時間可能更長。頻繁清空，其加溫和降溫過程均需惰性化，如果采用氮氣則成本頗高，采用蒸汽（水）則少，但設備終歸是非生產狀態(tài)。如果因此而降低設備開機利用率（從每年340x24=8200小時變成360x8=3000小時），其設備折舊和大修提存將成倍增加。30.污泥干化能耗的構成有哪些？能耗包括了干化工藝本身的熱能、電能消耗，同時也必須包括與該工藝安

31、全運行密切相關的其它輔助性工藝設施的開支，其中包括：氮氣系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、干泥返混系統(tǒng)。氮氣系統(tǒng)：由于干化系統(tǒng)必須抽取蒸發(fā)量、不可凝氣體進行冷凝，由此所形成的微負壓狀態(tài)，可能導致空氣中的氧氣進入系統(tǒng)。當工藝中的氧氣達到一定濃度，而此時的粉塵濃度超過爆炸下限，在極小的點燃能量下可能產生粉塵爆炸。因此，降低系統(tǒng)內氧含量的辦法只能是惰性化，即采用氮氣、二氧化碳或蒸汽，抑制氧氣的含量上升。因此，工藝相關的經常性氮氣支出是干化系統(tǒng)不可忽視的重要成本支出。此外，干化系統(tǒng)在開機、停機、重新開機、緊急停機、突然斷電等關鍵工況下，為了避免粉塵爆炸的危險，必須具備和使用一定的干預手段使系統(tǒng)環(huán)境惰性化。此時的支出為非

32、經常性支出，也是必須重視的成本之一。制冷系統(tǒng)：一些間接干化系統(tǒng)采用導熱油進行加熱，在緊急情況下必須關閉來自熱源系統(tǒng)的導熱油入口，并將干燥器內導熱油回路中的熱量迅速冷卻。作為干化系統(tǒng)運行的必要安全保障，其能耗應計入運行成本。干泥返混系統(tǒng)：一些干化系統(tǒng)對于濕泥的進料濕度有限制，為了不造成板結、濕核等現象，應采用干燥后的細顆粒與濕泥摻混，以提高含固率，達到越過“膠粘相”的目的。污泥干化中采用干泥返混的系統(tǒng)，由于濕泥的含固率一般較低，返混比例由此變得較高，這樣形成大量污泥的反復加熱、冷卻。這一系統(tǒng)所造成的熱能和電能消耗是構成干化系統(tǒng)直接運行成本的重要組成部分。31.為什么說干化事實上是熱能損耗的考評？

33、熱干化主要是熱量的支出。干化意味著水的蒸發(fā)，水分從環(huán)境溫度(假設20度)升溫至沸點（約100度），每升水需要吸收大約80大卡的熱量，之后從液相轉變?yōu)闅庀啵枰沾罅康臒崃?，每升水大約539大卡（環(huán)境壓力下）。兩者之和，相當于620大卡/升水蒸發(fā)量的熱能，幾乎可以說是所有干化系統(tǒng)必須付出的“基本熱能”代價。然而，根據干化對象的性質，這一“基本熱能”之外還會產生一定的消耗，這主要是工藝及其相關條件造成的。這些工藝相關條件可以概括為三大類：（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、條件及其干化效率。以上三個方面

34、條件的不同，就形成了干化系統(tǒng)在能耗方面的差別。這一差別有時是如此之大，不經分析是很難判斷一個干化系統(tǒng)的實際運行效果的。按照我國的能源價格，可以斷定，熱能的支出將占到一個標準干化系統(tǒng)運行成本的80以上。因此，熱能損耗的研究是對干化系統(tǒng)進行考評的重中之重。32.熱源對能耗的影響有哪些？熱能來源及其傳輸、儲存、利用形式和利用率是熱能損耗的重要方面之一。1）加熱方式的不同，熱源效率損失不同。直接加熱形式中熱源煙氣直接成為介質，其熱效率接近燃燒效率本身。其余加熱形式均是通過換熱設備將熱傳給某種介質的間接加熱。煙氣可以通過熱交換器將熱量傳給空氣，空氣作為換熱介質與濕物料進行接觸。煙氣可以提高熱交換器將熱傳

35、遞給導熱油或蒸汽，然后利用導熱油或蒸汽來加熱金屬或工藝氣體，由金屬熱表面或工藝氣體與濕物料進行接觸。這兩類換通過熱交換器的換熱均形成一定的熱損失，一般來說在815之間。2）熱源類型的不同，在干化系統(tǒng)中被利用的效率也不同。由于能源的熱值特別是能源中污染物含量的重大區(qū)別，使得某些熱源的利用受到限制。其可被利用的熱量因排放溫度的高低，過量空氣系數大小，污染物后處理的溫度及其壓力等限制，對于不同的干化系統(tǒng)會帶來不同程度的影響。有些熱值較低的熱源如低壓廢熱蒸汽，對某些工藝是無法利用的。其熱值的利用率也因熱源條件的變化而有高低。3)涉及熱源的傳輸、存儲的一些關鍵條件，如管線的大小、輸送距離、壓力、保溫條件

36、、環(huán)境溫度等，都會對熱源利用的最終效率起到重要影響。33.物料的性質如何影響熱能能耗？物料的粒度、粘度和污染物含量對熱能能耗有重要影響。1）如果物料（如脫水污泥）是一種超細粉末，在干化過程中無論如何會產生大量的粉塵；因安全性原因而必須對粉塵環(huán)境降溫，對粉塵進行收集則面臨使用濕法進行洗滌，此時將使得粉塵及其周圍的介質失去熱量。2）如果因物料的性質（粘度、含水率高等）可能造成干化工藝的不穩(wěn)定性的（如黏著、結塊等），則有必要采用部分干化后的產品與濕物料混合的工藝（返料、干料返混）。這一返料過程有時因對混合后含固率有特殊要求，而達到很高的比例。返混的過程意味著大量物料的反復加熱和冷卻。3）對于具有一定

37、污染物性質的物料進行干化處理，其處置過程必須是閉環(huán)進行的。干化過程中會使得物料中大量存在的可凝或不可凝污染物離開固體，進入氣態(tài)環(huán)境。此時同樣需要大量的冷卻水進行洗滌，并將其中不可凝氣體排出閉環(huán)回路。冷凝水和不可凝氣體本身均帶走相當的熱量。34.工藝熱損耗表現在哪些方面？從工藝角度了解干化在能耗方面的特點，就是研究干化系統(tǒng)的干化效率。影響干化工藝效率的因素有很多，可以按照工藝類型、工藝路線和工藝條件分別考察：（1）工藝類型指介質與濕物料的換熱形式，目前所有的干化系統(tǒng)可以大致分為三種類型：熱對流、熱傳導和熱對流熱傳導的混合型。熱對流系統(tǒng)需要工藝氣體作為攜帶熱量和攜帶濕分的載體，因此氣體量巨大，氣體

38、的洗滌形成其熱損失的主要部分。熱傳導依靠位于閉環(huán)回路中的大量高溫介質進行熱量的輸送，熱量的給出依靠足夠的換熱表面來進行，其熱量給出是持續(xù)的，從巨大的換熱面中輸出的大量熱量無法被吸熱越來越慢的物料所接受，將形成部分蒸發(fā)氣體的過熱。這部分熱量排出系統(tǒng)，就形成了熱損失。（2）工藝路線指濕物料、熱介質進入，以及干物料和濕介質離開系統(tǒng)時的位置和形式。干化工藝存在并流、逆流和錯流三種主要的形式，其中逆流的熱利用效率最高，但出于安全性的原因，在處理污泥這樣的高有機質超細粉末干化時，逆流基本上被放棄。在很多工藝中存在錯流，典型的如流化床，但錯流使得粉塵的產生和聚集較為嚴重，因此其工藝運行環(huán)境的惰性化較為嚴格，

39、工藝溫度降低，加上克服阻力所需的風壓，由此導致的工藝氣量大幅度上升。（3）工藝條件指干化環(huán)境的進出口壓力、濕度、溫度、介質流速的變化。這些條件的改變使得不同工藝有著極為不同的表現。一般來說，所應用的介質溫度越高，所使用的介質量越大，所使用的介質濕度越低，則蒸發(fā)速度越快。然而，溫度越高、介質量越大、介質濕度越低，其形成的熱損失也越大。35.為什么說干化設備的能力和能耗是一對矛盾？提高干化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，將會大大增加干燥器制

40、造的成本，并進一步提高過剩熱量在干燥器內的聚集和流失；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，干化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。36.什么是評價熱能耗損失的捷徑？干化工藝的目的在于形成有效的蒸發(fā)。蒸發(fā)所需的實際能耗，只能從分析干化系統(tǒng)的具體干化條件及其各階段的熱損失入手。事實上存在一個判斷干化系統(tǒng)

41、效率的簡單辦法：對于一個對流干化系統(tǒng)來說，介質的進出口濕度差越高，說明單位質量的氣體介質所形成的蒸發(fā)量越大，系統(tǒng)的干化效率越高，熱損失越小。對于一個傳導干化系統(tǒng)來說，有效換熱表面積越小，而單位換熱面積的蒸發(fā)量越大，則說明該系統(tǒng)的干化效率越高，熱損失越少。對于結合兩種換熱形式的混合型工藝，也仍然可以結合這兩個參數，進行對比。37.如何提防“能耗數字陷阱”？干化工藝的“基本熱能”支出是確定無疑的，無論何種工藝，無論其性能多么優(yōu)越，其總的熱能支出均無法低于這一數字。由于世界上從事干燥的設備類型是如此之多，很難對所有的系統(tǒng)的機理、能耗有確切的理解，因而在進行比較時，常常輕信某些工藝所聲稱的能耗優(yōu)越性，

42、甚至一些不夠嚴肅的廠家愿意在合同中保證這些數據的真實性。而到頭來，使用者自己會發(fā)現事實并非如此，作為保證金的設備尾款只不過是巨額能耗支出的零頭，根本無法覆蓋其損失。對于污泥這樣的低附加值產品來說，這種不科學的能耗數字是一種值得警惕的“數字陷阱”。其實，干燥工藝的特點是可以分析、比較的，在給定的工作條件下，其工作狀況是可知的。因此，在談判中落實各個工藝、各段工藝的技術參數、運行參數，是進行科學比較的基礎。38.熱傳導的傳熱效率一定高于熱對流嗎？所謂導熱系數是指在單位面積、溫度下和時間里能夠傳遞或通過的熱量，其單位為kcal/m.h.C。各種物質的導熱系數差別很大。一般說來，金屬的導熱系數最大，非

43、金屬固體和液體的導熱系數較小，氣體的最小。即使同一種物質在相同溫度下，也由于它的表觀密度、濕度等差別而有不同的導熱系數。金屬中鋼在100200度時為38.7，300度時為37.2，而鐵則在40以上。水的導熱系數在38度時為0.54，在93度時為0.585；導熱油在200度時為0.44；空氣在27度時為0.0225，在77度時為0.0258，127度時為0.0291。由于干燥系統(tǒng)中存在介質，而介質是由金屬、氣體或導熱油組成的。如果僅就各種介質的導熱性質來判斷，的確會給人以熱傳導傳熱效率高的錯覺。其實，發(fā)生在干燥系統(tǒng)中的傳熱過程遠比我們能夠預想的復雜得多，其中最重要的因素之一還在于物料本身。當濕顆

44、粒的含濕量變化時，不同的換熱形式的效率是完全不同的。就污泥干化來說，熱傳導對于含水率較高部分的干化效率較高，而要將最后的2030水分去除，則顯得力不從心，這也是為什么大多數熱傳導系統(tǒng)以半干化為目標，或必須做干泥返混且極大提高換熱表面積才能實現。第二個重要條件在于介質與物料的混合狀態(tài)。這種狀態(tài)越均勻，效果越好。熱對流在污泥干化中的傳熱效率相對來說是較為穩(wěn)定的，由于大量氣體能夠與已經失去表面水的顆粒緊密接觸，在其周圍形成穩(wěn)定的汽化條件，為濕分在給定的傳質條件下能夠持續(xù)進行提供了極好的條件。因此，應該說熱傳導和熱對流各有優(yōu)缺點，其傳熱效率的差別受濕物料本身的性質和攪拌、混合狀態(tài)影響至巨。39.提高介

45、質溫度為什么有限制？干化需要熱量，給熱的效率與溫度相關，溫度梯度越高，效率則越高。在環(huán)境技術應用領域，大多數被干燥物料沒有在高溫下降解的品質問題，溫度的應用似乎是無限的。然而，出于工藝類型及其安全性原因，干化事實上是有溫度限制的。這些原因包括：（1）金屬的耐熱和變形，由于干燥器及其相關的各種設備、管線、閥門和儀表等遇熱均會產生不同的熱形變，這樣在金屬材質、儀器儀表的選擇上，形成了巨大差別。不同級別的耐熱性和熱形變可能導致設備價格的飆升，因此，工藝溫度的確定既是技術也更是經濟原因的抉擇。（2）介質的安全性問題，某些介質如導熱油，最高使用溫度高達320度，而實際運行溫度為280度甚至更低；在油品選

46、擇方面盡可能提高其燃點，以保證在高溫狀態(tài)下盡量減少裂解；在回路設計方面，盡可能避開火源和通道，以提高管線的安全性。顯然，其溫度限制是必要的。（3）某些介質是帶壓的，如蒸汽，其常用于干燥的壓力一般不超過10個大氣壓，飽和狀態(tài)下溫度僅184度。提高這一溫度，意味著大幅度提高設備和管線造價，并由此帶來安全性問題。（4）通入高溫、高壓介質的設備，如果承載介質的干燥設備本體還要轉動，將造成密封的巨大壓力，因此這類設備一般不會使用過高的溫度和壓力。40.熱能在干化中占運行成本的比例如何？干化就是使用熱能使水分蒸發(fā)的過程。水的蒸發(fā)需要一定的熱能，根據最終含水率要求，實際熱能支出在700950大卡/升水蒸發(fā)量

47、之間。根據我國能源價格的現狀，在采用潔凈能源時，熱能可能占據直接成本的絕大部分。如天然氣，當價格為2.00元/立方米時，熱能可能占干化運行成本的75以上。采用半干化焚燒，使用焚燒獲得的熱量進行干化，可覆蓋大部分甚至全部熱源需求，此時的熱能成本可能低至零。41.減少干化熱損失的主要原則是什么？干化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、條件及其干化效率。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(yōu)化熱源、換熱器選擇和組合，縮短傳輸距離，加強保溫。（2）物料

48、：合理降低最終產品含固率（使之優(yōu)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(yōu)化運行參數以提高干燥效率。所有的干燥工藝都有自己的優(yōu)點和長處，同時也有缺陷和不足。工藝方面繼續(xù)優(yōu)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(yōu)化。42.熱能損失的差別意味著什么？由于干化的熱能成本占了運行成本的絕大部分，比較干化工藝時了解其工藝熱損失的狀況、條件是非常必要的。雖然各個工藝在升水蒸發(fā)量的單位能耗上看去僅相差幾十大卡，但是對于污泥這種極低附加值物料的處理來說，可能意味著每年數百萬元的差別。舉

49、例來說，按照我國城市人口和污水廠規(guī)模，日產100噸絕干污泥產量的不在少數。將平均含固率20的污泥，干化至90，采用每立方米2.00元人民幣的天然氣來進行干化，如果升水蒸發(fā)量熱能能耗相差10大卡，意味著每年30萬元的差別。在世界主流工藝之間進行比較，其單位熱能能耗差別最大達100大卡以上，其運行結果將是每年300萬的差距。43.半干化與全干化工藝在熱能能耗上的差別意味著什么？很多最終處置工藝是不要求全干化的，這意味著將含水率20的污泥干化到4060即可填埋或焚燒。處理同樣規(guī)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，半干化的升水蒸發(fā)量熱能凈耗一般要低于全干化2030大卡，

50、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(jié)約意義重大。舉例來說，一個日處理量100噸絕干污泥的干化廠，將平均含固率20的污泥，分別干化至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(fā)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。44.干化工藝能夠利用哪些能源？干化的主要成本在于熱能，降低成本的關鍵在于是否能夠選擇和利用恰當的熱源。干化工藝根據加熱方式的不同，其可利用的能源來源有一定區(qū)別，一般來說間接加熱方式可以使用所有的能源，其利用的差別僅在溫度、壓力和效率。直接加熱方式則因能源種類不同，受到一定限制，其中燃煤爐、焚燒爐的煙氣因量大和腐蝕性

51、污染物存在而難以使用，蒸汽因其特性無法利用。按照能源的成本，從低到高，分列如下：煙氣：來自大型工業(yè)、環(huán)保基礎設施（垃圾焚燒爐、電站、窯爐、化工設施）的廢熱煙氣是零成本能源，如果能夠加以利用，是熱干化的最佳能源。溫度必須高，地點必須近，否則難以利用。燃煤：非常廉價的能源，以煙氣加熱導熱油或蒸汽，可以獲得較高的經濟可行性。尾氣處理方案是可行的。熱干氣：來自化工企業(yè)的廢能。沼氣：可以直接燃燒供熱，價格低廉，也較清潔，但供應不穩(wěn)定。蒸汽：清潔，較經濟，可以直接全部利用，但是將降低系統(tǒng)效率，提高折舊比例?？梢钥紤]部分利用的方案。燃油：較為經濟，以煙氣加熱導熱油或蒸汽，或直接加熱利用。天然氣：清潔能源，但是價格最高，以煙氣加熱導熱油或蒸汽，或直接加熱利用。45.干化選型比較的主要內容？由于干化耗費大量熱能和電能，影響處理成本至巨；安全性的問題是干化最重要的工藝問題；我國污泥處置目前尚處于摸索階段，尚難以確定一個確切的處理方向。因此，選型應以考察干化系統(tǒng)在能耗、安全性和靈活性三個方面的內容為要點。能耗的比較不是根據各家所報的消耗數字列表能夠說明的，應深入到工藝過程中，對