污泥干化蒸氣熱能深度利用研究

俞益輝　張寶茸

（蘇州工業(yè)園區(qū)中法環(huán)境技術(shù)有限公司江蘇蘇州215125）

污泥干化蒸氣熱能深度利用研究

俞益輝張寶茸

（蘇州工業(yè)園區(qū)中法環(huán)境技術(shù)有限公司江蘇蘇州215125）

以實(shí)際運(yùn)行的兩段式污泥干化系統(tǒng)為基礎(chǔ)，從理論測算和實(shí)際運(yùn)行兩方面研究污泥干化過程中電廠余熱蒸氣消耗量受其壓力、溫度變化的影響情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)電廠過熱蒸氣壓力和溫度的提高均有助于干化蒸氣消耗量的降低。提出利用一段產(chǎn)生的高壓蒸氣冷凝水潛在的熱能閃蒸成低壓蒸氣，用于二段預(yù)熱，干化每噸濕污泥，可節(jié)約0.03t蒸氣，降低冷卻水75%。投用閃蒸氣具有明顯的節(jié)能降耗效果。

兩段式污泥干化工藝；過熱蒸氣；蒸氣單耗；閃蒸氣

文章以實(shí)際運(yùn)行的兩段式污泥干化系統(tǒng)為基礎(chǔ)，從理論測算和實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)兩方面研究污泥干化過程中電廠余熱蒸氣消耗量受其壓力、溫度變化的影響情況，提出利用一段產(chǎn)生的高壓蒸氣冷凝水潛在的熱能閃蒸成低壓蒸氣，用于二段預(yù)熱，并對實(shí)際項(xiàng)目進(jìn)行改造，從理論分析和實(shí)際運(yùn)行情況兩方面提供蒸氣消耗量大幅下降的數(shù)據(jù)。

1過熱蒸氣壓力與溫度對蒸氣消耗量的影響

1.1理論測算

以熱電廠提供250℃，9bar的過熱蒸氣為基礎(chǔ)進(jìn)行測算。過熱蒸氣進(jìn)入減溫罐后通過100℃蒸氣冷凝水補(bǔ)充，變成等壓下飽和蒸氣，1t飽和蒸氣需要同壓下過熱蒸氣的量為（飽和蒸氣焓值-蒸氣冷凝水焓值）/（過熱蒸氣焓值-蒸氣冷凝水焓值）（式1）

1t含固率為20%的濕污泥蒸發(fā)到75%時(shí)需要蒸發(fā)733kg水分，消耗的熱能由污泥中水分從常溫25℃升高到100℃需吸收的熱量和從100℃沸水變?yōu)樗魵庑枰盏臒崃績刹糠纸M成，約1,885,056kJ。

據(jù)此，計(jì)算出不同壓力下干化1t濕污泥的理論飽和蒸氣消耗量見表1。

表1不同壓力下干化噸濕污泥飽和蒸氣消耗量

通過軟件計(jì)算出不同壓力和溫度下過熱蒸氣焓值，結(jié)合表1和式（1）計(jì)算出不同溫度及壓力下將1t含固率20%左右的濕污泥干化至75%所需要的過熱蒸氣量見表2。

表2不同溫度及壓力下干化1噸濕污泥所需過熱蒸氣理論消耗量（t）

從表2可看出，干化噸污泥蒸氣消耗量隨著壓力的升高而稍有增加，壓力提高0.5bar，干化噸濕污泥蒸氣消耗量增加0.001t~0.002t，原因是過熱蒸氣焓值隨著壓力的增加而稍有降低，但實(shí)際運(yùn)行過程中，過熱蒸氣壓力的提高有助于飽和蒸氣壓力的提高，而飽和蒸氣的消耗量隨著壓力的升高而降低，因此，實(shí)際生產(chǎn)中需要保持一定的壓力；單位蒸氣消耗量隨著過熱蒸氣溫度的升高而有明顯的降低趨勢，溫度降低10℃，干化噸污泥蒸氣消耗量增加0.005t~0.007t。

過熱蒸氣通過減溫變成飽和蒸氣后，壓力基本保持不變，溫度降低至此壓力下飽和蒸氣對應(yīng)的溫度值；過熱蒸氣溫度越高，變成飽和蒸氣吸收的水分越多，變成的飽和蒸氣量越多，被利用的越多，過熱蒸氣消耗量降低；過熱蒸氣壓力越高，飽和蒸氣壓力越高，飽和蒸氣焓值越高，蒸氣單耗越低。

總的來說，在安全的前提下（建議不高于11bar，260℃），實(shí)際生產(chǎn)過程中，電廠過熱蒸氣壓力和溫度的提高有助于干化線蒸氣消耗量的降低。

2蒸氣熱能深度利用研究

兩段式污泥干化系統(tǒng)采用熱電廠過熱蒸氣作為熱源，過熱蒸氣進(jìn)入車間后，通過減溫器變成飽和蒸氣進(jìn)入干化線，壓力一般在7bar g～9bar g之間。一段薄層蒸發(fā)器為間接式干化，二段帶式干燥機(jī)為直接吹熱風(fēng)干化，熱風(fēng)靠一段干化產(chǎn)生的廢熱蒸氣預(yù)熱后，新鮮蒸氣進(jìn)入再加熱器，將熱風(fēng)加熱到需要的溫度。

2.1改造后系統(tǒng)熱量平衡及能資源消耗

原有的蒸氣系統(tǒng)中，存在于蒸氣冷凝水中的大量熱量被冷卻水帶走，一方面造成能源浪費(fèi)，另一方面消耗大量冷卻水，經(jīng)對蒸氣系統(tǒng)的產(chǎn)生和使用進(jìn)行深度研究，工程師提出對系統(tǒng)進(jìn)行改造，將一段產(chǎn)生的高溫高壓冷凝水通過閃蒸罐閃蒸成二段所需壓力下的蒸氣，用于熱風(fēng)的再預(yù)熱，不足部分由新鮮蒸氣補(bǔ)充。

改造后，干化每噸濕污泥可節(jié)約0.03t蒸氣（4.3%），且由于冷凝水的熱量已被釋放成為蒸氣用于二段預(yù)熱，在蒸氣冷凝水罐內(nèi)產(chǎn)生的閃蒸氣量降低0.03t，冷卻所需的冷卻水量降低1.08t（75%）

2.2閃蒸氣的工作原理及不同條件下閃蒸量測算

閃蒸氣產(chǎn)生于高壓水的溫度高于低壓時(shí)的飽和溫度時(shí)，在最終壓力P2下產(chǎn)生的閃蒸蒸氣的量可以用下式計(jì)算：

式中：P1——初始壓力

P2——最終壓力

Hf——液體焓（kJ/kg）

Hfg——蒸發(fā)焓（k J/kg）

即，產(chǎn)生閃蒸蒸氣的比例是過剩的熱量與最終壓力下蒸發(fā)焓的比值。

投用閃蒸氣系統(tǒng)后，不同干化參數(shù)下節(jié)約250℃，9bar過熱蒸氣量結(jié)果見,可以看出，一段蒸氣冷凝水溫度越高，二段飽和蒸氣壓力越低，閃蒸率越高，蒸氣節(jié)約量越大，干化每噸濕污泥最高可節(jié)約0.043t過熱蒸氣，節(jié)約蒸氣效果明顯。

3實(shí)際運(yùn)行效果分析

兩段式干化工藝二段帶機(jī)循環(huán)風(fēng)經(jīng)過一段廢熱預(yù)熱后，溫度由48℃提升至85℃，投用閃蒸氣后，溫度提高至94℃~95℃，進(jìn)泥量4500kg/h左右時(shí)，此溫度可保證干污泥含固率在75%左右。新鮮蒸氣僅需提供將熱風(fēng)提高3~4℃的熱量即可。

4結(jié)語

4.1實(shí)際生產(chǎn)過程中，在安全的前提下（建議不高于11bar，260℃），電廠過熱蒸氣壓力和溫度的提高有助于干化蒸氣消耗量的降低。

4.2利用閃蒸氣的工作原理，將一段蒸氣冷凝后的高壓熱水閃蒸成低壓蒸氣用于二段預(yù)熱，干化每噸濕污泥，理論正常可節(jié)約0.03t蒸氣（最高0.04t），降低冷卻水75%。對比未投用閃蒸氣的情況，實(shí)際運(yùn)行結(jié)果顯示噸污泥蒸氣消耗降低0.03t～0.06t。投用閃蒸氣具有明顯的節(jié)能降耗效果。

[1]房凱,張忠苗,劉興旺,駱嘉成.工程廢棄泥漿污染及其防治措施研究[J].巖土工程學(xué)報(bào).2011(S2).

[2]趙曉琳,朱曉麗,郁建元.利用污泥生產(chǎn)生態(tài)水泥的研究[J].中國資源綜合利用.2011(07).