1、 Vol31，No22013 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了前提条件 ，但是 ，脱水污泥由于水分含
2、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 200 t/d 湿污泥 。 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
3、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 2 429 kJ/kg，相当于绝干基热值为 2 900 kcal/kg，绝干基低位热值的变化范围为 1 8883 300 kcal/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
4、司 ，北京 100044）摘要 ：以某项目的 200 t/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 2429 kJ/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 1 766.83 kg/h，饱和蒸汽的压力为 1.0 MPa，温度为 180 。关键词 ：污泥；干化；焚烧；能量平衡中图分类号 ：X705 文献标识码 ：A 文章编号 ：10089500（2013）02002903The Energy Balance Calculation for Sludge Drying and IncinerationZhu
5、Chumei1， Tian Hui1， Zhao Juan2（1.Urban Constrution Design&Research Institute， Beijing 100029， China；2.Machinery Technology Development Co Ltd.， Beijing 100044， China）Abstract：Taking a 200 t/d sludge drying and incineration project for example， the heat balance calculationis calculated. During the pr
6、ocessing of sludge incineration which lower the 80% moisture content of sludgeto 65%， we need 1 766.83 kg/h more saturated steam to keep the heat balance， the saturated steam pressureis 1.0 MPa， temperature is 180 .Keywords：sludge； drying； incineration； energy balance收稿日期 ：20121127作者简介 ：祝初梅 （1981），女
7、 ，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/kg）80 8.95 3.10 1.55 2.60 3.20 0.60 2 429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
8、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 1.0 MPa， 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 1.1 MPa 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21 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 200
9、 t/d，年运行时间为 7 920 h，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 3 950.22 kg。 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 2777.11kJ/kg，饱和水焓值为 762.51kJ/kg。105 水蒸气焓值为 2 683.39 kJ/kg，105 空气焓值为 130.46 kJ/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 6047.04 kg/h，热耗为 3 083.97 kJ/kg（水分 ）。污泥经干化后 ，直接进入焚烧炉 ，入炉污泥量为 5 26
10、6.96 kg/h，入炉污泥成分见表 2。表 2 干化污泥成分22 焚烧炉热量平衡计算焚烧炉采用鼓泡式流化床 。 焚烧炉中污泥燃烧过剩空气系数为 1.8， 根据表 2 中的数据进行计算得知 ，理论空气量为 1.09Nm3/kg， 实际空气量为 1.961.09Nm3/kg，即 10300.88Nm3/h。 理论烟气量为 2.141.09 Nm3/kg， 实际烟气量为 3.041.09 Nm3/kg， 即 15 989.19Nm3/h。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=27 096 431.42 kJ/h；出炉热量 =烟气热量 +化学未完全燃
11、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 +5 513 933.99 kJ/h根据热量平衡可知 ，烟气热量为 21 582 497.43kJ/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26.40 kJ/kg； 热空气温度为 400 ， 焓值为 419.03kJ/kg。 10 300.88 Nm3/h 的空气由 20 加热至 400所需热量为 5 309 073.90 kJ/h。 进入高温空气预热器的热量为烟气的热量与漏
12、风热量相加之和 ，即21 602 032.02 kJ/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 1 561 308.17 kJ/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 16 561.46 Nm3/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低位热值（kJ/kg）65 15.66 5.43 2.71 4.55 5.60 1.05 5 078Nm3/hCO2SO2H2O O2N2飞灰533.18 38.71 6 0
13、82.23 961.42 8 373.66 164.99Nm3/hCO2SO2H2O O2N2飞灰533.18 38.71 6 100.09 1 081.59 8 825.75 164.99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%， 则余热锅炉出口烟气量应为 17133.73 Nm3/h。 根据插值法 ，由烟气焓温表可计算出烟气热量为 4 533 682.57 kJ/h。余热锅炉给水压力为 1.2 MPa，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 1.1 MPa，温度为 184 ，
14、焓值为 2 780.45 kJ/kg。余热锅炉的热损失为 10%， 热 损失量为 1 586130.82 kJ/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汽量为 6 047.04 kg/h，而通过余热利用 ，余热锅炉产生的蒸汽量为 4 280.21 kg/h，还需要额外补充蒸汽1 766.83 kg/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 2 429 kJ/kg 的湿污泥干化至含水率为 65%需要饱和蒸汽 6 047.04kg/h。 干化后的
15、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 4 280.21 kg/h 的饱和蒸汽 。污泥干化焚烧系统每小时需要补充饱和蒸汽 1 766.83 kg 才能实现热量平衡 。参 考 文 献1 CJJ131-2009，城镇污水厂污泥处理技术规程 S.（责任编辑陈 军）Nm3/hCO2SO2H2O O2N2飞灰533.18 38.71 6 118.95 1 201.77 9 277.84 164.99简 讯2013
16、 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
17、 ，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 ，将按有关法规予以惩处 。三要牢记自律是企业的根基 ，“曝光案例 ”警示我们 ，企业自律是企业的生命 ，企业求生存谋发展必须筑好筑牢这条根基 。省再生资源行业协会及分会号召各会员单位以 “曝光案例 ”为教材 ，开展一次自律教育活动 ，并把自律教育纳入提高企业素质的重要内容去抓 ，坚持不懈 ，修订与完善企业自律有关制度和措施 ，使自律成为企业科学发展的重要保障之一 。（辽宁省协会）辽宁省再生资源行业协会要求加强报废汽车回收企业自律垃圾处理第 2 期 祝初梅等 ：污泥干化焚烧热平衡计算31
