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污泥干化焚烧联用系统的最佳运行工况探讨

作者起源:     发布时间:2016-05-27
导读:

 污泥干化焚烧联用系统将污泥焚烧产生的能量用于污泥干化,可实现污泥处理的节能降耗.对于脱水污泥的干化过程,决定其能耗的要害因素是污泥的初始含水率和干化目标含水率。污泥初始含水率越高,干化目标含水率越低,所需蒸发的水分就越多,而蒸发这些水分所耗费的能量正是污泥干化过程最重要的能耗。并且,蒸发的水分越多,需要的载气量就越大,载气所带走的能量也就越多。对于污泥焚烧过程,在不考虑援助燃料的情况下,焚烧炉所能达到的炉温等运行情况决定于入炉污泥的泥质特点,特别是入炉污泥含水率,同时也与污泥的热值及灰分等工业分析和元素分析所断定的特点关系密切。污泥的热值越大,其挥发分和固定碳所占比例就越高,灰分也越少,在焚烧过程中产生的能量就越多。污泥焚烧产生的灰渣量越少,排渣能量丧失也越少。入炉污泥含水率越低,进入焚烧炉的水分就越少,水分汽化在炉内吸收的热量就越少,且由水蒸气造成的排烟能量丧失也越少。

    污泥干化焚烧联用系统在运行过程中,会遇到各种操作条件的波动,如进厂污泥量的波动、进厂污泥含水率的波动、入炉污泥含水率的波动、污泥热值的波动等。这些操作条件的波动都会对全部联用系统的运行模式产生影响#如果污泥过度干化,高度干化的污泥在焚烧炉中燃烧生成高温烟气,再通过高温烟气余热利用系统换取热量用于污泥的干化,污泥干化过程不足能量还需要补充大批的援助能量。同时,由于焚烧炉超温,可能会导致焚烧系统运行不牢固,且焚烧系统在安全上对设备材质、系统安装)运行管理的恳求较高。如果干化不足,则需增长大批援助燃料才干保证焚烧的牢固性,供热越多,丧失也越多。因此总能耗较高。理论打算上认为,污泥焚烧所产生的蒸汽用于污泥干化所需,当系统达到平衡、额外补充蒸汽量最小时,系统热利用率最高,即运行成本最低。

    通过建立污泥干化单元和焚烧及余热利用单元的能量平衡模型#并将所有进入系统的物料及其所带能量进行参数化。可对污泥干化焚烧联用系统的运行模式进行研究。污泥干化焚烧联用系统能量平衡模型以环境状态、污泥的泥质特点(重要是含水率、热值)和工艺运行条件为重要参数。根据环境参数和污泥泥质分析,可以对污泥干化焚烧联用系统的运行模式进行优化。

1、入炉污泥含水率对干化焚烧联用系统能量平衡的影响

污泥干化过程的能耗随干化污泥含水率的降低而升高,因为干化污泥含水率越低,干化机需蒸发的水分就越多,同时需要的载气量也越多,产生的能耗也就越大。污泥焚烧过程产生的能量随入炉污泥含水率的降低而增大,因为入炉污泥含水率越低,带入炉膛的水分就越少,由水蒸气造成的排烟丧失也就越少。但是干化后污泥焚烧产生的能量始终不足以将等量的湿污泥干化至入炉含水率,能量缺口随着污泥干化程度的进步而降低。

在断定入炉污泥含水率时需要考虑的因素重要是能使焚烧炉在850摄氏度床温下牢固运行,使污泥焚烧援助燃料最少,使干化机所需补充的能量最小以及污泥干化机的投资最低。基于这些因素入炉污泥含水率在60%左右时,干化机需补充的能量处于将污泥干化至各入炉污泥含水率所需补充能量的中间程度。

2、运行负荷对污泥干化焚烧联用系统运行的影响分析

随着污泥处理量的增长,污泥干化所需要的能量和干化污泥焚烧所产生的能量均线性增长,但干化能耗增长更快。若污泥处理系统低于设计负荷运行,则干化系统需要外部补充的能量就少些;如果超负荷运行,则干化系统需要外部补充的能量就会增长。

调节干化单元表现调节污泥干化单元进料量。并保证入炉污泥含水率为60%。调节焚烧单元表现保持污泥干化单元设计进料量,以保证干化后污泥含水率为40%,经打算,不论如何调节,焚烧单元都不需要投加援助燃料,而对干化单元的能量平衡有必定影响。当运行负荷低于设计值时,可采用协同调剂干化系统和焚烧系统的方法,降低干化系统外部能量的需求,但由于入炉干污泥干度较高,焚烧系统面临超温的风险。当运行负荷高于设计值时,通过增大污泥干化系统的进料量,并增长外部补充蒸汽的量,保证入炉污泥含水率为60%,可使污泥焚烧产生的能量增长,从而使干化系统外部能量的需求最小。

对于进厂污泥负荷的影响,需综合考虑污泥干化焚烧联用系统的影响情况,并联合外部干化能量供给情况做出决定。

3、污泥热值对焚烧系统能量平衡的影响

    污泥处理工程在运行时,进厂污泥的泥质不是固定不变的。污泥泥质变更对污泥干化焚烧联用系统运行的影响重要表现在污泥热值对污泥焚烧系统运行的影响上。

    随着污泥热值的增长,污泥焚烧产生的能量线性增长,由于污泥热值对干化过程能耗影响不大,故干化系统需要外部补充的能量也逐渐减小。若污泥处理系统进厂污泥的热值低至设计值,入炉污泥含水率为60%时,需投加援助燃料。

4、进厂污泥含水率对干化系统能量平衡的影响

污泥处理工程在运行时,若遇到进厂污泥含水率波动的情况,则对污泥干化系统的运行影响最大。随着进厂污泥含水率的升高,污泥干化所耗费的能量线性增长,干化系统需要外部补充的能量将逐渐增大。由于保证入炉污泥含水率为60%,进厂污泥含水率的波动对焚烧系统影响不大。

上述分析打算是基于干化后污泥含水率把持在40%当进厂污泥含水率较低时,入炉混杂污泥的含水率也低,此时可适当进步干化后污泥的含水率,以降低污泥干化系统的能耗,且不至于使污泥焚烧系统超温运行。


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