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粉体交流 > 高端粉材 > 污泥干燥技术问答(一)
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污泥干燥技术问答(一)

潍坊天洁
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楼主 发表于:2007-08-21 09:13:08
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1. 不同的干化工艺为什么工艺气量不同? 工艺气量的大小决定于工艺本身所采用的热交换形式。热传导为主的系统,需要的气量小,因为气体主要起湿分离开系统的载体作用;而热对流系统则依赖气体所携带的热量来进行干燥,因此气量较大。 转鼓式干燥器的干燥依靠热对流,因此气量的大小必须满足携带热量的全部需要; 流化床系统也是以热对流为主要换热手段的工艺,由于流化态的形成要求工艺气体具有更高的速度,因此总的气量需求更高; 圆盘式工艺以热传导为主要手段,理论上仅需抽取蒸发量。但是由于蒸汽在上部易于形成饱和,而下部易于形成高温、高粉尘浓度,因此,气体的流量决定了工艺的安全性和粉尘分布。 涡轮薄层干燥器是采用热对流和热传导两者并重的一种特殊工艺,气量小于纯热对流系统,大约是一个标准热对流系统的1/2-1/3。 空心桨叶干燥机(叶片干燥机)是纯粹的热传导型干燥器,依靠叶片、叶片轴以及热壁的热量与污泥颗粒的接触、搅拌进行换热,其中的热量来自填充在其中的导热油(也可采用蒸汽作为热源)。 2.为什么干化系统必须抽取气体形成微负压? 抽取微负压的目的有两个:   1)由于干化系统必须是闭环,在干化过程中,污泥中携带的某些物质被热解,形成不可凝气体,这些气体无法被冷却水冷凝,因此不断在回路中积聚,最终可能形成饱和。不可凝气体具有可燃性,这将降低系统内粉尘爆炸下限,给干化系统带来危险,因此,避免不可凝气体在回路中的饱和是安全性的重要内容之一;   2)大量工艺气体在系统内的流动依靠引风机进行,不可凝气体的积聚,将使得系统内形成超过环境压力的正压,此时,工艺气体可能提供各种可能的缝隙、出口离开回路,形成臭气泄漏,这在安全性和卫生性方面是不可接受的,因此必须通过动力装置(风机)从回路中排出,送往生物过滤器或热源装置处理掉。[被屏蔽广告] 3.间接干化工艺的热源-导热油锅炉如何选型? 间接干化工艺是指热源与污泥无接触,换热是通过介质进行的,当这个介质为导热油时,需要使用到导热油锅炉。 导热油锅炉在我国是一种成熟的化工设备,其标准工作温度为280度,这是一种有机质为主要成份的流体,在一个密闭的回路中循环,将热量从燃烧所产生的烟气转移到导热油中,再从导热油传给介质(气体)或污泥本身。导热油获得热量和将热量给出的过程形成一定的热量损失。一般来说,导热油锅炉的热效率介于80%-90%之间,含废热利用。 根据干燥器的最大蒸发量,以及该干燥工艺的实际热能消耗,可以得到一个每小时最大热能净消耗的需求量,将导热油锅炉的热效率考虑进来,即可得到导热油锅炉的选型参照标准。 举例来说,一个2000升/小时蒸发量的干燥器,采用闭环空气作为介质,其净热能消耗约820大卡/升水蒸发量,导热油锅炉的热效率为88%,则: 2000 升/小时 x 820 大卡/升 / 88% = 1,860,000 大卡/小时 需要配备大约200万大卡的导热油锅炉 导热油锅炉应提供以下配套参数:   - 油泵,装机容量;   - 燃烧器,装机容量;   - 流量;   - 导热油进出口温度,最大温差,平均温差;   - 导热油一次填充量; 4.干燥器的处理能力是固定的吗? 干燥器的处理能力具有一定的变化区间。其区别来自两个方面:物料本身性质使得干燥时间延长或缩短;因最终含固率的变化而提高或降低产能。 对于污泥干化来说,由于污泥的性质决定了大多数干燥工艺必须采用干泥返混,因此,其由于物料本身性质原因而导致的干燥时间变化不大,而凡是采用干泥返混的工艺在最终含固率方面不具有伸缩性,因此,可以说其干燥器的处理能力是“固定”的。 这一点对于无干泥返混的工艺来说就不一样了,最终含固率的改变会导致处理量方面较大的变化。 5.全干化和半干化是怎么划分的? 所谓干化和半干化的区别在于干燥产品最终的含水率不同,这一提法是相对的,并没有科学的定义。“全干化”指较高含固率的类型,如含固率85%以上;而半干化则主要指含固率在50-65%之间的类型。 如果说干化的目的是卫生化,则必须将污泥干燥到较高的含固率,最高可能要求达到90%以上,此时,污泥所含的水分大大低于环境温度下的平均空气湿度,回到环境中时会逐渐吸湿。 如果说干化的目的仅仅是减量,则会产生不同的含固率要求。将含固率20%的湿泥干化到90%或干化到60%,其减量比例分别为78%和67%,相差仅11个百分点。根据最终处置目的的不同,事实上要求不同的含固率。比如填埋,填埋场的垃圾含固率平均低于60%,要求污泥达到90%意义不大。 将污泥干燥到该处置环境下的平衡稳定湿度,即周围空气中的水蒸气分压与物料表面上的水蒸气压达到平衡,应该是最经济合理的要求。 6.半干化时的产能为什么高于全干化? 有些污泥干化工艺可以将湿泥处理至含固率50-65%,而这时的处理量明显高于全干化时的处理量。其原因有两个: 首先,对于干燥系统来说,干燥时间决定了干燥器的处理量。当物料的最终含水率较高(所谓半干化)时,蒸发相同水量的时间要少于最终含水率高的情况(所谓全干化),单位处理时间内可以有更高的处理量。 其次,污泥在不同的干燥条件下失去水分的速率是不一样的,当含湿量高时失水速率高,相反则降低。 7.污泥干燥的机理是怎样的? 干燥是为了去除水分,水分的去除要经历两个主要过程:   1)蒸发过程:物料表面的水分汽化,由于物料表面的水蒸气压低于介质(气体)中的水蒸气分压,水分从物料表面移入介质。   2)扩散过程:是与汽化密切相关的传质过程。当物料表面水分被蒸发掉,形成物料表面的湿度低于物料内部湿度,此时,需要热量的推动力将水分从内部转移到表面。   上述两个过程的持续、交替进行,基本上反映了干燥的机理。 8.干化为什么要讨论换热形式? 干化所应用的换热形式是分析干化系统效能的重要理论基础。   所有的换热均需通过一定的介质或界面来进行,这些介质或界面要么是气体,如空气、蒸汽、氮气、烟气等;要么是金属,这时其热量是通过烟气、导热油、蒸汽等介质来输送的。   介质蓄积和携带热量。含湿物料接触金属热壁时,水分子与金属分子的接触,形成了热传导;气态介质分子与含湿物料中水分子的包裹、混合和接触,形成了热对流。热传导和热对流是干化过程中应用最多的两种换热形式。   绝大部分干化工艺均采用其中的一种作为主要换热形式,少数则两种兼备。   除去烟气可以用于直接加热方式外,其余介质的应用均属于间接加热方式的热利用。   换热形式决定了干化系统热量损耗的基本特点。 9.为什么污泥干化的时间长? 大多数干化工艺需要20-30分钟才能将污泥从含固率20%干化至90%。   干燥是由表面水汽化和内部水扩散这两个相辅相成、并行不悖的过程来完成的,一般来说,水分的扩散速度随着污泥颗粒的干燥度增加而不断降低,而表面水分的汽化速度则随着干燥度增加而增加。由于扩散速度主要是热能推动的,对于热对流系统来说,干燥器一般均采用并流工艺,多数工艺的热能供给是逐步下降的,这样就造成在后半段高干度产品干燥时速度的减低。对热传导系统来说,当污泥的表面含湿量降低后,其换热效率急遽下降,因此必须有更大的换热表面积才能完成最后一段水分的蒸发。 10.缩短干燥时间的可能性? 对所有干燥器来说,缩短干燥时间意味着生产效率的提高。能够用5分钟干燥的物料,谁也不会用10分钟。能否缩短干燥时间,不是主观意愿决定的,而是干燥条件决定的。   影响干燥过程的因素很多,比如介质环绕物料的状况,介质运动的速度、方向,物料的性质、大小、堆置情况、湿度、温度等。这些因素的总和,决定了干燥时间。以上状况的改善和优化事实上是工艺决定的,其中一个普遍采用的方法是干泥返混,除避免污泥在干燥器内的粘结外,在很大程度上可以改善物料在干燥器内的受热条件,从而有效地缩短时间。