污泥干燥工藝過程的分析優秀的污泥干燥工藝必須是節能、環保、品位同時兼顧的,為追求更低的運行成本和高品質的成品,選擇購買、研發設計、制造運行干燥設備必須執行的5項基本原則：
1、使得被干燥物料比表面積最大化(裸露蒸發顆粒最小化)
蒸發過程所具備比表面積(含孔隙)是減少熱能傳導路徑、降低水分遷移路徑而形成的動能消耗(非蒸發耗能)、減少蒸發時間所累積的設備表面熱能損耗、降低氣化溫度所導致的基本耗能、提高尾氣濕度而降低尾氣排放量所導致的熱能損耗。
物料內部水份必須通過熱能形成具有一定壓力的蒸汽克服遷移路徑(R)的阻力(f)才能排出顆粒表面以外,熱能(Q)是通過物料之間的傳導,其需要傳遞的時間和過剩能量,有一個重要的因素就是其傳導路徑(R)的長短;
對于同一質量的水分子而言,遷移運動消耗的動能就是其移動阻力(f)和路徑(R)的正函數值,隨著移動路徑(R)的增加而明顯增大,這些動能在干燥過程中都是由熱能轉變而來的。因此,在同一物料工況表面張力(Fr)恒定的情況下,路徑(R)越大,附帶(除水分汽化的)消耗的熱能越高。
綜合以上傳熱、蒸發的基本過程,不難看出其蒸發消耗的熱能隨著路徑(R)的增加而增加,為正函數值。“比表面積”和“路徑”成反比。“比表面積”和“蒸發熱能消耗”為反函數值。
2、干燥室的干燥動力最大化
干燥動力(f1~f5):就是物料中水份(或溶液)向物料外部的遷移(蒸發)的能力。其處決于物料與相鄰物體的蒸汽分壓或相對濕度(RH)的差值,差值越大,其移動或轉移的能力就越大。物體內階梯型的相對濕度(φ1~φ5)逐漸增加,在φ1很小φ5很大時,階梯的相對濕度(RH)的差值更趨明顯,水分遷移能力就很大。而當φ1接近φ5時,階梯的相對濕度(RH)的差值減少,水分遷移能力(蒸發強度)就很小。這就是同等條件下,干燥設備內物料水分較小時,蒸發強度低的原因。
同樣,在常壓狀態下,當物料表面φ1蒸發水分積聚,相對濕度(RH)提升的蒸發過程中,及時排除已經蒸發出來的水分,保持相對濕度(RH)的較低水平,也是提升蒸發強度的關鍵。
現實生活中有這樣一些現象,在北方,衣服涼在屋里很容易被涼干,在南方,環境相對濕度高,衣服和周圍環境相對濕度(或蒸汽分壓)差值小,溫度雖比北方高5~10攝氏度,但其涼干時間卻比北方長的很多,這種現象就是干燥的動力小、水份較難遷移到外部(蒸發)的自然現象。
3、機械動能最低化
機械動能(耗電)不僅僅反應直接的消耗電費的問題,更重要反應的是機械維修率、維修成本、設備使用壽命。同等條件下,設備運行所需的機械動能是由設備運行過程中的阻力、摩擦力、扭矩反應出來的。機械傳動耗電量越高,表明設備運行過程中的阻力、摩擦力、扭矩就越大。
阻力、摩擦力、扭矩是影響設備運行的關鍵:污泥內殘存有砂粒,市政污泥殘存砂粒尤為明顯。在類似“挖泥機”工作狀態下的干燥設備,其阻力、摩擦力導致設備快速磨損,維修、停機頻率急劇上升,實際使用壽命和年工作時間大大降低、維修費用增加。包括薄層干燥,也難逃此運。
壽命的降低會導致實際噸投資費用增加:同樣物料干燥工況下,使用2年的設備10萬元和使用10年的設備30萬元,年設備折舊前者5萬元后者3萬元;
維修率的攀升會導致實際經濟效益的降低:開工率和維修費是經濟效益體現的一個不可分割的元素。停機就意味著虧損,維修代表了成本的增加。
4、符合被干燥物的工藝條件
污泥的出路是資源化,污泥顆粒化是資源化獲得高效能的關鍵:工業化、節約化快速制肥:鏤空的顆粒可以給好氧菌提供充足的氧、溫度、水分,達到快速熟化制肥。很多工業污泥、殘渣和無公害的市政污泥,均可以制成有機肥,實現生物循環、提高社會效益;節約型污泥快速碳化技術推進:污泥碳化作為土壤改良是很好的前景。鏤空的顆粒化:能夠提高碳化滲透力、實現快速碳化,提高單臺碳化設備處置能力、降低碳化爐的設備投資,降低碳化過程的熱損耗,降低運行成本。
熱解氣化需要的透氣性:顆粒+孔隙率是污泥熱解氣化的關鍵;顆粒的堆比重小、透氣性能好,有利于燃燼氣體的穿透,得到更低的灼減率;污泥內游離碳高,孔隙有助于游離碳的逸出。
水泥窯協同處理污泥,實現扭轉建材行業市場滑坡虧損,達到工程、技術轉型升級的方案:鏤空的顆粒污泥:確保快速點燃和均勻快速煅燒;確保長時間停留在回轉窯內煅燒,避免粉體隨氣流(未完全燃燒)直接進入后面水泥成品,而導致水泥品質降低;徹底完全燃燒、確保水泥品質。
生活垃圾發電項目協同處置:生活垃圾焚燒增效最大空間是污泥協同處置。利用生活垃圾焚燒發電的余熱(被忽略的)提供熱源,噸污泥處置費僅僅耗電的10元/t污泥。污泥顆粒化確保在垃圾堆內具有足夠的透氣性,不會阻塞燃燒空氣通道;孔隙率確保在垃圾堆內吸取水分,在夏天雨季,起到降低垃圾平均含水率、提高垃圾平均熱值和燃燒的均勻性;解決危廢污泥運行高成本的現象:利用危廢焚燒的余熱蒸汽對污泥進行干燥,降低了濕泥焚燒的燃料消耗,顆粒化確保更低的燃燒酌減率。降低污泥焚燒運行成本,噸污泥處置費10元。
環保熱電項目的實施:煤電融入環保熱電真正途徑是污泥顆粒化。污泥熱值比較低,著火點高。如果是粉體污泥,在混入煤粉爐燃燒時,煤粉在正常燃燒空間點燃,而污泥因為著火點高,往往被移送到換熱鍋爐時還沒有徹底燃燒完畢,導致產生嚴重的不完全燃燒現象。顆粒污泥的重力確保流化床內有足夠的停留時間;孔隙率確保顆粒在爐內快速點燃,杜絕了不完全燃燒現象。
河道底泥綜合處置:顆粒化是河道污泥資源化和無故障運行的可靠保障。能夠自動剔除底泥異物,構件移動工作平臺。
5、符合安全、環保的基本條件
污泥顆粒化是杜絕粉體爆炸,確保安全運行的重要措施;間接換熱是減少尾氣排放量,降低尾氣處理成本,杜絕二次污染,樹立“良心環保”形象的重要保證。