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烘干设备厂家：解答空气能烘干污泥的十六大技术疑问

        污泥烘干虽然听起来很简单，就是把污泥做成块状，然后利用空气能热泵烘干机对污泥块进行加热烘干，形成污泥干块。但是深入污泥烘干操作，就突显出其所需要的知识储备和经验积累。倘若没有达到污泥烘干的知识和经验，下面的十六个对于空气能烘干污泥的问题，你能答得出来吗？


01

Q:

为什么说污泥烘干是资源化利用的第一步？

A:

污泥无论来自工业还是市政，其处理的一个可行目标就是使所有来自工业中的污染物作为原料返回到工艺中去。所有的污染物事实上都是中间过程流失的原料，造成流失的媒介大多数情况下是水，去除水，将使得大量的潜在污染物可以重新得到利用。

污泥所含的污染物一般均有很高的热值，但是由于大量水分的存在，使得这部分热值无法得到利用。如果焚烧高含水率的污泥，不但得不到热值，还需要大量补充燃料才能完成燃烧。

如果将污泥的含水率降到一定程度，燃烧就是可能的，而且，燃烧所得到的热量可以满足部分甚至全部进行烘干的需要。同样的道理，无论制造建材还是图例利用，减少含水率是关键。因此，可以说污泥烘干或半烘干事实上是污泥资源化利用的第一步。




02

Q:

烘干为什么要进行污泥成份分析？

A:

根据经验，对污泥成份做一定的分析，对于确定烘干工艺、获得最佳设计参数、确认工作条件是必要的。

与烘干工艺相关的湿泥检测内容包括：含水率、粘度、含油脂比例、酸碱腐蚀性、含沙率等。

与污泥最终处置相关的干泥检测内容包括：重金属含量、有机质含量、热值、细菌含量等。



03

Q:

半烘干和全烘干是如何划分的？

A:

所谓烘干和半烘干的区别在于烘干产物最终的含水率不同，这一提法是相对的，并没有科学的定义。“全烘干”指较高含固率的类型，如含固率85％以上；而半烘干则主要指含固率在50－65％之间的类型。

如果说烘干的目的是卫生化，则必须将污泥烘干到较高的含固率，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。

如果说烘干的目的仅仅是减量，则会产生不同的含固率要求。将含固率20％的湿泥烘干到90％或烘干到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。

将污泥烘干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。




04


Q:

半烘干时的产能为什么高于全烘干？

A:

有些污泥烘干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烘干时的处理量。其原因有两个：

首先，对于烘干系统来说，烘干时间决定了烘干机的处理量。当物料的最终含水率较高（所谓半烘干）时，蒸发相同水量的时间要少于最终含水率高的情况（所谓全烘干），单位处理时间内可以有更高的处理量。

其次，污泥在不同的烘干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。




05

Q:

污泥烘干的机理是怎样的？

A:

烘干是为了去除水分，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，基本上反映了烘干的机理。




06

Q:

为什么污泥烘干耗时长？

A:

大多数烘干工艺需要20－30分钟才能将污泥从含固率20％烘干至90％。

烘干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烘干度增加而不断降低，而表面水分的汽化速度则随着烘干度增加而增加。

由于扩散速度主要是热能推动的，对于热对流系统来说，烘干机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物烘干时速度的减低。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。







07

Q:

缩短烘干时间的可能性？

A:

对所有烘干机来说，缩短烘干时间意味着生产效率的提高。能够用5分钟烘干的物料，谁也不会用10分钟。能否缩短烘干时间，不是主观意愿决定的，而是烘干条件决定的。

影响烘干过程的因素很多，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，决定了烘干时间。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，除避免污泥在烘干机内的粘结外，在很大程度上可以改善物料在烘干机内的受热条件，从而有效地缩短时间。







08

Q:

烘干前为什么要分析污泥成分？

A:

根据经验，对污泥成份做一定的分析，对于确定烘干工艺、获得最佳设计参数、确认工作条件是必要的。

与烘干工艺相关的湿泥检测内容包括：含水率、粘度、含油脂比例、酸碱腐蚀性、含沙率等。

与污泥最终处置相关的干泥检测内容包括：重金属含量、有机质含量、热值、细菌含量等。




09

Q:

污泥烘干的前景如何？

A:

纵观半个世纪以来污泥烘干技术的发展历程，可以看出，污泥烘干采用的仍是几十年前的传统烘干技术，只不过经过一定的改造，以使之更适应污泥这种物料而已。在污泥烘干领域，至今仍不断有新的技术出现，但是在近期内发现一种更好的、革命性的技术来代替一切，其可能性很小。

绝大多数烘干设备是已经存在几十年甚至上百年的“古老”技术，这方面的技术壁垒并不高。烘干工艺是一种综合性、实验性和经验性很强的生产技术，它并不特别复杂和神秘。其核心在于意斯烘干机本身。并非所有的烘干机都易于仿制，特别是当制造精度、变形量、材料的变化成为诀窍的时候。

对烘干技术进行不断的优化努力，一直是以安全性为目标的，而解决安全性的出路极为有限，它仍然是以烘干机结构为中心、综合一系列边缘技术的持续不断的改进过程。

考虑到污泥烘干完全是污水处理的延伸，全球水环境的治理仍处于刚刚起步阶段，因此其前景非常广阔，所有的新技术、新工艺都将有一个广阔的发展空间。




10

Q:

烘干后的污泥如何利用？

A:

将污泥进行烘干，更有利于污泥的利用与最终处置。烘干后污泥的利用与处置主要有以下几个方向：农业上应用（有机肥料，通过堆肥实现）、建筑材料（造砖和纤维板）、污泥气利用（可作为燃料）、填埋、投海等。




11

Q:

污泥烘干厂的基本配套设施有哪些？

A:

一般来说，烘干工艺需要配备以下基础配套设施，但根据工艺可能有较大变化：

－冷却水循环系统：用于干泥产物的冷却等

－冷凝水处理系统：工艺气体及其所含杂质的洗涤等；

－工艺水系统：用于安全系统的自来水

－电力系统：整个系统的供电

－压缩空气系统：气动阀门的控制

－氮气储备系统：干泥料仓以及工艺回路的惰性化；

－除臭系统：湿泥料斗、储仓、工艺回路的不可凝气体的处理

－制冷系统：导热油热量撤除

－消防系统：为整厂配置的灭火系统和安全区







12

Q:

半烘干与全烘干工艺在热能能耗上的差别意味着什么？

A:

很多最终处置工艺是不要求全烘干的，这意味着将含水率20％的污泥烘干到40－60％即可填埋或焚烧。处理同样规模的污泥，这两种工艺在热能支出方面存在巨大的差距。对热传导工艺来说，半烘干的升水蒸发量热能净耗一般要低于全烘干20－30大卡，加上热源效率损失，可能达到50大卡以上的差别，此时的热能节约意义重大。

举例来说，一个日处理量100吨绝干污泥的烘干厂，将平均含固率20％的污泥，分别烘干至50％和90％，采用每立方米2.00元人民币的天然气作为能源，此时升水蒸发量热能能耗相差50大卡，意味着每年690万元的热能成本差别。




13

Q:

减少烘干热损失的主要原则是什么？

A:

烘干的热损失来自叁个方面，

（1）热源：包括热源的类型、传输、储存、利用的条件。

（2）物料：包括污泥的湿度、粒度、粘度和污染物含量。

（3）工艺：包括工艺类型、路线、条件及其烘干效率。

因此，一些可行的、相应减少以上内容热损失的原则就在于：

（1）热源：优化热源、换热器选择和组合，缩短传输距离，加强保温。

（2）物料：合理降低最终产物含固率（使之优化适应最终处置要求），改善冷凝条件（如减少气量、分步冷凝等）。

（3）工艺：减少工艺步骤、缩短工艺路线，优化运行参数以提高烘干效率。

所有的烘干工艺都有自己的优点和长处，同时也有缺陷和不足。工艺方面继续优化的可能性虽然始终存在，但是调整余地已经不大。因此，最有可能获得直接经济效益的在于热源和物料相关条件的优化。







14

Q:

为什么说烘干设备的能力和能耗是一对矛盾？

A:

提高烘干能力的办法似乎应该很简单：既然热传导靠的是热交换表面积，既然热对流需要大量高温热介质，增大换热面积、提高换热的介质流量和温度岂不就解决问题了？

其实不然。任何方法都有自身的限制。提高换热表面积，将会大大增加烘干机制造的成本，并进一步提高过剩热量在烘干机内的聚集和流失；提高气体的温度是正确的，但要形成更高的温度，意味着进一步扩大热交换设备的投资，并提高其热损失率；提高工艺气体的量，将大大提高风机及其管线的负荷，有时为了克服这种负荷，在电能方面的损失之大会使这种提高效率的想法变得不切实际。

所以，烘干设备的处理能力是结合物料本身的特性，按照一定的能耗损失承受范围来设计的，盲目提高其中的某些参数，不一定能够收到积极的效果，反而加重了能耗的支出。（来源环保水处理）




15


Q:

烘干包括哪些必要的工艺步骤？

A:

污泥烘干的目的在于去掉湿泥中的部分水分，以适应不同的处置要求。

烘干意味着在单位时间里将一定数量的热能传给物料所含的湿分，这些湿分受热后汽化，与物料分离，失去湿分的物料与汽化的湿分被分别收集起来，这就是烘干的工艺过程。

从设备角度来描述这一过程，包括上料、烘干、气固分离、粉尘捕集、湿分冷凝、固体输送和储存等。

如果因物料的性质（粘度、含水率等）可能造成烘干工艺的不稳定性的（如黏着、结块等），则有必要采用部分烘干后产物与湿物料混合的工艺（返料、干泥返混）。此时，在上料之前和固体输送之后应相应增加输送、储存、分离、粉碎、筛分、提升、混合、上料等设备。







16

Q:

对于污泥处理量的计算？

A:

根据蒸发量、入口和出口的含固率，可以推导出意斯烘干机的理论产能。

污泥理论处理量＝蒸发量+（蒸发量齿湿泥含固率）/（干泥含固率－湿泥含固率）

例如，一个蒸发量为每小时2500公斤水的意斯烘干机，如果将20％的湿泥烘干到90％，则：

2500+(2500 x 20%)/(90%-20%)x 24/1000=77吨/日

做适合于焚烧的半烘干产物时：

2500+(2500 x 20%)/(60%-20%)x 24/1000=90吨/日