污泥热干化系统热量衡算和节能分析

热泵烘干Heat Pump Drying 68
摘要：以郑州市马头岗污泥处理厂200t/d（80%）污泥干化系统作为污泥热干化热量衡算研究对象，计算各换热设备的换热效率，分析系统各阶段热量利用率，探讨提高干化热量利用率的有效途径。

在该系统中，将含水率80%的污泥干化至含水率23%的污泥，需饱和蒸汽热量15491.5MJ/h。

若利用蒸汽凝液回水对载气（空气25℃→110℃）预热，可节约热量169.218MJ/h；若利用蒸汽凝液回水对进泥（25℃→75℃）预热，可节约热量477.414MJ/h；若利用蒸汽凝液回水对锅炉配风（空气25℃→100℃）预热，可节约热量522.585MJ/h。

关键词 ：污泥；干化；热量衡算；换热效率
随着大城市污水处理率的逐年提高，污泥量日益增大，污泥处理处置问题日益严峻[1-2]。

加上污泥体积庞大，不易处理，妥善处置已成为当务之急[3]，污泥处置已经成为污水处理厂设计、运行中必须优先考虑的重要环节。

污泥热干化[4]是一种实现污泥减量化和稳定化的常用技术，脱水污泥经干化处理，其含水率可由80%大幅下降至30%左右，减量效果显著。

干化后的污泥呈颗粒状，便于贮存和运输。

处理后的污泥可作为辅助燃料燃烧或作为肥料、土壤改良剂等后续利用。

本文以郑州市马头岗污泥处理厂200t/d 的污泥干化系统为例，对该系统进行热量衡算，寻找提高热量利用率的有效途径，为以后工程设计和应用提供一些参考。

郑州市马头岗污泥处理厂消化干化项目采用“高干中温厌氧消化 + 污泥热干化”工艺。

其中，污泥消化处理规模为800t/d（按含水率80%计），污泥干化处理规模为200t/d（按含水率80%计）。

污泥厌氧消化产生的沼气经净化处理后作为污泥干化的热源，污泥干化产生的废气作为污泥消化保温的热源，通过能量的有效利用以达到该消化干化自身的能量平衡。

该污泥热干化系统主要由干化机、锅炉、换热设备、尾气处理设施等组成，工艺流程如图1所示。

为确保热量衡算的准确性、代表性，排除异常工况对热量衡算影响，取该干化系统近期连续稳定运行中的18d 生产数据作为热量衡算依据。

主要生产运行数据见表1。

通过热量衡算可得：沼气燃烧释放的热量为20 775.172M J/h，蒸汽在干化机中释放的热量为15 491.5MJ/h，锅炉的换热效率为76.88%，干化机的换热效率为91.37%。

通过与设计值对比分析，锅炉效率低的主要原因是干化蒸汽凝液回水温度高，热量未被有效利用，导致锅炉给水温度（96℃）远高于设计值（25℃），锅炉节能器换热效果不佳，烟气带有大量的热排出，而未被有效利用。

由于干化机蒸汽凝液回水温度高，带有大量的热，应考虑对干化系统进行技术改造，利用此部分热量提高干化系统的热量利用率。

若利用蒸汽凝液回水对载气（空气）、进泥或锅炉配风（空气）进行预热，假设换热器的换热效率按85%计，经热量衡算可得：将载气（空气）从25℃预热至110℃，可节约热量169.218MJ/h；将进泥从25℃预热至75℃，可节约热量477.414MJ/h；将锅炉配风（空气）从25℃预热至100℃，可节约热量522.585MJ/h。

污泥热干化系统热量衡算和节能分析
霍敏杰
郑州市污水净化有限公司
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热泵烘干
Heat Pump Drying 干化机蒸汽凝液回水带有大量的热未被有效利用，且所带的热量完全能够满足载气（空气）、干化进泥、锅炉配风（空气）预热所需的热量，且有很大余量。

通过技术
改造，利用干化机蒸汽凝液回水所带热量对载气（空气）、干化进泥、锅炉配风（空气）进行预热，可以提高整个污泥热干化系统的热量利用率，节能效果较为显著。

[1]陈晓娟，吕小芳。

浅谈城市污泥的处理、处置与资源化利用[J]。

环境保护与循环经济，2012 （1）：
41-45。

[2]李博，王飞，严建华，等。

污水处理厂污泥干化焚烧处理可行性分析[J]。

环境工程学报，2012 （10）：3399-3404。

[3]尹军，谭学军。

污水污泥处理处置与资源化利用
[M]。

北京：化学工业出版社，2005。

[4]朱南文，徐华伟。

国外污泥热干燥技术 [J]。

给水排水，2002，28（1）：16-19。

表1 干化系统生产运行数据表
5 结论
5 结论。