污泥喷雾干化回转窑焚烧实用实用工艺地真实能耗水平

污泥喷雾干化回转窑焚烧工艺的真实能耗水平

一、热平衡的真假

1）干燥器耗热量4766300 kJ/h，污泥从含固率20%至75%，蒸发量1833 kg/h，干化净热耗621.1 kcal/kg；

2）干化污泥量667 kg/h，湿基热值1500 kcal/kg，添加燃煤112 kg/h，燃煤热值5000 kcal/kg，系统热量总输入1560000 kcal/h；其中，入炉污泥水分167 kg/h 的耗热量433300 kJ/h，升水蒸发量热耗621.1 kcal/kg；

3）灰渣热损失111427 kJ/h，灰渣量283.8 kg/h；如果灰渣比热容取0.26

kcal/kg.K的话，则灰渣出口温度仅约360度；

4）不完全燃烧热损失229299 kJ/h，相当于输入热量1560000 kcal/h的3.5%；

5）飞灰量129.7 kg/h，飞灰焓4111 kJ/h，考虑了飞灰温度30度；

6）系统散热损失327600 kJ/h，相当于输入热量1560000 kcal/h的5.0%；

7）烟气热损失677963 kJ/h，助燃空气量14000 m3/h；

作为焚烧工艺的热平衡和物料平衡，缺少了几个最为关键的内容：烟气量、各工艺点的烟气温度。这种所谓的“热平衡”给出的是热焓分配，而非各工艺点的状态，其目的显然是不想让人了解和校核。尽管该表在入出口热焓收支上是做平了的，但细究这些数字，我还是发现了几个问题：

首先，将灰渣、不完全燃烧损失、飞灰、系统散热等四项去掉，总热量约1403832 kcal/h，除以总水量2000 kg/h，相当于升水蒸发量702 kcal/kg，从蒸发角度来看能耗极低，但这显然不是喷雾干燥所能实现的能耗值（一般均在1200 kcal/kg以上）；

其次，以环境温度20度计，干空气量约18060 kg/h；以一种典型的污泥和燃煤性质考虑（见下），要达到助燃空气量14000 m3/h，过剩空气系数需要达到7.1的水平，得到干燥用干烟气量约18700 kg/h，这里所间接透露的过剩空气系数尺度是关键点之一；

第三，从飞灰量、灰渣量看，如果剩余物达到413.5 kg/h，占总输入干固体量612 kg/h 的67.6%，即可挥发性有机质仅32%，即使考虑3.5%的未燃尽物，这个数字也不太靠谱；当然，热损失也就不着边际；

第四，根据间接推知的烟气量，即使假设干燥完毕废气温度是70度的话，该废气所携带的焓也将达1815000 kcal/h，去掉其中水分蒸发的理论焓620 kcal * 2000蒸发量，排出废气焓应在575000 kcal/h以上，但“热平衡”中给出的烟气热损失仅为该值的28%。

不难判断，这个热平衡其实是个烟幕弹。从刻意“漏掉”的数据，以及这种拼凑的热焓分布看，王先生们其实不想告诉我们真相。

二、工艺流程的变化说明什么

距论文在学术杂志上正式发表不到半年，大规模的商业推广已经开始。在商业推广上，王凯军教授可谓不遗余力，始终冲杀在最前线。2009年5月中国水网等都刊载了一篇《我国自主产权的污泥干化焚烧技术开发成功》的新闻通稿，文章称“由浙江环兴机械有限公司联合清华大学共同研究开发的污泥喷雾干燥焚烧处理项目（注：由杭州环兴污泥处理有限公司投资运行）日前获得重大成果突破，据中国水网记者现场了解，该污泥焚烧厂日处理能力360吨/天，运行总成本约100元/吨，项目自2008年8月建成开始试运行，目前运行连续稳定，处理彻底，无二次污染，具有技术工艺具有完全的自主知识产权，技术先进、运行成本低、

污泥减量化和无害化效果突出、节能效果明显等优点，在国际同类技术中处于领先水平，具备国产化能力，具有广阔的应用空间和市场潜力”。

据我调查，王凯军偕浙江环兴的老板俞其林首次对外公开推介此项目是在2008年7月21日国家环保局标准司委托中国水网在北京召开的评审会上，当时所说的是60吨试验项目。但到了2009年5月中国水网记者的“现场报道”里，就变身为360吨项目已运行了一年。水网记者新闻意识之“超前”由此可见一斑。

王凯军在2010年的一次“污泥干化焚烧高级研讨会”上，以《360t/d新型污泥干化焚烧技术示范工程研究》为题，再次介绍了该项目。这一次还结合了他所编写并已发布的国家《污泥焚烧技术政策》、《城镇污水处理厂污泥处理处置技术规范》及《污泥处理处置最佳可行技术》等标准规范，对自己的技术进行了质的包装。

这一次推广在技术数据上仍全部是60吨试验项目的内容，所增加的360吨项目的信息在两个方面：1）投资4500万，热效率80%，运行成本120元/吨；2）工艺改进，包括：

1）将单一的旋风除尘器改为旋风除尘器与布袋除尘器的组合工艺；

2）将生物除臭喷淋洗涤塔从两级串联每级单层填料改为单级4层填料；

3）通过输送机将旋风除尘器去除的颗粒物与干化污泥混合后送入焚烧炉焚烧；

4）将喷雾干燥器烟气进风温度从400度调整为500~550度；

5）将通过热风炉预热助燃空气方式调整为煤粉与干污泥混合进料；

结合上述工艺改进内容与原专利对照，我猜想他们在60吨试验项目上可能遇到的问题如下：

1）巨大的气量，所携带的污泥粉尘极高，仅选用旋风除尘器是不够的，于是增加了袋式除尘器，以避免过多粉尘飞到后段堵塞喷淋洗涤塔的填料；

2）生物除臭洗涤塔过滤洗涤能力严重不足，难以实现除臭而达标排放；

3）除尘装置收集的物料过细，直接进窑会发生局部爆燃，并未燃尽就会随烟气飞出，久之会堵塞烟道；

4）原进风温度太低，干燥难以保障；但提高进风温度可能意味着能耗提高（后详）；

5）原来的热风炉包括二燃室本都是多此一举的热工装置，当热风温度不足时，热风炉根本来不及补充热量；二燃室的设置本来是为了提高烟气温度，以保障污染物

的分解，但如果不能喷液态或气态燃料，二燃室形同摆设，毫无意义；按照60吨

项目的设计理念，该二燃室的存在可能只是一个通过环评的幌子罢了。

其实这里没有提到的还有两个更为核心的内容：喷雾干燥的打浆含固率和焚烧炉的温度。

根据专利，构成进料环节的有以下机械：a) 打浆机；b)筛分机；c)储泥罐；d)高压泵；要保障喷雾干燥顺利进行，喷雾头及其相配合的料液浓度是关键。打浆从字面上看是对液体物料中的大颗粒进行破碎均质的过程，如果污泥是含固率20%，很难想象打浆机如何工作。根据业内厌氧消化的经验，现在所见到的最高含固率的污泥厌氧消化是大连夏家河，其料液的固体浓度最高为10%，其它厌氧消化项目的污泥含固率只有4~6%。浙江日报2009年11月25日对此有一描述，“污泥先经过打浆，变成流汁状的泥浆，然后通过螺杆泵输送到直径8米、高50米的喷雾干燥塔，奇妙的反应发生了：塔里设有特制的雾化器，流汁状的污泥进入雾化喷咀，变成了蒙蒙泥雾，在与塔顶550℃的热空气的接触后瞬间蒸发，含水率从