污泥搅动型间接热干化和复合循环流化床清洁焚烧集成-浙江科技厅.PDF

  一、项目名称： 污泥搅动型间接热干化和复合循环流化床清洁焚烧集成技术 二、推荐单位：浙江省科学技术厅  三、拟申报奖种：  国家科技进步奖  四、项目简介： 1. 立项背景 随着我国城市基础设施建设的加强和工业化进程的加快，污水处理率逐步提 高，伴随产生了大量污泥。市政污水处理厂每年污泥产生量接近 4000 万吨，工 业（印染、造纸、制革）污泥总量是城市污水污泥的 2~3 倍。污泥是污水处理过 程污染物浓缩，含有重金属、致癌、致畸、致突变的“三致”有机污染物和病原微 生物，随意抛弃会造成严重的二次污染。全国每年总量超过 1 亿吨的各类污泥所 造成的环境危害，不亚于生活垃圾。我国早期污水处理厂建设存在“重水轻泥” 的思想，80% 以上的污泥采用露天堆放或简易填埋的方式随意处理，造成严重的 二次污染。 根据发达国家的经验，污泥焚烧是一种因地制宜、节能减排的污泥无害化处 置方式，可以使污泥的体积减量 90%，可以回收污泥中的能量，高温能够杀死病 原体，焚烧后的飞灰如果属于危险废弃物可以通过卫生填埋实现无害化处置；不 属于危险废弃物的焚烧灰可以被综合利用，制成有用的建材产品。根据目前的脱 水工艺，脱水后污泥含水率仍然较高（通常接近 80% ），一般需要经过干化，使 低热值的污泥转变成较高热值的可用燃料，然后实施清洁高效燃烧，通过回收焚 烧后产生的热能用于污泥干化或者供热发电。 污泥进行能源化利用所面临的技术难点包括以下三个方面：一是污泥含水率 高、粘滞性强，采用何种干化技术降低其含水率，实现能源化利用？二是污泥不 同于常规燃料，其热值低、含水率高、飞灰量大，采用什么燃烧技术才能保证高 效、彻底燃烧、燃尽？三是污泥中含有大量的污染物，怎样保证污泥干化焚烧过 程中不会产生二次污染？ 本项目面向国家污泥无害化处理处置的重大需求，以污水处理厂污泥的减量 化无害化处置为目标，兼顾污泥能源化资源化利用，在污泥搅动型间接热干化、 复合循环流化床污泥焚烧以及污泥干化焚烧过程的污染物控制等方面实现了关 键技术突破。形成了拥有自主知识产权的系列化污泥干化焚烧集成技术装备，打 破了国外公司的技术垄断，通过技术创新实现了污泥干化焚烧处置系统的长期可 靠稳定运行，为我国污泥的无害化、减量化和资源化处理处置提供了有效的技术 选择。 2. 关键技术内容 本项目主要的创新成果包括： 创新点 1. 开发了国内首台套污泥搅动型间接干化设备。原创性提出了污泥 在搅动型间接干化设备内粘滞点的定义，探明了污泥在搅动型间接干化设备内 温度、含水率和粘滞特性的时空规律。开发了国内首台套搅动型间接干化机，   通过叶片多种布置方式创新、根据污泥粘滞状况设置角度可调的羽根、强化传 热、热源多点多段进入等技术手段，有效解决了在干燥阶段污泥粘滞问题。开 发了污泥干化机的前置式 E 型换热器，通过将干化尾气能量用于污泥预加热， 比常规的污泥干化装置节能 10%左右。 原创性提出了污泥在搅动型间接干化设备内粘滞点的定义。污泥作为高粘 滞性、高含水率的特种固体废弃物，如果在干化过程中粘结在换热器表面，将造 成传热的恶化和处理能力的下降，是阻碍干化技术发展的难点。应用自主研发的 污泥粘滞测定方法和装置，通过测量污泥在搅动型干化设备内的干化速率和搅动 功率，定义了污泥干化速率最低、所需搅动功率最高处所对应的含水率为粘滞点。 研究表明典型污泥的粘滞点处于含水率为 50~60%的范围。发现了污泥干化速率 在搅动型间接干化设备内呈“双峰”分布的特性，通过创新结构设计的搅动混合 和强化传热,可以使污泥干化速率在越过粘滞点后重新上升，克服了污泥干化粘 滞导致传热恶化的难题。 成功开发了国内首台套搅动型间接干化机。利用已经做一部分功的低压余热 蒸汽（0.4-0.6MPa ）进行干化，蒸汽冷凝后可回用，节约能源。采用每分钟 3~4 转的低速搅拌，有效防止金属表面的磨损，对于含沙量较高的中国污泥尤其适合。 针对污泥粘滞性强的特点对干化机结构进行了创新设计：根据污泥处理量和污泥 粘滞性，采用圆盘、多轴或者盘管的内部受热面布置方式，适应不同类型的污泥 干化需要；根据污泥在干化设备内部粘滞性的空间分布，采用可装卸式变角度羽 根搅拌和固定式叶片送料，提高对粘稠污泥的适应能力；设计了换热表面的短肋 片以达到强化传热、增强换热系数的目的；采用热源多点多