生物質(zhì)發(fā)酵藥渣焚燒處理工藝設(shè)計(jì)

盧川鑫

（福建省豐泉環(huán)保控股有限公司福建福州350002）

生物質(zhì)發(fā)酵藥渣焚燒處理工藝設(shè)計(jì)

盧川鑫

（福建省豐泉環(huán)?？毓捎邢薰靖＝ǜＶ?50002）

某抗生素制藥企業(yè)將生物質(zhì)藥渣進(jìn)行烘干、造粒后采用一體式焚燒爐進(jìn)行焚燒處理，將生物質(zhì)藥渣進(jìn)行無害化、減量化、資源化符合國(guó)家技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)、節(jié)能減排等政策，具有良好的社會(huì)效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。本文簡(jiǎn)要介紹針對(duì)生物質(zhì)發(fā)酵藥渣的烘干、造粒和采用一體式焚燒爐焚燒及其無害化處理系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)。

生物質(zhì)；發(fā)酵；藥渣；一體式焚燒爐；烘干；造粒

1　前言

抗生素制藥企業(yè)的發(fā)酵原料一般采用玉米粉、糊精等作為抗生素細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)源，當(dāng)可用細(xì)菌生長(zhǎng)到一定階段后采用萃取劑行萃取，發(fā)酵藥渣進(jìn)行滅活處理后進(jìn)行填埋或堆肥處理，但隨著藥企規(guī)模的不斷發(fā)展，發(fā)酵藥渣的產(chǎn)量也不斷增長(zhǎng)，填埋和堆肥的處理成本也越來越高，填埋場(chǎng)地和堆肥環(huán)境的惡化已經(jīng)越來越難以滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，因此迫切需要一種新的更加環(huán)保的處理方式。本工藝就是基于此背景而產(chǎn)生一種可對(duì)生物質(zhì)發(fā)酵藥渣進(jìn)行無害化、減量化、資源化，具有良好的社會(huì)效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益的處理方法。

2　設(shè)計(jì)參數(shù)

本工藝以某抗生素制藥企業(yè)每天焚燒80t發(fā)酵藥渣為例進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)低位熱值1200kcal/kg，含水率55%，年運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間8000h以上，輔助燃料為0#柴油，配置一臺(tái)6t/h、0.8MPA的一體式循環(huán)流化床鍋爐。發(fā)酵藥渣的元素組成、水分、灰分、熱值測(cè)定結(jié)果列表如表1所示。焚燒系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)如下表2所示。

表1　發(fā)酵藥渣的元素組成、水分、灰分、熱值測(cè)定結(jié)果

表2　焚燒系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)參數(shù)

煙氣處理系統(tǒng)，滿足《危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》GB 18484-2001中的有關(guān)要求，采用標(biāo)準(zhǔn)允許排放限值來進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3　工藝流程框圖及說明

根據(jù)生物質(zhì)發(fā)酵藥渣的特性幾參數(shù)，設(shè)計(jì)的工藝流程如圖1所示。

圖1　工藝流程框圖

由于生物質(zhì)發(fā)酵藥渣存在熱值低、含水率大，板框壓濾后物料堆積密實(shí)，粉末顆粒小，透氣性差等特性，因此，在藥渣進(jìn)入一體式焚燒爐前采用烘干+造粒的預(yù)處理技術(shù)。從而提高入爐藥渣熱值并延長(zhǎng)爐內(nèi)停留時(shí)間以提高焚燒效率，烘干后可以使入爐藥渣含水率降至30%以下，低位熱值大于1660kcal/kg。

發(fā)酵藥渣經(jīng)廠內(nèi)板框壓濾機(jī)壓濾后采用運(yùn)輸車輸送至焚燒廠，卸入緩沖斗內(nèi)，由螺旋輸送機(jī)送至皮帶輸送機(jī)上，皮帶輸送機(jī)配有稱重裝置，通過變頻調(diào)節(jié)螺旋輸送機(jī)的頻率，藥渣可均勻定量地輸送至盤式烘干機(jī)內(nèi)，吸收經(jīng)蒸氣加熱的夾套、中空軸及圓盤提供的熱能后，經(jīng)圓盤旋轉(zhuǎn)攪拌、水平推進(jìn)，自出料口排出機(jī)體。該設(shè)備熱介質(zhì)采用余熱鍋爐產(chǎn)生的部份蒸氣，蒸氣冷凝水可返回至軟化水箱循環(huán)使用。產(chǎn)生的廢氣接入廠內(nèi)噴淋除臭裝置處理并脫水后經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)引入焚燒爐內(nèi)燃燒，產(chǎn)生的污水進(jìn)入廠內(nèi)污水管網(wǎng)。

發(fā)酵藥渣經(jīng)烘干、脫水后由螺旋輸送機(jī)送至造粒機(jī)。螺旋輸送機(jī)采用變頻控制，可根據(jù)造粒機(jī)電流變化調(diào)節(jié)輸送速度。藥渣經(jīng)擠壓成型后進(jìn)入焚燒爐內(nèi)焚燒，可改善熱傳遞，增強(qiáng)透氣性，形成碳化層，提高焚燒效率，同時(shí)滿足流化床燃燒原理的要求。藥渣造粒后進(jìn)入顆粒物儲(chǔ)倉(cāng)，儲(chǔ)倉(cāng)容積為20m3,以保證在設(shè)備出現(xiàn)事故或檢修時(shí)焚燒系統(tǒng)能正常運(yùn)行。藥渣顆粒經(jīng)過螺旋稱重機(jī)均勻定量地輸送至焚燒爐進(jìn)料口。藥渣經(jīng)過焚燒爐前端的烘干段進(jìn)行再次烘干后進(jìn)入高溫燃燒區(qū)域燃燒，使腐敗性的有機(jī)物因高溫（二燃室溫度大于1100℃）燃燒而成為無機(jī)物，病原性生物因在高溫焚燒下消滅，產(chǎn)生的不可燃成份和燃燼后的爐渣經(jīng)出渣管落入渣倉(cāng)中。

燃燒空氣供給系統(tǒng)根據(jù)藥渣燃燒階段所需的助燃空氣，由鼓風(fēng)機(jī)從預(yù)處理車間抽吸經(jīng)急冷式熱交換器加熱后送入焚燒爐內(nèi)，分別為焚燒爐入口烘干段、循環(huán)流化床爐膛底部、二燃室供風(fēng)，使?fàn)t膛煙氣產(chǎn)生強(qiáng)烈湍流，消除化學(xué)不完全燃燒損失和有利于飛灰中碳粒的燃燼。所需空氣取自于藥渣預(yù)處理車間，使藥渣預(yù)處理車間維持負(fù)壓，確保預(yù)處理車間臭氣不會(huì)外逸。

焚燒爐設(shè)有點(diǎn)火燃燒機(jī)和輔助燃燒機(jī)，用輕柴油作為輔助燃料，供點(diǎn)火升溫用，正常運(yùn)行時(shí)不啟動(dòng)輔助燃燒系統(tǒng)，有時(shí)藥渣熱值偏低、水分較高、爐膛出口溫度不能維持在1100℃以上，此時(shí)啟用輔助燃燒裝置、以提高爐溫達(dá)到穩(wěn)定燃燒。停爐過程中，輔助燃燒裝置在停止進(jìn)料前啟動(dòng)，直至藥渣燃燼為止。

在二燃室充分燃燒的高溫?zé)煔馔ㄟ^余熱鍋爐進(jìn)行熱能回收利用，回收煙氣熱量產(chǎn)生0.8MPA，170℃飽和蒸氣，同時(shí)，將部份蒸氣引入盤式烘干機(jī)內(nèi)作為熱介質(zhì)進(jìn)行烘干作業(yè)，從而大大降低能源消耗，另一部分蒸氣則供給藥廠發(fā)酵車間使用，有效地創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

為了提高爐膛溫度，特別是焚燒低熱值藥渣時(shí)，為保證爐膛處于較高溫度，保證爐膛中心溫度達(dá)到物料燃燒的要求，節(jié)約能源及降低輔助燃料消耗，本工藝設(shè)置一臺(tái)煙氣余熱利用裝置，集空氣預(yù)熱器與熱交換器為一體，該裝置上部為氣-水換熱器，將藥渣焚燒產(chǎn)生的煙氣余熱轉(zhuǎn)換為熱水，部分熱水作為鍋爐給水，其余熱水并入廠區(qū)供熱管網(wǎng)。煙氣換熱后引入該裝置下部的氣-氣換熱器，將預(yù)處理車間內(nèi)臭氣進(jìn)行加熱，再引入焚燒爐內(nèi)進(jìn)行助燃。

本工藝煙氣凈化系統(tǒng)采用“爐內(nèi)脫硫+半干法除酸塔+活性炭/消石灰噴粉裝置+布袋除塵器”，在焚燒爐內(nèi)加入生石灰進(jìn)行爐內(nèi)高溫脫硫然后煙氣進(jìn)入半干法除酸塔，將堿液高壓霧化噴入塔內(nèi)，和煙氣充分混合進(jìn)行中和反應(yīng)，并增加煙氣濕度，提高消石灰和活性碳的反應(yīng)及吸附活性，同時(shí)控制入袋溫度，徹底將煙氣中酸性氣體及其它有毒有害物質(zhì)清除干凈，確保尾氣達(dá)標(biāo)排放。

在除酸塔和布袋除塵器之間噴入活性炭以吸附煙氣中的重金屬和呋喃類等有毒有害物質(zhì)，并可根據(jù)藥渣中酸性成份變化調(diào)節(jié)噴入消石灰以進(jìn)一步除酸。

煙氣經(jīng)布袋除塵器除掉煙氣中的粉塵及反應(yīng)產(chǎn)物后，符合排放標(biāo)準(zhǔn)的煙氣通過引風(fēng)機(jī)送至煙囪排放至大氣。

工藝系統(tǒng)中換熱裝置和尾氣凈化裝置產(chǎn)生的飛灰通過刮板除灰機(jī)收集至灰渣倉(cāng)，然后再進(jìn)行固化處理。

4　本工藝設(shè)計(jì)特點(diǎn)

4.1預(yù)處理采用造粒技術(shù)，使極細(xì)粉末的發(fā)酵藥渣形成Φ8×10的圓柱體，增大了入爐物料顆粒，使得藥渣在爐內(nèi)有足夠的停留時(shí)間進(jìn)行燃燒分解，徹底破壞有毒有害物質(zhì)，解決了普通抗生素藥渣粉末進(jìn)入爐內(nèi)即被熱風(fēng)吹到焚燒系統(tǒng)后段，造成燃燒不完全，煙氣CO含量大量超標(biāo)的情況。

4.2采用蒸氣烘干的盤式烘干機(jī)，有效利用了藥渣自身燃燒產(chǎn)生的蒸氣進(jìn)行烘干，有效節(jié)約了能源，降低了運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)。盤式烘干機(jī)轉(zhuǎn)速可調(diào)可控，使得物料烘干水分可以較精確的控制在造粒機(jī)要求的范圍內(nèi)。

4.3采用一體式設(shè)計(jì)的循環(huán)流化床結(jié)構(gòu)，在流化床入口出增加物料烘干段，使得藥渣顆粒在進(jìn)入焚燒爐前再次進(jìn)行烘干，確保焚燒穩(wěn)定運(yùn)行。

4.4煙氣凈化系統(tǒng)采用“爐內(nèi)脫硫+半干法除酸塔+活性炭/消石灰噴粉裝置+布袋除塵器”該系統(tǒng)可對(duì)抗生素生產(chǎn)工藝中加入的H2SO4或HCl以及焚燒產(chǎn)生的酸性氣體進(jìn)行徹底的中和，加入活性炭可以有效吸收重金屬以及呋喃類物質(zhì)，有效凈化煙氣，確保煙氣達(dá)標(biāo)排放。

5　結(jié)語(yǔ)

該工藝系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行后表明，抗生素藥渣采用烘干+造粒并使用一體式循環(huán)流化床焚燒可實(shí)現(xiàn)藥渣減量化、無害化、資源化處理，技術(shù)先進(jìn)，尾氣能夠達(dá)標(biāo)排放，并能將焚燒產(chǎn)生的蒸氣一部分滿足烘干要求的同時(shí)將另一部分送到發(fā)酵車間進(jìn)行有效利用，實(shí)現(xiàn)了良好的社會(huì)效應(yīng)、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

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盧川鑫（1974—），男，福建省福州，工程師，就職于福建豐泉環(huán)保股控有限公司。