從“中國制造”到“中國創造”環保裝備重器——泥噴霧干化一焚燒集成裝備

常風民 劉秋琳

隨著城市化進程加快，我國城市污水處理量不斷提高，污泥產量也逐年增長，但“重水輕泥”現象一直存在，污泥無害化處置率依然很低。

據“水十條”目標，我國現有污泥處理處置設施應于2017年底前基本完成達標改造，地級及以上城市污泥無害化處理處置率應于2020年底前達到90%以上。然而，面對年產5000多萬噸的污水污泥（以含水率80%計），我國污泥安全處理處置率卻只有20%。

當前，污泥處理干化一焚燒處置市場幾乎一直被美日歐大公司壟斷，中國污泥處理行業亟需自己的處理技術與裝備。

清華大學聯合浙江環興機械有限公司經過十年探索實踐，創造性地將噴霧干化技術引入污泥處理領域，即污泥噴霧干化一焚燒技術，并在我國建立了十余個大型污泥噴霧干化一焚燒工程，日總處理量超過5000噸。這也是曰前國內大型焚燒廠單一技術應用實例最多、工程體量最大（處理量1200噸/天）的污泥處理技術。同時，還通過技術集成創新，在煙氣凈化，設備標準化、系列化等方面取得突破。2017年，在“一帶一路”建設引領下，該技術還被成功推廣到孟加拉同等地。

噴霧干化技術在污泥處理中的成功應用，不僅為解決污泥等半流態化廢物處置難題提供了全新思路，也是環保技術裝備系統集成應用的成功嘗試，更是環保領域從單一技術到重大裝備的集成創新典范，為更多“中國制造”向“中國創造”升級，為更多“中國技術”走出國門提供了經驗。

跨界創新

噴霧干化技術由工業應用轉向污泥處理

所謂噴霧干化，是指通過霧化器將原料液分散成極細霧滴后，與干燥介質接觸干燥而得到同體產品的過程，具有干燥時問短、操作靈活性大、流程簡單等特點。

據清華大學環境學院王凱軍教授介紹，在污泥干燥和焚燒設備方面，國際常用流化床、轉盤干燥等，而在噴霧干燥工業行業早已成為主流技術，在化工、食品、醫藥、冶金等領域得到廣泛應用，如染料、奶粉、農藥、洗衣粉、化肥等。王凱軍說，當時將噴霧干燥技術引入污泥處理領域，靈感就源自于與工業界的合作。

污泥噴霧干燥技術的誕生，緣起于王凱軍教授和環興董事長俞其林長達十年的交往。

在進行污泥噴霧干燥技術合作前，王凱軍教授團隊已與環興公司有過成功合作。1997年，針對難降解染料廢水的處理，王凱軍團隊在浙汀各個染料廠推出十余個大型裝備，負責設備制造安裝的便是環興公司。十年之后，俞其林對于環興的未來發展心存困惑，再次與王凱軍進行深入交流。王凱軍教授說了一句話：“你們的噴霧干燥技術應用于污泥干燥有天然優勢?！?/p>

就是這句話，給俞其林點撥了迷津，也給了兩個團隊啟發，不久清華大學便與環興公司成立了聯合研發小組，開肩了污泥噴霧干化技術的探索和研發之旅。

從無到有

第一臺污泥噴霧干化處理設備的誕生

1989年，浙汀環興機械公司成立，主營業務是精細化工行業所需的噴霧干化塔、反應釜等化工裝備的研發制造，是染料行業重要的設備供應商，噴霧干化等設備占有相當市場份額。作為一家有30年歷史的老牌化工企業，環興對染料的噴霧干化輕車熟路，而要將該技術應用在污泥處理上，俞其林心里還真沒底，然而，社會責任感讓他義無反顧地投身于環保事業中。2006年他便著手肩動污泥噴霧干化的可行性研究。完成基本驗證后，2007年8月，籌建了日處理規模600噸/天的污泥噴霧干化設備示范工程，為了親自參與攻克技術難關，建在了公司辦公大院，并調試運行成功，標志著第一臺流態化污泥噴霧干化工程設備的誕生，也初步印證了王凱軍教授當初的觀點一一噴霧技術應用于污泥干化是可行的。

回憶當初的研發過程，俞其林感慨萬千。與染料等相比，由于物料特性、運行目的、行業要求等的不同，將噴霧干化技術用于污泥處理，其艱巨性、復雜性并不比重新研發技術來得簡單。

憑借20多年設備研發生產經驗，聯合研發團隊經過不懈的堅持，終于解決了污泥噴霧干化存在的儲存、輸送、堵塞、磨損、凈化等一系列問題，成功研制出可用于污泥干化的設備與技術。

中國制造

中國的環保問題用中國人自己的裝備解決

“中國的環保一定要用中國人自己的裝備來解決?！庇崞淞终f，污泥噴霧干化焚燒集成設備具有徹底解決問題、超清排放、價格便宜、可操作性強、安全性高等特點。

第一臺實驗設備誕生后，清華大學便和環興一起開始了污泥噴霧干化焚燒集成設備的產業化工程推廣。

錢汀污水處理廠是最早引入污泥噴霧干化技術的污水處理廠。2007年引進技術，2008年項目運行，設計規模為日處理污泥360噸/天。廠長施仁汀說，1997年至2007年十年問，工廠一直采用衛生填埋進行污泥處置，由于填埋土地成本高，加上環保要求逐年提高，讓他們大傷腦筋。引入污泥噴霧干化技術以后，不僅減少了污泥外運處置的麻煩，還消除了運輸途中的二次污染。施仁江算了一筆賬，以平均年處理污泥量8萬噸計，每年可節省處置費約1000萬元。2017年設備經技術改造后，還實現了全程無臭、無煙，社會效應明顯。

位于浙江紹興市的污水處理廠，承擔著紹興市縣兩級工業廢水和生活污水處理任務。2013年引入污泥噴霧干化技術，日處理規模1200噸/天，已穩定運行5年。這是曰前國內最大的污泥噴霧干化處理工程，也是世界范圍內屈指可數的污泥處置項目。

國產化的污泥噴霧干化裝備投資成本僅為進口裝備的1/3，運行費用僅為其他干化焚燒工藝的1/2。俞其林說，目前環興已經構建了先進的管理與安全運營技術體系，形成了擁有自主知識產權的系列污泥噴霧干化技術裝備標準，建成十余項污泥噴霧干化工程，污泥處理工程規模達5000噸/天，預計不久的將來日處理污泥量及濃縮液將突破萬噸。

科技引領

噴霧干燥技術在廢水、零排放等領域的應用

王凱軍教授一直倡導中國企業要注重自主創新，在其引導下.聯合研發團隊主動給自己加碼，在除塵、除臭、脫白等方面進行污泥噴霧干化技術的集成升級。

技術發展離不開科技引領。為了擴展噴霧干燥技術在不同領域的應用，在清華大學帶領下，環興通過承擔國家重大專項課題，不斷進行污泥噴霧干化技術的驗證與推廣，實現設備的集成創新與升級?！笆濉逼趩?，清華大學聯合環興參與并承擔了“城市污水處理廠污泥資源化新技術開發集成與工程化”與“精細化工等行業濃縮廢水（液）干化設備產業化課題”兩項國家重大水專項課題。依托水專項建立了500噸/天的示范工程，并根據工程運行經驗，分別形成了日處理100噸、200噸、300噸和500噸的系列化、標準化國產污泥噴霧干化設備，大大提升了技術裝備水平。

接著，他們又承擔了“十三五”水專項廢水零排放集成化的相關研究，使得噴霧干化技術在污泥之外的高濃高鹽廢水（液）、廢水的零排放等領域都得到了較好的產業化推廣和工程應用，為污水、污泥治理提供了科技支撐。

向“中國創造”升級

污泥噴霧干化國產化裝備的集成創新

制造業是立圍之本、興圍之器、強國之基。在從制造大國向制造強國轉型的“中國制造2025”背景下，環保裝備制造業也正處于從“引入和中國制造”到“中國創造”轉型的關鍵期。

作為污泥噴霧干化集成技術的主要推行者，王凱軍說，當前中國作為第二大經濟體，在制造業的很多方面均處于國際領先地位，環保行業應綜合集成其他行業先進成果促進行業發展。而環保行業作為一個綜合性行業，涉及行業范圍廣，更需要在發展中從各行業汲取營養。

污泥噴霧干化正是汲取了其在染料、奶粉等領域成功應用的經驗。然而，技術借鑒不是簡單的復制與粘貼，如何轉化移植？

污泥并不同于普通的染料、奶粉，其粘度較大，夾雜的石英類物質較多，霧化噴嘴及附屬系統易堵塞、易磨損。聯合研發團隊研發出“多噴嘴氣流式霧化噴嘴”，并將最初的“精密膠體磨”創造性改為“高剪切分散器”，經過對干化一焚燒參數上百次運行優化，終于成功實現污泥噴霧干化技術與裝備的“中國創造”。

技術集成也不是簡單的堆積與組合，如何創新？

污泥噴霧干化作為一個復雜的集成系統，干化尾氣凈化技術裝備的創新是工程裝備成功運行的關鍵。在煙氣除塵系統方面，聯合研發團隊打破了傳統箱式布袋除塵模式，開發高效圓柱式布袋除塵裝備，并通過布袋除塵設備的內部結構、材質、進風方式等的創新升級，解決了常規布袋除塵器易產生死角、結露、腐蝕、堆積板結、壽命短等問題。

由于污泥中富含氮、硫等元素，易產生惡臭氣體及污染物。聯合研發團隊改變傳統脫硝、脫硫方式，通過光化學離子紫外/臭氧高級氧化法，結合洗滌系統實現除臭、脫硫、脫硝，解決了常規系統復雜、占地面積大、效率低、投資運行成本高等問題。

“白煙”問題是困擾污泥焚燒廠的另一大難題。環興公司研發了新型高效余熱“脫白”裝置，利用煙氣中的余熱將尾氣與環境空氣進行氣一氣交換，將煙氣中的蒸汽與污染物去除，降低煙氣露點溫度，不僅有效消除了“白煙”，還可減少煙氣濕度，去除煙氣中的污染物，降低污染。

走出國門

污泥噴霧干化技術助力“一帶一路”

伴隨國家“一帶一路”戰略，污泥噴霧干化一焚燒技術走出國門，被成功應用在了孟加拉達卡污水處理項目。

該項目位于孟加拉圍首都達卡，這里地處孟中印緬經濟定廊。2017年1月，浙汀環興與北京圍環清華環境工程設計研究院一起，與中國電建集團簽署了污泥焚燒系統EPC合同。其中，污泥處置規模為500噸/天，項目總投資過億元，包括50萬噸/天的污水處理廠及配套污水管網建設。這也是迄今為止我國在東南亞承接的最大國際EPc污水處理廠項目，標志著環保重大裝備在海外新興市場的重大突破。

北京圍環清華環境工程設計研究院負責設計和建設主體污水處理廠標志性建筑一一污泥干化一焚燒車問，采用的就是噴霧干化回轉窯焚燒技術。

“技術轉化為工程，就要解決工程的實際問題?！弊鳛樵擁椖康闹饕撠熑?，清華大學環境學院教授、北京國環清華環境工程設計研究院有限公司副院長張鴻濤說，清華大學在設計方面一直敢為天下先，勇于開拓與創新，在新技術的應用上做了很多卓有成效的嘗試。與此同時，清華大學與很多國內大型央企也都有良好的合作關系。

上世紀90年代，中國主要依靠國外的環保設備，而現在中國環保無論從技術、制造到工程經驗上，都具備了走出去的條件。

張鴻濤說，伴隨我國環境保護產品的技術水平和產品質量的不斷提高，我國環保技術在國際市場上將越來越具有競爭力?！耙粠б宦贰毖鼐€大多是新興經濟體和發展中國家，蘊藏著巨大的節能環保市場需求，我國環保產業具有成本低、效果好、技術適用性強等優勢?！耙粩嚅_拓‘一帶一路國家的潛在市場，讓中國技術走向全球?！彪S著水專項成果的不斷轉化，中國有很多的環保技術可以推出去，中國在“一帶一路”建設上大有可為。