污泥熱干化系統熱量衡算和節能分析

霍敏杰

（鄭州市污水凈化有限公司，河南鄭州 450000）

隨著大城市污水處理率的逐年提高，污泥量日益增大，污泥處理處置問題日益嚴峻[1-2]。加上污泥體積龐大，不易處理，妥善處置已成為當務之急[3]，污泥處置已經成為污水處理廠設計、運行中必須優先考慮的重要環節。污泥熱干化[4]是一種實現污泥減量化和穩定化的常用技術，脫水污泥經干化處理，其含水率可由80%大幅下降至30%左右，減量效果顯著。干化后的污泥呈顆粒狀，便于貯存和運輸。處理后的污泥可作為輔助燃料燃燒或作為肥料、土壤改良劑等后續利用。本文以鄭州市馬頭崗污泥處理廠200t/d 的污泥干化系統為例，對該系統進行熱量衡算，尋找提高熱量利用率的有效途徑，為以后工程設計和應用提供一些參考。

1 工藝簡介

鄭州市馬頭崗污泥處理廠消化干化項目采用“高干中溫厭氧消化+污泥熱干化”工藝。其中，污泥消化處理規模為800t/d（按含水率80%計），污泥干化處理規模為200t/d（按含水率80%計）。污泥厭氧消化產生的沼氣經凈化處理后作為污泥干化的熱源，污泥干化產生的廢氣作為污泥消化保溫的熱源，通過能量的有效利用以達到該消化干化自身的能量平衡。該污泥熱干化系統主要由干化機、鍋爐、換熱設備、尾氣處理設施等組成，工藝流程如圖1所示。

圖1 污泥熱干化系統工藝流程

2 熱量衡算工藝數據的選定

為確保熱量衡算的準確性、代表性，排除異常工況對熱量衡算影響，取該干化系統近期連續穩定運行中的18d 生產數據作為熱量衡算依據。主要生產運行數據見表1。

表1 干化系統生產運行數據表

3 熱量衡算及損耗分析

通過熱量衡算可得：沼氣燃燒釋放的熱量為20 775.172MJ/h，蒸汽在干化機中釋放的熱量為15 491.5MJ/h，鍋爐的換熱效率為76.88%，干化機的換熱效率為91.37%。

通過與設計值對比分析，鍋爐效率低的主要原因是干化蒸汽凝液回水溫度高，熱量未被有效利用，導致鍋爐給水溫度（96℃）遠高于設計值（25℃），鍋爐節能器換熱效果不佳，煙氣帶有大量的熱排出，而未被有效利用。

4 干化系統技術改造可行性分析

由于干化機蒸汽凝液回水溫度高，帶有大量的熱，應考慮對干化系統進行技術改造，利用此部分熱量提高干化系統的熱量利用率。若利用蒸汽凝液回水對載氣（空氣）、進泥或鍋爐配風（空氣）進行預熱，假設換熱器的換熱效率按85%計，經熱量衡算可得：將載氣（空氣）從25℃預熱至110℃，可節約熱量169.218MJ/h；將進泥從25℃預熱至75℃，可節約熱量477.414MJ/h；將鍋爐配風（空氣）從25℃預熱至100℃，可節約熱量522.585MJ/h。

5 結論

干化機蒸汽凝液回水帶有大量的熱未被有效利用，且所帶的熱量完全能夠滿足載氣（空氣）、干化進泥、鍋爐配風（空氣）預熱所需的熱量，且有很大余量。通過技術改造，利用干化機蒸汽凝液回水所帶熱量對載氣（空氣）、干化進泥、鍋爐配風（空氣）進行預熱，可以提高整個污泥熱干化系統的熱量利用率，節能效果較為顯著。