污泥干化與焚燒技術(shù)

前言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化水平的不斷提高，工業(yè)污水和生活污水的排放量日益增多，污水處理廠污泥產(chǎn)量急劇增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2006年我國(guó)城市污水處理廠產(chǎn)生污泥（含水率80％）高達(dá)1500萬(wàn)噸，是生活垃圾清運(yùn)量的8％。我國(guó)環(huán)境保護(hù)“十一五”規(guī)劃明確要求，到2010年，所有城市的污水處理率不低于60％。我國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部計(jì)劃從2006年到2010年，新建城市污水處理廠1000余座，污水處理能力將由2005年的1200萬(wàn)咄／日增加到5000萬(wàn)～6000萬(wàn)噸／日.污水處理廠污泥（含水率80％）年排放量將達(dá)到3000萬(wàn)噸。另外，我國(guó)緊鄰城市的河流和湖泊已經(jīng)受到嚴(yán)重污染，含有高濃度重金屬和有毒有機(jī)物的底泥急需挖掘、疏浚和處理。有些湖泊的底泥，其有機(jī)物含量很高，污水處理廠處理污泥的方法也適合于處理湖泊底泥。為方便起見，本叢書把污水處理廠污泥和受到嚴(yán)重污染的河流湖泊底泥一起統(tǒng)稱為污泥。但是，在可能的情況下，仍然會(huì)把污水處理廠污泥和河流湖泊底泥分別描述。我國(guó)城市污水處理廠污泥處理起步較晚，與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家相比，我國(guó)的污泥處理和處置技術(shù)還有一定差距。我國(guó)大多數(shù)較早建設(shè)的污水處理廠沒有完善的污泥處理系統(tǒng)，新建的規(guī)模較大的污水處理廠雖然一般都有比較完善的污泥處理工藝，但真正完全投入運(yùn)行且運(yùn)行情況良好的污水處理廠還不多，其中，利用污泥消化產(chǎn)生的沼氣發(fā)電的就更少了。究其原因，一方面是我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力所限；另一方面是我國(guó)污泥處理起步較晚，缺乏設(shè)計(jì)及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，管理規(guī)范不健全、資金投入不足，缺少成套處理處置技術(shù)設(shè)備以及足夠數(shù)量的管理和科技人才。污泥中含水率很高，其中高含量有機(jī)物寄生著各種細(xì)菌、病毒和寄生生物，同時(shí)，污泥中還濃縮著鋅、銅、鉛和鎘等重金屬化合物以及有毒化合物、殺蟲劑等。污泥結(jié)構(gòu)的復(fù)雜多變性決定了對(duì)其進(jìn)行高效處理存在一定的難度。在污泥堆肥方面，通過添加木屑、塊狀物等材料增加污泥孔隙率，降低污泥含水率，以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制通風(fēng)。污泥堆肥存在的主要問題是污泥所含重金屬和鹽量往往高于有機(jī)肥，使用受到限制。必須指出的是，未經(jīng)適當(dāng)處理的污泥，是不允許農(nóng)用的.也.無法作為綠化有機(jī)肥使用。

內(nèi)容概要

焚燒作為處理污泥的方法之一，因其速度快、占地面積小、不需要長(zhǎng)期儲(chǔ)存等顯著優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為當(dāng)前污泥處理的主要方向之一。本書較全面地描述了污泥干化和焚燒技術(shù)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，主要內(nèi)容包括污泥與焚燒相關(guān)的性質(zhì)、污泥干化、污泥焚燒原理及工藝、污泥焚燒系統(tǒng)、污泥焚燒污染控制及經(jīng)濟(jì)分析、特種污泥的焚燒和污泥焚燒工程實(shí)例。    本書是《污泥處理與資源化叢書》中的一冊(cè)，可供從事污泥干化和焚燒技術(shù)的工程設(shè)計(jì)人員和管理人員及大中專師生和科研人員使用、參考。

書籍目錄

0  概述  1.1  污泥含水率    1.1.1  污泥中的水分    1.1.2  污泥的含水率  1.2  污泥熱值    1.2.1  污泥熱值計(jì)算    1.2.2  污泥含水率與熱值之間的關(guān)系  1.3  污泥燃燒特性    1.3.1  TG-DTG法確定燃料的燃燒特性參數(shù)    1.3.2  污泥燃燒的TC-DTG曲線  1.4  污泥含水率對(duì)污泥焚燒的影響2  污泥千化  2.1  干化原理與工藝流程    2.1.1  直接加熱轉(zhuǎn)鼓干化技術(shù)    2.1.2  間接加熱轉(zhuǎn)鼓干化技術(shù)    2.1.3  離心干化技術(shù)    2.1.4  間接加熱多盤干化技術(shù)    2.1.5  流化床干化技術(shù)  2.2  干化設(shè)備    2.2.1  閃蒸式干燥器    2.2.2  轉(zhuǎn)鼓式干燥器    2.2.3  流化床干燥器    2.2.4  噴射式干燥器    2.2.5  反向噴射式干燥器    2.2.6  臥式間接干燥器    2.2.7  立式間接干燥器    2.2.8  螺環(huán)式干燥器    2.2.9  帶式干燥器    2.2.10  薄膜干燥器    2.2.11  噴霧式干燥器    2.2.12  多效蒸發(fā)器  2.3  污泥干化工藝實(shí)例    2.3.1  上海石洞口污水處理廠污泥流化床干化工藝    2.3.2  得利滿公司組合式兩級(jí)干化工藝  2.4  干化的安全性    2.4.1  污泥干化工藝中粉塵爆炸的特性    2.4.2  污泥干化工藝中粉塵爆炸的主要影響因素    2.4.3  提高污泥干化安全性的主要措施    2.4.4  污泥干化安全系統(tǒng)的構(gòu)成與維護(hù)3  污泥焚燒原理及工藝  3.1  污泥焚燒原理    3.1.1  污泥焚燒原理    3.1.2  污泥焚燒過程    3.1.3  污泥焚燒的影響因素  3.2  質(zhì)量平衡    3.2.1  質(zhì)量平衡分析原理    3.2.2  多爐膛焚燒爐焚燒的質(zhì)量平衡分析    3.2.3  流化床焚燒爐焚燒的質(zhì)量平衡分析    3.2.4  電爐焚燒爐焚燒的質(zhì)量平衡分析  3.3  能量平衡    3.3.1  能量平衡分析原理    3.3.2  多爐膛焚燒爐焚燒的能量平衡分析    3.3.3  流化床焚燒爐焚燒的能量平衡分析    3.3.4  電爐焚燒爐焚燒的能量平衡分析  3.4  污泥焚燒工藝    3.4.1  污泥單獨(dú)焚燒工藝    3.4.2  污泥混燒工藝    3.4.3  我國(guó)推薦的污泥焚燒最佳可行技術(shù)4  污泥焚燒系統(tǒng)  4.1  焚燒爐類型    4.1.1  多膛式焚燒爐    4.1.2  流化床焚燒爐    4.1.3  回轉(zhuǎn)窯式焚燒爐    4.1.4  爐排式焚燒爐    4.1.5  電加熱紅外焚燒爐    4.1.6  熔融焚燒爐    4.1.7  旋風(fēng)焚燒爐  4.2  焚燒子系統(tǒng)    4.2.1  進(jìn)料和裝料    4.2.2  稱量秤    4.2.3  空氣污染控制    4.2.4  煙囪和煙道    4.2.5  飛灰排放    4.2.6  空氣傳送裝置    4.2.7  輔助燃料系統(tǒng)    4.2.8  供水    4.2.9  備用設(shè)備    4.2.10  其他系統(tǒng)  4.3  焚燒爐的設(shè)計(jì)    4.3.1  焚燒爐設(shè)計(jì)的一般原則    4.3.2  流化床焚燒爐的設(shè)計(jì)    4.3.3  多膛焚燒爐的設(shè)計(jì)    4.3.4  電爐的設(shè)計(jì)  4.4  焚燒爐的運(yùn)行    4.4.1  焚燒爐運(yùn)行的目標(biāo)    4.4.2  過程控制    4.4.3  自動(dòng)控制    4.4.4  維護(hù)    4.4.5  安全性  4.5  能量回收系統(tǒng)    4.5.1  污泥焚燒過程產(chǎn)生的熱量    4.5.2  能量回收利用方法  4.6  循環(huán)流化床鍋爐的磨損與腐蝕    4.6.1  循環(huán)流化床鍋爐的磨損    4.6.2  鍋爐受熱面管子的高低溫腐蝕5  污泥焚燒污染控制及經(jīng)濟(jì)分析  5.1  污染物的排放    5.1.1  灰渣    5.1.2  重金屬    5.1.3  二惡英    5.1.4  其他污染物  5.2  煙氣排放控制    5.2.1  顆粒物控制技術(shù)    5.2.2  酸性氣體控制技術(shù)    5.2.3  重金屬控制技術(shù)    5.2.4  二惡英的去除技術(shù)    5.2.5  氮氧化物的去除技術(shù)  5.3  氣味控制技術(shù)    5.3.1  化學(xué)氧化    5.3.2  吸收    5.3.3  稀釋    5.3.4  掩蔽    5.3.5  燃燒  5.4  焚燒飛灰和爐渣的處理與資源化    5.4.1  飛灰處理技術(shù)    5.4.2  飛灰和爐渣資源化技術(shù)  5.5  噪聲控制技術(shù)  5.6  污泥焚燒的經(jīng)濟(jì)分析6  特種污泥的焚燒  6.1  造紙污泥的焚燒    6.1.1  造紙污泥單獨(dú)焚燒    6.1.2  造紙污泥與煤混燒    6.1.3  造紙污泥與樹皮在循環(huán)流化床焚燒爐中的混燒    6.1.4  造紙污泥與草渣和廢紙?jiān)跔t排爐中的混燒    6.1.5  造紙污泥與木材廢料在爐排爐中的混燒  6.2  電鍍污泥的焚燒  6.3  制革污泥的焚燒  6.4  含油污泥的焚燒    6.4.1  含油污泥的分類及物理化學(xué)特性    6.4.2  含油污泥的焚燒  6.5  河湖污染底泥的焚燒參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：C布風(fēng)裝置的磨損布風(fēng)裝置的磨損主要是風(fēng)帽的磨損與風(fēng)帽小孔擴(kuò)大的磨損兩種情況。風(fēng)帽磨損最嚴(yán)重的區(qū)域發(fā)生在循環(huán)物料回料口附近，主要是由于較高顆粒濃度的循環(huán)物料，以較大的平行于布風(fēng)板的速度分量沖刷風(fēng)帽導(dǎo)致的。循環(huán)流化床鍋爐物料流動(dòng)的一個(gè)特點(diǎn)是爐膛中心的物流上升速度較快，接觸四周膜式壁的物料流速較慢，且沿壁面向下流動(dòng)（即壁面流）。上升中心流與下降環(huán)流在爐內(nèi)形成“內(nèi)循環(huán)”，因此布風(fēng)板邊緣上的風(fēng)帽朝向爐墻的一側(cè)磨損相對(duì)偏重，且靠近進(jìn)料口和返料口處的風(fēng)帽磨損更為嚴(yán)重些。也有風(fēng)帽小孔高速氣流引起物料粒子的撞擊；物料的顆粒越粗、越硬、流化風(fēng)速越高、床壓波動(dòng)越大，磨損就越嚴(yán)重。D耐火材料（澆筑料）的磨損在還原條件下，耐火材料的耐磨性要比鋼材好得多，因此，循環(huán)流化床鍋爐常常利用在受熱面上敷設(shè)耐火材料，來避免受熱面材料的磨損。下列特殊區(qū)域要用耐火材料進(jìn)行保護(hù)：上部水冷壁抽煙口、高溫旋風(fēng)分離器、回料密封閥及給料管、連接煙道及有些鍋爐燃燒室內(nèi)布置的水冷壁及屏式過熱器等。耐火材料外表一般呈平面或圓弧，與物料運(yùn)行方向基本一致，因而磨損普遍較為均勻。但由于其組成骨料粒度較粗，所以磨損速度較快。在某些部位，由于煙氣及物料運(yùn)行方向改變，物料速度增加或膨脹不均造成擠壓后，可能造成較嚴(yán)重磨損和破壞。耐火材料的磨損主要發(fā)生在爐膛燃燒室、旋風(fēng)分離器上部人口段、旋風(fēng)筒及下部錐體、物料回送管路和爐內(nèi)邊角區(qū)等區(qū)域，其中磨損最厲害的地方是爐膛出口至旋風(fēng)筒之間的水平過渡煙道的頂棚和旋風(fēng)筒的頂棚，往往被煙氣沖刷成蜂窩狀，很容易脫落。4.6.1.2 磨損機(jī)理及主要影響因素受熱面的磨損主要是沖蝕磨損，金屬?zèng)_蝕磨損的機(jī)理主要有微切削理論、變形磨損理論和二次沖蝕磨損理論等。微切削理論認(rèn)為，在顆粒沖擊金屬表面造成沖蝕的過程中，沖擊角是一個(gè)十分重要的參數(shù)，相對(duì)磨損量隨沖擊角的變化呈現(xiàn)兩種規(guī)律：當(dāng)沖擊角小于某一臨界角（約為20。）時(shí)，相對(duì)磨損量隨沖擊角的增加而明顯增大，當(dāng)沖擊角大于臨界角后，相對(duì)磨損量隨沖擊角的增加而逐漸降低（如圖4-46所示）。理想的塑性材料主要表現(xiàn)為切削磨損，沖蝕微切削理論在解釋較小沖擊角下塑性金屬材料受顆粒沖蝕時(shí)是較成功的，但用來說明較大沖擊角下金屬材料的磨損時(shí)卻還存在局限性。變形磨損理論的主要出發(fā)點(diǎn)是沖蝕過程中的能量平衡，理想的脆性材料主要表現(xiàn)為變形磨損，其磨損量隨沖擊角增大而增大。一般金屬材料是切削磨損和變形磨損的綜合和疊加。二次沖蝕磨損理論將沖蝕分為兩個(gè)階段：粒子直接入射造成的一次沖蝕和破碎粒子造成二次沖蝕，粒子破碎程度與其粒度、速度及入射角有關(guān)，可較好地解釋脆性粒子高沖擊角沖蝕問題。

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