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噴霧干燥技術(shù)
干燥是用加熱的方法使水分或其他溶劑汽化，并將蒸汽排除，籍此來除去固體物料中濕分的操作。按傳熱方式劃分，包括傳導(dǎo)干燥、對(duì)流干燥、輻射干燥，以及由其中兩種或三種方式組成的聯(lián)合干燥。 干燥是一個(gè)傳熱傳質(zhì)過程。經(jīng)傳導(dǎo)、對(duì)流或輻射方式，熱量從較高溫度的傳熱介質(zhì)傳給較低溫度的濕物料表面，然后傳至濕物料內(nèi)部，這是一個(gè)傳熱過程。干燥的傳熱過程遵循傅立葉定律(Fourier’s Law）φ = -λAdT/dx，傳熱速率與傳熱系數(shù)、傳熱面積及物料與熱介質(zhì)的溫度差成正，熱流與溫度梯度方向相反。傳熱的推動(dòng)力是溫度差。
干燥是一個(gè)能量凈支出的過程，耗能費(fèi)用在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)干化系統(tǒng)運(yùn)行成本中的比例大于80% ，因此對(duì)熱能損耗的研究是干化系統(tǒng)研究及改進(jìn)的重點(diǎn)。
與其他熱干燥方式相比，被霧化成細(xì)小霧滴極大地提高了物料的傳熱和傳質(zhì)面積，同時(shí)使原本存在于物料內(nèi)部的間隙水成為表面水，從而強(qiáng)化了恒速蒸發(fā)過程，提高了干燥熱效率。
噴霧干燥具有傳熱快、水分蒸發(fā)迅速、干燥時(shí)間瞬間的特點(diǎn)，適用于熱敏性物料，且產(chǎn)品質(zhì)量好，質(zhì)地疏松，干燥、造粒同步完成，工藝過程簡單，系統(tǒng)組成少，自動(dòng)化程度高。被廣泛應(yīng)用于奶粉、洗衣粉、藥品、顏料等產(chǎn)品的生產(chǎn)中。 |
| 工藝流程
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系統(tǒng)組成
1)污泥收儲(chǔ)系統(tǒng)
完成污泥接收、存儲(chǔ)、輸送及供料。包括：污泥池、料斗、螺旋送料器、污泥泵等。
2)噴霧干燥系統(tǒng)
完成污泥噴霧干燥處理，氣固分離及干燥污泥回收。主要包括：噴霧干燥塔、污泥霧化器及氣流噴嘴、旋風(fēng)分離器、空氣壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣罐等。
3)污泥造粒系統(tǒng)
完成干化污泥造粒、輸送及存儲(chǔ)。主要包括：干化污泥造粒機(jī)、傳輸帶、料倉等。
4) 污泥焚燒系統(tǒng)
完成干化污泥焚燒，并產(chǎn)生高溫?zé)煔庥糜谖勰鄧婌F干燥。主要包括：流化床熱風(fēng)爐及配套的鼓風(fēng)機(jī)、分離器、提升機(jī)、進(jìn)料機(jī)等。
5)煙氣清潔系統(tǒng)
完成污泥“干燥—焚燒”后所產(chǎn)生煙氣的清潔處理和排放，以及水蒸汽余熱回收。主要包括：引風(fēng)機(jī)、回收塔、排放塔、水泵、換熱器等。
6)污水處理系統(tǒng)
完成污泥干燥過程中產(chǎn)生的水蒸汽冷凝液及生產(chǎn)性廢水的凈化處理。
7)系統(tǒng)運(yùn)行控制系統(tǒng)
完成系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行檢測和控制。包括：控制臺(tái)，機(jī)柜，由溫度、濃度、壓力等傳感器及數(shù)字儀表組成的運(yùn)行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，由變頻器、電磁閥、電機(jī)等組成的控制執(zhí)行系統(tǒng)。
8)其他配套設(shè)施。
相關(guān)資質(zhì)：
工藝技術(shù)
1. 污泥噴霧干燥技術(shù)
由于污泥比較粘稠，很難霧化或霧化效果差，達(dá)不到預(yù)期霧化目標(biāo)影響干燥效率，還會(huì)造成粘壁現(xiàn)象，無法進(jìn)行干燥生產(chǎn)；而且污泥中含有各種雜質(zhì)，特別是存在較大的固體顆粒和毛發(fā)、繩頭等，容易堵塞霧化噴槍，無法進(jìn)行干燥生產(chǎn)。
針對(duì)污泥噴霧干燥生產(chǎn)過程中存在的問題，本系統(tǒng)采用了針對(duì)性的解決方案：
1) 采用二次切向內(nèi)混三流式氣流霧化技術(shù)。該技術(shù)可將粘度高達(dá)10萬厘泊的膏狀物料霧化成細(xì)小的霧滴，并且耗氣量�。饬腺|(zhì)量比約1:10）、效率高，有效地解決了粘稠物料的霧化效果問題；
2) 提高噴槍內(nèi)部物料通道的孔徑至20mm，確保經(jīng)沉渣池和格柵過濾后的污泥不會(huì)形成堵塞。而且一旦被堵塞，該噴嘴可用壓縮空氣反吹，在10分鐘內(nèi)解決堵塞問題，不影響連續(xù)生產(chǎn)。
大孔徑二次切向內(nèi)混三流式氣流噴霧技術(shù)是我單位的專有核心技術(shù)，具有國際領(lǐng)先水平，該技術(shù)已應(yīng)用在多領(lǐng)域，并在污泥噴霧干燥處理系統(tǒng)工程實(shí)例中成功應(yīng)用。
作為輔助措施，在污泥輸送泵出口加裝破碎機(jī)，可以將大顆粒、長纖維進(jìn)行粉碎，確保噴嘴不會(huì)堵塞。
2. 污泥流化床焚燒技術(shù)
為實(shí)現(xiàn)清潔焚燒，減少二噁英的生成，污泥焚燒過程需要滿足清潔焚燒的"3T"準(zhǔn)則（Temperature，Turbulence，Time），即焚燒需要在一定的焚燒溫度（850℃及以上）和湍流度下停留一定的時(shí)間（2s以上）。
同時(shí)還需對(duì)燃燒產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行“驟降”處理（在2s以內(nèi)從850℃以上溫度降至250℃以下），防止二噁英在煙氣降溫過程中合成，以及脫硫除塵除臭處理，才能即達(dá)到處理處置目標(biāo)又不會(huì)產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)。
本系統(tǒng)采用針對(duì)性措施以保證污泥安全、可靠焚燒并資源化再利用：
1) 采用流化床焚燒爐作為污泥焚燒的工藝設(shè)備，其成本低、可有效地進(jìn)行“3T”焚燒且二次污染小、能量綜合利用率高，已在垃圾焚燒領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用；
2) 由于污泥含水率更高，需要先適度的干燥處理以符合焚燒工況要求；
3) 為了確保爐膛內(nèi)物料持續(xù)均勻流化且焚燒穩(wěn)定，干化污泥被制成直徑約12mm，燃值、灰分、揮發(fā)分穩(wěn)定的“污泥衍生顆粒燃料”進(jìn)行焚燒，有利于流化床焚燒爐運(yùn)行控制，也有利于工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)運(yùn)行。
3. 環(huán)保控制技術(shù)
* 二噁英的控制
污泥中含有二噁英，在焚燒過程中需加以控制，以防止其進(jìn)入大氣被人吸入而危害健康。本系統(tǒng)通過以下技術(shù)措施，嚴(yán)格控制二噁英排放：
1) 高溫焚燒分解二噁英。
二噁英在705℃以下時(shí)是相當(dāng)穩(wěn)定的，高于此溫度即開始分解。采用850℃以上焚燒溫度并停留2s以上，能夠使污泥中原有的絕大部分二噁英分解；另外，在污泥中適量摻入煤，一方面可以補(bǔ)充污泥焚燒所產(chǎn)生熱量的不足，另一方面利用煤中的硫來抵制二噁英生成。
本系統(tǒng)采用流化床焚燒半干化污泥顆粒燃料，并保持爐膛焚燒溫度900℃以上并停留2s以上，以確保絕大多數(shù)二噁英得到處理。
2) 飛灰收集二噁英。
高溫分解后煙氣中殘余的二噁英是以蒸汽狀態(tài)(氣相)和吸附在飛灰顆粒上(固相)二種狀態(tài)存在。由于飛灰的比表面積很大，對(duì)二噁英有很強(qiáng)的吸附作用，導(dǎo)致飛灰中二噁英濃度很高，通常占焚燒過程二噁英總排放量的70％左右。
本系統(tǒng)采用迷宮分離器對(duì)污泥焚燒后的飛灰進(jìn)行收集，并按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行填埋或熔融焚燒處理。少部分飛灰隨同煙氣進(jìn)入下一步的污泥噴霧干燥環(huán)節(jié)進(jìn)行驟降和吸附處理。
3) 泥霧噴射驟降溫度抑制二噁英再合成及吸附二噁英。對(duì)燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔膺M(jìn)行驟降處理，在2s時(shí)間內(nèi)降低至250℃以下，避開300～500℃的溫度環(huán)境，可有效防止二噁英的合成。
本系統(tǒng)采用污泥霧化噴射（含水率70%以上）方式直接對(duì)輸入噴霧干燥塔的高溫?zé)煔膺M(jìn)行驟降處理（同時(shí)泥霧得到干燥），在約1s時(shí)間內(nèi)將高溫?zé)煔鈴募s850℃降至150℃以下，防止二噁英的再合成。與此同時(shí)，污泥霧滴直接對(duì)混在煙氣中殘存的二噁英進(jìn)行吸附，使之附著在干化污泥內(nèi)。干化污泥經(jīng)造粒成為污泥顆粒燃料，重新回到爐膛進(jìn)行焚燒處理，使吸附的二噁英進(jìn)一步得到高溫分解。
4) 尾氣處理徹底凈化。經(jīng)高溫分解、飛灰收集、驟降抑制合成、吸附處理后，可能殘存的二噁英，以及在噴霧干燥時(shí)從污泥中揮發(fā)的H2S、NH3、SOX、NOX、甲硫醇、二甲二硫醚等，一起隨煙氣、水蒸汽進(jìn)入系統(tǒng)煙氣處理環(huán)節(jié)，得到進(jìn)一步控制處理。
* 重金屬的控制
污泥中含有一定量的重金屬，需加以控制避免進(jìn)入大氣或食物鏈。
重金屬污染物在焚燒過程中被蒸發(fā)。熔點(diǎn)高的重金屬隨溫度降低會(huì)凝結(jié)成粒狀物而被捕集。熔點(diǎn)低重金屬會(huì)在飛灰表面催化作用下，形成熔點(diǎn)溫度較高且較易凝結(jié)的氧化物或氯化物，特別是汞和鎘大部分吸附在飛灰顆粒上而被捕集下來。
本系統(tǒng)采用旋風(fēng)分離器收集，以及污泥噴霧降溫及吸附，降低煙氣中的重金屬。殘存的重金屬隨煙氣、水蒸汽進(jìn)入系統(tǒng)尾氣處理環(huán)節(jié)，得到進(jìn)一步控制處理。
* 尾氣處理
在進(jìn)行污泥干燥和焚燒生產(chǎn)時(shí)，所產(chǎn)生的尾氣中主要的污染及排放物包括：粉塵及顆粒物、酸性氣體(H2S、NH3、HCl、HF、SOX、NOX、甲硫醇、二甲二硫醚等)、重金屬(Hg、Pb、Cr等)和有機(jī)劇毒性污染物(二噁英、呋喃等)四大類。
其中的重金屬和二噁英等，在污泥焚燒、飛灰收集、污泥噴霧降溫及吸附等工藝環(huán)節(jié)已經(jīng)得到有效控制，殘存濃度極低。
對(duì)于煙氣中的粉塵、酸性氣體處理本系統(tǒng)采用了針對(duì)性的解決方案：采用“回收塔+氧化塔”的基本結(jié)構(gòu)，并使用不同藥劑分段噴淋進(jìn)行煙氣化學(xué)清潔處理。
其中第一段采用液堿溶液噴淋處理煙氣中的H2S、NH3、HCl、HF、SOX、NOX等可溶性酸性氣體，同時(shí)回收粉塵顆粒和水蒸汽潛熱；第二段采用次氯酸鈉溶液噴淋氧化處理甲硫醇、甲硫醚等不可溶有機(jī)揮發(fā)性氣體。
與其他煙氣處理技術(shù)相比，分段式煙氣處理工藝更適合污泥干燥及焚燒所產(chǎn)生的尾氣處理：
1) 采用化學(xué)處理方式，反應(yīng)時(shí)間短；
2) 適合較高溫度（80～150℃）、大流量連續(xù)煙氣處理；
3) 分段式處理方式可以分步、分別針對(duì)不同的惡臭氣體進(jìn)行處理：第一段采用低價(jià)、耐高溫的藥劑使惡臭氣體從高濃度降至低濃度，回收煙氣中的粉塵，同時(shí)回收煙氣中水蒸汽潛熱作為余熱資源加以利用，經(jīng)濟(jì)高效；第二段采用高效氧化劑使殘存的低濃度惡臭氣體分解，達(dá)標(biāo)排放，環(huán)保安全；必有時(shí)可增加其他工藝處理段以解決特殊有害物質(zhì)的處理。
* 其他排放物處理
1）異味氣體控制及處理
惡臭污染源主要是由于污泥發(fā)酵產(chǎn)生的異味，其主要成份為硫化氫、氨等。在污泥儲(chǔ)存?zhèn)}及干泥料倉，污泥在轉(zhuǎn)運(yùn)、儲(chǔ)存過程中，不可避免地將部分揮發(fā)性有機(jī)物擴(kuò)散到周邊環(huán)境中。
本系統(tǒng)采用封閉式污泥池、干泥料倉控制異味氣體擴(kuò)散范圍，同時(shí)將這些污泥存儲(chǔ)空間通過管道管道連接至鼓風(fēng)機(jī)，抽取異味氣體輸送到焚燒爐進(jìn)行焚燒處理。
2）污水處理
本系統(tǒng)廢水主要有干化尾氣冷凝液、生產(chǎn)性廢水。平均每處理1噸含水率80%的脫水污泥將產(chǎn)生約700kg的廢水�？偭枯^小，而且在污泥處理處置過程中沒有添加其他化學(xué)物質(zhì)，污水中的成分與污泥原廠污水基本相同，可按照通用的污水處理工藝對(duì)污泥干化和焚燒過程中產(chǎn)生的冷凝液、廢水進(jìn)行處理。
3）噪聲控制
本系統(tǒng)噪聲源主要有引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)等。設(shè)備噪聲級(jí)在80dB（A）以下。
本系統(tǒng)對(duì)空壓機(jī)和引風(fēng)機(jī)建設(shè)專用機(jī)房，并采取減震措施，降低和隔絕噪聲。對(duì)可能產(chǎn)生噪聲的管道，特別是風(fēng)機(jī)出口連接的管道采取柔性連接的措施，以控制振動(dòng)噪聲。
4）灰渣處理
本系統(tǒng)的污泥焚燒灰渣，大都情況下可作為垃圾填埋場的覆土或建筑渣土、建材原料使用。但當(dāng)灰渣中的重金屬、二噁英含量過高時(shí)，需采用填埋或熔融焚燒處理。
4. 安全控制技術(shù)
污泥干燥及焚燒生產(chǎn)過程中，最大的安全風(fēng)險(xiǎn)是干燥過程中的污泥自燃和粉塵爆炸。
本系統(tǒng)采用高溫?zé)煔馀c污泥并流噴霧干燥方式，使霧化污泥與高溫?zé)煔馔蜻M(jìn)入干燥塔，既使進(jìn)入干燥塔時(shí)高溫?zé)煔馓幱诟邼竦奈勰囔F滴包圍中得到極速蒸發(fā)降溫，又驟降控制二噁英的合成；在污泥霧滴被蒸發(fā)干燥成半干粉塵（含水率約20～30%）時(shí)，煙氣溫度已經(jīng)下降至150℃以下不能引燃污泥；同時(shí)入塔的高溫?zé)煔獾暮趿枯^低（通常< 12%）。由此形成低空氣含氧量、降溫、增濕的環(huán)境，有效地降低了自燃、粉塵爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。
本系統(tǒng)運(yùn)行采用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)全過程監(jiān)測控制和自動(dòng)運(yùn)行。針對(duì)粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)，系統(tǒng)對(duì)污泥噴嘴壓力、污泥即時(shí)流量、干燥塔入塔溫度、干燥塔出塔溫度等多個(gè)環(huán)節(jié)的工藝參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)異常時(shí)，一個(gè)或幾個(gè)監(jiān)測參數(shù)會(huì)發(fā)生異常并報(bào)警，系統(tǒng)立即自動(dòng)停機(jī)（也可人工緊急停機(jī)），防止系統(tǒng)運(yùn)行故障時(shí)發(fā)生危險(xiǎn)。
系統(tǒng)優(yōu)勢
污泥“噴霧干燥—流化焚燒”技術(shù)組合科學(xué)高效、安全環(huán)保、簡單經(jīng)濟(jì)，成為絕佳的技術(shù)組合。
1. 科學(xué)
在污泥高溫焚燒處置的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了二噁英分解，并為污泥干燥提供了熱源。
在污泥噴霧干燥處理的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了污泥焚燒煙氣的驟降處理，防止了二噁英的再合成；而且通過
泥霧吸附煙氣中殘存的二噁英、重金屬等，防止污染擴(kuò)散。
2. 高效
1) 采用干化污泥作為主要燃料焚燒發(fā)熱，進(jìn)行污泥干燥處理，實(shí)現(xiàn)了污泥資源化利用；
2) 采用污泥焚燒生產(chǎn)的高溫?zé)煔猓ǜ哌_(dá)850℃以上）直接進(jìn)行脫水污泥干化處理，無需換熱器，熱傳輸距離短，風(fēng)量相對(duì)較小，從而優(yōu)化了熱利用率；
3) 使污泥霧化極大地提高了污泥的傳熱和傳質(zhì)面積，同時(shí)使原本存在于污泥內(nèi)部的間隙水成為表面水，蒸發(fā)效率提高，從而提高了干燥熱效率；
4) 對(duì)污泥干燥過程中產(chǎn)生的水蒸汽余熱進(jìn)行回收再利用，實(shí)現(xiàn)了資源循環(huán)利用。
3. 環(huán)保
1) 在污泥干燥和焚燒的同時(shí)，科學(xué)地實(shí)現(xiàn)了對(duì)二噁英、重金屬的控制；
2) 采用高效的化學(xué)濕法回收工藝對(duì)煙氣分段（多重）處理，確保尾氣排放遠(yuǎn)低于國標(biāo)要求；
3) 采取有效措施對(duì)污水、噪聲及灰渣進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好的生產(chǎn)運(yùn)行。
4. 安全
1) 形成低空氣含氧量、降溫、增濕的污泥干燥工藝環(huán)境，有效地降低了污泥自燃、粉塵爆炸的風(fēng)險(xiǎn)；
2) 采用全自動(dòng)運(yùn)行控制與監(jiān)測系統(tǒng)，確保系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)異常時(shí)能立即停機(jī)處理，避免發(fā)生安全事故。
5. 經(jīng)濟(jì)
1) 工藝流程簡單，干燥、焚燒效率高，自動(dòng)化程度高，運(yùn)行成本低，適宜規(guī)�；B續(xù)生產(chǎn)；
2) 系統(tǒng)組成簡單，設(shè)備體積小，主要設(shè)備采用工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，節(jié)省設(shè)備投資，減小占地面積（日處理100噸含水率80%脫水污泥的系統(tǒng)總占地面積約600m2）。
應(yīng)用方案
方案一：獨(dú)立的污泥處理處置系統(tǒng)
自成一體，構(gòu)成獨(dú)立、完整的脫水污泥處理處置系統(tǒng)。
方案二：與“污泥厭氧消化”系統(tǒng)組合
與污泥厭氧消化系統(tǒng)相結(jié)合，對(duì)厭氧消化產(chǎn)生的沼渣進(jìn)行干化、焚燒處理。同時(shí)將污泥干化焚燒時(shí)產(chǎn)生的尾氣余熱作為厭氧消化的污泥加熱和保溫?zé)嵩�，循環(huán)利用；并實(shí)現(xiàn)在厭氧消化過程中不再燃燒沼氣生產(chǎn)蒸汽，增加收益。
其他方案：
利用鋼鐵、水泥等工業(yè)的尾氣作為污泥噴霧干燥的熱源，構(gòu)成脫水污泥干化處理系統(tǒng)。
