污泥干化蒸气热能深度利用研究

俞益辉　张宝茸

（苏州工业园区中法环境技术有限公司江苏苏州215125）

污泥干化蒸气热能深度利用研究

俞益辉张宝茸

（苏州工业园区中法环境技术有限公司江苏苏州215125）

以实际运行的两段式污泥干化系统为基础，从理论测算和实际运行两方面研究污泥干化过程中电厂余热蒸气消耗量受其压力、温度变化的影响情况，结果发现电厂过热蒸气压力和温度的提高均有助于干化蒸气消耗量的降低。提出利用一段产生的高压蒸气冷凝水潜在的热能闪蒸成低压蒸气，用于二段预热，干化每吨湿污泥，可节约0.03t蒸气，降低冷却水75%。投用闪蒸气具有明显的节能降耗效果。

两段式污泥干化工艺；过热蒸气；蒸气单耗；闪蒸气

文章以实际运行的两段式污泥干化系统为基础，从理论测算和实际运行数据两方面研究污泥干化过程中电厂余热蒸气消耗量受其压力、温度变化的影响情况，提出利用一段产生的高压蒸气冷凝水潜在的热能闪蒸成低压蒸气，用于二段预热，并对实际项目进行改造，从理论分析和实际运行情况两方面提供蒸气消耗量大幅下降的数据。

1过热蒸气压力与温度对蒸气消耗量的影响

1.1理论测算

以热电厂提供250℃，9bar的过热蒸气为基础进行测算。过热蒸气进入减温罐后通过100℃蒸气冷凝水补充，变成等压下饱和蒸气，1t饱和蒸气需要同压下过热蒸气的量为（饱和蒸气焓值-蒸气冷凝水焓值）/（过热蒸气焓值-蒸气冷凝水焓值）（式1）

1t含固率为20%的湿污泥蒸发到75%时需要蒸发733kg水分，消耗的热能由污泥中水分从常温25℃升高到100℃需吸收的热量和从100℃沸水变为水蒸气需要吸收的热量两部分组成，约1,885,056kJ。

据此，计算出不同压力下干化1t湿污泥的理论饱和蒸气消耗量见表1。

表1不同压力下干化吨湿污泥饱和蒸气消耗量

通过软件计算出不同压力和温度下过热蒸气焓值，结合表1和式（1）计算出不同温度及压力下将1t含固率20%左右的湿污泥干化至75%所需要的过热蒸气量见表2。

表2不同温度及压力下干化1吨湿污泥所需过热蒸气理论消耗量（t）

从表2可看出，干化吨污泥蒸气消耗量随着压力的升高而稍有增加，压力提高0.5bar，干化吨湿污泥蒸气消耗量增加0.001t~0.002t，原因是过热蒸气焓值随着压力的增加而稍有降低，但实际运行过程中，过热蒸气压力的提高有助于饱和蒸气压力的提高，而饱和蒸气的消耗量随着压力的升高而降低，因此，实际生产中需要保持一定的压力；单位蒸气消耗量随着过热蒸气温度的升高而有明显的降低趋势，温度降低10℃，干化吨污泥蒸气消耗量增加0.005t~0.007t。

过热蒸气通过减温变成饱和蒸气后，压力基本保持不变，温度降低至此压力下饱和蒸气对应的温度值；过热蒸气温度越高，变成饱和蒸气吸收的水分越多，变成的饱和蒸气量越多，被利用的越多，过热蒸气消耗量降低；过热蒸气压力越高，饱和蒸气压力越高，饱和蒸气焓值越高，蒸气单耗越低。

总的来说，在安全的前提下（建议不高于11bar，260℃），实际生产过程中，电厂过热蒸气压力和温度的提高有助于干化线蒸气消耗量的降低。

2蒸气热能深度利用研究

两段式污泥干化系统采用热电厂过热蒸气作为热源，过热蒸气进入车间后，通过减温器变成饱和蒸气进入干化线，压力一般在7bar g～9bar g之间。一段薄层蒸发器为间接式干化，二段带式干燥机为直接吹热风干化，热风靠一段干化产生的废热蒸气预热后，新鲜蒸气进入再加热器，将热风加热到需要的温度。

2.1改造后系统热量平衡及能资源消耗

原有的蒸气系统中，存在于蒸气冷凝水中的大量热量被冷却水带走，一方面造成能源浪费，另一方面消耗大量冷却水，经对蒸气系统的产生和使用进行深度研究，工程师提出对系统进行改造，将一段产生的高温高压冷凝水通过闪蒸罐闪蒸成二段所需压力下的蒸气，用于热风的再预热，不足部分由新鲜蒸气补充。

改造后，干化每吨湿污泥可节约0.03t蒸气（4.3%），且由于冷凝水的热量已被释放成为蒸气用于二段预热，在蒸气冷凝水罐内产生的闪蒸气量降低0.03t，冷却所需的冷却水量降低1.08t（75%）

2.2闪蒸气的工作原理及不同条件下闪蒸量测算

闪蒸气产生于高压水的温度高于低压时的饱和温度时，在最终压力P2下产生的闪蒸蒸气的量可以用下式计算：

式中：P1——初始压力

P2——最终压力

Hf——液体焓（kJ/kg）

Hfg——蒸发焓（k J/kg）

即，产生闪蒸蒸气的比例是过剩的热量与最终压力下蒸发焓的比值。

投用闪蒸气系统后，不同干化参数下节约250℃，9bar过热蒸气量结果见,可以看出，一段蒸气冷凝水温度越高，二段饱和蒸气压力越低，闪蒸率越高，蒸气节约量越大，干化每吨湿污泥最高可节约0.043t过热蒸气，节约蒸气效果明显。

3实际运行效果分析

两段式干化工艺二段带机循环风经过一段废热预热后，温度由48℃提升至85℃，投用闪蒸气后，温度提高至94℃~95℃，进泥量4500kg/h左右时，此温度可保证干污泥含固率在75%左右。新鲜蒸气仅需提供将热风提高3~4℃的热量即可。

4结语

4.1实际生产过程中，在安全的前提下（建议不高于11bar，260℃），电厂过热蒸气压力和温度的提高有助于干化蒸气消耗量的降低。

4.2利用闪蒸气的工作原理，将一段蒸气冷凝后的高压热水闪蒸成低压蒸气用于二段预热，干化每吨湿污泥，理论正常可节约0.03t蒸气（最高0.04t），降低冷却水75%。对比未投用闪蒸气的情况，实际运行结果显示吨污泥蒸气消耗降低0.03t～0.06t。投用闪蒸气具有明显的节能降耗效果。

[1]房凯,张忠苗,刘兴旺,骆嘉成.工程废弃泥浆污染及其防治措施研究[J].岩土工程学报.2011(S2).

[2]赵晓琳,朱晓丽,郁建元.利用污泥生产生态水泥的研究[J].中国资源综合利用.2011(07).