030吨天生活污泥干化及焚烧处理工艺设计.doc

毕业设计300吨/天生活污泥干化及焚烧处理工艺设计学 院 能源与环境学院 专 业 环境工程 摘要随着经济蓬勃发展，我国对生活废水处理力度在不断加大，每天处理污水产生大量污泥,污泥量越来越大，污泥的组成成分日益杂乱，如处理不好，必然会对自然环境造成二次污染。本设计要求处理300吨/天的生活污泥，原污泥为经过板框压滤机压滤过的含水率约82%的湿污泥。针对生活污泥的特点，决定选用先干化后焚烧的工艺。该工艺工艺成熟、稳定、占地少、效率高。基本工艺流程为：储泥室回转烘干机制砖机焚烧炉炉渣、煤灰等回收。本设计所用的主要设备有3.228m型回转烘干机、AB-200型焚烧炉、QTY8-15型砌块成型机、ppw64-7脉冲布袋收尘器、1.516m脱硫塔、LXT-5型活性炭吸附塔。工程总投资为1305万元，每年的总运行费用为1264.34万元。关键词：生活污泥 干化 焚烧 回收利用Summary With the rapid economic development, Chinas domestic wastewater treatment efforts in increasing the processing of sewage per day produce large amounts of sludge, sludge volume is growing, increasingly complex composition of the sludge, if handled improperly, it is bound to the natural environment cause secondary pollution, there are serious environmental risks. The design requirements process 300 tons / day of sludge, raw sludge filter press frame filter through excessive moisture content of about 82% of the wet sludge. For domestic sludge characteristics, combined with the successful experience of foreign processing sludge and mature technology of domestic sewage sludge, we decided to use after the first drying and incineration process. The process technology is mature, stable, energy-saving, small footprint, high efficiency. The basic process is: storage roomdryerbrick machineIncineratorslag, coal ash recycling. The main equipment used in this design are 3.2 28m Rotary Dryer, AB-200 type incinerator, QTY8-15 block making machine, ppw64-7 pulse bag filter, 1.5 16m desulfurization tower , LXT-5 activated carbon adsorption tower. The total investment of 13.05 million yuan, the total annual operating costs of 12.6434 million yuan.Keywords： sludge mummification incineration recycle目录1 概述11.1 设计名称11.2 设计要求11.3 处理处置的一般要求12 设计背景22.1 国内外污泥处理处置现状22.2 项目意义22.3 生活污泥的特点32.4 生活污泥适用处理方法32.4.1 生活污泥稳定化方法32.4.2 生活污泥的无害化方法42.4.3 生活污泥的最终处置43 工艺流程及说明54 设计内容74.1 厂址74.1.1 总图布置74.1.2 厂区道路和运输74.1.3 结构设计74.1.4 厂区道路、大门、围墙74.2 干化工艺84.2.1 干化过程84.2.2 加热方式84.2.3 污泥干化的热源94.2.4 污泥干化的系统组成94.2.5 干化设备104.2.6 选型计算134.3 焚烧工艺164.3.1 焚烧设备164.3.2 工艺设计174.4 烟气处理工艺194.4.1 除尘系统204.4.2 双碱法脱硫214.4.3 活性炭吸附法脱氮234.5 灰渣处理系统245 成本概算255.1 其他费用部分275.2 管理费用275.3 预备费用275.4 工程总投资275.5 运行费用概算286 劳动保护、安全生产296.1 劳动保护与安全生产29参考文献311 概述1.1 设计名称300吨/天城市生活污泥干化及焚烧处理工艺设计1.2 设计要求某城市生活污泥处理中心建设内容为：(1) 一套生活污泥烘干系统，用于对进厂生活污泥进行干化，处理能力为300吨/天（原污泥为经过板框压滤机压滤过的含水率约82%的湿污泥）；(2) 一套制砖设备，用于将干化后的生活污泥制成砖状；(3) 一套污泥焚烧及废气处理系统，用于处理干化后的生活污泥（干污泥含水率约20%）。选择合适的工艺流程，计算主要参数，选定主要设备的型号及处理能力，并绘出总平面布置图、工艺流程图，对辅助构筑物进行布置和设计，给出整个工程的投资概算。1.3 处理处置的一般要求(1) 污泥处理、处置应实施全过程管理，并体现“减量、稳定、无害”的原则，在坚持“环保、安全”的原则下，实现污泥的利用，回收污泥的有用物质。 (2) 污泥处理工艺应优先选择污泥源头减少、污泥稳定化和能源回收等污泥处理工艺，减轻末端污泥处置的承载，缓解污泥在处理和处置过程所带来的环境污染问题。 (3) 污泥处理和处置技术的选择遵循因地而议的原则，应首先根据生活污泥的实际情况、消除途径和消除能力，确定最适合的污泥最终处置或综合利用方式，然后经严格的技术经济论证和环境影响评价，选用合理的处理、处置工艺。(4) 应依据环境要求，对污泥进行区域性规划和专项规划，合理确定污泥处理和处置设施的布局和设计规模，确保污泥的最终安全处置。(5) 污泥应以最终安全处置为目标，限制性填埋和农业利用。在土地资源紧张且经济较为发达的地区，可选用干化、焚烧技术，污泥焚烧灰渣应考虑综合利用1。2 设计背景随着经济发展迅速，生活废水处理力度在不断增强，废水处理厂投入运行后，每天产生大量生活污泥，而且生活废水统一处置后，污泥越来越多，组成更加复杂。通常的处理方法是用机械压滤降低污泥的含水率到80以下后外送，通过填埋、和倾倒的方法作最终处置。这样的处理方法会对自然环境造成二次污染。2.1 国内外污泥处理处置现状发达国家对污泥处理、处置的装备在20世纪60年代就已达到很高水平。外国处理的方法是浓缩、干化、再利用、填埋及焚烧等。由于各国实际情况不同，选择的方法各有利弊。在美国污泥用于土地逐渐占据主导。日本63%污泥焚烧，22%土地利用，5%填埋，其它约10%；卢森堡和法国主要以农业利用为主，爱尔兰污泥农用的比例还会更高，而法国和荷兰想要增加焚烧量。英国北部，污泥中有大量重金属且有大量有毒成分，因此50%焚烧，而英国的其它城市则以土地利用为主。我国污泥处理方面很落后。到2011年底，全国已拥有和在建城镇污水处理厂4495座，处理能力1.65亿m3/d。我国每天产生湿污泥16.5万吨。目前，我国污泥处理方法中，陆地填埋约占31%、用于土地约占44.8%、陆地填埋约占31%、其它处置方式约10.5%、不处置约13.7%，80%的污泥没有得到相应完善的处理，污泥的二次污染成为环境问题2-4。我国污泥处理效率率低，设备落后。看重废水处理，轻视污泥处理的现象。很多地方不重视污。污泥方面投资很少，只占污水处理厂总投资的10%-20%，而发达国家污泥处理建设要占总投资的65%以上5。2.2 项目意义由于生活污泥中含有很多污染物质，如病原菌，有机污染物及臭气等。如不进行无害处理，就会对周边环境，及周边人民的生产生活造成巨大影响。人民群众环保可持续发展意识逐渐提高，广大人民群众大力要求治理污泥。因此，对生活污泥进行无害处置具有重要意义。本项目投运后可解决生活污泥问题，并真正做到污泥减量、稳定、无害、资源处置。2.3 生活污泥的特点生活废水污泥包括有机污泥和无机污泥。有机污泥主要是有机物。有机污泥有机物含量高，易腐化便于输送。无机污泥主要是无机物，是化学处理产生的污泥。无机污泥相对密度大，不易用输送。生活污水处理后，产生03-05的污泥。处理1千吨废水产生3.5 m，污泥经脱水成约06 m3干泥。2.4 生活污泥适用处理方法从生活废水的处理技术上说，由于污泥产生的方式不同，性质也就不同，处理方法的繁琐成度不同，成本也不同。目前适合应用于生活废水污泥处理方法主要有：2.4.1 生活污泥稳定化方法生活污泥含有很多有机物，因此在处理之前先要调整性质，以便后序工艺实施。可以使用的方法有厌氧消化和好氧消化等。(1) 厌氧消化污泥厌氧消化在生活污泥处理上应用的主要是为了降解使高分子物质。可以改良污泥性质。厌氧消化常用中温和高温，中温厌氧消化时间为20天。有机物理论降解率为8330 d的有机物理论降解率为88。但考虑到短流、投加方式、有毒物质等，实际降解率远低于理论降解率一般仅为理论值得60左右。因此在实际处理过程中认为当有机物的降解率达N4050时或者消化后污泥中有机酸含量小于300 mgL时则可认为消化后的污泥达到达稳定。厌氧消化主要产物是一氧化碳：与C等的混合气体俗称沼气。含有60%甲烷降解每千克COD产生标准状况下甲烷0.35 m3生活废水污泥中COD过万经过处理生活污泥获得的CH。(2) 好氧消化污泥好氧消化分为两种湿法和固态法。湿式好氧消化耗能高，而固态好氧消化较为繁琐。湿式好氧消化是直接将空气通入污泥让微生物降解。固态好氧发酵也叫“好氧堆肥”，通过污泥微生物进行发酵。在脱水污泥中加入调理剂和膨松剂，使微生物群落对有机物进行氧化分解。2.4.2 生活污泥的无害化方法污泥无害化是一个非常宽泛的概念。污泥无害化处理包括在稳定处理之中。如厌氧和好氧消化不仅降解有机物外，还可以减少病原体的数量。脱水前的调理，在污泥固态好氧发酵中通过腐质酸钝化重金属的危害。2.4.3 生活污泥的最终处置(1) 生活污泥干化和焚烧热干化是利用热能将污泥干化。污泥干化后呈颗粒状，体积仅为原来的l5l/4。含水率降低很多，利于储藏和运输。热干化过程的高温灭菌作用很明显，全面改善污泥性能全面改善。干化处理技术耗能高，成本高。如果厌氧消化产生的沼气能够充分利用，可以考虑使用沼气来干化污泥，实现以废治废。污泥焚烧的优点是可以最大程度地减量化。既为解决污泥创造了条件，又充分消耗污泥的能源。缺点是成本高和产生污染废气和辐射。(2) 生活污泥填埋处理生活污泥要进行填埋处理。污泥必需满足填埋场对其的要求关键在于污泥脱水前的调理方法和脱水机的选择。目前国内常用的生活污泥调理方法主要是化学方法。在需要脱水的生活污泥中加入化学药剂。投加的化学药剂有无机药剂和有机药剂两类。生活污泥在调理过程中除使用无机化学药剂外，还常常有必要用石灰来调节硬度。然后污泥要再进行脱水处理。常用的脱水方法有自然干化脱水和机械脱水。自然干化需要较大的土地面积，实用性差。目前常用的是机械脱水，主要分为两类：一类是过滤式的脱水机械，分为负压过滤机械。污泥过滤脱水是依靠过滤介质使水分强制通过过滤介质达到脱水：第二类是产生人工力场的脱水机械离心式脱水机。脱水之后的生活污泥含有大量的重金属离子以及其他化学药剂，所以并不适合于农业或者土地利用。3 工艺流程及说明本项目使用的生活污泥处理装置主要由干化、焚烧以及烟气处理三部分工艺组成生活污泥运进厂，含水率约为82%，首先投入烘干机烘干水分。烘干机采用高温烟气蒸发生活污泥水分，高温烟气来自燃煤燃烧室，烟气进入烘干机内的温度为300900，当污泥水分含量降至约20%，由皮带输送至制砖机制砖，再送入焚烧炉内。燃烧炉燃煤产生的煤渣和烘干机布袋除尘器收集的粉煤灰及粉尘主要成分是轻质的硅酸盐类无机物，不属于危险废物，可以用作建筑辅材使用，直接送水泥厂作为水泥生产的辅料使用。烘干机出口烟气与焚烧炉尾气集中处理，烟气中含有大量的粉尘和少量的SO2、氮氧化物、重金属，经重力沉降室、U形管冷却、布袋除尘、双碱法脱硫、活性碳吸附催化还原脱氮等处理，最后排入大气，烟气中污染物排放浓度能够达到大气污染物排放限值第二时段二级标准的要求。重力沉降室和布袋除尘器收集的集尘灰回用于制砖机器，进行焚烧，不外排。工艺流程见图4.1能量 烟囱固液混合烟气活性炭吸附还原双碱法脱硫布袋除尘U型冷却器重力沉降室生活污泥制砖机焚烧炉烘干机燃烧室图4.1 工艺流程图4 设计内容4.1 厂址4.1.1 总图布置在作平面布置时，结合地形，确定它们在厂区内平面的位置，对此，应考虑：(1) 功能分区明确且相对独立。(2) 构筑物布置尽量紧凑，减少占地面积，并便于管理。(3) 考虑近、远期结合，便于分期建设。(4) 各个构筑物布置避免管线迂回。(5) 变配电间布置在既靠近污水厂进线，又靠近用电负荷大的构筑物处，以节省能耗。(6) 建筑物尽可能布置为南北朝向。(7) 厂区绿化面积不小于30。(8) 交通顺畅，使施工、管理方便。4.1.2 厂区道路和运输为便于交通运输和设备的安装、维护，厂区内主要道路宽为8米和6米，次要道路为34米，道路转弯半径均在6米以上。道路布置成网格状的交通网络。每个构筑物周边均设有道路。路面采用混凝土结构。4.1.3 结构设计生活办公综合楼设在厂区西北角，同时也在大门口旁边，车库设在综合楼对面，方便上下班，综合楼前设有休息庭院。综合楼一楼为办公楼，有办公室、化验室、蓄物室。二楼设有员工宿舍、饭堂、悠闲娱乐室。三楼为天台。水处理建筑物靠厂区西部自西向东依次排开，污泥处理系统位于厂区的中北部，为改善生活区环境在厂西区另设大门，以便污泥处理生成物外运。4.1.4 厂区道路、大门、围墙厂区大门先设三个，两个在北边，一个在西边，采用遥控开门方式并设传达室。厂区四周建设2m高砖砌墙，并附有栅栏减少砖砌量。4.2 干化工艺干化工艺的选择和设计应考虑降低污泥蒸发热耗和电耗，综合选择干化产品含固率、干化热源和介质、循环气体量和温度，根据实际情况配备循环气体净化和余热回收。4.2.1 干化过程干化就是在单位时间里将一定热能传给物料中的湿分，湿分受热汽化与物料分离，失去湿分的物料与汽化的湿分被分别收集起来。从设备角度来描述这一过程，包括上料、干化、气固分离、粉尘收集、湿分冷凝、固体输送和储存等。如果因物料的性质（粘度、含水率等）可能造成干化工艺的不稳定性的，则要采用部分干化后产品与湿物料混合的工艺。此时，在上料之前和固体输送之后应相应增加输送、储存、分离、粉碎、筛分、提升、混合、上料等设备。4.2.2 加热方式 污泥干化分为直接干化和间接干化干化是靠热量来完成的，热量是燃烧产生的。燃烧产生的热量存在于烟气中，热量的利用形式有两类：(1) 直接利用：直接引入高温烟道气，与湿物料的直接接触进行热量交换。这种做法热利用效率高，但是如果被干化的物料具有污染性，也将带来排放问题。(2) 间接利用：将高温烟气的热量通过热交换器传给某种介质，与被干化的物料没有直接接触。存在一定的热损失。，直接或间接加热具有不同的热效率损失，也具有不同的影响，是进行项目环评和经济性考察的重要内容。直接加热形式中热源烟气直接成为介质，其热效率接近燃烧效率本身。其余加热形式均是通过换热设备将热传给某种介质的间接加热。烟气可以通过热交换器将热量传给空气，然后空气作为换热介质与湿物料进行接触。4.2.3 污泥干化的热源干化的成本在于热能，降低成本的关键在于寻找合理的热源。干化工艺加热方式不同，可利用的能源有一定区别，间接加热方式可以使用所有的能源。直接加热方式则因能源种类不同，受到限制。按照能源的成本，从低到高，分列如下：(1) 烟气：来自大型生活、环保基础设施的废热烟气是零成本能源，是热干化的最佳能源。(2) 燃煤：廉价的能源，以烟气加热导热油或蒸汽，可以获得较高的经济可行性。(3) 热干气：来自化工企业的废能。(4) 沼气：可直接燃烧供热，价格便宜，但供应不稳定。(5) 蒸汽：清洁，较经济，可以直接利用，但是将降低系统效率，提高折旧比率。可以考虑部分利用。(6) 燃油：很经济，直接加热利用或者以烟气加热导热油或蒸汽。(7) 天然气：清洁能源，但是价格最高，以烟气加热导热油或蒸汽，或直接加热利用。所有的干化系统都可以利用废热烟气来进行。间接干化系统通过导热油进行换热，对烟气无要求；直接干化系统烟气与污泥直接接触，对烟气的质量有一定要求。4.2.4 污泥干化的系统组成：一般来说，干化工艺需要配置以下设施，但根据工艺可能有变化：(1) 冷却水循环系统：用于干泥产品的冷却等(2) 冷凝水处理系统：工艺气体及其所含杂质的洗涤等；(3) 工艺水系统：用于安全系统的自来水(4) 电力系统：整个系统的供电(5) 压缩空气系统：气动阀门的控制(6) 氮气储备系统：干泥料仓以及工艺回路的惰性化；(7) 除臭系统：工艺回路的不可凝气体的处理(8) 制冷系统：导热油热量撤除(9) 消防系统：为整厂配备的灭火系统和安全区4.2.5 干化设备市场上的污泥干燥设备：三通回转圆通干燥机、间接加热回转圆通干燥机、带粉碎装置的回转圆通干燥机盘式干燥机等。（1）三通式回转圆通干燥机三通式回转圆通干燥机的结构图见图5-1a、图5-1b：图5.1a 三通式回转圆通干燥机结构图图5.1b 三通式回转圆通干燥机普通的回转圆通干燥机只能干燥颗粒状的物料。所以湿污泥要与干污泥混合，产生含水为40%左右的半干污泥，然后再进入三通式回转圆通干燥机。因此，此系统需要混合机，粉碎机和筛分机，投资很大。其运行参数为：热空气进口温度650 度；热空气出口温度100 度；蒸发每磅水需1600BTU的热量，折合每公斤水需8170KJ 的热量7。（2） 普通回转圆通干燥机普通回转圆通干燥机与三通式相似，只是能耗稍高。主体是略带倾斜并能回转的圆筒体。湿物料从左端上部加入与通过筒内的热风或加热壁面进行干燥。在干燥过程中从较高向较低移动。热载体一般为热空气。如果热载体直接与物料接触，通常用旋风除尘器将气体中挟带的细粒物料收集，废空气则经旋风除尘器后排放。回转圆筒干燥器通常用来处理大量物料。处理能力大操作弹性大。回转圆筒干燥器适用于颗粒状物料，也可用部分掺入干物料的办法干燥粘性膏状物料，并已成功地用于溶液物料的造粒干燥中。回转圆筒干燥机是略带倾斜并能回转的圆筒体。筒体内壁上装有抄板，增大物料的热接触表面，以提高干燥速率并促使物料向前移动。图5.2 回转圆筒干燥机（3）间接加热式回转圆通干燥机间接加热式回转圆通干燥机的工艺流程也与三通式类似。采用间接加热式回转圆通干燥机，造粒后的污泥的表面仍然较粘，没有掉落，导致超温。当通入空气时氧含量较高，从而引起爆炸。（4）带粉碎装置的回转圆通干燥机带粉碎装置的回转圆筒干燥机可直接干燥湿污泥。但是湿污泥的干燥，水分只能到30%到40%。如果到10%以下水分，要两级干燥。如果污泥用于焚烧，30%到40%已经足够。由于直接干燥湿污泥，因此可用较高的进口温度。污泥干燥时其进口温度达850 度以上。所以热能消耗比上述的所有回转圆筒干燥机都低，每公斤水需7659KJ 的热量。（5） 带式干燥机操作灵活，湿物进料，干燥过程完全密封。物料由加料器均匀地铺在网带上， 由传动装置拖动在干燥机内移动。干燥机每一部分热风独立循环，废气由调节阀操控。网带缓慢移动，干燥后的成品连续落入收料器中。（6） 浆叶式干燥机空心桨叶干燥机包括W 形壳体和两根空心桨叶轴及传动装置。干燥水分所需的热量由带有夹套的W形槽的内壁和中空叶片壁传导。是一种连续传导加热干燥机。介质为蒸汽。物料由加料口加入，在两根空心桨叶轴内的搅拌作用下被干燥的物料由出料口排出。浆叶式干燥机需要由蒸汽或导热油提供热量。在干燥后，需要进行造粒。（7） 盘式干燥机能源用天然气，用热油炉加热导热油，然后通过导热油在干燥器圆盘。热油炉之间的循环，将热量间接传递给污泥。污泥涂层机为盘式工艺的重要机器，循环的干燥污泥颗粒被涂覆上一层薄的湿污泥，均匀的散在顶层圆盘上。干燥后的颗粒进入分离料斗。排气风机将气体抽出，送人热油锅炉中，高温焚烧，彻底除去气味后排放。盘式干燥机的结构与浆叶式干燥机相似。也需要由蒸汽或导热油提供热量。但是盘式干燥机的传热效果最差的，因为盘式干燥机的体积庞大，造价高。（8）流化床干燥工艺工艺的热能采用蒸汽，通过换热器将热量间接传递给污泥。污泥送人流化床干燥器，通过激烈的流态化运动形成均匀的污泥颗粒被收集。除尘后的气体中含有大量的气态水，需要经过污水厂出水冷却回收进人鼓风机。进料量的波动或进料水分的浮动，蒸发率发生变化。根据污泥的特性和污泥的含水率，污泥的进料量有所变化。为保证安全，料仓同时被惰性气体化。干化系统中产生的少量废气被送人生物过滤器，经生物除臭处理后排人大气8。4.2.6 选型计算本项目要求湿污泥在干燥机中干燥至水分含量为20%，干燥机的选型按上述干燥率进行选择，选择燃煤烟气作为热介质，选用回转式干燥机，干化后送到焚烧炉。并有燃烧系统，以提供干燥烟气。回转式烘干机的生产流程如图，主要设备烘干机燃烧室，输送带与烟气处理装备等。污泥送至喂料端，进入烘干机。从低端落入出料罩.而热气体由燃烧室进入烘干机筒体,与物料进行热交换,气体温度下降.废气经处理后由烟囱8排至大气9。.图5.3回转烘干机流程示意图1-料仓 2-皮带输送机 3-燃烧室 4-鼓风机5-烘干机 6-除尘器 7-烟囱目前我国常用的几种规格的烘干机及设备参数如下表所示表5.1 几种规格的烘干机设备参数表5.2 回转烘干机的操作控制参数干燥物料的种类石灰石矿渣粘土烟煤无烟煤进烘干机热气温度（）800-1000700-800600-80040070500-700出烘干机废气温度（）100-150100-15080-11090-12090-120出烘干机物料温度（）100-12080-10080-10060-9060-90烘干机出口气体流速（m/s）1.5-3.01.5-3.01.5-3.01.5-3.01.5-3.0根据工艺要求：初水分82%，终水份20%，一天作业24小时处理原料300吨，经计算出成品料54吨，待处理水分246吨，即：每小时处理水分为10.0吨。污泥在700进气温度时在烘干机内的蒸发强度为60kg/（m3。h），即当进气温度为700度时，烘干机内每1立方米的有效容积1小时能蒸发出60kg的水分（物料不同，进气温度不同，蒸发强度不同，污泥在700进气温度下蒸发强度约60 kg/m3。h），故处理10.25吨/h水分所需要的有效烘干容积为10250kg/h60kg/（m3。h）170.833 m3，考虑到污泥干湿度不稳定、进气温度不易精确控制、装填物料时装填量不均匀等外在因素，烘干机选型应留20生产余地，即170.833 m31.2205m3。经计算3.228米烘干机有效烘干机容积为：225 m3，故日处理300吨污泥的烘干机选型为3.228米回转式烘干机。常压下1kg水蒸发需要吸热2675.9KJ，每小时需蒸发的水分为10.0T，这意味着需要消耗的热量为2.7107KJ，相当于923kg/h的标准煤。燃烧1kg的煤所需要的理论空气量L煤 = 8. 89C + 26. 7 (H - O /8) + 3. 3S= 7. 143m3式中C、H、O和S表示1kg高硫煤中各种元素的质量含量污泥：C28.78 H6.05 O20.44 N7.3 S0.57 Hv11.000煤： C70.94 H3.74 O5.51 N S0.65 Hv29.000燃烧1kg的煤在过量空气 = 1. 3系数下,所需要的理论烟气量以及其中各种烟气成分含量。g煤CO2 =C 12 22. 4 = 1.3242m3g煤H2O = (H 9) 18 22. 4 = 0.4189m3g煤N2 = 0. 79 L煤 = 7. 3357m3g煤O2 = ( - 1) 0. 21 L煤 = 0.4500m3g污泥干烟气= g污泥CO2 + g污泥H2O + g污泥N2 + g污泥O2= 9.5288m3出口烟气量为（9.5288+5.3524）923kg/h=13675.5m3/h，记为14000m3/h。 4.3 焚烧工艺焚烧工艺应根据实际情况选用合适的炉型，而流化床焚烧炉不失为较佳选择，应根据污泥焚烧炉的特点，选取有关焚烧炉参数并优化设计。4.3.1 焚烧设备污泥焚烧炉按结构特性可分为立式多层炉、炉排炉、多膛炉、回转窑炉、流化床炉和喷射式炉。在国内投入使用的主要有流化床和回转窑炉，而由于流化床的低温燃烧，炉内温度分布均匀，较低的过量空气系数，大热容量，控制方便，清洁燃烧，以及较高的燃烧效率而在国内外普遍使用。由于流化床焚烧炉炉内只要求达到约900，所以一般地，干化污泥或半干化污泥均可实现完全燃烧，不需要添加辅助燃料。基于启动以及特殊工况的考虑，需要配置辅助燃料系统。对于污泥量很小，如绝干量为4t/d以下，可以考虑使用回转窑。在国外比较成熟的炉型有脉冲抛式炉排焚烧炉、机械炉排焚烧炉、流化床焚烧炉、回转式焚烧炉。下面对这几种炉型作简单的介绍。(1)立式多层炉立式多层炉原本是直接燃烧脱水污泥的。将脱水污泥投八最上层，通过各层的每个炉床的旋转耙进行搅拌，边移动于炉床上，边从下落口依次落到下层。其间通过从下层传来的热风进行干化燃烧后，使其同新鲜的空气对流接触进行冷却，从最下层作为灰分排出。立式多层炉与流化焚烧炉相比有以下的优缺点：优点：热效率高，炉车身的燃料使用同步；烟气中的糟尘浓度低；缺点：烟气臭味明显，需除臭装置；为保护耐火砖。需连续运行；(2)流化焚烧炉随着焚烧炉设置的推进因烟气量少、不须除臭设备，从防止二次公害出发流化焚烧炉得到了积极的引进。流化焚烧炉通过从砂填充层的下方均一地供应空气，使砂流化形成所谓的流化床，用辅助燃料加热该流化床使其升温至650800后，供应污泥加以焚烧。流化焚烧炉有以下优点：通过同高温的流化砂接触，燃烧效率高，过剩空气少；结构简单，维持管理方便；流化床蓄热，间歇运行时启动方便；赞烧炉出口烟气的臭气成分彻底分解，不用除臭装置；(3)阶梯式移动床焚烧炉阶梯式移动床焚烧炉是垃圾焚烧炉的主流形式。用于污水污泥，该种炉的残渣因呈熔融状态，不易飞散拥有残渣处理设备简单的特点脱水污泥的水分少，接近于干化污泥时尤其有效。(4)回转干化焚烧炉将以往用于培烧水泥和矾土等窑业制品的回转干化炉作为污水污泥的干化焚烧炉使用。因可在回转干化炉内将底灰作为熔渣烧结回转干化焚烧炉，是将污泥投入倾斜的圆筒形回转炉体的内部，边逐渐移送边与高温气体接触，进行干化、燃烧、烧结的连续焚烧炉。该类型炉的特点是炉内无活动部，故障少可将底灰作为熔渣烧结等10-11。根据本设计的特点，选用立式焚烧炉。4.3.2 工艺设计主要包括：焚烧炉的设计、空气量的计算、烟气量的计算。1、 焚烧炉的选型焚烧炉的主要技术参数见表5.4。表5.4 焚烧炉主要技术参数：型号参数炉体外形尺寸(长宽高)mm焚烧量(Kg/h)功率(W)燃料耗量(Kg/h)重量(kg)备注AB-3018001000140030100051100手动上料AB-5021001150150050140081500手动上料AB-1002500140020001201500122000自动上料和余热回用可根据用户要求配套AB-2003000160025002003000153300自动上料和余热回用可根据用户要求配套选用型号为AB-200焚烧炉。2、 设计计算(1) 处理量：要求300吨/天（82%的水，18%干污泥）；(2) 干化处理量：设计蒸发水10.25吨/h，出料2.19吨/h； 常压下1kg水蒸发需要吸热2675.9KJ，每小时需蒸发的水分为10.25T，这意味着需要消耗的热量为2.7107KJ，相当于923kg/h的标准煤。(3) 焚烧量：2.19吨/h（2320kg/h 水，438kg/h 干污泥）(4) 空气量：完全燃烧1kg干污泥所需要的理论空气量L污 = 8. 89C + 26. 7 (H - O /8) + 3. 3S= 3. 51m3式中,碳，氢，氧和硫表示1kg干污泥中各种元素的质量含量污泥：C28.78 H6.05 O20.44 N7.3 S0.57焦炭：C1.0 H90.1 O N S0.7 (5) 燃烧烟气量：干基含量为1kg、含水率 20%的污泥进行燃烧,在过量空气系数1. 3下所产生的理论干烟气量以及其中各种烟气成分含量。g污泥CO2 =C1222.4=0.5372m3g污泥H2O = (w2/(1 - w2)+H9) 1822.4= 0.9887m3g污泥N2 = 0.79L污 = 3.6053m3g污泥N2 = ( - 1)0.21 L污 =0.2212m3g污泥干烟气=g污泥CO2+g污泥H2O+g污泥N2+g污泥O2= 5.3524m3 燃烧1kg的焦炭所需要的理论空气量L焦炭 = 8. 89C + 26. 7 (H - O /8) + 3. 3S= 8.3m3燃烧1kg的焦炭在过量空气 = 1. 3系数下,所需要的理论烟气量以及其中各种烟气成分含量。g焦炭CO2 =C 12 22. 4 = 1. 3242m3g焦炭H2O =H2O1822. 4 = 0.124m3g焦炭N2 = 0. 79 L焦炭 =8. 5241m3g焦炭O2 = ( - 1) 0. 21 L焦炭 = 0. 5229m3g污泥干烟气=g焦炭CO2 +g焦炭H2O +g焦炭N2 +g焦炭O2= 10.4952m3出口烟气量为（10.4952*1.5+5. 3524）438kg/h=9239.698 m3/h，记为10000 m3/h。 烘干烟气与焚烧烟气总量为14000+10000=24000m3/h。4.4 烟气处理工艺根据对生产工艺全流程及废气产生源的分析，本项目工艺废气污染物主要来源于烘干机以及焚烧炉排放的烟气，主要含有烟尘、SO2以及NO2。 焚烧炉烟气经过一套重力沉降后与烘干机烟气汇集，经过U形管冷却、布袋除尘、双碱法脱硫以及活性碳吸附催化还原脱氮处理，烟尘、二氧化硫、氮氧化物分别达到99.75%、85% 、60%以上，其中重力沉降室除尘效率不低于50%，布袋除尘效率不低于99%，双碱法脱硫除尘效率不低于50%，最后经烟囱排入大气，烟气中污染物排放浓度能够达到大气污染物排放限值第二时段二级标准和危险废物焚烧污染控制标准的要求。布袋除尘器烟气烟囱双碱法图5.4 项目烟气处理工艺流程示意图活性炭纤维吸附催化还原4.4.1 除尘系统焚烧烟气中粉尘的主要为惰性无机物质，含量在45022500mg/m3 之间，根据运转条件、废物种类及焚烧炉型式。固体废弃物中灰飞含量高时粉尘多，液体焚烧炉粉尘少。静电除器、文氏洗涤器、布袋除尘器等三类为固体废物焚烧系统中最重要的除尘器械。本设计选用袋式除尘器。袋式除尘器是含尘气体通滤袋滤去其中粉尘离子的分离吸收装置。通常认为袋式除尘器对尘粒的收集分离过程包括以下两个过程：(1) 过滤材料收集尘粒，当含尘气体通过过滤材料时，滤料层对尘粒的收集是多种效应综合作用的结果。(2) 粉尘层收集尘粒，一定时间后，在滤料网孔间产生架桥，孔径变得很小，形成粉尘层。因此筛滤、惯性、截留核扩散等作用都有增加，粉尘效率提高。一般合成纤维布的网孔为2050 m，起毛的的是510m。袋式除尘器主要有以下优点：(1) 袋式除尘器对清除含微米或亚微米数量级的粉尘粒子的效果极好，通常可达99%，甚至可达 99.99%以上；(2) 这种除尘器收集多种干性粉尘采用袋式除尘器净化要比电除尘器好很多 ；(3) 含尘气体浓度在相当大的范围内改变对除尘效果阻力影响不大；(4) 袋式除尘器可设计制造出适应各种气量含尘气体的要求。；(5) 袋式除尘器也可做成小型的，安装到散尘设备附近，特别适合用于消除分散尘源；(6) 袋式除尘运行稳定，没有污泥处理和腐蚀，维护简单。图5.6 袋式除尘器结构图烘干烟气量24000 m3/h，流速按0.8m/min 计，则布袋的过滤面积=24000 /（60*0.8）=500m2选用气箱脉冲袋式除尘器型号都为ppw64-7。4.4.2 双碱法脱硫双碱法是先用可溶性的碱性清液吸收二氧化硫 ,然后用石灰乳吸收液。钠钙双碱法是以氢氧化钠溶液第一碱吸收烟气中的二氧化硫 ,然后再用石灰石作第二碱吸收液。钠钙双碱法在国外已有