于爾根·黑斯先生

1 序言

　　阿特拉斯－斯多德（AS）公司的轉盤式干燥機應用于污泥干化領域已經有20多年了。
　　早在40年代，由挪威的巴茨先生（Mr.Bartz）發明了這種轉盤式干燥機，并獲得了專利。這種轉盤式干燥機當時最先用于干燥魚粉。今天這種轉盤式干燥機應用很廣，除了城市和工業污水廠產生的污泥的干化之外，還用于魚類加工，肉制品加工，釀酒，以及不同類型的工業產品的干化。

2　轉盤式干燥機的構造

　　圖1.1剖解了一個用于污泥半干化工藝的轉盤式干燥機。
　　轉盤式干燥機主要是由定子（外殼），轉子（轉盤）和驅動裝置組成。

圖1.1 轉盤式干燥機

2.1　轉子
　　轉子中心軸是干化轉盤的承載部件，它是一個中空軸，所有的轉盤焊接在這個中空軸上。每個轉盤由兩個圓板焊接而成。中心軸內腔與所有轉盤內腔相連通。為了提高轉盤的堅固性，空心轉盤內腔用支撐連桿焊在左右兩個圓盤上。
　　根據所干化物料性質的不同，轉盤可以采用低碳鋼，不銹鋼，或特殊合金鋼制造。在轉盤邊緣裝有推進器與攪拌器，推進攪拌器有兩個功能，一是推進輸送物料，二是攪拌混合物料。推進器的傾角是可以調整的。轉盤的內腔可以通過輸送高壓蒸汽（至12個大氣壓），導熱油或熱水傳遞干化產品所需熱量。
2.2　定子
　　定子是一個圓柱體外殼，上部設有出蒸汽圓頂出口。定子端板采用法蘭安裝，便于檢修，同時端板也用于固定轉子的軸承。為便于檢修，蒸汽圓頂出口也裝有檢修蓋板。
2.3　驅動馬達
　　整個驅動裝置由一個嵌入式減速箱，一個皮帶傳動，一個離合器和一個電機組成，用于驅動轉子（轉盤與中空軸）緩慢旋轉。

3　轉盤式干燥機的功能

　　通過轉盤邊緣的推進攪拌器的作用，污泥被均勻緩慢地輸送通過整個干燥機，并通過與轉盤的熱接觸被干化。在干化過程中，熱蒸汽冷凝在轉盤腔的內壁上，形成冷凝水。冷凝水通過一個管子被導入中心管，最終通過導出槽導出干燥機。污泥在干燥機內部的輸送由推進攪拌器實現，為了防止污泥粘附在轉盤上，在轉盤之間裝有刮刀，刮刀固定在外殼（定子）上。干燥機負壓運行（-2～4 mbar），因此就避免了干化過程中廢蒸汽泄漏。以蒸汽作為導熱介質的干燥機一般是用4～11bar的飽和蒸汽，也有一些干燥機用導熱油或水作為導熱介質。
　　采用導熱油的干燥機，進油溫度介于180℃到220℃，出油溫度要降低40℃左右。熱水導熱的干燥機主要用于熱量過剩的系統。
　　轉盤式干燥機的特點：
　　●接觸式干燥（間接干燥，導熱介質與污泥無直接接觸）；
　　●既適用于污泥半干化，又適用于污泥全干化工藝，使用靈活；
　　●適用于所有污泥處置方案（焚燒，填埋或用作肥料）；
　　●用于全干化工藝時，不需要附加步驟（如后繼烘干）；
　　●設備系統中氧氣含量低，杜絕了粉塵爆炸的可能性；
　　●半干化和全干化的轉盤式干燥機可以隨時改裝；
　　●機內污泥載荷大，即使進料不均勻，也能保證平穩運行；
　　●惰性氣體含量少（不需要空氣循環）；
　　●大載荷，便于控制；
　　●構造牢固，持久耐用；
　　●轉子轉速很低，磨損??；
　　●設計非常緊湊，傳熱面積卻很大，設備占地與廠房空間與其他干燥機相比為最小；
　　●維修少，持續運行性好，可晝夜運轉，保證每年8000小時運行。

4　污泥干化工藝

　　根據污泥最終處置目的的不同，對污泥可以進行半干化或全干化處理。這兩個工藝都可以通過AS轉盤式干燥機來實現，所不同的只是干燥機以外的輔助設備以及電控制系統。
　　在污泥半干化工藝中（干化后干物質含量＜50%），干燥物不經回流而被一次性干燥后排出（圖4.1）。所排放的廢蒸汽不需除塵而可以直接導入尾汽冷凝液化站。用于半干化的干燥器一般都與一個焚燒爐相連，因為這種半干化的污泥都可以進行自給自足的焚燒，不需輔助熱源。污泥焚燒產生的熱能，又足以滿足干燥機供熱――達到熱能平衡與最佳利用。因為不需外加能量，大大降低了運行費用。

　　在污泥全干化工藝中，一部分已烘干的污泥（干物質90%）被回流，與濕污泥（例如干物質含量25%）相混合，再送入干燥機（圖4.2）?；旌虾笪勰嗟母晌镔|含量一般高于70%。干燥后產生的尾汽需經除塵處理，再被冷凝液化。因為這種干燥工藝需要的空氣量少，相應的總含氧量也很少（約2%），這就是說，幾乎不必什么花費，就能夠很好的預防粉塵爆炸。

5　污泥干燥機

　　阿特拉斯－斯多德（AS）公司至今已有130多臺轉盤式干燥機應用于污水廠污泥烘干，下面列舉了幾個廠的技術數據：

技術數據

單位

德國
斯代恩

挪威
斯塔萬格爾

德國
德雷斯頓

荷蘭
努特布拉板

德國
漢堡

德國
魯爾區

干燥機進料參數

脫水過污泥流量

Kg／h

2035

3310

5000

9500

8000

8000

干物質含量

%

29

23

28

24

20

25

干物質流量

Kg/TS/h

600

760

1400

2280

1600

2000

干燥機出料參數

干物質含量

%

90

約85

90

42

40

45

干燥后污泥流量

Kg／h

670

910

1556

5429

4000

4444

水蒸發量

KgH₂O/h

1370

2400

3444

4071

4000

3556

干燥機的主要參數

干燥機型號

　

Rotadisc

TST-30RH

Rotadisc

TST-60RH

Rotadisc

TST-90RH

Rotadisc

TST-70RH

Rotadisc

TST-70RH

Rotadisc

TST-40RH

數量

臺

1

1

2

8

6

1

熱介質

　

導熱油
180°C

蒸汽
6 bar

蒸汽
10 bar

蒸汽
4 bar

蒸汽
5 bar

蒸汽
7 bar

傳熱面積

m²

123

202

330

250

250

163

單位蒸發功率

Kg/ m²h

11．2

12

　

16．3

16

21．8

配電功率

KW

55

90

132

132

132

90

每噸蒸發水
電能消耗

KW/tH₂O

44

40

40

30

29

23

熱能

MJ

3770

6570

9400

12190

11670

10540

每噸蒸發水
熱能消耗

KJ/tH₂O

2730

2720

2730

3000

2920

2965

5.1轉盤式干燥機用于污泥半干化工藝的實例

　　在荷蘭，60多個污泥廠脫水后的污泥都被送到荷蘭的SNB污泥干燥焚燒站（www.snb.nl）進行處理。這是目前世界上最大的污泥處理站（右圖），機械脫水后的污泥先被送進8個轉盤式干燥機烘干至干物質含量42%，然后再送入4個流化床焚燒爐內焚燒掉。從下面的工藝流程圖（圖5.1.1）可以看到整個流程：卡車從各污水廠運來污泥，送入轉盤式干燥機干化，然后進入流化床焚燒爐內焚燒，煙氣通過廢熱鍋爐產生蒸汽，最后是煙氣處理。整個污泥干化焚燒能量自給自足。污泥自行焚燒，不需另加燃料。在尾氣處理過程中產生的蒸汽，滿足了干燥機機所需熱能。下面的能量損益表（表5.1.2）顯示出，需要額外追加的能量只占整個裝置總消耗能量的3%（用于啟動點火，煙氣處理）。

圖5.1.1 SNB中心污泥半干化干燥及焚燒工藝流程圖

5.2轉盤式干燥機用于污泥全干化工藝實例

　　在德國德雷斯頓市污水廠，稀污泥（干物質含量約3%）先被用于干燥機尾氣的冷凝液化，同時稀污泥也被預熱至大約50°C（見右圖），這樣有利于污泥機械脫水。被離心脫水后的污泥通過一個活塞泵輸送到兩臺TST－90R型的轉盤式干燥機里，每臺干燥機的傳熱面積是330m²。
　　為了避免粉塵爆炸，整個干燥系統惰性驅動。運行過程中的氧氣含量小于2%，并安裝有一個氧氣測量器，用以監控氧氣含量。另外，該系統還配有一套氮氣應急裝置，萬一系統中氧氣含量偏高，即可報警并輸入氮氣，以防粉塵爆炸。
　　干化后的污泥（干物質含量約90%）經過一個冷卻螺旋被冷卻至45°C左右，然后運到集裝箱裝載站。這些干化后的污泥目前主要用于農業，作為可耕種的土壤。在設計該全干化系統時，已計劃以后將全干化干燥機改為半干化干燥機使用，以滿足德國政府新規定與市場變化，將污泥用于焚燒作燃料。

圖5.2.1 德國德雷斯頓污水處理廠污泥全干化工藝流程圖

6　干化后污泥的應用及其對于干化工藝的要求

　　根據國家和地區的法規不同，地理位置的不同，污泥焚燒爐的周邊環境的不同，以及污泥所含有害物質（如重金屬）的不同，干化后的污泥有不同的可能性加以利用（圖6.1）：

圖6.1 各種污泥處理應用途徑

　　●用于農業；
　　●在流化床焚燒爐中用作唯一燃料焚燒發熱（或發電）；
　　●在垃圾焚燒站，火力發電廠，水泥廠的現有焚燒爐中作為混合參入燃料進行焚燒。
　　一個污泥干燥機必須要適合污泥最終處理與應用，也就是制肥料，焚燒或填埋的選擇。而這種選擇完全依賴于市場與政策法規的變化。這就要求污泥干燥系統要很靈活，能隨時適應這種變化。
　　最佳污泥干燥系統應該投資少，運行費用低，最終產品可以根據需要靈活變化。接下來列舉了一些典型的例子，可以看出AS公司轉盤式干燥機的靈活性。
　　下面的流程框圖介紹了污泥經過轉盤式干燥機干化后，不同的應用可能性。

　　上面的工藝簡圖介紹的是一個可以提高污泥N、P、K成分作肥料，并同時混合造粒的全干化污泥干燥機。全干化后的污泥也可以不外加N、P、K，而用作土壤。干化所需熱能由鍋爐提供。

　　上面的工藝簡圖顯示的是一個半干化污泥干燥機，半干化后的污泥作為燃料，在流化床焚燒爐焚燒產生的熱能自給自足用于干燥機。整個系統不需外加熱源，運行成本特別低。

　　上面的工藝簡圖是一個全干化污泥干燥機，在稀污泥進行離心脫水之前利用干燥機廢汽進行預熱處理。干化后的污泥可以進行焚燒用以發電。但全干化熱能消耗很大，運行與投資費用都很高。

7　總結

　　目前，污泥的應用已受到各國法規與政策的影響。各國法規與政策將來只會進一步嚴格高標化。歐洲近期內，污泥將不再允許用于農業。污泥的焚燒，將污泥用作燃料，越來越占主導地位。在世界范圍內，或早或晚，也是必然趨勢。
　　因此污泥干燥機就應該適應這種新形勢下的要求，在一個干化處理系統內，要求既可以將污泥全干化處理（干物質含量90%）用于農業，也可以進行污泥半干化處理（至干物質含量45%），然后經濟地焚燒。就成為了衡量污泥干燥機性能的最重要的標準。一個好的污泥干燥機即使在新的市場，新的政策下，也應該能繼續被使用，比如說，將全干化污泥干燥機改裝成半干化污泥干燥機，或者反過來。
　　AS轉盤式干燥機以它的靈活性不僅可以滿足各種工藝要求，還特別適應滿足工藝變化的要求。此外，AS轉盤式干燥機投資少，運行費用低，運行安全，更顯示了它的優越性。它已經用于100多個污泥干化處理系統，共130多臺污泥干燥機，應用于18個國家。阿特拉斯-斯多德公司的轉盤式干燥機以它的靈活性和高質量，特別是因為它運行成本最低，贏得了用戶的歡迎與好評。
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