1  引言

目前，國內外對污(wu)(wu)(wu)(wu)水處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)廠所產生的(de)(de)(de)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)的(de)(de)(de)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)方(fang)(fang)法有填(tian)埋、加工成(cheng)肥(fei)料(liao)和干化(hua)(hua)焚燒等(deng)。其中，填(tian)埋是(shi)最主要(yao)的(de)(de)(de)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)方(fang)(fang)法。污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)填(tian)埋方(fang)(fang)法簡單，費用(yong)(yong)(yong)(yong)較(jiao)低，但(dan)存在(zai)占地大、處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)不(bu)徹底易造成(cheng)二次污(wu)(wu)(wu)(wu)染等(deng)問題。污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)制肥(fei)和干化(hua)(hua)焚燒方(fang)(fang)法處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)雖較(jiao)為(wei)徹底，但(dan)需(xu)對污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)深(shen)加工處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)和預先干化(hua)(hua)，處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)成(cheng)本(ben)高而效益(yi)低，因(yin)此在(zai)實際應用(yong)(yong)(yong)(yong)中受(shou)到了一定的(de)(de)(de)限制。采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)脫水污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)成(cheng)型焚燒處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)技術，無需(xu)對污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)進行干化(hua)(hua)，處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)成(cheng)本(ben)低，且(qie)熱(re)能全部(bu)(bu)用(yong)(yong)(yong)(yong)于(yu)工位采(cai)暖，可(ke)取得(de)節能減排的(de)(de)(de)效果，灰渣可(ke)全部(bu)(bu)再利用(yong)(yong)(yong)(yong)于(yu)建(jian)材，處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)徹底，從根本(ben)上解決了污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)的(de)(de)(de)難題。

承德縣(xian)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)處(chu)理(li)(li)廠2006年投入試運行，設計污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)處(chu)理(li)(li)能力3萬t/d，采用(yong)活(huo)性(xing)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥法工藝，主要(yao)任務(wu)是(shi)處(chu)理(li)(li)當地的(de)工業(ye)和生活(huo)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)。污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥產(chan)量3000t/a，設計處(chu)理(li)(li)方(fang)(fang)法為(wei)送入垃圾處(chu)理(li)(li)廠填埋(mai)，此方(fang)(fang)法簡單但處(chu)理(li)(li)不徹底，容易造成(cheng)二次污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)染。該污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)處(chu)理(li)(li)廠脫水(shui)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥的(de)主要(yao)成(cheng)分為(wei)：有機(ji)質25%、氮3%、磷(lin)2%、水(shui)70%，其中(zhong)的(de)有機(ji)質有一定熱值，通過燃燒試驗，含水(shui)率(lv)(lv)為(wei)25%的(de)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥，熱值約為(wei)15000kJ/kg，相當于低熱值的(de)原煤(mei)，可采用(yong)混合成(cheng)型(xing)焚(fen)燒的(de)方(fang)(fang)式(shi)進(jin)行處(chu)理(li)(li)。方(fang)(fang)案(an)是(shi)將(jiang)含水(shui)率(lv)(lv)為(wei)70%的(de)脫水(shui)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥摻(chan)入干煤(mei)粉，壓制(zhi)成(cheng)工業(ye)用(yong)型(xing)煤(mei)，供(gong)本(ben)廠細格柵車間采暖使用(yong)，焚(fen)燒后的(de)爐(lu)渣熱值低于200kJ/kg。

2  工藝過程

工藝過程主要由脫水污泥(ni)混合成型、焚(fen)燒(shao)和熱(re)能利用三個環節組(zu)成。

經壓濾機(ji)脫水后的(de)(de)污泥含(han)水率約為70%，不(bu)經干化直接按1∶1的(de)(de)比例摻入干煤(mei)粉和石灰粘合劑，用(yong)型(xing)煤(mei)機(ji)壓制成150×150×80（mm）的(de)(de)方(fang)形工業用(yong)蜂(feng)窩煤(mei)，為污泥成型(xing)焚(fen)燒爐提供(gong)燃料。焚(fen)燒后的(de)(de)污泥爐渣(zha)和成型(xing)污泥分別(bie)見圖1、圖2。

污泥(ni)成型(xing)焚燒(shao)(shao)爐(lu)(lu)(lu)是焚燒(shao)(shao)過(guo)程中(zhong)的(de)關鍵設備，擔(dan)負(fu)著焚燒(shao)(shao)污泥(ni)和(he)(he)輸(shu)出(chu)熱(re)(re)能(neng)的(de)任務(wu)，為提高爐(lu)(lu)(lu)膛(tang)溫(wen)(wen)度和(he)(he)達到(dao)工位采(cai)(cai)暖的(de)目的(de)，采(cai)(cai)用(yong)熱(re)(re)風(feng)(feng)輸(shu)出(chu)方(fang)(fang)式，直接將熱(re)(re)風(feng)(feng)送到(dao)采(cai)(cai)暖工位。污泥(ni)成型(xing)焚燒(shao)(shao)熱(re)(re)風(feng)(feng)爐(lu)(lu)(lu)由燃燒(shao)(shao)和(he)(he)熱(re)(re)交換兩部分組成：（1）燃燒(shao)(shao)部分送煤采(cai)(cai)用(yong)機械推進式手(shou)動爐(lu)(lu)(lu)排，自然通風(feng)(feng)方(fang)(fang)式，燃燒(shao)(shao)溫(wen)(wen)度1200℃；（2）換熱(re)(re)部分的(de)主(zhu)要(yao)結(jie)構件為鑄鐵(tie)爐(lu)(lu)(lu)膽和(he)(he)風(feng)(feng)火管，爐(lu)(lu)(lu)膽外側和(he)(he)風(feng)(feng)火管外部為熱(re)(re)風(feng)(feng)道，將熱(re)(re)能(neng)輸(shu)出(chu)。其特(te)點是：結(jie)構緊湊、鑄鐵(tie)爐(lu)(lu)(lu)膽熱(re)(re)變形小(xiao)、造價低、爐(lu)(lu)(lu)膛(tang)溫(wen)(wen)度高、燃燒(shao)(shao)效(xiao)果(guo)好，熱(re)(re)效(xiao)率達到(dao)85%。

由于細格柵車間跨度大、空間高，適合采用熱風工位取暖方式，因此，熱能利用主要用于污水處理廠細格柵車間的取暖。燃燒過程中產生的煙氣經水浴式除臭裝置處理后，排入大氣。工藝布置見圖3。

圖3  污泥成型焚燒工藝布置

3  污泥成型焚燒熱風爐的設計

3.1  污泥成型焚燒熱風爐爐膽(dan)選材

目(mu)前，國內的燃(ran)煤熱(re)(re)風爐(lu)技術相對落(luo)后，尚無定型(xing)產品，市場上(shang)的小(xiao)型(xing)原煤熱(re)(re)風爐(lu)的主(zhu)受(shou)熱(re)(re)面(mian)耐久性(xing)差的問題(ti)一直未能解決，煙塵(chen)排(pai)放不(bu)能達標，推(tui)廣(guang)和(he)使用受(shou)到限制。所以，污泥成(cheng)型(xing)焚燒熱(re)(re)風爐(lu)需要根據實際情(qing)況進行設計。

污泥成型(xing)焚燒熱(re)(re)風爐爐膽的(de)受熱(re)(re)面的(de)材料和結(jie)構，是(shi)設計中首先需要解決的(de)問題，受熱(re)(re)面可采用(yong)耐熱(re)(re)鋼(gang)板、耐火(huo)材料和耐熱(re)(re)鑄(zhu)鐵等材料制成。這些材料的(de)優缺點如下：

（1）耐熱鋼板

耐熱(re)鋼板具(ju)有(you)傳熱(re)性好、重量輕和制(zhi)作方便等(deng)優點，但存(cun)在熱(re)變形嚴(yan)重、受熱(re)后剛度變差、抗氧化、耐腐蝕性差和造價高(gao)等(deng)缺點。

（2）耐火材料

耐火材料(liao)具有價格便宜、耐熱(re)性(xing)好、不氧化、耐腐蝕(shi)、熱(re)變型小和制做容(rong)易等(deng)優點，但存在傳熱(re)系數低、成型難度大、易龜裂(lie)和維修(xiu)困難等(deng)缺陷。

（3）耐熱鑄鐵材料

耐(nai)(nai)(nai)(nai)熱(re)鑄(zhu)鐵材(cai)(cai)料(liao)除傳(chuan)熱(re)系數略低于(yu)耐(nai)(nai)(nai)(nai)熱(re)鋼板外，耐(nai)(nai)(nai)(nai)熱(re)、抗腐蝕(shi)、熱(re)變形和(he)剛度等指標(biao)，都高(gao)于(yu)耐(nai)(nai)(nai)(nai)熱(re)鋼板。耐(nai)(nai)(nai)(nai)熱(re)鑄(zhu)鐵材(cai)(cai)料(liao)不存在耐(nai)(nai)(nai)(nai)火材(cai)(cai)料(liao)的缺陷，優點(dian)(dian)與耐(nai)(nai)(nai)(nai)火材(cai)(cai)料(liao)基(ji)本相同，但傳(chuan)熱(re)系數則大(da)大(da)高(gao)于(yu)耐(nai)(nai)(nai)(nai)火材(cai)(cai)料(liao)，具有價格(ge)適中、可定型(xing)批(pi)量(liang)生產、零(ling)價互換(huan)性好和(he)維修方(fang)便等優點(dian)(dian)。缺點(dian)(dian)是爐膽(dan)鑄(zhu)造難度大(da)，裝配制造技(ji)(ji)術要求高(gao)。根據上述(shu)情況，自行設計(ji)的WXRF-1型(xing)污(wu)泥成型(xing)焚(fen)燒(shao)熱(re)風爐的爐膽(dan)采用耐(nai)(nai)(nai)(nai)熱(re)鑄(zhu)鐵材(cai)(cai)料(liao)，拼裝式結(jie)構，解決了(le)熱(re)風爐主(zhu)受熱(re)面耐(nai)(nai)(nai)(nai)久性差的關鍵技(ji)(ji)術問題，使污(wu)泥成型(xing)焚(fen)燒(shao)熱(re)風爐在焚(fen)燒(shao)污(wu)泥和(he)實現工位采暖上有了(le)技(ji)(ji)術保證。

3.2  WXRF-1型(xing)污泥成(cheng)型(xing)焚燒熱(re)風爐爐膽(dan)結構

WXRF-1型污泥成型焚燒熱風爐采用臥式水平折流燃燒方式，熱風逆向正壓經過鑄鐵爐膽內部風道和風火管完成熱量交換過程。爐膽采用組合式結構，每組耐熱鑄鐵爐膽頂板與側板分別設計成長500mm的獨立部分，每組自然形成完整風道。爐膛側板為單片結構，鑄有橫向導風肋板，以增加空氣與爐膽受熱面的接觸面積和時間，提高爐膛側板的剛度和熱效率，側板安裝后與爐體外保溫層之間形成風道。頂板分上下兩部分，分別鑄有兩邊肋板和中間橫向檔風肋板，以增加空氣與爐膽受熱面的接觸面積和時間，提高頂板的剛度和熱效率。安裝時上頂板肋板向下，下頂板肋板向上，上下板兩側肋板相互嚙合，中間形成熱風道，頂板兩端置于爐膽側板上部，與側板形成爐膛和互通的熱風道。按設計要求將多個獨立的爐膽組合連接，形成爐膛和熱風道，每組爐膽之間采用螺栓緊固聯接，并嵌在爐體結構件鋼架上，構成污泥成型焚燒熱風爐主體。受熱面積共9.3m2 ，爐排面積1.8m2 ，設計時參照其他型煤鍋爐受熱面的傳熱系數，估算供熱量為218,160kJ/h。熱能輸出采用正壓溫控自動控制風機輸出熱風方式。結構簡單，運行可靠，安全方便。熱風爐結構見圖4。

圖4  WXRF-1型成型污泥焚燒熱風爐結構

3.3  WXRF-1型(xing)(xing)污泥成型(xing)(xing)焚燒熱風爐負荷(he)調整方式

為防止熱風爐爐膽(dan)過燒，負荷調整(zheng)時(shi)不對送風系(xi)統進(jin)行調整(zheng)，仍維持其設計(ji)風壓和(he)風量，采用(yong)溫(wen)度自(zi)動(dong)控(kong)制(zhi)輸出熱能。負荷調整(zheng)是(shi)通過控(kong)制(zhi)燃燒狀況(kuang)來完成的，由于(yu)該爐型采用(yong)手工加(jia)污泥(ni)型煤，加(jia)煤量需根據(ju)燃燒狀況(kuang)確定(ding)。調整(zheng)燃燒狀況(kuang)可(ke)自(zi)動(dong)或手動(dong)完成，自(zi)動(dong)控(kong)制(zhi)系(xi)統可(ke)根據(ju)室內設置的溫(wen)度傳感器，設定(ding)參數后自(zi)動(dong)控(kong)制(zhi)燃燒系(xi)統自(zi)然進(jin)風風門的開閉，達到調整(zheng)負荷的目的。

4  工位熱風采暖系統設計

4.1  熱工計算(suan)

細格柵車間建筑面積600m2 ，高度8m，采暖期室外平均溫度為-4.4℃，設計計算溫度為-18℃，室內溫度要求不低于10℃，采暖所需熱量（Q）估算：

根據上式計算可得： Q=  511,2331(kJ/m²·h)

廠(chang)房整體采暖所需熱量：

Q = 600×511.2331=306,739.87（kJ/h）

工(gong)(gong)位采暖(nuan)所需熱量(liang)估算：廠房(fang)(fang)(fang)工(gong)(gong)位布置(zhi)空間約占廠房(fang)(fang)(fang)總空間的(de)15%。工(gong)(gong)位周圍熱耗空間約占廠房(fang)(fang)(fang)總空間的(de)15%。

工位采暖所需熱量：

Q_gw =Q ×(15%+15%)=306,739.87×30%=92,021.96（kJ/h）

4.2  熱風工位采暖系統布置

根據計算，WXRF-1型污泥成型焚燒熱風爐可以滿足上述需要。在細格柵車間內，將WXRF-1型污泥成型焚燒熱風爐布置在廠房西北角，風道沿廠房墻內側橫向布置，高度以不影響室內作業為宜。主風道為長方形，首端300×200（mm），末端200×200（mm），材料為鍍鋅鐵板。設有6個熱風工位出口，出口設有風門和防燙柵欄。熱風工位布置見圖5。

圖5  熱風工位布置平面圖

5  污泥成型焚燒熱風爐綜合測試結果

WXRF-1型污泥成型焚燒熱風爐，采用風機送風方式輸出熱能，熱風出風口與熱風道連接。風機風壓1000Pa，風量2500m3 /h。滿負荷綜合測試情況如下表。

測試結果表明，該(gai)熱(re)風(feng)爐(lu)比傳統的熱(re)水采(cai)暖爐(lu)熱(re)效(xiao)率高16％，出力超過設計能力18.29%。

6  結論

WXRF-1型(xing)(xing)(xing)污(wu)泥(ni)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)(xing)焚燒熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)風(feng)(feng)(feng)(feng)爐(lu)，采(cai)用(yong)(yong)(yong)組合(he)式爐(lu)膽，便于定型(xing)(xing)(xing)生產，設計時可根(gen)據(ju)污(wu)泥(ni)種類和(he)發熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)值的(de)大(da)小來調整爐(lu)體受熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)面(mian)的(de)大(da)小。爐(lu)膽抗熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)變形能力(li)強(qiang)，維修組裝制造方便，布風(feng)(feng)(feng)(feng)均勻無死(si)角，受熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)面(mian)傳熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)和(he)受熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)均衡(heng)，解決了(le)(le)普(pu)通熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)風(feng)(feng)(feng)(feng)爐(lu)爐(lu)膽使用(yong)(yong)(yong)壽(shou)命短、維護(hu)量大(da)的(de)問題，提(ti)高了(le)(le)污(wu)泥(ni)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)(xing)焚燒熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)風(feng)(feng)(feng)(feng)爐(lu)的(de)實(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)性(xing)、經濟性(xing)和(he)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)效率(lv)。使用(yong)(yong)(yong)WXRF-1型(xing)(xing)(xing)污(wu)泥(ni)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)(xing)焚燒熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)風(feng)(feng)(feng)(feng)爐(lu)進行污(wu)泥(ni)焚燒處(chu)理(li)(li)(li)，不(bu)但達(da)到了(le)(le)污(wu)泥(ni)焚燒處(chu)理(li)(li)(li)的(de)目的(de)，也(ye)完成(cheng)(cheng)了(le)(le)細(xi)(xi)格柵車間(jian)工(gong)位采(cai)暖的(de)任務(wu)，充分合(he)理(li)(li)(li)地利(li)用(yong)(yong)(yong)了(le)(le)能源(yuan)。根(gen)據(ju)實(shi)(shi)際運行情況(kuang)測算(suan)，一(yi)臺WXRF-1型(xing)(xing)(xing)污(wu)泥(ni)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)(xing)焚燒熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)風(feng)(feng)(feng)(feng)爐(lu)，出力(li)50%即可滿足(zu)細(xi)(xi)格柵車間(jian)工(gong)位取暖的(de)實(shi)(shi)際需要，可節能70%，節能效果顯(xian)著；降低了(le)(le)污(wu)泥(ni)處(chu)理(li)(li)(li)成(cheng)(cheng)本，污(wu)泥(ni)處(chu)理(li)(li)(li)徹底，灰渣可直接再利(li)用(yong)(yong)(yong)，不(bu)會造成(cheng)(cheng)二次污(wu)染；其(qi)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)值得到了(le)(le)利(li)用(yong)(yong)(yong)，每年可節約燃煤費用(yong)(yong)(yong) 2萬元。總(zong)之，該(gai)方法簡單實(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)、成(cheng)(cheng)本低、處(chu)理(li)(li)(li)徹底、再利(li)用(yong)(yong)(yong)率(lv)高。

參考文獻：

湯蕙(hui)芬，范季賢.城市供熱手冊[M].天(tian)津：天(tian)津科學(xue)技術(shu)出版(ban)社.1992，2.

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