污泥生产有机复合肥项目中换热器的应用

污泥生产有机复合肥项目中换热器的应用

代立社　张金义　李晓光
（河北建设集团有限公司）
　　　　　　　　　
　　关键词：污泥　生产　有机复合肥　　热交换器　　应用

一、概述：
随着人们对环保认识的提高，污水处理得到了迅猛发展，但随之带来了另一新的环保问题，即如何妥善处置污水处理后产生的污泥，这已成为污水处理行业亟待解决的问题。这些污泥处理好将是一种很好资源，但处理不好将会造成对环境的二次污染。目前，国外处理污泥的办法主要是填埋和焚烧，但填埋和焚烧浪费资源和能源，造成二次环境污染，且经济效益为负效益，因此，这种方法不是污泥处理的最终方法，不适合我国国情。处理污泥的另一种方法是综合利用，即将污泥添加生石灰或粉煤灰，经单位加工或直接将湿污泥用于农田（如比利时是添加生石灰，我国唐山和秦皇岛是添加粉煤灰），这种方法虽较经济，但也存在一些问题，如添加剂用量大，使用不方便，不便于运输，有害物质超标，有臭味造成大气污染等。污水处理时添加剂会造成农田板结不利于农作物生长。最佳的方法是利用污泥开发、制造“有生物活性的有机复合肥”，处理工艺是先将污泥进行烘干，杀灭病菌、虫卵进行无害化处理；然后接入有益菌培养，减少污泥臭味，增加污泥中的营养元素；根据果木及农作物对养份的要求，再添加不同比例的氮、磷、钾，再经造粒、低温烘干后，制成具有生物活性、全营养、无公害的有机复合肥。这种生产工艺，解决了污水处理所产生的污泥处理问题。
2000年初，河北建设集团有限公司与保定市污水处理总厂联合开发、研制了利用污泥制造有机复合肥成套设备，该成套设备在运行过程中，我们发现，高湿物料破碎式滚筒烘干机SH-2.0出烟温度较高，烟气温度在170℃左右，能量浪费较大。为了节约能源、降低能耗、减少耗煤量，我们经过缜密的调研，查阅了大量的文献、资料并结合实际情况，进行了认真的探讨，制定了改进方案，即在破碎式滚筒烘干机烟气出口增加热交换装置，将交换后的热空气引入烟气炉重新利用。
二、热交换的工艺流程及原理：
1． 工艺流程：如图1所示
2．工艺原理：
经破碎式滚筒烘干机引出的热烟气，通过换热器与鼓风机鼓进的冷空气进行无接触热量交换后，烟气温度降低，经过湿式除尘器及引风机由烟筒排出，减少了能量的排放。而由鼓风机鼓进的冷空气，则经过热交换预热，通过保温管道送到烟气炉，使烟

气炉的鼓风温度提高，有助于燃料的燃烧，从而节约了能耗，使设备的烘干成本降低。
在热交换的过程中，由于烟气在换热器处风速的变化，可能造成烟气中的灰尘在换热器中的沉降，因此，我们在换热器的下部每道烟气隔层处，设置了水冲洗系统，从而，使换热器中始终保持无灰尘的堆积，从而保证系统正常运行。
三、换热器的选择：
1．换热器的型式选择：
换热器按加热表面的形状和结构来分，可分为管壳式换热器、螺旋板式换热器、板式换热器、沉浸式蛇管换热器、喷淋管式换热器和套管式换热器、夹套式换热器等。影响换热器结构与类型及流程的因素主要有换热面积，传热量，热力学参数—温度、压力、以及载热体的相态，物理化学性质，载热体对所采用材料的腐蚀性，载热体的不清洁程度和沉淀性质，构造材料及其强度性能和工艺性，设备的用途以及其中所进行的过程，由载热体的压力作用所产生的或是由换热器各部分不同的热伸长所产生的应力，载热体所具有的压头，一次性投资及运转费用等。
我们根据载热体的性质，烟气中含有大量的水蒸气及部分粉尘，并结合各种换热器的特点，我们选择设计了特殊结构的板式换热器，它主要用于系统的余热利用，同时有益于系统的正常运行，延长相关设备的使用寿命。
2．换热器的结构：
热交换器的结构如图2所示，包括冷空气进气口1、热空气出气口4、热烟气进口5、热烟气出口3及灰尘冲洗系统2、6，换热器内部为热交换板，空气流通通道内设多层阻流板9。
3．工作原理：
高温热烟气由进口5进入，经热交换后烟气温度降低，由出气口排出；冷空气由进口1进入，经热交换后温度升高，由出口4排出；灰尘冲洗系统可将换热器底部沉积的灰尘冲洗干净。由于烟气通道内不设阻流板，增加了烟气的热流量，冷空气通道内设多层阻流板，增加了空气的流程，延长了热交换的时间，从而提高了热交换的效率。
4．换热器的参数确定：
　　已知：烟气进入换热器前的温度t1=170℃
　　　冷空气进入换热器前的温度t2=20℃
　　根据烟气的流量V=12000M3来确定换热器的内部结构。换热板的形状为长方形，长度a＝1000mm，宽度b＝700mm，板厚δ＝3mm。则换热面积A＝26m，换热板间的距离为30mm。我们在冷空气通道内增加了许多阻流板，延长了空气的流程和热交换的时间，提高了热交换的效率。
预设烟气出换热器时的温度t3＝150℃,空气出换热器的温度t4＝70℃
假定换热系数K＝180W/(M2.℃)
其