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污泥干化技术:VOMM高效涡轮薄层干燥技术

 

           阅读:9695 更新时间:2012-05-09 16:05

干化处理是污泥和高含水废弃物处理处置的一项重要手段。意大利涡龙公司(VOMM)(简称涡龙公司)的“VOMM高效涡轮薄层干燥技术”(简称涡轮薄层技术/工艺),可以实现高黏性含水物料、浓缩液的干燥、灭菌、热处理,以及工业废料的增值利用,在市政污泥、工业污泥、工业废物/废液处理等方面均有成功案例。为了进一步了解涡龙公司及其涡轮薄层技术,谷腾环保网专访了涡龙公司中国区经理张勇先生。

意大利涡龙公司(VOMM)中国区经理张勇先生

意大利涡龙公司(VOMM)中国区经理张勇先生

请您简单介绍一下意大利涡龙公司(VOMM)。

张勇:意大利涡龙公司(VOMM)成立于1969年,涡轮薄层技术最早是公司的创建者作为食品加工的创新技术而发明的,在二十世纪五十年代以意大利食品的制造起步,逐步形成了一整套现代化的食品制造工艺,并至今拥有意大利在高档速冻面食领域最优秀的品牌Zini公司。在不断的开发应用过程中,涡轮薄层工艺越来越显示出独特的技术优势和广阔的应用前景,并陆续在环保、化工、制药、农业等领域获得了巨大成功。

在环保领域,贵公司的主要业务范围在哪些方面?

张勇:环保领域,涡龙公司的业务涵盖了市政和工业废弃物处置,主要包括市政污泥、工业污泥、工业废物/废液处理等。涡龙公司可根据项目的实际情况提供安全、低成本、高效和稳定可靠地处理各种污泥和工业含水废物的最佳方案。可以采用各种类型的燃料、余热,实现物料的全干化、半干化、浓缩等不同级别的处理。

VOMM高效涡轮薄层干燥技术”的基本工作原理是怎样的?主体设备有哪些?

张勇:VOMM涡轮薄层技术是一系列专利干燥和反应工艺的总称,它们被广泛应用于食品、化工、制药和环保等各个领域,可以对各种粘度、含固率、微生物状况下的含水物料进行诸如干燥、反应、灭菌和热变性等不同的处理。

“VOMM高效涡轮薄层干燥技术”典型工艺流程图

“VOMM高效涡轮薄层干燥技术”典型工艺流程图

涡轮薄层技术的核心在于成功利用了薄膜换热的原理,它将待处理的物料通过定量上料装置喂入一个圆柱状卧式处理器,处理器的衬套内循环有高温介质,如饱和蒸汽或导热油,使反应器的内壁得到均匀有效的加热,干燥的主要热量交换通过热壁的热传导来完成;

与此同时,工艺还可以采用一定量的经过预热的工艺气体,与物料的运动方向一致,在处理器的内部与高速涡流形成共同作用,推动物料沿内壁向出口方向做螺线运动,物料颗粒在工艺气体的反复包裹、携带和穿流下,实现强烈的热对流换热;

在圆柱形处理器内有与之同轴的转子,在转子的不同位置上装配有特殊设计的桨叶,转子通过处理器外的电机驱动,高速旋转,形成强烈涡流。物料在高速涡流的作用下,通过离心作用,在处理器内壁上形成一层物料薄层,该薄层以一定的速率从处理器的进料端向出料端做环形螺线移动,物料颗粒在薄层内不断与热壁接触、碰撞,完成接触、反应、灭菌或干燥等过程。

该技术对于进料物质的性质是否存在要求?干燥后,物料可到达怎样的干度?其干化成本如何?

张勇:从前一个问题的描述可知,涡轮薄层工艺与其他的干化技术原理有所不同。因此,它对进料物质的性质要求并不严格,干化后产品的含固率在60-95%之间可调。干化成本一般在100-300元/吨(视处理量、处理难度、热源、投资规模、折旧等影响)。

如北京水泥厂项目(下文有详细介绍),该项目实际进料情况存在诸多严重偏离设计条件的因素:进料含固率严重偏低(12-19%,从未达到设计值20%),进料粘性非常大(含固率15%就能使螺旋跑料),含油量非常高等问题,但实际运行结果表明,项目工艺系统设备安装后很快调试投运并达产,涡轮薄层干燥器从未因进泥情况严重偏离设计条件丧失换热能力而停机,入口进料含固率严重偏低但干化出料含固率却非常稳定。

该技术区别于其他干化技术的关键在于哪些方面?

张勇:原理上的区别,使得涡轮薄层工艺成为一种非常可靠并适合中国难点污泥等固体废弃物处置的工艺系统,如:

1.可将污泥、高浓度废液(生化无法处理后不值得的)干燥到任何需要的干度。

2.对高盐、高危险性(溶剂、烃)、高腐蚀性(强碱性、酸性)特征的污泥进行干化处理,涡轮薄层工艺是唯一的选择。

3.如制药废物有灭菌要求,涡轮薄层工艺是唯一可实现彻底灭活的、具有热处理效果的干化工艺。

在市政污泥处置方面,该技术有哪些成功案例?可否列举一两个,就其项目情况进行简单说明?

张勇:在市政污泥治理方面,涡轮薄层工艺在欧洲的一些重要城市得到广泛应用,包括法国巴黎、马赛,西班牙巴塞罗那,德国慕尼黑和意大利米兰登。截止2006年6月底,已运行暨在建市政污泥干化线57条,项目最大日处理规模430吨。

以北京水泥厂污泥处置项目为例。该项目是国内最大的危废处理系统之一,采用干化+水泥窑伴烧实现污泥的彻底处置。污泥干化系统处理量500吨/天,由涡龙公司提供技术与设备,系统由5条独立的生产线构成,可生产含固率65%-90%的产品。根据最佳窑况、输送条件及其系统安全考虑,以65%为基本目标。实际运行含固率在70%-75%之间。

由各污水厂运来的湿泥经湿泥料仓临时存储,向干化车间输送。干化车间内,干燥器经一次处理将污泥干燥至所需要的干度,不经储存,通过输送装置直接向水泥窑输送。

干化后的高含固率污泥进入水泥窑内伴烧,焚烧后的无机物余烬可取代水泥生产需要添加的部分无机物成分,从而实现彻底的减量化;污泥干化后含水率大大降低而热值较高,在伴烧过程中贡献的能力可以节约燃煤消耗,污泥的热能被资源化利用;水泥煅烧过程中的高温远高于普通的锅炉焚烧温度,内部物料的形态变化,使得污泥焚烧后中成分得以彻底的稳定化和无害化,从而实现了彻底的“减量化、稳定化、无害化、资源化”的处置目的。

污泥干化处理的运行成本主要是蒸发水分的热能消耗,本项目的供热是从水泥窑适当位置抽取的部分余热,置换导热油,作为污泥干化的热源,由于是利用水泥煅烧必然产生的余热,因而处理的热能消耗成本很低。

而且本项目采用的涡轮薄层干燥工艺可以以高温热水的形式回收60%以上的干化热能消耗,在本项目的实际运行中,干化系统余热回收已经取代了燃煤供暖锅炉,供应全厂冬季采暖和浴室热水,由此进一步节约了燃煤消耗。

相对与热能消耗,项目设备运行电耗比例较低,占运行成本的比例也很低;而且废水的处理实现100%回用和零排放,项目的水耗相对很低。

基于以上特点,本项目在能源角度分析是非常优秀的,直接运行成本远低于目前国内其他干化项目,而而干化系统自一次投料后一直正常运行,也是目前国内实际运行率最高的污泥干化系统。

本项目2008年2月28日签约,实际生效2008年12月1日,2009年10月底一期安装完毕。2009年12月16日首次进泥调试一次成功,自即日起,项目一直处于生产状态,是目前国内运行率最高的污泥处置项目之一。因本项目的建成,北京水泥厂成为北京地区危废定点处置企业,拥有的1条3200吨水泥生产线成为危废处置示范线。

在工业污泥及工业废物废液处置方面,该技术有哪些成功案例?可否列举一两个,就其项目情况进行简单说明?

张勇:在工业污泥处理方面,由于污泥可能具有高粘性、难失水性、含溶剂、含低闪点烃类等特殊性质,其处理较市政污泥具有更高的技术难度。而VOMM系统是迄今为止在工业污泥处理方面拥有最多业绩和经验的公司,已有工业污泥和含水废弃物干化线68条,涉及化工、制药、制革等具有较高难度的污泥处理领域,项目最大规模450吨/日。

以中石化天津污泥干化项目为例,通过涡龙公司的污泥干化系统进行污泥干化处理,实现减量,干化后的污泥送天津危废中心进行安全处置。

天津石化项目需要处理的污泥有三种不同来源(乙烯、化工和炼厂污泥),性质差异较大,炼厂污泥由于未能做到含油污泥在水处理阶段的彻底分离,污泥中仍含有较高的烃类成分。在热干化条件下,部分烃类可能裂解形成气态烃,这部分气体可能会对干化设备的安全造成影响。此外,三种污泥的物理性质差异较大,含水率、粘性和失水性质迥异,需要干化设备具有较强的适应能力和极高的安全性要求。

涡龙公司的涡龙薄层干燥设备具有强大的机械剪切力,比较适合性状变异较大的污泥处理。通过多次现场考察,可以确认它具有较好的灵活性,具有运行维护简单、能耗低、安全性好的特点。特别是在安全性方面,该工艺有一个高度惰性化回路,仅需消耗少量氮气,即可满足工艺回路上任意一点的含氧量始终低于1-2%甚至更低。调试过程中的实际含氧量低于0.2%。从这一点看,该工艺是目前可满足这种含有一定浓度的可燃、可爆气氛的污泥热干化的最佳选择。

该项目2010年11月签约,2011年1月底合同生效。9月1日开始安装,10月26日首次进泥调试,一次性获得成功,生产出含固率70-80% 的干泥颗粒,在执行速度上远远快有同类型项目。这一速度反映了该工艺设备的成熟性、可靠性和高适应性。

干化设备的安全性是用户关注的一个重要方面。“VOMM高效涡轮薄层干燥技术”如何做到安全运行?

张勇:干化导致的风险一般有四种:粉尘爆炸、焖燃、燃烧、自燃。污泥粉尘的氧化特性是构成危险的机理,它有三个必要条件:一定的粉尘浓度、一定的含氧量和一定的点燃能量。要避免形成危险环境,可从控制上述三个条件之一入手。

涡轮薄层工艺是极少数能够实现粉尘浓度远远低于爆炸浓度下限的工艺。它通过不返混而减少了干固体流量,处理时间短,单一干燥系统内的设备数量最小化,从而保证工艺回路内所有位置的粉尘浓度都远离粉尘浓度下限。

涡轮薄层工艺由于自身的特点,使之能在干燥器回轮中自然形成并保持极高的惰性化程度,这种惰性化是的工艺可以成功地避开一般工艺所必需考虑的人工降低含氧量措施。在特别条件下(如处理纯烃类裂解物质或溶剂干燥),回路可以通过氮气吹扫方式,避免环境空气的进入,从而保持回路的含氧量低于1%。

由于污泥粉尘点燃所需的能量非常低,只要粉尘浓度和含氧量超标,任何点燃源都可能造成危险。因此这方面无法采取任何有效的预防措施。

涡轮薄层工艺是少数可以进行半干化的工艺之一。半干化产品的低温、无粉尘特点,使之成为低粉尘浓度、低含氧量之后可实现的第三个安全保证。

因此,涡轮薄层工艺的安全性不是指灭火、扑救、疏散等“善后措施”,而是一种能够消解灾害于无形的抗灾害能力。

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