污泥干化技术在欧洲应用已有几十年。该技术是多学科与技术应用领域的交叉融合，主要利用热力学与流体力学的原理，结合机械与材料技术，进行污泥处置，可以很好地达到减量化、无害化、资源化的污泥处理处置目标。污泥干化技术按加热方式可分为直接加热、间接加热、热辐射加热；按污泥干化程度可分为全干化（进炉污泥含固率90%）和半干化（进炉污泥含固率40%）。

在国内，各种形式工艺的污泥干化技术也得到了数个工程的实际应用，包括国外的全干化污泥技术，如安德里兹流化床技术、得利满两段式污泥干化技术、琥珀的低温带式污泥干化技术等。上述技术多以污泥全干化为主，能量消耗大的同时干化过程都存在粉尘爆炸的危险。而半干化污泥耗能较少，安全性要比全干化可靠。本文结合工程项目，以间接加热形式、半干化污泥的圆盘蒸汽热干化污泥工艺，阐述该系统的工艺过程。

1 圆盘式蒸汽半干化污泥系统

利用圆盘式干燥器半干化污泥的主要工艺过程为：首先来料湿污泥（含水率80%）通过螺杆泵输送至圆盘式干燥器入口。圆盘式干燥器的主体由1个圆筒形的外壳和1组中心贯穿的圆盘组组成。圆盘组是中空的，低压蒸汽从中流过，把热量通过圆盘组间接传输给污泥，通常为了降低圆盘组承压内部承压等级，热介质一般要求压力为0.5MPa的饱和蒸汽。污泥在圆盘组与外壳之间通过，接受圆盘组传递的热能，主要吸收蒸汽的潜热及部分冷凝水的显热，从而蒸发出湿污泥中的水分。污泥水分形成的水蒸气聚集在圆盘组上方的穹顶里，污泥干化过程产生的蒸汽通过引风机排出干燥机，维持干燥器微负压，尾气经预除尘器降低粉尘量后，进入1个间接式水冷换热器进行冷凝，冷凝下的污水排入污水管网。

1.1 圆盘式干燥器

圆盘式干燥器的传热是完全传导式的间接加热形式。圆盘式干燥器的主体由1个圆筒形的外壳和1组中心贯穿的圆盘组组成。圆盘组是中空的，低压蒸汽从中流过，把热量通过圆盘组间接传输给污泥，通常为了降低圆盘组承压内部承压等级，热介质一般要求压力为0.5MPa的饱和蒸汽。在干燥器里，热介质（低压饱和蒸汽）与污泥不混合，而且，这种可控的间接传热方式使污泥的温度不会过分受到热介质影响，从而使离开干燥器的干泥温度降低至100～105℃，干燥器所排放的尾气温度为90～100℃。对于在常压环境高效率蒸发水分，这样的排料温度接近低温极限，大大减少了由于物料排出给系统带来的热损失。

转子转动很慢，5～8r/min，因此在圆盘式干燥器内，机械磨损非常缓慢，马达功率也很小。干燥器转盘边缘装有起搅拌/推动作用的特殊形状钢片，这些搅拌器有精心设计的宽度与高度，配合转子的转动，可以使整个干燥器内部范围的污泥得到充分、均匀的搅拌。在定子上固定安装有钢制刮刀，伸入到每2片转盘之间，有效促进污泥与转盘之间的相对运动，并帮助废蒸汽从污泥中散发出来。

1.2 旋风除尘器

干燥器尾气中会夹带少量污泥颗粒，因此需要进行除尘处理，同时保证进入下级冷凝器时废气的清洁度，提高冷凝器的换热效果。

干化系统选用旋风除尘器，旋风除尘器采用与干燥器一一对应的型式，即1台干燥器配套1台旋风除尘器。除尘器采用高效蜗壳渐变式分离器技术，除尘效率达到90%以上，压损控制在2kPa以内。

配套的旋风除尘器针对污泥干化系统尾气中存在大量蒸汽的特殊工况，采用蒸汽盘管保温型式，外部再用保温材料包裹，确保进出口尾气不出现结露和冷凝的情况。

1.3 废气冷凝器

干化系统采用1台冷凝器配套1台干燥器，布置在旋风除尘器之后。冷凝器采用管壳换热型式。冷凝器的作用是有效保证了尾气中水蒸气冷凝至液态，减少了干化系统尾部管道出现低温腐蚀的现象。冷凝器的管板与换热管选用不锈钢，有效防止了尾气中腐蚀性气体的侵蚀。

1.4 流程风机

圆盘式干燥器用变频风机保持内部20～40Pa的负压，因此干化过程中废蒸汽与臭味不会泄露。少量的空气被吸入干燥器，这些空气的吸入是为了降低废气中水蒸气的饱和度，防止水蒸气在干燥器中冷凝。因此圆盘式干燥器的尾气量较小，因此也降低了废气处理的成本。根据工程的需要，废气可以送至除臭装置进行处理或送至焚烧炉焚烧处理。考虑到废气中含酸性气体，风机材质多采用不锈钢。

1.5 半干污泥输送设备

1.5.1 干污泥冷却螺旋输送机

干化器干化后的污泥颗粒从尾部随转子转动剥离出来，进入螺旋输送机。由于干化后的污泥温度为70～90℃，这期间的半干污泥仍散发出蒸汽，对于皮带输送也存在温度偏高的问题，因此在螺旋输送机外部设置水夹套，采用间接水冷形式冷却半干污泥。螺旋输送机与干化器一一对应。

1.5.2 皮带输送机

半干污泥经螺旋输送机落料至全密封皮带输送机。每台皮带输送机是根据有机固体废物的物料特性开发和监制的物料输送设备。皮带机在厂房室内地上布置，每台全密封皮带机均设置抽风口，将输送过程半干污泥随蒸汽散发的臭气引至除臭设备处理。根据工程需要，可以将半干污泥输送至封闭的料仓，通过汽车外运至电厂处理；如污泥干化设备建设在电厂内，可通过全密封钢结构形式的输泥通廊将其输送至电厂干煤棚，再通过煤通廊转运至电站焚烧炉与煤混烧。

2 系统热量平衡及物料平衡分析

以某项目3×100t/d圆盘式半干化污泥工艺为例，对圆盘式半干化系统进行能量平衡及热平衡分析，从中得出主要的技术指标，从而对圆盘式半干化工艺系统的可行性及先进性进行评价。

工程前提条件：

（1）湿污泥干化处理量300t/d。

（2）设备配置3×100t/d圆盘式干化系统。

（3）进厂污泥为含水率80%，半干化至含水率40%。

（4）热介质为来自电厂的低压蒸汽0.8MPa，256℃（过热）。

（5）干燥器蒸汽参数为0.5MPa，152℃（饱和）。

物料平衡和热平衡对于污泥干化系统至关重要，进干化器的污泥含水率及污泥干化含水率等参数都是影响污泥干化系统平衡的重要因素。本项目利用圆盘蒸汽半干化污泥蒸发水需要的热量为2700kJ/kg，低于西格斯（Seghers）“珍珠工艺”的蒸发水需3100kJ/kg和安德里兹（Andritz）“流化床干燥工艺”的蒸发水需2800kJ/kg的能耗指标。因此，利用圆盘半干化污泥能耗相对全干化工艺要少，具有较强的推广价值。

3 半干化运行成本测算

3.1 消耗品单价

蒸汽价格210元/t；电价0.8元/（kW·h）；水价2.6元/t。

3.2 成本测算

湿污泥半干化成本为192元/t，成本远低于全干化处置成本。半干化后的城市污泥低位热值一般为4180～5016kJ，具有一定的燃烧价值，可以作为电站锅炉或是垃圾电站焚烧炉的辅助燃料。

4 结束语

（1）利用圆盘式干燥器采用蒸汽作为热介质半干化污泥是现阶段我国污泥干化应用中较为可行的工艺。

（2）利用圆盘式干燥器半干化污泥工艺相较国外全干化工艺处置污泥，投资省、运行费用低，适合我国目前污泥处置的现状。

（3）利用圆盘式干燥器半干化污泥系统配套的辅机少，干化过程简单，事故泄露环节少，能够保证干化系统连续稳定地运行，这是污泥干化处置的重要要求。

（4）利用圆盘式干燥器半干化污泥系统蒸汽耗量只有0.745t/t，折合蒸发水耗能为2696kJ/kg，经济性较好。

（5）利用圆盘式干燥器半干化污泥成本相比全干化成本低，根据本工程项目测算其污泥半干化成本仅为192元/t，具有较强的市场推广性。