污泥烘干机热平衡计算
污泥热干化系统热量衡算和节能分析
热泵烘干Heat Pump Drying 68摘要：以郑州市马头岗污泥处理厂200t/d（80%）污泥干化系统作为污泥热干化热量衡算研究对象，计算各换热设备的换热效率，分析系统各阶段热量利用率，探讨提高干化热量利用率的有效途径。
在该系统中，将含水率80%的污泥干化至含水率23%的污泥，需饱和蒸汽热量15491.5MJ/h。
若利用蒸汽凝液回水对载气（空气25℃→110℃）预热，可节约热量169.218MJ/h；若利用蒸汽凝液回水对进泥（25℃→75℃）预热，可节约热量477.414MJ/h；若利用蒸汽凝液回水对锅炉配风（空气25℃→100℃）预热，可节约热量522.585MJ/h。
关键词 ：污泥；干化；热量衡算；换热效率随着大城市污水处理率的逐年提高，污泥量日益增大，污泥处理处置问题日益严峻[1-2]。
加上污泥体积庞大，不易处理，妥善处置已成为当务之急[3]，污泥处置已经成为污水处理厂设计、运行中必须优先考虑的重要环节。
污泥热干化[4]是一种实现污泥减量化和稳定化的常用技术，脱水污泥经干化处理，其含水率可由80%大幅下降至30%左右，减量效果显著。
干化后的污泥呈颗粒状，便于贮存和运输。
处理后的污泥可作为辅助燃料燃烧或作为肥料、土壤改良剂等后续利用。
本文以郑州市马头岗污泥处理厂200t/d 的污泥干化系统为例，对该系统进行热量衡算，寻找提高热量利用率的有效途径，为以后工程设计和应用提供一些参考。
郑州市马头岗污泥处理厂消化干化项目采用“高干中温厌氧消化 + 污泥热干化”工艺。
其中，污泥消化处理规模为800t/d（按含水率80%计），污泥干化处理规模为200t/d（按含水率80%计）。
污泥厌氧消化产生的沼气经净化处理后作为污泥干化的热源，污泥干化产生的废气作为污泥消化保温的热源，通过能量的有效利用以达到该消化干化自身的能量平衡。
该污泥热干化系统主要由干化机、锅炉、换热设备、尾气处理设施等组成，工艺流程如图1所示。
污泥干燥机选型计算示例
以碳酸钙干燥为例，计算处理量2000kg/h的桨叶干燥机加热面积及其他参数。
（1）原始参数物料名称：碳酸钙；物料含湿率w1：0.12kg/kg；产品含湿率w2：0.005kg/kg；产量Min：2000kg/h；给料温度tin：20℃；给料端料层温度：tb: 80℃；排料温度tout：120℃；排气温度Tout: 95℃；物料比热Cm：1.254kj/kg.℃；饱和蒸汽温度Tin：164℃（2）物料衡算及蒸发量：产品干基含水率wd2= w1/(1-w1)=0.12/(1-0.12)=0.005kg/kg绝干物料产量Md= Min x (1-w1)=2000x(1-0.12)=1760kg/h产量Mout = Minx[(1-w1)/ (1-w2)]=2000x[(1-0.12)/(1-0.005)]=1768.844kg/h总蒸发量Δw = Min-Mout =2000-1768.844=231.156kg/h（3）干燥热量计算：Qd = Δw×(r+Cwx（tout- tin)）+Md×(Cm+CwxWd2)×(tout-tin)= 231.156x（2328.351+4.18x100）+1760x(1.254+4.18x0.005)x(120-20)= 854404.679kj/h（4）传热对数温差：ΔT = [(Tin-tb)-(Tin-tout)]÷ln[(Tin-tb)-(Tin-tout)]= 61.859℃（5）干燥面积计算：A = Qd / ( k. ΔT) = 854404.679/(390x61.859) = 35.4m2可选取标准系列产品40m2型桨叶干燥机其中k = 390kj/m2.h.℃，参考表6-1按经验选取。
也可按干燥强度和总的水蒸放量计算干燥面积，干燥强度经验数据参考表6-1和表6-2。
（6）补充空气量计算：设常温空气湿度x0=0.015排风露点td=85℃，与排气温度相差10℃查饱和湿度表，露点td=85℃时的湿度x=0.704kg/kg则空气量M=Δw/(x-x0)=335.444kg/h。
坯料烘干热平衡计算
坯料烘干热平衡计算一、烘干水分及计算计算基准为1小时需供应坯料。
进入烘干窑坯料相对水分为7%，出烘干窑坯料相对水分为2%，干燥塔每小时出相对水分为2%的物料量为175176.397 (kg/h) 每小时进入烘干窑的绝干物料量为175176.397×（1－2%）=178751.426kg/h每小时进入烘干窑7%的湿物料量为178751.426/（1－7%）= 192205.834kg/h 每小时烘干水分量为192205.834-178751.42 = 13454.414kg进入烘干窑的物料绝对湿度为7%/(1-7%)=7.53%出干烘干窑的物料绝对湿度为2%/(1-2%)=2.04%二、热平衡计算热平衡计算为烘干窑的热平衡计算，目的在于求出烘干坯料需烧成窑排出空气量。
热平衡计算必须选定计算基准，这里时间以1h为计算基准，0℃为基准温度。
A．热收入项目1、湿物料带入显热Q y1入烘干窑湿物料含自由水7％，坯料制品质量为192205.834kg 制品入干燥塔时温度t1=20℃，入干燥塔湿物料比热容为0.84+26×10-5×20=0.849kJ/(kg℃)Q y1=192205.834×0.849×20=3263655.061kJ/h2、烧成窑尾热烟气带入显热Q yf烟气传递热损失率为0.1设1h烘干窑需要y m3烧成窑尾烟气烧成窑尾烟气进入烘干窑时为400℃400℃时烟气比热容C g=1.45(kJ/m3·℃)Q yf=y×1.45×400×（1－0.1）=522y（kJ/h）3、漏入空气带入显热Q y2取漏入空气量为烘干热气的10%，漏入空气温度t a=20℃, C a=1.3漏入空气总量0.1yQ y2=0.1y×1.3×20=2.6y(kJ/h)B．热支出项目1、产品带出显热Q y3相对水分为2%的干坯料质量为175176.397 (kg/h)干坯料出干燥窑温度为80℃物料平均比热容为0.84+26×10-5×80=0.861[kJ/(kg·℃)]Q y3=175176.397×0.861×80=12066150.23kJ/h2、烘干窑窑体散失热烘干窑每条长130m，宽2.5m，高0.7m，共15条烘干窑。
φ3×25m回转式烘干机系统热平衡计算
烘干系统热平衡计算
1.φ3×25m回转式烘干机热工计算基本数据见表1
2.φ3×25m回转式烘干机热平衡计算见表2
表2 φ3×25m回转式烘干机热平衡计算
3.φ3×25m回转式烘干机烘干各种物料的热工指标见表3
4.由计算结果可以得出如下结论：
（1）φ3×25m回转式烘干机烘干电石渣的生产能力确定为23t/h是合适得，实际生产中是能够达到得，当热烟气温度为900℃时，需要热烟气量为20594Nm3/h。
（2）出烘干机废气含水量为0.1922kgH2O/kg干空气，由x=0.1922，t=120℃查表[2]可知，露点温度t wb=64℃，说明气体在管道中和收尘器内不会结露。
（3）从φ3×25m回转式烘干机烘干各种物料的热工指标来看，烘干电石渣得蒸发水量、蒸发强度和所需要热风量与烘干黏土的热工指标相当，说明使用抗结露袋式收尘器进行收尘是没有问题的。
污泥干化焚烧热平衡计算
ｉ ｓ １ ． ０ ＭＰａ，ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｉ ｓ １ ８ ０ ｏ Ｃ． Ｋｅ ｙｗｏｒ ｄｓ： ｓ ｌ ｕ ｄ ｇ ｅ；ｄ ｒ ｙ ｉ ｎ ｇ；ｉ ｎｃ ｉ ｎｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ；ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｂ ａ ｌ ａ ｎ ｃ ｅ
目前 。 全 国污水 处理 厂 污泥 的处 理 处置 研究 正
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ａ ２ ０ ０ ｔ ／ ｄ ｓ ｌ ｕ ｄ ｇ ｅ ｄ ｒ ｙ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｃ ｉ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ ｆ ｏ ｒ ｅ ｘ ａ ｍ ｐ ｌ ｅ ， ｔ ｈ ｅ ｈ ｅ ａ ｔ ｂ ａ ｌ ａ ｎ ｃ ｅ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
线 进 行计 算 ， 给 出需 要 补充 的能量 的数量 ， 为 工 程
设计 和 应用提 供一 些参 考 。
１ 问 题 分 析
成都 第 一 污 水处 理 厂 污 泥 干化 焚 烧 工 程等 一 批 项
目的建设 和运 行 ， 国 内对污 泥 干化 焚烧 技术 的研 究 逐 步深入 ， 在 设计方 面 也积 累 了一定 的经验 。
干燥机热量计算公式是什么
干燥机热量计算公式是什么干燥机是工业生产中常用的设备，它的作用是将物料中的水分蒸发，使物料达到所需的干燥程度。
在干燥过程中，热量是必不可少的因素，因此热量的计算是干燥机操作中非常重要的一部分。
本文将介绍干燥机热量计算的公式，并对其进行详细的解释和分析。
首先，我们来看一下干燥机热量计算的基本公式：Q=msΔh。
其中，Q表示所需的热量，单位为焦耳（J）或千焦（kJ）；m表示待干燥物料的质量，单位为千克（kg）；s表示物料的水分含量，单位为kg/kg；Δh表示水分的蒸发潜热，单位为焦耳/千克（J/kg）。
这个公式的含义是，所需的热量等于待干燥物料的质量乘以水分含量乘以水分的蒸发潜热。
接下来，我们来详细解释一下这个公式的各个参数。
首先是待干燥物料的质量m。
这个参数表示了需要干燥的物料的质量，通常以千克（kg）为单位。
在实际应用中，我们需要根据干燥机的规格和生产需求来确定物料的质量。
然后是物料的水分含量s。
这个参数表示了待干燥物料中水分的含量，通常以kg/kg为单位。
在实际应用中，我们需要通过化验或者其他方法来确定物料的水分含量，以便进行热量的计算。
最后是水分的蒸发潜热Δh。
这个参数表示了单位质量的水分在蒸发过程中所需要的热量，通常以焦耳/千克（J/kg）为单位。
水分的蒸发潜热是一个固定的数值，通常在常温下为2260kJ/kg。
通过这个公式，我们可以很容易地计算出干燥过程中所需的热量。
在实际应用中，我们还需要考虑到一些其他因素，比如干燥机的热效率、环境温度等，以便更精确地计算所需的热量。
总之，干燥机热量计算是干燥操作中非常重要的一部分，通过合理地计算热量，可以有效地提高干燥效率，降低能源消耗，从而达到节能减排的目的。
希望通过本文的介绍，读者能够更好地理解干燥机热量计算的原理和方法，为实际生产操作提供参考。
污泥干化焚烧热平衡计算
--●Vol.31,No.22013年2月中国资源综合利用China Resources Comprehensive Utilization目前,全国污水处理厂污泥的处理处置研究正在逐步展开,对各种处理方法和处置途径也在进行积极探索。
污泥干化焚烧技术在欧美等发达国家早已广泛应用,在我国则起步较晚。
随着上海石洞口污泥干化焚烧工程、中石油独山子干化焚烧工程、成都第一污水处理厂污泥干化焚烧工程等一批项目的建设和运行,国内对污泥干化焚烧技术的研究逐步深入,在设计方面也积累了一定的经验。
污泥干化焚烧技术为实现污泥的减量化、稳定化和无害化创造了前提条件,但是,脱水污泥由于水分含量超过80%,自身的热值不足以维持其燃烧,需要添加辅助燃料。
因此,需要将污泥的含固率提高到35%以上,一些高有机质的生物污泥就可以实现自我维持燃烧,同时还能给污泥的干化处理提供热量。
但是,根据目前污泥的性质,仅仅由污泥焚烧释放的热量并不能够满足湿污泥干化的要求,还需提供额外的能量才能实现污泥干化焚烧系统的能量平衡。
本文以某一正在调试的污泥干化焚烧工程为例,介绍了污泥干化焚烧技术中的能量平衡问题。
该工程污泥干化焚烧共设置两条生产线,每条生产线的处理能力为200t/d 湿污泥。
对其中一条生产线进行计算,给出需要补充的能量的数量,为工程设计和应用提供一些参考。
1问题分析1.1污泥成分分析本项目中设计污泥的基本成分见表1。
表1污泥基本成分设计污泥的含固率为20%,含固率的变化范围为17%~27%。
设计污泥湿基热值为2429kJ/kg,相当于绝干基热值为2900kcal/kg,绝干基低位热值的变化范围为1888~3300kcal/kg。
污泥的低位热值较低,根据相关规范要求,不能采用自持燃烧或者助燃焚烧,只能采用干化焚烧工艺[1]。
1.2工艺流程本项目采用的污泥干化焚烧工艺流程见图1。
污泥干化焚烧热平衡计算祝初梅1,田辉1,赵娟2(1.中国城市建设研究院,北京100029;2.机科发展科技股份有限公司,北京100044)摘要:以某项目的200t/d 污泥干化焚烧系统为例进行热量平衡计算,发现含水率为80%,低位热值为2429kJ/kg 的湿污泥干化至含水率为65%后进行焚烧的工艺并不能实现系统的热量平衡,需要额外补充饱和蒸汽1766.83kg/h,饱和蒸汽的压力为1.0MPa,温度为180℃。
污泥干燥设备工艺计算确定 18.5℃
P=0.1<[P]
故可以确定封头壁厚δn=10mm
表2.标准椭圆形封头结构尺寸
标准椭圆形封头结构尺寸
直边高度h2 (mm) 25.00
厚度δ（mm) 10.00
70.00 0.49
封头高度ｈ＇ （ｍｍ） 塔高度Ｈ０ （ｍｍ）
支座承受的载荷Ｑ （ｋＮ）
400.00 4400.00
6.46
３５－Ａ
高度Ｈ （ｍ） 250.00
3.7螺旋加料器设计 选用滤饼状物料单螺杆送料机 污泥粒径d mm 堆密度γ t/h 输送量校正系数C 填充系数ψ K值 A值 圆整后螺旋直径D m 驱动装置总效率η 物料阻力系数W0 功率备用系数k
DMC-120 10800~20800
2~4 1200~1500
0.52 Φ126×2000
0.5~0.7
1500.00
曲面高度h1 (mm) 375.00
2.6 支座 支座安装尺寸D mm 重力加速度g (m/s2) 偏心载荷Ge N
水平力作用点至地板高度h mm 不均匀系数k 设备总重m0 Kg 支座数量n
水平力p，取Pe 地震系数αe
1969.61 9.80 0.00
250.00 0.83
2000.00 4.00
18.5℃时水的焓值 KJ/Kg水
90℃时水蒸汽的焓值 KJ/Kg水
红色数据需与老师讨论确定 蓝色为自己确定数据 绿色为原始数据 每年300天，每天24h计算 查表得到的参数
第三章--工艺计算
11000.00 0.60 0.20 18.50 65.00
450.00 90.00 18.50 0.80
1.50 0.25
壁厚按外压球壳图算法计算 有效厚度δe mm Ri/δe A
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污泥烘干机工艺热平衡计算
发布时间：2012-10-20 15:50:57 设定条件：设定烘干原材料时，进入污泥烘干机的温度（t1）在750℃，蒸发每千克水分需烟气量为nkg，热平衡计算以蒸发量1kg水为单位。
（一）收入热
1、热气体带入热量
热气体在750℃时，平均比热C1=1.4KJ/kg.℃
Q1=n*C1*t1=n*1.4*750=1050n(KJ/kgH2O)
2、湿物料中被蒸发水量带入热（1kg）
水的比热C2=4.19KJ/kg.℃
Q2=C2*t2=4.19*20=83.8(KJ/kgH2O)
（二）热支出
蒸发水分消耗的热量
3、Qw=2490+1.8922*t3-4.19*t2=2490+1.8922*120-4.19*2=2633(KJ/kgH2O)
4、出污泥烘干机气体带走的热量
废气平均温度按照120℃时，平均比热C3=1.3KJ/kg.℃
Q3=n*C3*t3=n*1.3*120=156n(KJ/kgH2O)
5、加热物料消耗的热量
原材料的比热C’=0.84KJ/kg.℃
Q4=(100-W1)/(W-W2)*[C’*(100-W2)/100+C2*W2/100]*(t4-t2)
=(100-25)/(25-2)*[0.84*(100-2)/100+4.19*2/100]*(110-20)
=266.18(KJ/kgH2O)
6、污泥烘干机表面散热（Q5）
Q5=1.15*π*D*L*K*Δt/W=1.15*π*3.0*25*58*50/15333
=51.22(KJ/kgH2O)
按照平衡原理：收入热量=支出热量
Q1+Q2=Qw+Q3+Q4+Q5
n=(Qw+Q4+Q5-Q2)/(C1*t1-C3*t3)
=(2633+266.18+51.22-83.8)/(1050-156)
=3.20(KJ/kgH2O)
单位风量及单位热耗（热风温度750）单位烘干料热风 1.1399Nm3/kgR
单位水分热风 3.7171Nm3/kgH2O
单位烘干料热耗1030.4KJ/kgR
单位水分热耗3360KJ/kgH2O。