污泥成型焚燒熱用于工位采暖的新工藝
采用WXRF-1型污泥成型焚燒熱風爐進行污泥焚燒處理，可在處理污泥的同時使其熱值也得到利用，解決了車間工位采暖的問題，合理地利用了能源；灰渣可直接用于建筑材料，降低了污泥處理成本。該技術具有方法簡單實用、成本低、污泥處理徹底和再利用率高等特點。
1 引言
目前，國內外對污水處理廠所產生的污泥的處理方法有填埋、加工成肥料和干化焚燒等。其中，填埋是最主要的處理方法。污泥填埋方法簡單，費用較低，但存在占地大、處理不徹底易造成二次污染等問題。污泥制肥和干化焚燒方法處理雖較為徹底，但需對污泥深加工處理和預先干化，處理成本高而效益低，因此在實際應用中受到了一定的限制。采用脫水污泥成型焚燒處理技術，無需對污泥進行干化，處理成本低，且熱能全部用于工位采暖，可取得節能減排的效果，灰渣可全部再利用于建材，處理徹底，從根本上解決了污泥處理的難題。
承德縣污水處理廠2006年投入試運行，設計污水處理能力3萬t/d，采用活性污泥法工藝，主要任務是處理當地的工業和生活污水。污泥產量3000t/a，設計處理方法為送入垃圾處理廠填埋，此方法簡單但處理不徹底，容易造成二次污染。該污水處理廠脫水污泥的主要成分為：有機質25%、氮3%、磷2%、水70%，其中的有機質有一定熱值，通過燃燒試驗，含水率為25%的污泥，熱值約為15000kJ/kg，相當于低熱值的原煤，可采用混合成型焚燒的方式進行處理。方案是將含水率為70%的脫水污泥摻入干煤粉，壓制成工業用型煤，供本廠細格柵車間采暖使用，焚燒后的爐渣熱值低于200kJ/kg。
2 工藝過程
工藝過程主要由脫水污泥混合成型、焚燒和熱能利用三個環節組成。經壓濾機脫水后的污泥含水率約為70%，不經干化直接按1∶1的比例摻入干煤粉和石灰粘合劑，用型煤機壓制成150×150×80（mm）的方形工業用蜂窩煤，為污泥成型焚燒爐提供燃料。
污泥成型焚燒爐是焚燒過程中的關鍵設備，擔負著焚燒污泥和輸出熱能的任務，為提高爐膛溫度和達到工位采暖的目的，采用熱風輸出方式，直接將熱風送到采暖工位。污泥成型焚燒熱風爐由燃燒和熱交換兩部分組成：（1）燃燒部分送煤采用機械推進式手動爐排，自然通風方式，燃燒溫度1200℃；（2）換熱部分的主要結構件為鑄鐵爐膽和風火管，爐膽外側和風火管外部為熱風道，將熱能輸出。其特點是：結構緊湊、鑄鐵爐膽熱變形小、造價低、爐膛溫度高、燃燒效果好，熱效率達到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。
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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選材
目前，國內的燃煤熱風爐技術相對落后，尚無定型產品，市場上的小型原煤熱風爐的主受熱面耐久性差的問題一直未能解決，煙塵排放不能達標，推廣和使用受到限制。所以，污泥成型焚燒熱風爐需要根據實際情況進行設計。
污泥成型焚燒熱風爐爐膽的受熱面的材料和結構，是設計中首先需要解決的問題，受熱面可采用耐熱鋼板、耐火材料和耐熱鑄鐵等材料制成。這些材料的優缺點如下：
（1）耐熱鋼板
耐熱鋼板具有傳熱性好、重量輕和制作方便等優點，但存在熱變形嚴重、受熱后剛度變差、抗氧化、耐腐蝕性差和造價高等缺點。
（2）耐火材料
耐火材料具有價格便宜、耐熱性好、不氧化、耐腐蝕、熱變型小和制做容易等優點，但存在傳熱系數低、成型難度大、易龜裂和維修困難等缺陷。
（3）耐熱鑄鐵材料
耐熱鑄鐵材料除傳熱系數略低于耐熱鋼板外，耐熱、抗腐蝕、熱變形和剛度等指標，都高于耐熱鋼板。耐熱鑄鐵材料不存在耐火材料的缺陷，優點與耐火材料基本相同，但傳熱系數則大大高于耐火材料，具有價格適中、可定型批量生產、零價互換性好和維修方便等優點。缺點是爐膽鑄造難度大，裝配制造技術要求高。根據上述情況，自行設計的WXRF-1型污泥成型焚燒熱風爐的爐膽采用耐熱鑄鐵材料，拼裝式結構，解決了熱風爐主受熱面耐久性差的關鍵技術問題，使污泥成型焚燒熱風爐在焚燒污泥和實現工位采暖上有了技術保證。
3.2 WXRF-1型污泥成型焚燒熱風爐爐膽結構
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。
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3.3 WXRF-1型污泥成型焚燒熱風爐負荷調整方式
為防止熱風爐爐膽過燒，負荷調整時不對送風系統進行調整，仍維持其設計風壓和風量，采用溫度自動控制輸出熱能。負荷調整是通過控制燃燒狀況來完成的，由于該爐型采用手工加污泥型煤，加煤量需根據燃燒狀況確定。調整燃燒狀況可自動或手動完成，自動控制系統可根據室內設置的溫度傳感器，設定參數后自動控制燃燒系統自然進風風門的開閉，達到調整負荷的目的。
4 工位熱風采暖系統設計
4.1 熱工計算
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：
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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。
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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，該熱風爐比傳統的熱水采暖爐熱效率高16%，出力超過設計能力18.29%。
6 結論
WXRF-1型污泥成型焚燒熱風爐，采用組合式爐膽，便于定型生產，設計時可根據污泥種類和發熱值的大小來調整爐體受熱面的大小。爐膽抗熱變形能力強，維修組裝制造方便，布風均勻無死角，受熱面傳熱和受熱均衡，解決了普通熱風爐爐膽使用壽命短、維護量大的問題，提高了污泥成型焚燒熱風爐的實用性、經濟性和熱效率。使用WXRF-1型污泥成型焚燒熱風爐進行污泥焚燒處理，不但達到了污泥焚燒處理的目的，也完成了細格柵車間工位采暖的任務，充分合理地利用了能源。
根據實際運行情況測算，一臺WXRF-1型污泥成型焚燒熱風爐，出力50%即可滿足細格柵車間工位取暖的實際需要，可節能70%，節能效果顯著；降低了污泥處理成本，污泥處理徹底，灰渣可直接再利用，不會造成二次污染；其熱值得到了利用，每年可節約燃煤費用2萬元。總之，該方法簡單實用、成本低、處理徹底、再利用率高。
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