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深南电低温带式干化的“节能”与真实成本解析
深南电于2007年12月发布公告,拟投资1.6亿建设一个400吨的污泥干化项目。该项目被列为
国家循环经济示范工程,2008年4月完成招标。2010年8月,根据深圳南山热电股份有限公司二○
一○年半年度报告,“该项目自2008年来已连续三年被认定为深圳市重大建设项目,其四条污泥干
化处理线自去年11月份开始,陆续进行了静态、动态调试。截止6月30日,已累计处理湿污泥约
2,900吨,干泥综合利用约900吨”。
深圳南山电厂为使用天然气燃气发电的调峰电厂,采用其130度的废热烟气进行干化,热能零
成本,从题材看有非常先进的节能理念。
2010年4月在秦皇岛召开的2010年中国城镇污泥处理处置技术与应用高级研讨会上,该项目的
设计人员发表了一篇题为“国家循环经济示范项目——深南电污泥干化项目介绍”的文章,首次对
该项目进行了全面推介。该文作者2010年11月在海口召开的全国排水委员会2010年年会论文集中
发表了同一标题的文章,但内容有较大变化,取消了两个至关重要的图表:发电机组供热系统图及
污泥干化系统图。
根据这两篇文章的数据,我得以对此项目的热工条件进行了校核,由此对这种带式低温干化工
艺有了初步了解。有关其真实能耗和成本的分析亦由此展开。
一、干化系统的热平衡与湿平衡
带式干化属于典型的对流型干燥,它依靠大量工艺气体的流动,将污泥中的水分带走。采用热
空气可提高对流气体的水蒸气压差,从而有利于污泥中水分向气体中转移。基于这一点,无论系统
是多么复杂,有多少次换热(冷凝、预热、加热),只要给出各点的温度和流量,基本上就可以了
解其精确的物流和热量分配。
该文章给出的两个系统图,将流程、换热器位置、温度点、介质流量均做了较为详细的标示,
但流量单位究竟是否为标准立方米未做明确说明(疑为标立米),核算下来,热和湿平衡有较大出
入,也与文章所提的污泥干化主要性能指标对不上。
比如,发电机组供热系统图给出的数据是单台100度热水流量360t/h,回水温度85度,这意味
着单条干化线的需热量为2700000kcal/h;但在污泥干化系统图中,冷凝器的冷却水流量为125t/d,
温度从53度降为29度,冷凝焓为3000000kcal/h。给热量小于冷凝量,有些说不过去。
从循环气量、冷凝风量、补充风量的大整数标注看,最有可能的是,作者为了保密,还是有意
修改了这些数据,这一点无可厚非。要了解此工艺的真实状况,必须精确地建立热平衡和湿平衡,
以便了解其中一些关键的过程量。温度值应该是真实的,那么此题的关键是找到这三个风量值。分
析思路如下:
将干燥系统(包括所有气体回路)的入出口视为一个封闭系,建立热平衡和湿平衡;
入口端的总焓由冷凝气体再热后的焓、循环气体再热后的焓、环境空气焓构成;
出口端则为总循环风量在出口温度下的焓,它是风量和该点含湿量的函数。
入口端的湿度应等于出口端湿度,即由循环风含湿量、冷凝风的含湿量、环境补风的含湿量以
及干化蒸发量构成;
干化系统图给出了4个加热器和1个冷凝器的入出口温度;5个换热系统中有循环风出口、冷凝
风出口、环境空气三个含湿量值,其中只有循环风湿度未知;加上三个未知的风量,则可建立几个
二元一次方程组联立求解。以下为结果(单条干化线):
冷凝风量(干)kg/h66500
冷凝再加热风量(干)kg/h58520
冷凝风流量Nm3/h51431
环境补充风量(干)kg/h7980
环境风流量Nm3/h6172
反复循环风量(干)kg/h827000
反复循环风流量Nm3/h639598
总循环风量(干)kg/h901480
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