随着我国城市化进程的推进和社会经济的发展,污泥生成量在迅速增加。作为污泥减量化、无害化、资源化的有效处理方式,污泥的干化、焚烧处理已被广泛关注。污泥的干化规律、干化工艺的研究一直是人们的研究重点。本文以市政污泥和造纸污泥为研究对象,先在干燥箱里对污泥的恒温干燥规律进行了机理研究,在此基础上对污泥流化床干化进行了有益的探索,进而设计了流化床喷雾干化塔实验台并进行了实验研究。这些研究工作为污泥处理的工业应用提供了参考依据。温度、比表面积(单位质量的蒸发面积)和污泥种类对污泥干燥效率有较大影响。本文在干燥箱里通过改变污泥样品和有关参数:干燥温度、样品的比表面积研究了污泥含水率随时间的变化规律。研究发现,在快速干燥、恒速干燥和降速干燥三个阶段市政污泥的百分失水速率均比造纸污泥小约0.01%/s,通过干燥动力学分析发现市政污泥失水速率常数k远小于造纸污泥。恒温干燥温度升高,传热速率加快,导致水分挥发加快。污泥失水速率越大,失水速率常数k越大。样品比表面积越大,失水速率越大。实验发现30℃条件下,比表面积为3.24 cm2/g的造纸污泥干燥到含水率为1%所需的时间约为13小时,市政污泥约为15小时,耗费时间较长。130℃条件下比表面积为3.24 cm2/g的造纸污泥干燥到含水率为1%所需的时间约为33分钟,市政污泥约为83分钟,耗费时间较少。该温度与锅炉排烟温度比较接近,因此可以利用大型锅炉尾部烟气对污泥进行干燥,提高能源利用率。湿污泥需进行干化处理后才能进入锅炉焚烧。研究发现造纸中段水污泥在水分含量降低到40%左右后,其低位发热量可以达到3000～5000kJ/kg,可以基本满足燃烧要求。半干化污泥与煤混烧的最大掺混比率会受到干燥程度的影响,计算表明利用锅炉尾部烟气的余热,能够满足污泥干燥吸热的要求。通过污泥掺混燃烧热力计算得到不同干燥程度条件下,半干化造纸污泥与煤的最大掺混比,因此在保证锅炉燃烧稳定性的前提下,可以计算得到最大污泥处理量。将中段水污泥从71.46%干燥到60%湿基水分,流化床锅炉排烟温度180℃,在干燥塔中放热降低到130℃,该设计条件下,最大掺烧质量比为:38.5(半干化污泥):61.5(煤)。在设定的入口烟温、干燥后污泥含水率以及雾化污泥颗粒直径等条件下,经过热力计算可以得到对应的污泥颗粒在炉内的停留时间、干化塔的几何尺寸。为了提高干化效率,降低污泥产品含水率,采用循环流化床形式的干化塔并布置床料,可以使炉内传热得到极大的强化。设计了流化床喷雾干化塔实验台并进行了实验研究,从实验得知:污泥水分含量在78%以上时具有较好的雾化效果。通过采取在干化塔内添加石英砂床料的强化传热措施,经三通道雾化喷嘴喷出的(污泥滴直径主要分布在0.1~1mm之间)含水率80%的污泥液滴能够在高度4m、直径0.3m的喷雾干化塔台内干燥到含水率17.43%。由此可见,采用循环流化床形式的干化塔,布置床料,这将使炉内传热得到极大的强化,干化后的污泥产品能够满足较大掺烧比(污泥与煤)的要求。通过以上研究,为掌握污泥干化特性提供了科学数据,同时为研发污泥干化工艺提供了有益的参考。