论文总字数：66464字

摘 要

全球工业持续发展，城市人口迅速增加，城市生产带来的污水与人们生活中污水的排放量逐渐增多，而污泥是污水处理过程中主要的固体废物，与此同时，污泥的产量也剧增，由此带来的污泥处理处置问题备受关注。利用流经锅炉换热面生成的热蒸汽对污泥进行干化处理，再送入绝热炉膛焚烧，是实现污水污泥处理处置“减量化、无害化、资源化”原则的重要技术之一。本文进行城市污泥深度脱水、干化及焚烧系统优化研究，对于污泥处置的过程参数选取具有指导意义。

本文在调研得到城市污泥深度脱水、干化及焚烧系统工程投资和运行成本数据的基础上，建立锅炉焚烧系统的热平衡计算，针对500吨/天的污泥处理量，对污泥处理处置的三个主要环节——深度脱水、干化、焚烧进行综合的经济性分析。针对城市污泥深度脱水、干化及焚烧系统，计算得到系统的设备投资费、运行成本费及产生的蒸汽效益与污泥处理的过程参数之间的关系式，建立优化目标函数，通过Java语言编写程序，计算得到目标函数的最大极值。优化计算结果表明：在典型工况折现率、蒸汽价格为100元/吨、干燥机系数和污泥干基热值的条件下，进行优化分析得出，污泥处置系统的最大净现值万元，对应的优化过程参数分别为，。

本文的研究方法和结果，对于污泥完整的处理处置系统——深度脱水、干化、焚烧系统的优化设计与实际运行具有一定的参考价值。

关键词：污泥；干化；焚烧；优化；经济性分析

Abstract

The continuous development of global industry and the rapid increase in urban population, caused the sewage generated by urban production and the increase in the discharge of sewage in people's lives. However, the sludge is the main solid waste in the sewage treatment process. At the same time, a surge of the sludge production is also appeared, the resulting sludge treatment and disposal issues of concern. It is one of the important technologies to realize the principle of "reduction, harmless and resource-saving" of sewage sludge treatment by using the hot steam generated by the boiler heat transfer surface to dry the sludge and then into the adiabatic furnace to burning. In this paper, the research on the deep dewatering, drying and incineration of urban sludge is of great significance for the selection of intermediate parameters in the sludge disposal process.

Based on the data of the investment and operation cost of deep sludge dewatering, drying and incineration system, the heat balance calculation of the boiler incineration system was established. The sludge treatment was carried out for 500 tons / day of sludge treatment. Three major links - deep dehydration, drying, incineration for a comprehensive economic analysis. In order to solve the relationship between the system investment cost, the operating cost and the steam benefit and the process parameters of the sludge treatment, the optimization objective function is established for the urban sludge deep dehydration, drying and incineration system. Write the program to calculate the maximum extreme value of the objective function. The results of optimization calculation show that under the condition of typical operating rate discount rate i = 10%, steam price is 100 Yuan / ton, dryer coefficient n = 1.1 and sludge dry basis calorific value Q = 1600 Kcal / kg The results show that the maximum net NPV of the sludge treatment system is 104.3157 million yuan, and the corresponding optimization parameters are u1 = 56.00% and u2 = 36.50%.

The research methods and results of this paper have certain reference value for the optimization design and actual operation of the complete disposal and disposal system of sludge - deep dewatering, drying and incineration system.

KEY WORDS: sludge; drying; incineration; optimization; economic analysis

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.1.1污泥特性与危害 1

1.1.2污泥处理处置方法 2

1.2研究现状及不足 4

1.2.1污泥干化特性的研究进展 4

1.2.2国内外研究状况比较 4

1.3研究内容 5

第二章 优化系统研究对象及优化模型 6

2.1研究对象 6

2.1.1深度脱水系统工艺流程 7

2.1.2热干化系统工艺流程 7

2.1.3焚烧系统工艺流程 7

2.2焚烧炉热力计算及投资、成本、效益分析 7

2.2.1焚烧系统设备投资计算与分析 8

2.2.2焚烧系统运行成本计算与分析 10

2.2.3焚烧系统蒸汽效益计算与分析 11

2.3数学模型 12

2.4本章小结 15

第三章 优化计算及分析 16

3.1优化软件介绍及优化方法 16

3.1.1Java语言及Eclipse软件介绍 16

3.1.2优化方法 16

3.2典型工况优化结果分析 17

3.3影响优化结果的因素分析 19

3.3.1折现率的影响 19

3.3.2蒸汽价格的影响 21

3.3.3污泥干基热值的影响 22

3.3.4干燥机系数的影响 24

3.4本章小结 25

第四章 结论与展望 26

4.1结论 26

4.2主要创新点 26

4.3展望 27

致 谢 28

参考文献 29

附 录1 主要符号表 30

附 录2 焚烧炉几何计算书与热平衡计算书 38

绪论

1.1研究背景

随着经济发展和生态文明建设的加速进行，城市污水污泥的产生与处理问题逐渐引起人们的关注。我国城市污水处理量、处理率不断提高，在处理城市污水的同时，会产生大量的市政污泥，如果不进行妥善处理，这将会引起严重的二次污染^[18]。我国的污泥处理处置工作现仍处于发展阶段，目前比较常见的污泥处理处置方法有卫生填埋、堆肥、农业利用和焚烧等。

污泥的共性是含水率很高，一般情况在25%-98%^[1]，体积很大，不易处理，并且含有大量的病原体和致病微生物、重金属和部分有毒、有害成分。这样的污泥直接排放入自然环境中，将对生态环境和人类以及动物的健康造成极大的威胁和损害。近十年，我国污水废水处理行业发展迅速，国内的污水处理能力以16%的年增长速度大幅度提高，2010年，污水污泥的产量已达到2200万吨，预计到2020年将突破6000万吨^[2]。市政污泥的处理处置形式已经不再是过去分散式的各厂各家处理，而更趋于集中式的系统化处理，秉着“减量化、无害化、资源化”的污泥处置原则^[10]，对污泥进行脱水、干化、焚烧的系统化处理显得尤为重要。

1.1.1污泥特性与危害

作为污水处理后的主要产物，污泥具有以下特性：

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