生物质发酵药渣焚烧处理工艺设计

卢川鑫

（福建省丰泉环保控股有限公司福建福州350002）

生物质发酵药渣焚烧处理工艺设计

卢川鑫

（福建省丰泉环保控股有限公司福建福州350002）

某抗生素制药企业将生物质药渣进行烘干、造粒后采用一体式焚烧炉进行焚烧处理，将生物质药渣进行无害化、减量化、资源化符合国家技术、经济、产业、节能减排等政策，具有良好的社会效益、环境效益和经济效益。本文简要介绍针对生物质发酵药渣的烘干、造粒和采用一体式焚烧炉焚烧及其无害化处理系统工艺设计。

生物质；发酵；药渣；一体式焚烧炉；烘干；造粒

1　前言

抗生素制药企业的发酵原料一般采用玉米粉、糊精等作为抗生素细菌的营养源，当可用细菌生长到一定阶段后采用萃取剂行萃取，发酵药渣进行灭活处理后进行填埋或堆肥处理，但随着药企规模的不断发展，发酵药渣的产量也不断增长，填埋和堆肥的处理成本也越来越高，填埋场地和堆肥环境的恶化已经越来越难以满足日益严格的环保要求，因此迫切需要一种新的更加环保的处理方式。本工艺就是基于此背景而产生一种可对生物质发酵药渣进行无害化、减量化、资源化，具有良好的社会效益、环境效益和经济效益的处理方法。

2　设计参数

本工艺以某抗生素制药企业每天焚烧80t发酵药渣为例进行设计，设计低位热值1200kcal/kg，含水率55%，年运转时间8000h以上，辅助燃料为0#柴油，配置一台6t/h、0.8MPA的一体式循环流化床锅炉。发酵药渣的元素组成、水分、灰分、热值测定结果列表如表1所示。焚烧系统主要技术参数如下表2所示。

表1　发酵药渣的元素组成、水分、灰分、热值测定结果

表2　焚烧系统主要设计参数

烟气处理系统，满足《危险废物焚烧污染控制标准》GB 18484-2001中的有关要求，采用标准允许排放限值来进行设计。

3　工艺流程框图及说明

根据生物质发酵药渣的特性几参数，设计的工艺流程如图1所示。

图1　工艺流程框图

由于生物质发酵药渣存在热值低、含水率大，板框压滤后物料堆积密实，粉末颗粒小，透气性差等特性，因此，在药渣进入一体式焚烧炉前采用烘干+造粒的预处理技术。从而提高入炉药渣热值并延长炉内停留时间以提高焚烧效率，烘干后可以使入炉药渣含水率降至30%以下，低位热值大于1660kcal/kg。

发酵药渣经厂内板框压滤机压滤后采用运输车输送至焚烧厂，卸入缓冲斗内，由螺旋输送机送至皮带输送机上，皮带输送机配有称重装置，通过变频调节螺旋输送机的频率，药渣可均匀定量地输送至盘式烘干机内，吸收经蒸气加热的夹套、中空轴及圆盘提供的热能后，经圆盘旋转搅拌、水平推进，自出料口排出机体。该设备热介质采用余热锅炉产生的部份蒸气，蒸气冷凝水可返回至软化水箱循环使用。产生的废气接入厂内喷淋除臭装置处理并脱水后经鼓风机引入焚烧炉内燃烧，产生的污水进入厂内污水管网。

发酵药渣经烘干、脱水后由螺旋输送机送至造粒机。螺旋输送机采用变频控制，可根据造粒机电流变化调节输送速度。药渣经挤压成型后进入焚烧炉内焚烧，可改善热传递，增强透气性，形成碳化层，提高焚烧效率，同时满足流化床燃烧原理的要求。药渣造粒后进入颗粒物储仓，储仓容积为20m3,以保证在设备出现事故或检修时焚烧系统能正常运行。药渣颗粒经过螺旋称重机均匀定量地输送至焚烧炉进料口。药渣经过焚烧炉前端的烘干段进行再次烘干后进入高温燃烧区域燃烧，使腐败性的有机物因高温（二燃室温度大于1100℃）燃烧而成为无机物，病原性生物因在高温焚烧下消灭，产生的不可燃成份和燃烬后的炉渣经出渣管落入渣仓中。

燃烧空气供给系统根据药渣燃烧阶段所需的助燃空气，由鼓风机从预处理车间抽吸经急冷式热交换器加热后送入焚烧炉内，分别为焚烧炉入口烘干段、循环流化床炉膛底部、二燃室供风，使炉膛烟气产生强烈湍流，消除化学不完全燃烧损失和有利于飞灰中碳粒的燃烬。所需空气取自于药渣预处理车间，使药渣预处理车间维持负压，确保预处理车间臭气不会外逸。

焚烧炉设有点火燃烧机和辅助燃烧机，用轻柴油作为辅助燃料，供点火升温用，正常运行时不启动辅助燃烧系统，有时药渣热值偏低、水分较高、炉膛出口温度不能维持在1100℃以上，此时启用辅助燃烧装置、以提高炉温达到稳定燃烧。停炉过程中，辅助燃烧装置在停止进料前启动，直至药渣燃烬为止。

在二燃室充分燃烧的高温烟气通过余热锅炉进行热能回收利用，回收烟气热量产生0.8MPA，170℃饱和蒸气，同时，将部份蒸气引入盘式烘干机内作为热介质进行烘干作业，从而大大降低能源消耗，另一部分蒸气则供给药厂发酵车间使用，有效地创造经济价值。

为了提高炉膛温度，特别是焚烧低热值药渣时，为保证炉膛处于较高温度，保证炉膛中心温度达到物料燃烧的要求，节约能源及降低辅助燃料消耗，本工艺设置一台烟气余热利用装置，集空气预热器与热交换器为一体，该装置上部为气-水换热器，将药渣焚烧产生的烟气余热转换为热水，部分热水作为锅炉给水，其余热水并入厂区供热管网。烟气换热后引入该装置下部的气-气换热器，将预处理车间内臭气进行加热，再引入焚烧炉内进行助燃。

本工艺烟气净化系统采用“炉内脱硫+半干法除酸塔+活性炭/消石灰喷粉装置+布袋除尘器”，在焚烧炉内加入生石灰进行炉内高温脱硫然后烟气进入半干法除酸塔，将碱液高压雾化喷入塔内，和烟气充分混合进行中和反应，并增加烟气湿度，提高消石灰和活性碳的反应及吸附活性，同时控制入袋温度，彻底将烟气中酸性气体及其它有毒有害物质清除干净，确保尾气达标排放。

在除酸塔和布袋除尘器之间喷入活性炭以吸附烟气中的重金属和呋喃类等有毒有害物质，并可根据药渣中酸性成份变化调节喷入消石灰以进一步除酸。

烟气经布袋除尘器除掉烟气中的粉尘及反应产物后，符合排放标准的烟气通过引风机送至烟囱排放至大气。

工艺系统中换热装置和尾气净化装置产生的飞灰通过刮板除灰机收集至灰渣仓，然后再进行固化处理。

4　本工艺设计特点

4.1预处理采用造粒技术，使极细粉末的发酵药渣形成Φ8×10的圆柱体，增大了入炉物料颗粒，使得药渣在炉内有足够的停留时间进行燃烧分解，彻底破坏有毒有害物质，解决了普通抗生素药渣粉末进入炉内即被热风吹到焚烧系统后段，造成燃烧不完全，烟气CO含量大量超标的情况。

4.2采用蒸气烘干的盘式烘干机，有效利用了药渣自身燃烧产生的蒸气进行烘干，有效节约了能源，降低了运行成本，实现了循环经济。盘式烘干机转速可调可控，使得物料烘干水分可以较精确的控制在造粒机要求的范围内。

4.3采用一体式设计的循环流化床结构，在流化床入口出增加物料烘干段，使得药渣颗粒在进入焚烧炉前再次进行烘干，确保焚烧稳定运行。

4.4烟气净化系统采用“炉内脱硫+半干法除酸塔+活性炭/消石灰喷粉装置+布袋除尘器”该系统可对抗生素生产工艺中加入的H2SO4或HCl以及焚烧产生的酸性气体进行彻底的中和，加入活性炭可以有效吸收重金属以及呋喃类物质，有效净化烟气，确保烟气达标排放。

5　结语

该工艺系统在实际运行后表明，抗生素药渣采用烘干+造粒并使用一体式循环流化床焚烧可实现药渣减量化、无害化、资源化处理，技术先进，尾气能够达标排放，并能将焚烧产生的蒸气一部分满足烘干要求的同时将另一部分送到发酵车间进行有效利用，实现了良好的社会效应、环境效益和经济效益，对企业的可持续发展具有重要意义。

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卢川鑫（1974—），男，福建省福州，工程师，就职于福建丰泉环保股控有限公司。