污泥干化焚燒設(shè)備在熱電企業(yè)的應(yīng)用

俞保云，孟志潔，潘旭霞

（嘉興新嘉愛斯熱電有限公司，浙江 嘉興 314016）

一、污泥的干化處理

為了實(shí)現(xiàn)污泥的焚燒處置，就必須尋求一種經(jīng)濟(jì)合理的干化方法。當(dāng)前主要的污泥脫水方法及效果見表1。

表1

上述這些方法中，目前被污水處理廠廣泛采用的是板框壓濾機(jī)、帶式壓濾機(jī)和離心脫水機(jī)，經(jīng)過這幾種方法脫水后的污泥由于含水率一般還在75%以上，直接摻煤燃燒的經(jīng)濟(jì)性很差，因此需要對(duì)脫水污泥進(jìn)一步的干化、半干化處理。

在總結(jié)已有工程和現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，在熱電廠內(nèi)采取對(duì)脫水污泥進(jìn)行熱干化處理與高溫焚燒處置的工藝方案是比較可行的。干化焚燒聯(lián)合處理工藝是采用低品位蒸汽對(duì)污泥進(jìn)行熱干化并送入焚燒爐焚燒。干化工藝是本系統(tǒng)的核心工藝。由于干化污泥具有易燃、易分解的特點(diǎn)，當(dāng)污泥干化至含水率35%以下時(shí)，極易產(chǎn)生揚(yáng)塵影響環(huán)境；而含水率在45%以上時(shí)，由于污泥尚未脫離粘結(jié)區(qū)，污泥還存在著抱團(tuán)、結(jié)塊等情形，不利于后續(xù)污泥的輸送和焚燒，因此控制干化后的污泥含水率在40%左右，使污泥成2～3mm左右的松散顆粒，既便于輸送又不會(huì)出現(xiàn)揚(yáng)塵，解決了污泥干化過程中發(fā)生粉塵爆炸等問題，又可以保存污泥中98%以上的熱值，同時(shí)可對(duì)污泥儲(chǔ)存庫(kù)房以及污泥干化車間內(nèi)采用負(fù)壓設(shè)計(jì)、室內(nèi)空氣用風(fēng)機(jī)抽吸至焚燒爐內(nèi)高溫焚燒，以解決污泥庫(kù)房以及干化車間內(nèi)的異味。

為解決污泥處理的連續(xù)性和穩(wěn)定性，在污泥干化系統(tǒng)的設(shè)備選擇上也需要重點(diǎn)考慮。首先在濕污泥進(jìn)料的輸送上，目前通常采用螺桿泵輸送，由于螺桿泵輸送對(duì)污泥含水率、污泥顆粒度和含纖維雜質(zhì)有特殊要求，往往因水分偏低和雜質(zhì)問題而造成螺桿泵的堵塞，影響了輸送系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，維修工作量大和維修費(fèi)用高，影響環(huán)境條件，而且電耗高，對(duì)污泥含水率適應(yīng)性較差，在含水率80%以下濕污泥的輸送中常出現(xiàn)由于污泥流動(dòng)性差、阻力大造成螺桿泵無法輸送等故障，此時(shí)為了輸送就不得不人工往污泥中加水，而這部分加入的水在熱干化過程中將多消耗大量的能量，造成極大的浪費(fèi)。因此為了滿足輸送不同含水率的污泥應(yīng)優(yōu)先采用無軸雙螺旋輸送機(jī)輸送污泥。無軸螺旋不易粘結(jié)、堵塞，不受污泥含水率、雜質(zhì)等限制，能順暢給料，空間大、磨損小、耗電小，維修費(fèi)用低；同時(shí)利用變頻器實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)無軸螺旋轉(zhuǎn)速，來調(diào)節(jié)污泥輸送量，可確保喂料均勻性。雙螺旋還可以通過自身兩個(gè)螺旋輸送葉片之間的相對(duì)嚙合實(shí)現(xiàn)輸送過程中的自清理功能，有效防止污泥的粘結(jié)。

干化設(shè)備選用上應(yīng)優(yōu)先選用“超圓盤式污泥干化機(jī)”，它與以往的單軸式或多軸式干化機(jī)相比傳熱面積大、攪拌效果好，更能促進(jìn)水分的蒸發(fā)和去除。它熱效率高，自動(dòng)化程度高，適合于大污泥量的處理和24h連續(xù)處理，是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、產(chǎn)業(yè)化處理污泥的關(guān)鍵。污泥經(jīng)雙螺旋輸送機(jī)送入超圓盤式干化機(jī)，在干化機(jī)殼體和轉(zhuǎn)盤內(nèi)均通有低品位蒸汽，通過調(diào)節(jié)進(jìn)泥量和干化機(jī)轉(zhuǎn)速等參數(shù)，將蒸汽熱干化后的污泥含水率控制在40%左右，這樣有利于污泥的輸送、貯藏，又防止干污泥揚(yáng)塵產(chǎn)生和爆炸的發(fā)生，同時(shí)保存了污泥中98%以上的熱值。污泥干化過程中蒸汽冷凝水回收通過疏水泵送回除氧器利用。污泥干化過程中產(chǎn)生的尾氣引入冷凝器，通過抽吸風(fēng)機(jī)將冷凝器內(nèi)未凝結(jié)的氣體送入焚燒爐爐膛燃燒，防止廢氣外泄。凝結(jié)水泵則將冷凝器內(nèi)的凝結(jié)水送至污水處理站處理后回用。

蒸汽消耗直接關(guān)系到污泥處理的成本。在干化選用的蒸汽品質(zhì)上，可利用熱電廠的低品位飽和蒸汽供至超圓盤式污泥干化機(jī)，并通過大流量疏水閥的疏水排至疏水箱后回用，以進(jìn)一步降低消耗。

為保證污泥在熱干化過程中的穩(wěn)定性，必須控制好以下運(yùn)行參數(shù)：濕污泥含水率、濕污泥進(jìn)料量、蒸汽參數(shù)、風(fēng)機(jī)抽吸風(fēng)量。

二、污泥的焚燒處置及煙氣處理

污泥焚燒也有多種形式，常見的焚燒設(shè)備見表2。從表2看到，流化床比其他兩種設(shè)備具有明顯的優(yōu)勢(shì)，而且從環(huán)保角度考慮，流化床在二氧化硫和氮氧化物的排放控制上也比其他爐型具有優(yōu)勢(shì)，因此污泥焚燒爐采用循環(huán)流化床潔凈燃燒技術(shù)是現(xiàn)階段一種可行的方法。為了使循環(huán)流化床焚燒鍋爐適合半干化污泥與燃料煤摻燒，對(duì)污泥焚燒鍋爐加大了混合燃料的進(jìn)料口及出渣口尺寸、增加燃燒室容積、尾部采用防腐和防磨處理等。循環(huán)流化床污泥焚燒鍋爐采用清潔燃燒技術(shù)，具有燃燒效率高、負(fù)荷調(diào)整范圍寬、混合燃料易燃盡、污染物排放量低、爐內(nèi)燃燒強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。燃燒室中的燃燒溫度控制在900～950℃，同時(shí)采用分級(jí)送風(fēng)助燃控制，保證爐內(nèi)合理的氧濃度分布，控制了NOX和CO的生存。爐前裝設(shè)有石灰石粉噴入口，運(yùn)行中噴入石灰石粉作為脫硫劑在干污泥和煤燃燒過程中實(shí)現(xiàn)一級(jí)脫硫，從而有效降低了煙氣中SO2含量。干污泥和煤混合燃料送入900～950℃的爐膛，并由強(qiáng)烈的一次風(fēng)攪動(dòng)作用，同時(shí)混合燃料顆粒在爐膛內(nèi)停留時(shí)間大于3s，保證了污泥和煤燃燒的穩(wěn)定、充分，有效抑制了二惡英的生存；污泥經(jīng)干化后再行焚燒，煙氣量大為減少，保證了焚燒爐的正常運(yùn)行，適合于大規(guī)模、產(chǎn)業(yè)化處理污泥。

表2 各種焚燒裝置的比較

目前我國(guó)污泥焚燒爐還沒有專門的煙氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，推薦采用國(guó)家生活垃圾焚燒污染物排放控制標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)，其工藝過程為：從焚燒爐出來已經(jīng)一級(jí)脫硫后的煙氣先經(jīng)過高效靜電除塵器除去大部分煙塵，再?gòu)牟即龎m器進(jìn)口的煙道噴入一定量的活性炭粉末，對(duì)重金屬離子和二惡英進(jìn)行吸附，脫除煙氣中的二惡英、重金屬離子等，然后經(jīng)過布袋除塵器后再進(jìn)入爐外雙堿法脫硫裝置進(jìn)行二級(jí)濕法處理，最后使得煙氣達(dá)標(biāo)排放。

雙堿法爐外脫硫工藝的特點(diǎn)是SO2與堿的反應(yīng)，通過煙氣與堿性循環(huán)液的接觸以及調(diào)整氣液比和脫硫循環(huán)水的pH值完成對(duì)煙氣中SO2的有效吸收，并通過加入石灰對(duì)循環(huán)液進(jìn)行再生，同時(shí)生成的脫硫渣可供建材業(yè)使用。這種處理工藝的優(yōu)點(diǎn)是脫硫效率高、脫硫響應(yīng)速度快、設(shè)備簡(jiǎn)單、操控方便。

綜上所述，對(duì)熱電廠周圍一定范圍內(nèi)的污泥實(shí)行干化焚燒是比較現(xiàn)實(shí)和經(jīng)濟(jì)的，一方面可以利用熱電廠內(nèi)的低品位蒸汽作為干化熱源，干化后的蒸汽疏水又可以重新進(jìn)入熱電廠的疏水系統(tǒng)進(jìn)行回用，提高綜合熱效率。干化后的污泥又可以與煤一起作為混合燃料。另一方面熱電廠有較為成熟的環(huán)境管理體系，這為控制煙氣達(dá)標(biāo)、污泥處置等工作提供了必要的保障，因此在熱電廠內(nèi)實(shí)施污泥的干化焚燒處置有明顯的優(yōu)越性。