污泥干化系統(tǒng)存在的問題及解決措施

宋相和（中石油云南石化有限公司）

國內(nèi)固廢處理尚在發(fā)展階段，干化焚燒聯(lián)運工藝較為復(fù)雜，建設(shè)難度較高，近年來國內(nèi)成功的案例不多[1]，且含有多種重金屬以及硫化物、苯系物、酚類等，散發(fā)惡臭氣味[2]，含有易燃易爆物質(zhì)，在選擇處理工藝時需考慮防爆問題[3]。干化焚燒聯(lián)運的設(shè)計、施工、運行等各方面可借鑒的項目較少[4-6]，云南石化污泥干化焚燒單元的開工經(jīng)驗可為同行提供參考。

云南石化污泥干化焚燒單元，是云南石化公司重要環(huán)保設(shè)施之一，設(shè)計處理能力20 t/d，2018年4月正式投用，對污水處理場“三泥”、罐區(qū)罐底油泥等廠區(qū)產(chǎn)生的固廢進行處理。采用“渦輪薄層干化+回轉(zhuǎn)窯爐焚燒+余熱利用+尾氣治理”的技術(shù)路線，含油污泥經(jīng)過離心脫水、薄層渦輪干化后的含固率可達70%，經(jīng)過焚燒后的爐渣和飛灰送至昆明危險廢物處理處置中心進行安全填埋，利用焚燒余熱回收自產(chǎn)蒸汽，滿足干化系統(tǒng)的運行，焚燒產(chǎn)生的煙氣經(jīng)過脫氮、脫硫、除塵、活性炭吸附等工藝處理后由60 m 排氣筒高空排放，排放濃度完全滿足GB 18484—2001《危險廢物焚燒污染控制標準》要求。

1 工藝流程

污水處理場產(chǎn)生的有機泥經(jīng)污泥濃縮罐重力濃縮脫水后送至離心脫水機，脫水后的濕污泥含水率約為80%～85%，經(jīng)過干化處理后含水率降至30%。

污泥的干化是基于薄層渦輪干化技術(shù)，利用1.0 MPa 蒸汽作為熱源，從干化機出來的干泥和工藝氣體一起進入旋風(fēng)分離器，分離后的干泥通過冷卻輸送機送往焚燒爐，工藝氣體進入文丘里洗滌塔除塵后，由離心風(fēng)機抽取并循環(huán)到閉環(huán)干化回路中。為了保持閉環(huán)干化回路微負壓，與濕污泥水分蒸發(fā)量相等的一股工藝氣體從閉環(huán)干化回路中抽出，經(jīng)過冷凝后的臭氣被送往污水處理場臭氣處理系統(tǒng)進行處理。

干化后的污泥進入回轉(zhuǎn)窯中進行焚燒，回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)速在0.2～1.5 r/min間可調(diào)，污泥在850 ℃的環(huán)境下停留1.5～2.0 h，焚燒后的爐渣經(jīng)水降溫后外運，焚燒產(chǎn)生的煙氣，由窯體尾部進入二燃室，煙氣在1 100 ℃以上的高溫條件，停留時間不小于2 s，避免二噁英產(chǎn)生。從二燃室出來的高溫?zé)煔膺M入余熱鍋爐，利用煙氣中的余熱加熱除氧水生產(chǎn)1.0 MPa 的飽和蒸汽，換熱后煙氣進入經(jīng)由急冷塔-布袋除塵器-濕式洗滌塔-煙氣再熱器等煙氣處理后高空排放，工藝流程見圖1。

2 主要問題及解決措施

2.1 進料帶水，干化系統(tǒng)聯(lián)鎖停車問題

2018 年4 月、7 月共計發(fā)生兩次干化機因電流、振動監(jiān)測高報聯(lián)鎖停機事件，導(dǎo)致干化系統(tǒng)聯(lián)鎖停車。對污泥料倉污泥取樣分析，發(fā)現(xiàn)污泥含水率偏高，為85%～89%，分析原因：該裝置采用安德里茨D5L型臥式離心脫水機，在停機過程中離心機按照設(shè)定沖洗程序沖洗，隨著離心機扭矩值下降，離心機內(nèi)部的干泥量減少，刀閘閥在達到扭矩關(guān)閉設(shè)定值后關(guān)閉，沖洗排水進入上清液管線。如扭矩設(shè)定值偏低，刀閘閥關(guān)閉時間滯后，D5L型臥式離心脫水機低速沖洗時，會將沖洗水帶入污泥料倉，如圖2所示。含水率過高的濕污泥送入干化機后，水分不能及時汽化，造成干化機電流、振動高報聯(lián)鎖停機。

圖1 工藝流程

圖2 D5L型臥式離心脫水機

處理過程：干化系統(tǒng)聯(lián)鎖停機后，干化機內(nèi)部尚存有大量污泥，常規(guī)做法是抽出干化機內(nèi)軸，將內(nèi)部清理后再恢復(fù)開機，但多次打開可能會造成干化機軸承密封不嚴，決定先利用蒸汽對濕污泥進行緩慢烘干。由于在自動模式下干化機啟動頻率較高（啟動頻率40%），為防止損壞干化機槳葉，先手動盤車，干化系統(tǒng)手動啟動，干化機啟動頻率10%，通過蒸汽緩慢加熱，循環(huán)風(fēng)逐漸帶走水蒸氣，在保證干化機電流、振動值正常范圍的情況下逐漸提高干化機頻率，最終將內(nèi)部殘余污泥排出，干化系統(tǒng)恢復(fù)正常。

采取的防范措施：離心脫水機高速沖洗期間，沖洗水經(jīng)由上清液線排走，問題主要出在低速沖洗期間，所以將低速時間均由30 min 修改為10 min，將刀閘閥關(guān)閉扭矩設(shè)定值由15%改至20%，讓刀閘閥提前關(guān)閉；兩個污泥料倉交替運行，料倉高料位后通過底部螺桿泵打回流檢測污泥含水率，達標后再送干化系統(tǒng)，由于干化機進料穩(wěn)定，干化系統(tǒng)負荷可穩(wěn)定在70%以上。

2.2 低壓蒸汽壓力問題

干化焚燒所消耗蒸汽來自低壓蒸汽管網(wǎng)或焚燒余熱鍋爐自產(chǎn)蒸汽，自產(chǎn)蒸汽為1.7 t/h、壓力1.0 MPa，在運行過程中發(fā)現(xiàn)，自產(chǎn)蒸汽產(chǎn)量略大于消耗量。由于蒸汽產(chǎn)量較小，無法并入全廠蒸汽管網(wǎng)，需要開手動放空閥調(diào)整蒸汽壓力，操作難度太大。為了保證裝置平穩(wěn)運行，目前焚燒自產(chǎn)蒸汽進入分汽缸，供焚燒各用汽點使用，管網(wǎng)蒸汽通過跨線直接去干化用汽點，通過分汽缸放空使壓力控制在0.4～0.7 MPa。這樣造成兩方面的問題：一是蒸汽放空，造成一定浪費；二是由于污泥干化焚燒系統(tǒng)處于低壓蒸汽管網(wǎng)末端， 蒸汽壓力為0.80～0.88 MPa，溫度175～178 ℃，且壓力、溫度波動頻繁，干化進料量也要隨之調(diào)整，經(jīng)過測試，當(dāng)蒸汽壓力為0.80 MPa時，干化系統(tǒng)運行負荷可達到30%～35%，當(dāng)壓力為0.85 MPa時，干化系統(tǒng)運行負荷可達到50%～55%，當(dāng)壓力為0.88 MPa 時，干化系統(tǒng)運行負荷可達到70%～75%。低壓蒸汽流程簡圖見圖3。

解決措施：為了節(jié)約蒸汽、優(yōu)化操作，在蒸汽放空線增加遠程調(diào)節(jié)閥，與蒸汽壓力PID控制，停用管網(wǎng)蒸汽，可節(jié)約低壓蒸汽0.61 t/h，全年節(jié)約39萬元。

圖3 低壓蒸汽流程

克拉瑪依油田風(fēng)城采油作業(yè)區(qū)

2.3 干化系統(tǒng)氧含量高高報警聯(lián)鎖問題

由于干化系統(tǒng)處置的是含油污泥，容易發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，干化系統(tǒng)內(nèi)部保持低氧含量低于1%運行。在正常進料時，含油污泥中的水分加熱后產(chǎn)生蒸氣，當(dāng)干化機熱備時會有生產(chǎn)水噴入干化機，維持系統(tǒng)內(nèi)氧含量低于0.5%，但當(dāng)氧含量高于0.5%時，會自動打開氮氣閥補充氮氣，高于1%時干化系統(tǒng)自保聯(lián)鎖停車。在運行過程中，氧含量數(shù)次出現(xiàn)高報，干化系統(tǒng)聯(lián)鎖停車。經(jīng)過現(xiàn)場檢查分析有兩方面原因：一是廠家在調(diào)試過程中考慮到喂料器底部為弧形，將最低料位設(shè)置固定值為21%，當(dāng)實際料位低于21%時，料位顯示保持21%不變，由于喂料器料位過低，空氣從進料螺旋進入干化機，造成氧含量突然升高；二是熱備生產(chǎn)水噴頭堵塞，影響生產(chǎn)水正常噴入，氮氣補充有延時。解決措施有兩個：一是喂料器料位與污泥進料泵增加自動控制，料位降至24%自動補料；二是更換生產(chǎn)水噴頭，并在每次停工后檢查清理。

2.4 干化間異味問題

在前期運行過程中，由于文丘里洗滌塔排污、冷凝塔溢流排水至干化間地溝，干化間異味明顯，給設(shè)計院發(fā)函后反饋的設(shè)計方案，需要給污水池加蓋并增加除臭管線，投資費用比較高，現(xiàn)場研究后，重新制定方案，決定采用將文丘里排污線延長，將冷凝塔溢流口前增加水封等方式，密閉排放至上清液水池，上清液池為封閉池體，并有除臭管線，該方案施工難度小、無需增加投資，改造后效果非常理想。

3 結(jié)論

1）離心脫水機的含水率控制非常關(guān)鍵，可通過縮短沖洗時間、提高沖洗水排水刀閘閥關(guān)閉扭矩值等技術(shù)措施，污泥料倉交替送料，送料前檢測污泥含水率等管理措施，保證干化系統(tǒng)進料穩(wěn)定。

2）余熱鍋爐自產(chǎn)蒸汽量偏小而無法并網(wǎng)，可考慮在放空線增加調(diào)節(jié)閥與蒸汽壓力PID 自動調(diào)節(jié)，進行少量放空。

3）干化機的氧含量必須控制在限值以內(nèi)，出現(xiàn)超標時輕則聯(lián)鎖停車，重則發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，如果出現(xiàn)此類問題，要認真分析超標原因，排除漏點。

4）干化系統(tǒng)異味整治方案可行，效果理想，可為國內(nèi)同類裝置提供參考。