市政污泥干化焚燒工藝分析及應(yīng)用總結(jié)

王偉，黃慶

（1.中國市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，武漢430000；2.天津中材工程研究中心有限公司，天津300400）

1 污泥處理處置工藝概述

目前，市政污泥集中處置的工藝路線主要為“干化+焚燒”組合[1]。干化熱源主要來自焚燒，工藝經(jīng)濟(jì)性較高。目前本有

2 種焚燒模式，即污泥獨(dú)立焚燒和污泥摻燒。

干化焚燒工藝較為復(fù)雜，近年來國內(nèi)成功的案例不多。已建獨(dú)立的污泥干化焚燒項(xiàng)目主要有上海市石洞口污泥干化焚燒工程等。國內(nèi)利用現(xiàn)狀熱電廠和垃圾焚燒廠焚燒爐進(jìn)行摻燒也已有案例。

2 污泥獨(dú)立焚燒工藝分析

2.1 石洞口污泥干化焚燒工藝分析

目前，國內(nèi)首個污泥獨(dú)立干化焚燒是上海市石洞口污泥干化焚燒工程[2]。污泥處理規(guī)模為213m3/d（70%含水率），工藝為“低溫流化床干化機(jī)（1 臺）+循環(huán)流化床焚燒爐（3 臺）”，其中，干化后污泥含水率為10%，焚燒系統(tǒng)產(chǎn)生熱量加熱熱導(dǎo)油供給干化使用，煙氣通過半干法脫硫和布袋除塵器除塵。核心系統(tǒng)包括污泥進(jìn)料及流化床污泥干化系統(tǒng)、干化污泥出料輸送系統(tǒng)、干化污泥流化床焚燒系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、供風(fēng)系統(tǒng)、干化污泥熱源系統(tǒng)、燃煤鍋爐及供水系統(tǒng)、煙氣處理系統(tǒng)等。

項(xiàng)目運(yùn)行總結(jié)如下：

1）由于實(shí)際進(jìn)泥含水率（80%～83%）高于設(shè)計(jì)值70%，干化系統(tǒng)負(fù)荷率95%，蒸發(fā)水量4 497kg/h，污泥實(shí)際平均處理量（131m3/d）低于設(shè)計(jì)值。后續(xù)完善改造后，規(guī)模為110t/d(含水率為80%)，蒸發(fā)量4 700kg/h。

2）污泥干基含砂率為22.4%，致設(shè)備磨損嚴(yán)重，修理頻繁，導(dǎo)熱油泄漏，降低了干化系統(tǒng)蒸發(fā)能力，后經(jīng)改造優(yōu)化解決。同時污水廠對污泥系統(tǒng)增設(shè)設(shè)備除雜。

2.2 溫州市污泥干化焚燒工藝分析

本項(xiàng)目為國內(nèi)第2 例污泥獨(dú)立干化焚燒工藝應(yīng)用案例，污泥處理規(guī)模為240m3/d（80%含水率），污泥處理處置工藝為“傾斜槳葉式干化機(jī)（2 臺）+回旋流型焚燒爐（2 臺）”，設(shè)2 條干化焚燒線，其中干化后污泥含水率為30%，干化熱源來自焚燒系統(tǒng)煙氣換熱產(chǎn)生的蒸汽。200m3/d 污泥進(jìn)入干化焚燒系統(tǒng)，40m3/d 污泥直接進(jìn)入焚燒系統(tǒng)，實(shí)際入爐污泥含水率為50%。每臺干化機(jī)換熱面積為200m2。單臺爐床面積為7.2m2，焚燒溫度為850～900℃，煙氣停留時間≥2s。煙氣采用半干法、干法兩級脫硫和布袋除塵器除塵。

項(xiàng)目運(yùn)行總結(jié)如下：

1）設(shè)備運(yùn)行問題。設(shè)備運(yùn)行主要受當(dāng)?shù)匚勰喾凵沉科?、黏性大的特性影響。濕污泥輸送采? 級輸送，安裝角度大、提升高度高，且設(shè)備維修空間小，難以維護(hù)。后更換為污泥螺桿泵且考慮備用。干泥提升設(shè)備損壞是產(chǎn)能低主因，最終改用振動輸送機(jī)、Z 形活動斗式提升機(jī)、振動輸送給料機(jī)的組合方式，避免破壞干泥團(tuán)粘連連輸送提升設(shè)備。槳葉后改用碳化鎢涂層的槳葉并加強(qiáng)焊接減少蒸汽漏損。

2）煙氣處理問題。NOx通有超標(biāo)情況，煙氣處理系統(tǒng)增加SNCR 脫硝工藝裝置。

3）飛灰與爐渣處置。經(jīng)固體廢物危險特性鑒別，飛灰與爐渣不屬于危廢，外運(yùn)制磚。

3 污泥摻燒工藝分析

3.1 蘇州工業(yè)園污泥摻燒工藝分析

項(xiàng)目利用園區(qū)綜合利用的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)污泥的處理與處置。項(xiàng)目規(guī)模300t/d（以80%含水率計(jì)），濕污泥使用來自東吳熱電廠余熱蒸汽（250℃，0.8～1MPa）干化，污泥干化處理工藝為二段式干化，即由薄層蒸發(fā)器、帶式干化機(jī)組成，第一段污泥干化至50%～55%，第二段干化至10%～30%含水率后輸送至東吳熱電廠焚燒。共設(shè)置3 條干化線，每條線設(shè)置熱量回收系統(tǒng)，用于回收第一段廢熱熱量供給第二段干化使用，以降低能耗。

項(xiàng)目運(yùn)行總結(jié)如下：

1）目前，干化1t 濕污泥（含水率約為80%）的蒸汽耗量為0.63t，電耗為35.6kW·h，冷卻水耗量為16.4t，低于原設(shè)計(jì)值。

2）經(jīng)檢測，污泥摻燒比為5.8%，其排放煙氣中各項(xiàng)指標(biāo)均能達(dá)到GB/T 24602—2009《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置單獨(dú)焚燒用泥質(zhì)》的要求，二噁英的濃度0.018ngTEQ/m3；飛灰及爐渣的浸出毒性檢測結(jié)果表明，摻燒5.8%干污泥后的飛灰和爐渣均不屬于危險廢物。

3）污泥中聚合物含量、污泥中纖維含量、金屬硬塊等對設(shè)備運(yùn)行均在影響。需要污水廠細(xì)化PAM 投加管理和加強(qiáng)污水廠細(xì)格柵運(yùn)行去除雜質(zhì)防止進(jìn)入污泥。

3.2 某生活垃圾協(xié)同摻燒工藝分析

項(xiàng)目位于生活垃圾焚燒發(fā)電廠內(nèi)，焚燒廠一期工程規(guī)模2 000t/d，共設(shè)4 臺500t/d 規(guī)模復(fù)式機(jī)械爐排爐焚燒爐，煙氣凈化系統(tǒng)采用“SNCR+減溫塔+干法脫酸+活性炭噴射+袋式除塵器+濕法洗滌塔”的工藝。

污泥干化規(guī)模為240t/d（60%含水率），污泥利用焚燒爐余熱干化至30%，污泥摻燒比為6.85%。干化系統(tǒng)一期設(shè)置2 臺干化機(jī)，單機(jī)蒸發(fā)量2 143kg/h，設(shè)備換熱面積411m2。廢氣冷凝廢水進(jìn)入滲濾液處理站合并處理，臭氣中不凝氣體進(jìn)入垃圾儲坑收集后焚燒，其余臭氣經(jīng)收集后與滲濾液站臭氣合并處理。

項(xiàng)目運(yùn)行總結(jié)如下：（1）運(yùn)行期間焚燒煙氣和飛灰明顯增加，摻燒污泥干化調(diào)至35%～40%后，摻燒對鍋爐焚燒煙氣及飛灰影響減??；（2）濕污泥脫水工藝需投加石灰，在干化設(shè)備選型、設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮污泥脫水工藝及性質(zhì)；（3）估算協(xié)同干化比獨(dú)立干化工藝的項(xiàng)目投資低56%，協(xié)同處置干化工藝運(yùn)行成本低24.3%。

4 結(jié)論

1）污水廠對污泥泥量、性質(zhì)（含水率、含砂量）等缺乏長期監(jiān)測數(shù)據(jù)。在論證工程規(guī)模及選擇設(shè)備時缺乏依據(jù)，設(shè)備選型應(yīng)考慮污泥產(chǎn)量季節(jié)性變化影響等。

2）國內(nèi)污泥處理標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范原則性約束，污泥廠投產(chǎn)后產(chǎn)生很多設(shè)備和運(yùn)行管理問題，需要對系統(tǒng)進(jìn)行改造和完善。

3）目前，污泥處置設(shè)備問題主要集中在：污泥雜質(zhì)、含砂量高對設(shè)備磨損、污泥輸送系統(tǒng)、焚燒爐結(jié)焦、煙氣處理等方面，應(yīng)從污水廠細(xì)格柵運(yùn)行效果、設(shè)備選擇、項(xiàng)目設(shè)計(jì)方面改進(jìn)。

4）慎重采用電廠摻燒處置污泥。污泥部分污染物高于原煤，電廠摻燒直接導(dǎo)致污染物稀釋排放和設(shè)備腐蝕問題，影響鍋爐壽命和安全運(yùn)行。鍋爐煙氣處理系統(tǒng)對污泥污染物去除效果差。污染物排放，技術(shù)體系需要完善。

5）目前，部分地區(qū)已經(jīng)在政策層面推進(jìn)污泥干化焚燒的處理處置工藝路線，但硬件水平發(fā)展略滯后，應(yīng)進(jìn)行深度研發(fā)和迭代改進(jìn)，提升國產(chǎn)設(shè)備的系統(tǒng)性發(fā)展水平。