淺析某市政污泥耦合燃煤熱干化工程設(shè)計

摘 要：結(jié)合東南某市市政污泥燃煤耦合熱干化技改項目設(shè)計的實際經(jīng)驗，對規(guī)模化的市政污泥熱干化工程設(shè)計中的技術(shù)要點，進行闡述和分析。

0 前言

隨著“十二五”規(guī)劃以來，我國城鎮(zhèn)污水處理率的不斷提高，城鎮(zhèn)污水處理廠污泥產(chǎn)量也急劇增加。污泥含有病原體、重金屬和有機物等有毒有害物質(zhì)，未經(jīng)有效處理處置，極易對地下水、土壤等造成二次污染，直接威脅環(huán)境安全和公眾健康。因此，必須采取有效措施，對污泥進行有效的處理處置。

為指導(dǎo)各地城鎮(zhèn)的污泥處理處置設(shè)施的建設(shè)，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、國家發(fā)展和改革委員會共同組織編制了《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置技術(shù)指南(試行)》，參考國內(nèi)外的經(jīng)驗與教訓(xùn)，要求污泥處理處置應(yīng)符合“安全環(huán)保、循環(huán)利用、節(jié)能降耗、因地制宜、穩(wěn)妥可靠”的原則。

在此背景下，采用熱電廠的低溫抽氣、乏汽蒸汽作為熱源，對市政污泥進行熱干化預(yù)處理，再聯(lián)合燃煤耦合，送至鍋爐內(nèi)焚燒發(fā)電的熱干化工藝，既滿足上述技術(shù)指南的原則，也符合國家能源供給側(cè)改革的國家政策。該類處置工程建設(shè)，可參考上海市發(fā)布的《上海市城鎮(zhèn)污水處理廠污泥干化焚燒工程設(shè)計規(guī)程》地方標(biāo)準(zhǔn)來進行建設(shè)。

本文借由某東南沿海城市的市政污泥燃煤耦合技改工程項目，討論針對大中型城市，市政污泥利用熱電廠的低溫蒸汽，進行預(yù)熱干化集中處理的技改工程設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)問題。

1 設(shè)計背景

污泥干化項目建設(shè)規(guī)模，選定原則上近期考慮 2~3 年內(nèi)現(xiàn)有城市周邊污水處理廠的供泥量，遠期考慮未來 5~10 年的供泥量，并需結(jié)合項目地處理條件來確定。項目所在城市近期產(chǎn)泥量 690t/d，遠期 1408t/d，其中遠期污泥約有 60% 的 100t/d;項目城市有 2 座同規(guī)模的循環(huán)流化床鍋爐供熱電廠，都能提供污泥干化處理服務(wù)，結(jié)合建設(shè)單位的條件，因而選定工程建設(shè)技術(shù)指標(biāo)如下：

建設(shè)規(guī)模：近期處理 300t/d;遠期 600t/d，其中含 60% 含水率污泥，100t/d。

建設(shè)性質(zhì)：技改項目。

干化后污泥含水率：≤ 30%。

熱源參數(shù)：0.9Mpa，190℃。

年運行小時數(shù)：8000h。

2 工藝設(shè)計

污泥熱干化工藝核心為干化設(shè)備的選擇。污泥干化設(shè)備主要有直接加熱、間接加熱、直接與間接復(fù)合式干化設(shè)備。目前國內(nèi)污泥熱干化設(shè)備，多采用間接換熱方式。根據(jù)工程特點，處理規(guī)模能達到 100t/d 干化設(shè)備，主要有三種，槳葉式、薄層式、圓盤式干燥機，三者都有成熟應(yīng)用的案例 (其中薄層干燥機為進口設(shè)備)。

熱干化設(shè)備主要技術(shù)指標(biāo)有單位脫水脫水蒸汽耗能，總換熱面積，容泥量，傳動功率。選擇國內(nèi)外知名污泥干化設(shè)備制造商，對比技術(shù)參數(shù)如下表(其中耗能基準(zhǔn)為 0.6Mpa 飽和蒸汽)：

通過比較，項目最終性能及投資強度較優(yōu)的圓盤式干燥機作為污泥干化的主機。整套污泥干化系統(tǒng)包括：濕污泥接收輸送系統(tǒng)、污泥干化系統(tǒng)、干污泥輸送系統(tǒng)、污泥干化廢氣冷凝系統(tǒng)及循環(huán)冷卻水系統(tǒng)等設(shè)施。根據(jù)該選擇的干化及類型特點制定如下工藝流程：

污泥由接收系統(tǒng)接收后，通過污泥輸送系統(tǒng)輸送至污泥干化機組干燥。干化機組采用熱電廠提供的蒸汽作為熱源對熱干化。熱源飽和蒸汽壓力 0.9Mpa，經(jīng)減溫減壓器調(diào)至 0.6Mpa，160℃后分別進入干化機主軸和筒體夾套，將污泥的含水率降至≤ 30% 的半干污泥。

干燥污泥從干化機出料口，落入封閉的公用埋刮板輸送機送入現(xiàn)有干煤棚改造的中轉(zhuǎn)干污泥站，經(jīng)轉(zhuǎn)運站及輸送設(shè)備送至煤泥混合進料口，與燃煤混合后，由上料輸送系統(tǒng)供流化床鍋爐焚燒處置。

被抽出的蒸發(fā)尾氣經(jīng)過旋風(fēng)除塵后進入冷凝器中進行冷凝，最后的不凝氣體(主要是一些惡臭氣體)通過管道送入燃煤鍋爐送風(fēng)機入口處，進入鍋爐高溫分解，達標(biāo)排放。冷凝液通過污水管排入工廠污水池。

熱源蒸汽換熱后形成的凝結(jié)水經(jīng)疏水閥組，排到干化車間蒸氣疏水水箱進行收集，由冷凝疏水泵泵回至原廠除氧設(shè)備回收再使用。

因污泥熱干化粉塵爆炸特性主要三個參數(shù)為：燃燒的最低含氧量 8%，粉塵爆炸濃度 40~60mg/m3; 85~125℃時，點燃能量為 101~102mJ。為提高污泥干化安全性，干化工藝設(shè)備要負(fù)壓全密閉運行。污泥干燥過程產(chǎn)生的尾氣通過引風(fēng)機，維持干燥機內(nèi)微負(fù)壓(-200~-400Pa)運行。傳統(tǒng)的干拌返料工藝(將干燥后的污泥，部分引回會干燥機內(nèi)，與濕污泥參拌，以減少45%~60% 含水率的污泥粘滯區(qū)停留時間)，因拌料過程中會引起大量粉塵，增加爆炸幾率，現(xiàn)已不建議采用。

系統(tǒng)其余工藝設(shè)備采用如下設(shè)計：輸送濕污泥采用污泥泵，選擇螺桿泵，若投資預(yù)算充?？煽紤]柱塞泵。終期 60% 污泥來料采用無軸螺旋上料。干燥污泥出料采用刮板機，或螺旋輸送機，輸送設(shè)備需考慮負(fù)壓抽風(fēng)冷卻干污泥。除塵設(shè)備采用伴熱旋風(fēng)除塵器下設(shè)閉風(fēng)器，對接出料輸送機。冷凝采用立式間接列管式換熱器，殼層走冷源循環(huán)冷卻水，管程走蒸發(fā)水汽。輸送污泥管的道，應(yīng)采用 DN200 以上管徑。轉(zhuǎn)彎半徑需按 >6D來設(shè)計。閥門使用不銹鋼球閥或插板閥。

上述工藝設(shè)備與污泥接觸部分應(yīng)采用不銹鋼 304 或 316L，或襯以高分子耐磨防腐蝕材料，長期摩擦運動表面材料，應(yīng)考慮足夠的磨損裕量。

3 廠址選擇

項目選址應(yīng)選擇污泥原料倉，電廠進煤口附近。本項目主要建構(gòu)筑物配電及控制室與污泥干化車間呈南北貼建設(shè)計。

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編輯：王媛媛