污泥干化焚燒設備在熱電企業的應用

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

為了實現污泥的焚燒處置，就必須尋求一種經濟合理的干化方法。當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、帶式壓濾機和離心脫水機，經過這幾種方法脫水后的污泥由于含水率一般還在75%以上，直接摻煤燃燒的經濟性很差，因此需要對脫水污泥進一步的干化、半干化處理。

在總結已有工程和現有技術的基礎上，在熱電廠內采取對脫水污泥進行熱干化處理與高溫焚燒處置的工藝方案是比較可行的。干化焚燒聯合處理工藝是采用低品位蒸汽對污泥進行熱干化并送入焚燒爐焚燒。干化工藝是本系統的核心工藝。由于干化污泥具有易燃、易分解的特點，當污泥干化至含水率35%以下時，極易產生揚塵影響環境；而含水率在45%以上時，由于污泥尚未脫離粘結區，污泥還存在著抱團、結塊等情形，不利于后續污泥的輸送和焚燒，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，既便于輸送又不會出現揚塵，解決了污泥干化過程中發生粉塵爆炸等問題，又可以保存污泥中98%以上的熱值，同時可對污泥儲存庫房以及污泥干化車間內采用負壓設計、室內空氣用風機抽吸至焚燒爐內高溫焚燒，以解決污泥庫房以及干化車間內的異味。

為解決污泥處理的連續性和穩定性，在污泥干化系統的設備選擇上也需要重點考慮。首先在濕污泥進料的輸送上，目前通常采用螺桿泵輸送，由于螺桿泵輸送對污泥含水率、污泥顆粒度和含纖維雜質有特殊要求，往往因水分偏低和雜質問題而造成螺桿泵的堵塞，影響了輸送系統的穩定運行，維修工作量大和維修費用高，影響環境條件，而且電耗高，對污泥含水率適應性較差，在含水率80%以下濕污泥的輸送中常出現由于污泥流動性差、阻力大造成螺桿泵無法輸送等故障，此時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。因此為了滿足輸送不同含水率的污泥應優先采用無軸雙螺旋輸送機輸送污泥。無軸螺旋不易粘結、堵塞，不受污泥含水率、雜質等限制，能順暢給料，空間大、磨損小、耗電小，維修費用低；同時利用變頻器實現調節無軸螺旋轉速，來調節污泥輸送量，可確保喂料均勻性。雙螺旋還可以通過自身兩個螺旋輸送葉片之間的相對嚙合實現輸送過程中的自清理功能，有效防止污泥的粘結。

干化設備選用上應優先選用“超圓盤式污泥干化機”，它與以往的單軸式或多軸式干化機相比傳熱面積大、攪拌效果好，更能促進水分的蒸發和去除。它熱效率高，自動化程度高，適合于大污泥量的處理和24h連續處理，是實現大規模、產業化處理污泥的關鍵。污泥經雙螺旋輸送機送入超圓盤式干化機，在干化機殼體和轉盤內均通有低品位蒸汽，通過調節進泥量和干化機轉速等參數，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，又防止干污泥揚塵產生和爆炸的發生，同時保存了污泥中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。污泥干化過程中產生的尾氣引入冷凝器，通過抽吸風機將冷凝器內未凝結的氣體送入焚燒爐爐膛燃燒，防止廢氣外泄。凝結水泵則將冷凝器內的凝結水送至污水處理站處理后回用。

蒸汽消耗直接關系到污泥處理的成本。在干化選用的蒸汽品質上，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，并通過大流量疏水閥的疏水排至疏水箱后回用，以進一步降低消耗。

為保證污泥在熱干化過程中的穩定性，必須控制好以下運行參數：濕污泥含水率、濕污泥進料量、蒸汽參數、風機抽吸風量。

二、污泥的焚燒處置及煙氣處理

污泥焚燒也有多種形式，常見的焚燒設備見表2。從表2看到，流化床比其他兩種設備具有明顯的優勢，而且從環保角度考慮，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勢，因此污泥焚燒爐采用循環流化床潔凈燃燒技術是現階段一種可行的方法。為了使循環流化床焚燒鍋爐適合半干化污泥與燃料煤摻燒，對污泥焚燒鍋爐加大了混合燃料的進料口及出渣口尺寸、增加燃燒室容積、尾部采用防腐和防磨處理等。循環流化床污泥焚燒鍋爐采用清潔燃燒技術，具有燃燒效率高、負荷調整范圍寬、混合燃料易燃盡、污染物排放量低、爐內燃燒強度高等優點。燃燒室中的燃燒溫度控制在900～950℃，同時采用分級送風助燃控制，保證爐內合理的氧濃度分布，控制了NOX和CO的生存。爐前裝設有石灰石粉噴入口，運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現一級脫硫，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，并由強烈的一次風攪動作用，同時混合燃料顆粒在爐膛內停留時間大于3s，保證了污泥和煤燃燒的穩定、充分，有效抑制了二惡英的生存；污泥經干化后再行焚燒，煙氣量大為減少，保證了焚燒爐的正常運行，適合于大規模、產業化處理污泥。

表2 各種焚燒裝置的比較

目前我國污泥焚燒爐還沒有專門的煙氣污染物排放標準，推薦采用國家生活垃圾焚燒污染物排放控制標準。根據該標準，其工藝過程為：從焚燒爐出來已經一級脫硫后的煙氣先經過高效靜電除塵器除去大部分煙塵，再從布袋除塵器進口的煙道噴入一定量的活性炭粉末，對重金屬離子和二惡英進行吸附，脫除煙氣中的二惡英、重金屬離子等，然后經過布袋除塵器后再進入爐外雙堿法脫硫裝置進行二級濕法處理，最后使得煙氣達標排放。

雙堿法爐外脫硫工藝的特點是SO2與堿的反應，通過煙氣與堿性循環液的接觸以及調整氣液比和脫硫循環水的pH值完成對煙氣中SO2的有效吸收，并通過加入石灰對循環液進行再生，同時生成的脫硫渣可供建材業使用。這種處理工藝的優點是脫硫效率高、脫硫響應速度快、設備簡單、操控方便。

綜上所述，對熱電廠周圍一定范圍內的污泥實行干化焚燒是比較現實和經濟的，一方面可以利用熱電廠內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入熱電廠的疏水系統進行回用，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境管理體系，這為控制煙氣達標、污泥處置等工作提供了必要的保障，因此在熱電廠內實施污泥的干化焚燒處置有明顯的優越性。