污泥干化系統存在的問題及解決措施

宋相和（中石油云南石化有限公司）

國內固廢處理尚在發展階段，干化焚燒聯運工藝較為復雜，建設難度較高，近年來國內成功的案例不多[1]，且含有多種重金屬以及硫化物、苯系物、酚類等，散發惡臭氣味[2]，含有易燃易爆物質，在選擇處理工藝時需考慮防爆問題[3]。干化焚燒聯運的設計、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保設施之一，設計處理能力20 t/d，2018年4月正式投用，對污水處理場“三泥”、罐區罐底油泥等廠區產生的固廢進行處理。采用“渦輪薄層干化+回轉窯爐焚燒+余熱利用+尾氣治理”的技術路線，含油污泥經過離心脫水、薄層渦輪干化后的含固率可達70%，經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蒸汽，滿足干化系統的運行，焚燒產生的煙氣經過脫氮、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

污水處理場產生的有機泥經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，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，由離心風機抽取并循環到閉環干化回路中。為了保持閉環干化回路微負壓，與濕污泥水分蒸發量相等的一股工藝氣體從閉環干化回路中抽出，經過冷凝后的臭氣被送往污水處理場臭氣處理系統進行處理。

干化后的污泥進入回轉窯中進行焚燒，回轉窯的轉速在0.2～1.5 r/min間可調，污泥在850 ℃的環境下停留1.5～2.0 h，焚燒后的爐渣經水降溫后外運，焚燒產生的煙氣，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，避免二噁英產生。從二燃室出來的高溫煙氣進入余熱鍋爐，利用煙氣中的余熱加熱除氧水生產1.0 MPa 的飽和蒸汽，換熱后煙氣進入經由急冷塔-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，干化系統聯鎖停車問題

2018 年4 月、7 月共計發生兩次干化機因電流、振動監測高報聯鎖停機事件，導致干化系統聯鎖停車。對污泥料倉污泥取樣分析，發現污泥含水率偏高，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定沖洗程序沖洗，隨著離心機扭矩值下降，離心機內部的干泥量減少，刀閘閥在達到扭矩關閉設定值后關閉，沖洗排水進入上清液管線。如扭矩設定值偏低，刀閘閥關閉時間滯后，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：干化系統聯鎖停機后，干化機內部尚存有大量污泥，常規做法是抽出干化機內軸，將內部清理后再恢復開機，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，干化系統手動啟動，干化機啟動頻率10%，通過蒸汽緩慢加熱，循環風逐漸帶走水蒸氣，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，最終將內部殘余污泥排出，干化系統恢復正常。

采取的防范措施：離心脫水機高速沖洗期間，沖洗水經由上清液線排走，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，將刀閘閥關閉扭矩設定值由15%改至20%，讓刀閘閥提前關閉；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，由于干化機進料穩定，干化系統負荷可穩定在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或焚燒余熱鍋爐自產蒸汽，自產蒸汽為1.7 t/h、壓力1.0 MPa，在運行過程中發現，自產蒸汽產量略大于消耗量。由于蒸汽產量較小，無法并入全廠蒸汽管網，需要開手動放空閥調整蒸汽壓力，操作難度太大。為了保證裝置平穩運行，目前焚燒自產蒸汽進入分汽缸，供焚燒各用汽點使用，管網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處于低壓蒸汽管網末端， 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整，經過測試，當蒸汽壓力為0.80 MPa時，干化系統運行負荷可達到30%～35%，當壓力為0.85 MPa時，干化系統運行負荷可達到50%～55%，當壓力為0.88 MPa 時，干化系統運行負荷可達到70%～75%。低壓蒸汽流程簡圖見圖3。

解決措施：為了節約蒸汽、優化操作，在蒸汽放空線增加遠程調節閥，與蒸汽壓力PID控制，停用管網蒸汽，可節約低壓蒸汽0.61 t/h，全年節約39萬元。

圖3 低壓蒸汽流程

克拉瑪依油田風城采油作業區

2.3 干化系統氧含量高高報警聯鎖問題

由于干化系統處置的是含油污泥，容易發生火災爆炸事故，干化系統內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生蒸氣，當干化機熱備時會有生產水噴入干化機，維持系統內氧含量低于0.5%，但當氧含量高于0.5%時，會自動打開氮氣閥補充氮氣，高于1%時干化系統自保聯鎖停車。在運行過程中，氧含量數次出現高報，干化系統聯鎖停車。經過現場檢查分析有兩方面原因：一是廠家在調試過程中考慮到喂料器底部為弧形，將最低料位設置固定值為21%，當實際料位低于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；二是熱備生產水噴頭堵塞，影響生產水正常噴入，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，給設計院發函后反饋的設計方案，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 結論

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

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

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

4）干化系統異味整治方案可行，效果理想，可為國內同類裝置提供參考。