污泥干化焚烧工艺技术研究.doc

污泥干化焚烧工艺技术研究徐兴华北京机电院高技术股份有限公司目前市政污泥处理难度大，国内污泥干化焚烧起步较晚，在污泥干化焚烧领域缺乏工程实例，本文简述一种污泥集中干化焚烧工艺，主要工艺为浆叶式干燥机+流化床+高温换热器+余热锅炉+尾气处理设施；污泥运输车运来的污泥卸入污泥接受仓，然后通过柱塞泵将污泥打入污泥储仓，继续通过污泥泵将污泥打入干燥机和焚烧炉；污泥进入干燥机后，与机壳和轴中的170摄氏度的饱和蒸汽进行间接热交换，将污泥中的水分蒸发出来，含水百分之40的半干污泥与部分湿污泥混合成后进入鼓泡式流化床，在700-800摄氏度的流动砂床中完全燃烧，焚烧后的高温烟气通过高温烟气换热器与一次风进行热量交换，然后进入余热锅炉对热量进行继续回收，烟气降温到220摄氏度左右进入调温塔通过喷水控制进入布袋除尘器的烟气温度大约200摄氏度，出来的烟气经过喷射活性炭粉吸附，然后进入布袋除尘器，布袋除尘器出来的烟气进入烟气洗涤塔，通过喷淋碱液去除烟气中的酸性物质后经引风机由烟囱排出； 关键词： 污泥，干化焚烧，浆叶式干燥机，鼓泡式流化床绪 论随着我国城市化进程的加快，城市污水处理率逐年提高，因此市政污泥的产量也日益增加；未经适当处理的污泥进入环境后，会对生态环境和人类活动构成严重威胁，造成二次污染，为了保护生态环境，保护人民的身体健康，必须妥善处理处置这些市政污泥。目前，污泥的处置方法主要有填埋、堆肥农用和焚烧三种主要方法；填埋法在污泥处置中简便易行，但是考虑到填埋要占用大量的土地和花费大量的运输费用，而且填埋场周围的环境也会恶化，遭受渗滤液、臭气的困扰，因而在许多国家和地区，人们坚决反对新建设填埋场，并且适合填埋的土地逐年减少，因此污泥填埋处置并不是一项满足可持续性发展的污泥处置方法；污泥堆肥农用被各国广泛应用，这种趋势在以后一段时间内将仍然会得以延续，污泥农用处置是较为经济的，同时也是符合自然循环利用观念的，但污泥中含有病原菌、重金属和有机污染物，污泥的土地利用会导致地下水的污染，重金属也会在作物中累计，虽然我国政府对污泥农用标准作了严格的规定，但是关于污泥农用地长期环境效应还没有定论，因此，污泥农用必须被有选择的使用；污泥焚烧是利用污泥有机质成分较高，具有一定热值等特点来处置污泥，并且焚烧处置能更好的满足污泥处置的无害化、减量化原则，焚烧处置大大减少了污泥的体积，最终焚烧产物的体积只相当于最初产物的10%，焚烧处置还可以杀死一切病原体，一切有机污染物在焚烧过程中都会最大程度的被分解，通过焚烧处理，灰渣中几乎不存在病原体，并且还解决了污泥的恶臭问题；在国外，特别是欧美和日本，污泥焚烧处置得到广泛的应用，在日本，污泥焚烧处理已经占到污泥处理总量的60%以上，欧盟也在10%以上，但在我国以前，由于污泥焚烧耗资大、设备复杂、对操作人员的素质和技术水平要求较高，因此这方面的研究工作开展的很少，工程项目基本没有，随着近几年经济的发展和污泥处置形势的严峻，我国沿海和部分经济发达的内陆城市开始采用焚烧的方法来处置污泥； 1. 工艺说明1.1 工艺概述本工艺设计脱水污泥量约800吨（含固率约20%），经湿泥储仓进入污泥干燥系统，对污泥进行干化处理，干化后的污泥含水率45%65%，然后将其投入焚烧炉焚烧，烟气经回收利用和脱酸处理后达标排放。工艺主要包括以下系统：湿泥输送储存系统、污泥干化系统、污泥焚烧系统、余热回收及辅助锅炉系统、天然气供给系统、烟气处理系统、臭气收集及处理系统等，系统结构框图如下，详细总工艺流程图参照附录。污泥输送储存系统污泥干化系统污泥焚烧系统余热回收及辅助锅炉系统烟气处理系统天然气供给系统电气系统厂区天然气厂区自来水飞灰污水厂出水达标烟气生产废水厂区电源臭气收集及处理系统公用工程仪控系统图1：工艺系统结构框图1.2 基本工艺参数工艺设计的主要参数详见下表。表1：基本工艺设计参数项目参数湿泥含水率：80处理线总数：2条干燥机形式：水蒸汽间接加热式桨叶式干燥机数量：2台/线，对称布置干化蒸发量：设计点：450tH2O/d干燥机出泥含固率：设计点：40%干噪系统压力：微负压：-1-10 mmH2O焚烧炉形式：鼓泡流化床每条线焚烧炉数量：1台每条线设计处理能力：80tDS/d污泥绝干基设计低位热值：设计值：10457kJ/kgDS锅炉蒸汽压力：0.8MPa（表压）锅炉蒸汽温度：175烟气处理方式：湿法备用除臭工艺化学除臭说明：本工艺采用后混的处理方案，将一部分污泥干化至含水率40%，另一部分湿污泥直接泵入焚烧炉进料机，干湿污泥混合后送入焚烧炉焚烧。2. 工艺系统设计2.1污泥输送、储运系统设计污泥储存仓数量：2座有效容积：40m3螺旋卸料+污泥泵数量：4座有效容积300 m3螺旋输送+螺杆泵污泥23.5t/h含水率80%污泥160 Dst/d含水率80%干化系统螺旋输送+螺杆泵地下式污泥接收仓污泥10t/h含水率80%焚烧系统图2：污泥输送、储运系统流程图脱水污泥由自卸卡车运输至本厂内，经过电子地磅计量后卸料至地下式污泥接收仓，然后经出料螺旋输送机进入柱塞泵中，以高压输送方式泵至高位污泥储存仓，部分湿污泥经出料螺旋送至干燥机、由泵送至焚烧炉，另一部分污泥直接经出料螺旋和螺杆泵输送至焚烧炉。2.2 污泥干化系统设计载气洗涤冷却系统数量：4台单台额定蒸发量：4t/h干污泥7.83DSt/h含水率40%;温度95湿污泥23.5t/h含水率：80%污水处理厂出水污泥焚烧系统污水池外排进口载气温度85出口载气温度40干 燥 机饱和蒸汽0.8MPa，175焚烧载气，约50图3：污泥干化系统流程图污泥储存仓内的一部分污泥由污泥出料螺旋输送机和湿污泥输送泵送入干燥机进行干燥处理。污泥在达到含水率40%，温度约90100时完成干化，然后经出料口排至焚烧进料系统入炉焚烧。干燥机内需要通入载气（空气）将机内水分快速带走，保证干燥机内水分的蒸发速率和扩散速度。排出的湿载气（8590之间）经过洗涤塔洗涤降温至4050并脱除水分后，一部分送回干燥机循环使用，另一部分送入焚烧炉。洗涤水采用污水处理厂出水，经过换热器降温后循环使用。干燥机的热源为余热锅炉以及辅助锅炉所产生的蒸汽。由于干燥过程为间接加热，蒸汽未被污染，因此冷凝水回用，经冷凝水箱返回锅炉蒸汽系统。2.3污泥焚烧系统设计焚烧炉一次风机振动筛储砂仓渣箱20计量槽干污泥仓污泥含水率62%湿污泥10t/h含水率:80%2座，有效容积5 m3, 储存介质：含水40%的半干污泥。干污泥7.83t/h含水率40%半干污泥埋刮板输送机螺旋给料机高温空预器污泥仓臭气+空气处理量：80tDS/d2含水率62%载气天然气冷渣器气力输送500图4：污泥焚烧系统工艺流程图污泥入炉方式采用后混式：干化后含水率40%的污泥7.83t/h和含水率80%的湿污泥10/h的混合污泥，混合污泥含水率62%。设置两条焚烧线，每台焚烧炉额定处理能力为80DSt/d。经干燥机干化后的污泥经干污泥输送系统入炉焚烧；湿污泥由高位污泥储存仓下的螺杆泵直接输送至焚烧炉，与干污泥混合后进入焚烧炉处理。污泥在焚烧炉中充分燃烧，有机物的到分解，水分蒸发，烟气在高于850的状态下在炉内停留一段时间，而后进入高温空预器及余热锅炉。一次风由污泥仓的臭气及部分新鲜风组成，保证石英砂流态化及物料燃烧。在燃烧室内通入洗涤后的部分载气作为二次风，以保证物料完全燃烧。流化床焚烧炉配有上部启动燃烧器和下部辅助喷枪，起到助燃、稳燃的作用。天然气系统：厂区天然气送至启动燃烧器和辅助燃烧枪。2.4余热回收及辅助锅炉系统本系统的设计基于有效利用烟气的余热，从焚烧炉排出的高温烟气先经过高温空预器，烟气温度由850降至640，同时将冷空气由20升温至500，作为一次空气进入焚烧炉。高温空预器的出口烟气再通过余热锅炉充分利用烟气余热并降低烟气温度，烟气温度由约640降低至约220左右，同时产生0.8MPa和175的饱和蒸汽供污泥干化使用。高温空预器及余热锅炉产生的灰尘由气力输灰系统送入灰仓，作为一般废弃物定期外运。同时系统设置辅助燃气锅炉系统，锅炉产生0.8MPa和175的饱和蒸汽送入分气缸，以保证污泥干化所需的蒸汽量。余热锅炉的给水由锅炉给水处理系统提供，包括给水软化、除氧及锅炉给水系统。2.5烟气处理系统烟气50200烟气188烟气，烟气冷却塔布袋除尘器烟气处理塔引风机烟囱布袋灰仓泵灰仓喷淋液储存计量系统废水处理系统活性炭仓活性炭225烟气石灰粉仓石灰粉喷水辅助燃气锅炉烟气180图6：烟气处理系统工艺流程图焚烧炉产生的高温烟气经过余热利用后进入烟气处理系统，处理达标后通过烟囱排放。烟气处理系统共有2条生产线，与焚烧炉生产线相配套，24小时连续运行。225的烟气首先进入烟气冷却塔，喷入污水处理厂出水，将烟气由225降至200。在袋式除尘器前的烟气管道中喷入粉末活性炭和石灰粉末作为吸附剂，以吸附氯化氢、二氧化硫、Hg等重金属以及二噁英和呋喃等有机化合物。吸附杂质后的活性炭和石灰粉在袋式除尘器收集后进入灰斗，有气力输灰送至灰仓暂存，并作为一般废物定期外运处置。袋式除尘器清灰采用压缩空气脉冲反吹方式，飞灰由除尘器灰斗收集，飞灰和部分活性炭和石灰粉通过飞灰输送系统送入灰仓，作为废弃物外运处置。经袋式除尘器处理后的烟气进入烟气处理塔中进行降温、脱酸处理。烟气洗涤塔吸收烟气中的HCl，SOX等酸性气体，同时将烟气温度降至50.洗涤后的低温烟气由引风机引入烟道，与辅助锅炉180的烟气混合，温度约80左右的混合烟气经烟囱高空排放。2.6臭气收集及处理系统图7：臭气收集及处理系统工艺流程图焚烧炉正常运行时， 污泥接收仓及储仓的臭气作为焚烧炉一次风处理，干燥机排放载气作为焚烧炉二次风处理，处理后臭气可达标排放。本系统还设置备用的化学除臭系统，当焚烧炉故障时，污泥接收仓及储仓的臭气、干燥机排放载气送入化学除臭系统处理后达标排放。除臭系统分酸洗段、碱洗段二级进行。臭气首先经过收集，由管道输送到洗涤塔。然后臭气竖直通过含有填料的洗涤塔后得到净化，再经废气排放管达标排放。净化塔体分两个部分：第一级为酸性洗涤段，主要去除氨气气体；第二级为碱性洗涤段，主要去除硫化氢气体。酸性洗涤段加入浓度为6%的酸，形成酸性清洗液，清洗液由喷淋系统喷洒到填料顶部，流过填料进入酸性清洗液水箱。清洗液循环使用，根据PH值的数值及自动加药计量泵进行补充或更换。第二级和第一级流程相同，只是加浓度2-6%的NaOH碱溶液。2.7废水处理系统图8：废水处理系统工艺流程图系统排污主要来自载气洗涤废水、脱硫废水及其它系统排污水。废水先进入废水收集池，通过废水提升泵调节废水处理系统的处理量。为了降低污水中的浊度，系