寧波某 500T/d污泥處置項目設(shè)計及運行實踐

徐爾東

江蘇優(yōu)聯(lián)環(huán)境發(fā)展有限公司

摘要

寧波某500T/d污泥處置工程采用自主研發(fā)“離心干化+循環(huán)流化床焚燒”處理工藝，自投產(chǎn)以來，生產(chǎn)運行穩(wěn)定，污染物達(dá)標(biāo)排放，整體工藝達(dá)到國際先進(jìn)水平。本文是對該工程技術(shù)方案、安裝、調(diào)試等情況進(jìn)行介紹，并且就2020年試運行工況、產(chǎn)能情況、污染物排放等情況進(jìn)行描述和總結(jié)。

前言

市政污泥作為污水處理的副產(chǎn)物，必須得到妥善處理。隨著國家經(jīng)濟(jì)生活水平的不斷提高和環(huán)境保護(hù)要求的不斷提高，對于污泥的合理處置得到越來越政府和群眾的重視。從去年的“十四五規(guī)劃”到今年的“兩會”，各級會議、各級部門都把污泥處置作為重中之重的關(guān)注點提上日程。當(dāng)前我國污泥處置行業(yè)處于“百花齊放”的階段，熱水解、高壓壓濾、干化焚燒、堆肥、建材等多種污泥處置方式均有一定程度的應(yīng)用。但是，如何“因地制宜”，在做好污泥處置“減量化、無害化”的同時，能夠?qū)崿F(xiàn)“資源化”，一直是我們需要研究的課題。在目前的情況下，“干化+焚燒”工藝已經(jīng)被證明是在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)一個有效的污泥處置工藝，得到廣泛的應(yīng)用。

某500T/d污泥處置項目采用自主研發(fā)“離心干化+循環(huán)流化床焚燒”處理工藝，該項目是寧波地區(qū)唯一擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的污泥干化+焚燒完整工藝項目。目前主要接收寧波市周邊污水處理廠污泥。本文主要介紹本項目的工藝設(shè)計情況，并結(jié)合2020年的運行工況、產(chǎn)值情況等，對本污泥干化工藝設(shè)計和生產(chǎn)過程，進(jìn)行歸納、分析和總結(jié)。

1 主要設(shè)計參數(shù)

本期建設(shè)規(guī)模為污泥加熱離心干化生產(chǎn)線1條（4套離心干化機(jī)），干化污泥焚燒成套設(shè)備1套，發(fā)電機(jī)組成套設(shè)備1套，化學(xué)除臭設(shè)備1套，廠區(qū)污水生化處理系統(tǒng)1套等。

干化系統(tǒng)：4套離心干化機(jī)（每套處理能力125t/d），蒸汽作為熱源進(jìn)行熱干化，出料含水率30%；

污泥焚燒系統(tǒng)：1臺21t/h循環(huán)流化床焚燒爐，爐膛溫度在 900℃以上，煙氣在停留時間大于2S，焚燒爐設(shè)計熱效率81.04%；

發(fā)電機(jī)組：1臺1.2MW背壓機(jī)，汽機(jī)排汽壓力為1.0Mpa(a)供污泥干化使用；

煙氣設(shè)備：爐內(nèi)噴石灰石脫硫+ SNCR +靜電除塵+布袋除塵（同時噴活性炭吸附）+鈉堿法脫硫+煙囪，達(dá)標(biāo)后排放；

廢水設(shè)備：厭氧水解酸化+好氧工藝處理項目產(chǎn)生的廢水，處理能力1100m3/d；預(yù)處理達(dá)標(biāo)后，納管輸送至化工園區(qū)污水處理中心集中處置。

2 工藝設(shè)計

2.1總體設(shè)計

本系統(tǒng)主要包括污泥運輸和接收系統(tǒng)、儲存系統(tǒng)、干化系統(tǒng)、焚燒系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、煙氣處理系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)等，主體工藝流程見圖１。

圖1. 寧波市鎮(zhèn)海區(qū)500T/d污泥處置項項目工藝流程圖

2.2 污泥接收儲運系統(tǒng)

各市政污水處理廠污泥由專業(yè)的污泥運輸車輛運輸至本項目廠區(qū)，經(jīng)地磅房稱重后，行至卸料車間，卸料至地下污泥接收倉，共4個污泥接收倉，每倉有效容積200ｍ3，污泥接收倉底部設(shè)置8臺螺旋輸送機(jī)和8臺螺桿泵（每倉1用1備），分別由螺桿泵輸送至離心干化機(jī)進(jìn)口。

2.3 污泥干化系統(tǒng)

本項目共有4臺離心式干化機(jī)。此干化機(jī)具有處置穩(wěn)定、熱效率高等優(yōu)點，能夠直接跨越污泥粘滯區(qū)，產(chǎn)出含水率30％左右干污泥。干污泥后經(jīng)由皮帶、斗式提升機(jī)進(jìn)行輸送（輸送線1用1備）。離心干化機(jī)葉片采用了高硬度及高耐磨性的不銹鋼材料，葉片具有耐磨耐腐蝕的功能，減少了干化機(jī)葉片更換的次數(shù)以及干化機(jī)檢修頻率。

濕污泥干化設(shè)備干化過程中有臭氣逸散進(jìn)入干化車間內(nèi)，在干化車間設(shè)有兩套抽風(fēng)系統(tǒng)，干化車間廢氣進(jìn)入焚燒爐一、二次風(fēng)機(jī)。

2.4污泥焚燒系統(tǒng)

本項目設(shè)置1臺循環(huán)流化床焚燒爐，為中溫中壓一般廢棄物焚燒爐。本項目鍋爐設(shè)計聘請專業(yè)的設(shè)計團(tuán)隊，結(jié)合了國內(nèi)既往污泥焚燒項目鍋爐設(shè)計和使用經(jīng)驗和循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備本身特性而精心設(shè)計的產(chǎn)品。鍋爐采用立式方柱鋼殼體，內(nèi)有耐火材料及保溫材料襯里，外設(shè)保溫夾套，焚燒爐額定熱飽和蒸汽21t/h。焚燒爐布風(fēng)采用底部布風(fēng)管形式，通過焚燒爐錐形底部的反射作用將砂床流化。同時再鍋爐側(cè)面留有二次風(fēng)口，用于補風(fēng)。

與一般焚燒系統(tǒng)設(shè)計相比，本工程焚燒系統(tǒng)設(shè)計有如下特點：

1）污泥焚燒時的NOx排放濃度相對較高，循環(huán)流化床焚燒爐采用分級配風(fēng)技術(shù)且爐內(nèi)溫度分布更加均勻，因此其NOx排放控制特性明顯優(yōu)于鼓泡流化床；

2）相比于鼓泡流化床，循環(huán)流化床在較低的Ca/S摩爾比下，可達(dá)較高的爐內(nèi)脫硫效率；

3）中藥渣在循環(huán)床中的燃燒效率明顯高于鼓泡床，本項目需摻燒一定比例的中藥渣，因此采用循環(huán)床爐型可獲得更高的總體燃燒效率和熱效率；

4）循環(huán)床的負(fù)荷調(diào)節(jié)特性優(yōu)于鼓泡床，可在更大的負(fù)荷調(diào)節(jié)比下確保焚燒爐的穩(wěn)定運行；

5）循環(huán)床的燃燒強(qiáng)度高于鼓泡床，爐膛截面積較小，可有效節(jié)省焚燒爐的占地。

2.5余熱利用系統(tǒng)

本項目鍋爐一體，且自帶發(fā)電機(jī)組，系統(tǒng)設(shè)置一臺背壓式汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組。汽機(jī)主蒸汽進(jìn)口流量為21t/h，主蒸汽閥前主蒸汽額定壓力：4.0MPa，主蒸汽閥前主蒸汽額定溫度：400℃，排氣壓力為1.0Mpa，溫度為200℃，發(fā)電功率（額定參數(shù)下發(fā)電功率表的數(shù)值）1.1MW。

鍋爐產(chǎn)生蒸汽（中溫中壓鍋爐，4.0MPa，400℃），經(jīng)過汽輪機(jī)做功后，余熱（1.0Mpa，200℃）作為干化機(jī)干化污泥熱源，實現(xiàn)能源的階梯利用，提高了蒸汽利用效率。

2.6煙氣處理系統(tǒng)

本系統(tǒng)采用國際上先進(jìn)的尾氣處理工藝：“SNCR+爐內(nèi)噴石灰石脫硫+鈉堿法脫硫+重金屬冷凝+活性炭吸附+靜電除塵+布袋除塵+煙囪”的組合工藝，處理的主要污染物為污泥經(jīng)過焚燒后煙氣中含有的粉塵、酸性物質(zhì)（硫、氯等）、重金屬和二噁英類等物質(zhì)。

1）SNCR脫硝

本項目配置SNCR脫硝系統(tǒng)，主要由氨水卸載、存儲、計量、分配以及氨水泵幾個模塊構(gòu)成。由罐車運輸氨水（20%濃度）至廠區(qū)氨水儲罐儲存。啟用脫硝系統(tǒng)時，用氨水泵將其輸送到爐前計量平臺，通過計量、分配后噴入循環(huán)流化床旋風(fēng)分離器內(nèi)，計量、分配過程由分配模塊控制閥組控制。用壓縮空氣在噴嘴處霧化水溶氨。當(dāng)不需要時，需要用空氣吹掃。

SNCR脫硝反應(yīng)原理為：

4NH3 + 4NO+ O2 →4N2 +6H2O

4NH3 + 2NO+ 2O2 →3N2 +6H2O

8NH3 + 6NO2 →7N2 +12H2O

2）鈉堿法脫硫

鈉堿法脫硫（濕法脫硫）是常規(guī)的煙氣處理脫硫工藝。其原理是先用液堿作為吸收劑吸收SO2、HCl，然后再用鈣堿對吸收液進(jìn)行再生。鈉堿法脫硫（酸）采用30%濃度NaOH溶液作為脫硫劑，鈉溶液堿性強(qiáng)，脫硫（酸）效率高，也增加了整套系統(tǒng)的運行可靠性和靈活性。如果爐內(nèi)噴石灰石脫硫（酸）效率下降，可增加液堿溶液的噴淋量，提高脫硫效率，確保整個脫硫工藝的脫硫效率和提高SO2、HCl達(dá)標(biāo)排放的可靠性。

3）靜電除塵和布袋除塵

本項目設(shè)置3級靜電除塵和2級布袋除塵。煙氣進(jìn)入靜電除塵和布袋除塵去除小顆粒物質(zhì)。煙氣先經(jīng)過靜電除塵，通過靜電作用將大部分飛灰吸附在除塵器壁匯集，輸送至灰倉。剩余煙氣進(jìn)入布袋除塵器，當(dāng)含塵氣體由入口進(jìn)入灰斗，較大粗粒由于重力作用在灰斗處沉降下落，較小的粉塵隨著氣流由外壁流入濾袋，經(jīng)過濾袋的過濾，凈氣經(jīng)濾袋進(jìn)入上箱體，最后由排風(fēng)管經(jīng)風(fēng)機(jī)排出。

清灰時脈沖控制儀根據(jù)預(yù)先設(shè)定的時間順序開啟各脈沖閥，壓縮空氣由氣包經(jīng)脈沖閥和噴吹管噴出，從而在文氏管上部形成一真空圓錐，誘導(dǎo)二次氣流。壓氣和被誘導(dǎo)的凈氣組成的沖擊流進(jìn)入濾袋，產(chǎn)生瞬間的逆向氣流，并使濾袋急速膨脹，造成沖擊振動，將黏附在濾袋外表面及纖維間的粉塵吹掃下來，落入灰斗，經(jīng)卸灰閥排出。

4）煙囪

項目工程利用一座高度為60m、出口直徑1.2m玻璃鋼內(nèi)套筒及外側(cè)面為三面體混凝土煙囪排放煙氣，大大了提高煙氣的抬升高度，充分利用大氣的擴(kuò)散稀釋能力，滿足項目環(huán)評要求。

3調(diào)試及運行情況

3.1系統(tǒng)調(diào)試與啟動

項目調(diào)試先后依次按照單機(jī)空載運行、單機(jī)負(fù)載運行、整體機(jī)組空載運行、整體機(jī)組負(fù)載運行的順序進(jìn)行。根據(jù)生產(chǎn)工藝和安裝進(jìn)展，依次進(jìn)行公用（輔助）設(shè)施系統(tǒng)調(diào)試、化水制水系統(tǒng)、污泥干化系統(tǒng)調(diào)試、鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)調(diào)試、煙氣系統(tǒng)調(diào)試、發(fā)電機(jī)組調(diào)試、全場系統(tǒng)整體調(diào)試。

機(jī)組啟動前，應(yīng)確認(rèn)機(jī)組、系統(tǒng)的安裝、檢修確已全部結(jié)束，機(jī)組及其他輔機(jī)設(shè)備及運行場地已清理打掃干凈，同時保證公輔設(shè)備處于可運行狀態(tài)。

干化機(jī)系統(tǒng)首先開啟尾氣處理裝置。然后通入外網(wǎng)熱蒸汽，對干化機(jī)及管道系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)熱。待預(yù)熱結(jié)束后，先后啟動污泥輸送皮帶、斗提輸送及、干化機(jī)、濕泥倉底部污泥螺桿泵、污泥螺旋等裝置，進(jìn)行污泥干化處理。

焚燒系統(tǒng)首先啟動化水制水系統(tǒng)、然后給鍋爐供水，再投入鍋爐溫度、壓力、水位等控制系統(tǒng)確保鍋爐運行安全。將系統(tǒng)中的煙氣處理系統(tǒng)設(shè)備和灰輸送系統(tǒng)設(shè)備投運。然后正式開始點爐操作，啟動一次風(fēng)機(jī)，天然氣點火裝置，待爐膛溫度達(dá)到850℃后，開始投用干污泥、中藥渣等。通過調(diào)整干污泥和生物質(zhì)的給料速率和比例，控制焚燒爐溫度，并逐漸退出點火燃燒器，直到焚燒爐穩(wěn)定燃燒。汽輪發(fā)電機(jī)組經(jīng)過充分暖管后，開啟進(jìn)汽閥沖轉(zhuǎn)升速暖機(jī)，隨后并網(wǎng)發(fā)電，進(jìn)入正常工作狀態(tài)。

3.2運行情況

鑒于生產(chǎn)機(jī)組每個月需要必要的維護(hù)與保養(yǎng)，原計劃生產(chǎn)機(jī)組每月按600小時生產(chǎn)運行設(shè)計，自2020年以來，除去鍋爐內(nèi)外檢驗以及大型設(shè)備技術(shù)改造外，均已達(dá)到預(yù)計的生產(chǎn)情況，且生產(chǎn)穩(wěn)定。各設(shè)備機(jī)組運行時間如圖2所示，運行時間為小時。

圖2（a）. 寧波市某500T/d污泥處置項目2020年鍋爐與汽輪機(jī)運行情況

圖2(b). 寧波市某500T/d污泥處置項目2020年干化機(jī)運行情況

3.3污染物排放

廠區(qū)生活與生產(chǎn)污水經(jīng)廠區(qū)自備的污水處理廠后，排入管網(wǎng)由寧波華清環(huán)保技術(shù)有限公司同一處理。對運行期間的污水進(jìn)行檢測化驗，結(jié)果如表2所示，污水處理效果非常理想，達(dá)到預(yù)期效果。同時，我們也對污水總量進(jìn)行了統(tǒng)計，如圖4所示。

表2. 污水處理納管濃度與標(biāo)準(zhǔn)

圖4. 寧波市某500T/d污泥處置項目2020年污污水排放情況

運行期間通過屬地環(huán)保主管部門的煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)對煙氣排放進(jìn)行實時監(jiān)測和控制。同時，在調(diào)試及環(huán)保驗收準(zhǔn)備期間，委托了第三方專業(yè)結(jié)構(gòu)對系統(tǒng)進(jìn)行采樣和檢測，作為在線儀表比對和其他非在線數(shù)據(jù)的補充。監(jiān)測結(jié)果顯示，本工程煙氣處理工藝完全能夠滿足項目環(huán)評的各項要求，各項指標(biāo)均低于國家和寧波地區(qū)煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)。

第三方檢測機(jī)構(gòu)對運行中的污泥干化焚燒工程進(jìn)行了為期兩天的環(huán)保驗收檢測，檢測結(jié)果見表3。

表3. 煙氣排放監(jiān)測結(jié)果

４ 結(jié)論和建議

（１）采用減量化最徹底的污泥干化焚燒發(fā)電工藝，是最安全的污泥處置方式，同時實現(xiàn)了污泥資源化，緩解了當(dāng)前資源緊張的困境，占地面積小，自動化水平高，適合于我國市政污泥處理與處置。

（２）本項目采用離心式干化機(jī)采，負(fù)壓運行，避免粉塵及臭氣外逸，能耗低，蒸發(fā)效率高；維護(hù)成本低；操作控制簡單；臭氣產(chǎn)生量少，處理簡單。

（３）循環(huán)流化床燃料適應(yīng)性好，可以同時實現(xiàn)對干污泥、中藥渣、生物質(zhì)顆粒料的燃燒，燃燒強(qiáng)度高，爐墻結(jié)構(gòu)簡單，運行故障少，環(huán)保性能良好，爐膛截面積較小，可有效節(jié)省焚燒爐的占地。

（４）某作為寧波地區(qū)唯一擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的污泥干化+焚燒完整工藝的企業(yè)，為浙江地區(qū)污泥處置，做出了突出貢獻(xiàn)，整體工藝達(dá)到了國際先進(jìn)水平。

 


《城鎮(zhèn)建設(shè)》 > 2022年4期 > 寧波某500T/d污泥處置項目設(shè)計及運行實踐