宁波某500T_d污泥处置项目设计及运行实践

宁波某500T/d污泥处置项目设计及运行实践
发布时间：2022-06-09T05:03:22.885Z 来源：《城镇建设》2022年第4期作者：徐尔东
[导读] 宁波某500T/d污泥处置工程采用自主研发“离心干化+循环流化床焚烧”处理工艺
徐尔东
江苏优联环境发展有限公司
摘要
宁波某500T/d污泥处置工程采用自主研发“离心干化+循环流化床焚烧”处理工艺，自投产以来，生产运行稳定，污染物达标排放，整体工艺达到国际先进水平。

本文是对该工程技术方案、安装、调试等情况进行介绍，并且就2020年试运行工况、产能情况、污染物排放等情况进行描述和总结。

前言
市政污泥作为污水处理的副产物，必须得到妥善处理。

随着国家经济生活水平的不断提高和环境保护要求的不断提高，对于污泥的合理处置得到越来越政府和群众的重视。

从去年的“十四五规划”到今年的“两会”，各级会议、各级部门都把污泥处置作为重中之重的关注点提上日程。

当前我国污泥处置行业处于“百花齐放”的阶段，热水解、高压压滤、干化焚烧、堆肥、建材等多种污泥处置方式均有一定程度的应用。

但是，如何“因地制宜”，在做好污泥处置“减量化、无害化”的同时，能够实现“资源化”，一直是我们需要研究的课题。

在目前的情况下，“干化+焚烧”工艺已经被证明是在经济发达地区一个有效的污泥处置工艺，得到广泛的应用。

某500T/d污泥处置项目采用自主研发“离心干化+循环流化床焚烧”处理工艺，该项目是宁波地区唯一拥有自主知识产权的污泥干化+焚烧完整工艺项目。

目前主要接收宁波市周边污水处理厂污泥。

本文主要介绍本项目的工艺设计情况，并结合2020年的运行工况、产值情况等，对本污泥干化工艺设计和生产过程，进行归纳、分析和总结。

1 主要设计参数
本期建设规模为污泥加热离心干化生产线1条（4套离心干化机），干化污泥焚烧成套设备1套，发电机组成套设备1套，化学除臭设备1套，厂区污水生化处理系统1套等。

干化系统：4套离心干化机（每套处理能力125t/d），蒸汽作为热源进行热干化，出料含水率30%；污泥焚烧系统：1台21t/h循环流化床焚烧炉，炉膛温度在 900℃以上，烟气在停留时间大于2S，焚烧炉设计热效率81.04%；
发电机组：1台1.2MW背压机，汽机排汽压力为1.0Mpa(a)供污泥干化使用；
烟气设备：炉内喷石灰石脱硫+ SNCR +静电除尘+布袋除尘（同时喷活性炭吸附）+钠碱法脱硫+烟囱，达标后排放；
废水设备：厌氧水解酸化+好氧工艺处理项目产生的废水，处理能力1100m3/d；预处理达标后，纳管输送至化工园区污水处理中心集中处置。

2 工艺设计
2.1总体设计
本系统主要包括污泥运输和接收系统、储存系统、干化系统、焚烧系统、发电系统、蒸汽系统、烟气处理系统、污水处理系统等，主体工艺流程见图１。

图1. 宁波市镇海区500T/d污泥处置项项目工艺流程图
2.2 污泥接收储运系统
各市政污水处理厂污泥由专业的污泥运输车辆运输至本项目厂区，经地磅房称重后，行至卸料车间，卸料至地下污泥接收仓，共4个污泥接收仓，每仓有效容积200ｍ3，污泥接收仓底部设置8台螺旋输送机和8台螺杆泵（每仓1用1备），分别由螺杆泵输送至离心干化机进口。

2.3 污泥干化系统
本项目共有4台离心式干化机。

此干化机具有处置稳定、热效率高等优点，能够直接跨越污泥粘滞区，产出含水率30％左右干污泥。

干污泥后经由皮带、斗式提升机进行输送（输送线1用1备）。

离心干化机叶片采用了高硬度及高耐磨性的不锈钢材料，叶片具有耐磨耐腐蚀
的功能，减少了干化机叶片更换的次数以及干化机检修频率。

湿污泥干化设备干化过程中有臭气逸散进入干化车间内，在干化车间设有两套抽风系统，干化车间废气进入焚烧炉一、二次风机。

2.4污泥焚烧系统
本项目设置1台循环流化床焚烧炉，为中温中压一般废弃物焚烧炉。

本项目锅炉设计聘请专业的设计团队，结合了国内既往污泥焚烧项目锅炉设计和使用经验和循环流化床锅炉设备本身特性而精心设计的产品。

锅炉采用立式方柱钢壳体，内有耐火材料及保温材料衬里，外设保温夹套，焚烧炉额定热饱和蒸汽21t/h。

焚烧炉布风采用底部布风管形式，通过焚烧炉锥形底部的反射作用将砂床流化。

同时再锅炉侧面留有二次风口，用于补风。

与一般焚烧系统设计相比，本工程焚烧系统设计有如下特点：
1）污泥焚烧时的NOx排放浓度相对较高，循环流化床焚烧炉采用分级配风技术且炉内温度分布更加均匀，因此其NOx排放控制特性明显优于鼓泡流化床；
2）相比于鼓泡流化床，循环流化床在较低的Ca/S摩尔比下，可达较高的炉内脱硫效率；3）中药渣在循环床中的燃烧效率明显高于鼓泡床，本项目需掺烧一定比例的中药渣，因此采用循环床炉型可获得更高的总体燃烧效率和热效率；
4）循环床的负荷调节特性优于鼓泡床，可在更大的负荷调节比下确保焚烧炉的稳定运行；5）循环床的燃烧强度高于鼓泡床，炉膛截面积较小，可有效节省焚烧炉的占地。

2.5余热利用系统
本项目锅炉一体，且自带发电机组，系统设置一台背压式汽轮机发电机组。

汽机主蒸汽进口流量为21t/h，主蒸汽阀前主蒸汽额定压力：4.0MPa，主蒸汽阀前主蒸汽额定温度：400℃，排气压力为1.0Mpa，温度为200℃，发电功率（额定参数下发电功率表的数值）1.1MW。

锅炉产生蒸汽（中温中压锅炉，4.0MPa，400℃），经过汽轮机做功后，余热（1.0Mpa，200℃）作为干化机干化污泥热源，实现能源的阶梯利用，提高了蒸汽利用效率。

2.6烟气处理系统
本系统采用国际上先进的尾气处理工艺：“SNCR+炉内喷石灰石脱硫+钠碱法脱硫+重金属冷凝+活性炭吸附+静电除尘+布袋除尘+烟囱”的组合工艺，处理的主要污染物为污泥经过焚烧后烟气中含有的粉尘、酸性物质（硫、氯等）、重金属和二噁英类等物质。

1）SNCR脱硝
本项目配置SNCR脱硝系统，主要由氨水卸载、存储、计量、分配以及氨水泵几个模块构成。

由罐车运输氨水（20%浓度）至厂区氨水储罐储存。

启用脱硝系统时，用氨水泵将其输送到炉前计量平台，通过计量、分配后喷入循环流化床旋风分离器内，计量、分配过程由分配模块控制阀组控制。

用压缩空气在喷嘴处雾化水溶氨。

当不需要时，需要用空气吹扫。

SNCR脱硝反应原理为：
4NH3 + 4NO+ O2 →4N2 +6H2O
4NH3 + 2NO+ 2O2 →3N2 +6H2O
8NH3 + 6NO2 →7N2 +12H2O
2）钠碱法脱硫
钠碱法脱硫（湿法脱硫）是常规的烟气处理脱硫工艺。

其原理是先用液碱作为吸收剂吸收SO2、HCl，然后再用钙碱对吸收液进行再生。

钠碱法脱硫（酸）采用30%浓度NaOH溶液作为脱硫剂，钠溶液碱性强，脱硫（酸）效率高，也增加了整套系统的运行可靠性和灵活性。

如果炉内喷石灰石脱硫（酸）效率下降，可增加液碱溶液的喷淋量，提高脱硫效率，确保整个脱硫工艺的脱硫效率和提高SO2、HCl达标排放的可靠性。

3）静电除尘和布袋除尘
本项目设置3级静电除尘和2级布袋除尘。

烟气进入静电除尘和布袋除尘去除小颗粒物质。

烟气先经过静电除尘，通过静电作用将大部分飞灰吸附在除尘器壁汇集，输送至灰仓。

剩余烟气进入布袋除尘器，当含尘气体由入口进入灰斗，较大粗粒由于重力作用在灰斗处沉降下落，较小的粉尘随着气流由外壁流入滤袋，经过滤袋的过滤，净气经滤袋进入上箱体，最后由排风管经风机排出。

清灰时脉冲控制仪根据预先设定的时间顺序开启各脉冲阀，压缩空气由气包经脉冲阀和喷吹管喷出，从而在文氏管上部形成一真空圆锥，诱导二次气流。

压气和被诱导的净气组成的冲击流进入滤袋，产生瞬间的逆向气流，并使滤袋急速膨胀，造成冲击振动，将黏附在滤袋外表面及纤维间的粉尘吹扫下来，落入灰斗，经卸灰阀排出。

4）烟囱
项目工程利用一座高度为60m、出口直径1.2m玻璃钢内套筒及外侧面为三面体混凝土烟囱排放烟气，大大了提高烟气的抬升高度，充分利用大气的扩散稀释能力，满足项目环评要求。

3调试及运行情况
3.1系统调试与启动
项目调试先后依次按照单机空载运行、单机负载运行、整体机组空载运行、整体机组负载运行的顺序进行。

根据生产工艺和安装进展，依次进行公用（辅助）设施系统调试、化水制水系统、污泥干化系统调试、锅炉汽轮机系统调试、烟气系统调试、发电机组调试、全场系统整体调试。

机组启动前，应确认机组、系统的安装、检修确已全部结束，机组及其他辅机设备及运行场地已清理打扫干净，同时保证公辅设备处于可运行状态。

干化机系统首先开启尾气处理装置。

然后通入外网热蒸汽，对干化机及管道系统进行预热。

待预热结束后，先后启动污泥输送皮带、斗提输送及、干化机、湿泥仓底部污泥螺杆泵、污泥螺旋等装置，进行污泥干化处理。

焚烧系统首先启动化水制水系统、然后给锅炉供水，再投入锅炉温度、压力、水位等控制系统确保锅炉运行安全。

将系统中的烟气处理系统设备和灰输送系统设备投运。

然后正式开始点炉操作，启动一次风机，天然气点火装置，待炉膛温度达到850℃后，开始投用干污泥、中药渣等。

通过调整干污泥和生物质的给料速率和比例，控制焚烧炉温度，并逐渐退出点火燃烧器，直到焚烧炉稳定燃烧。

汽轮发电机组经过充分暖管后，开启进汽阀冲转升速暖机，随后并网发电，进入正常工作状态。

3.2运行情况
鉴于生产机组每个月需要必要的维护与保养，原计划生产机组每月按600小时生产运行设计，自2020年以来，除去锅炉内外检验以及大型设备技术改造外，均已达到预计的生产情况，且生产稳定。

各设备机组运行时间如图2所示，运行时间为小时。

图2（a）. 宁波市某500T/d污泥处置项目2020年锅炉与汽轮机运行情况
图2(b). 宁波市某500T/d污泥处置项目2020年干化机运行情况
3.3污染物排放
厂区生活与生产污水经厂区自备的污水处理厂后，排入管网由宁波华清环保技术有限公司同一处理。

对运行期间的污水进行检测化验，结
果如表2所示，污水处理效果非常理想，达到预期效果。

同时，我们也对污水总量进行了统计，如图4所示。

图4. 宁波市某500T/d污泥处置项目2020年污污水排放情况
运行期间通过属地环保主管部门的烟气在线监测系统对烟气排放进行实时监测和控制。

同时，在调试及环保验收准备期间，委托了第三方专业结构对系统进行采样和检测，作为在线仪表比对和其他非在线数据的补充。

监测结果显示，本工程烟气处理工艺完全能够满足项目环评的各项要求，各项指标均低于国家和宁波地区烟气排放标准。

第三方检测机构对运行中的污泥干化焚烧工程进行了为期两天的环保验收检测，检测结果见表3。

４结论和建议
（１）采用减量化最彻底的污泥干化焚烧发电工艺，是最安全的污泥处置方式，同时实现了污泥资源化，缓解了当前资源紧张的困境，占地面积小，自动化水平高，适合于我国市政污泥处理与处置。

（２）本项目采用离心式干化机采，负压运行，避免粉尘及臭气外逸，能耗低，蒸发效率高；维护成本低；操作控制简单；臭气产生量少，处理简单。

（３）循环流化床燃料适应性好，可以同时实现对干污泥、中药渣、生物质颗粒料的燃烧，燃烧强度高，炉墙结构简单，运行故障少，环保性能良好，炉膛截面积较小，可有效节省焚烧炉的占地。

（４）某作为宁波地区唯一拥有自主知识产权的污泥干化+焚烧完整工艺的企业，为浙江地区污泥处置，做出了突出贡献，整体工艺达到了国际先进水平。