吳曉波，解舒涵

（中國石油集團(tuán) 東北煉化工程有限公司， 遼寧 大連 116023）

某煉化污水場污泥干燥-焚燒-體化處理工藝設(shè)計(jì)

吳曉波，解舒涵

（中國石油集團(tuán) 東北煉化工程有限公司， 遼寧 大連 116023）

某煉化污水場產(chǎn)生的污泥僅進(jìn)行了離心脫水處理，污泥量大，外委處置費(fèi)用高，因此需進(jìn)行污泥減量化處理。經(jīng)過實(shí)地調(diào)查、現(xiàn)場試驗(yàn)、理論研究并結(jié)合以往的工程案例，設(shè)計(jì)了新型的污泥干燥-焚燒一體化處理工藝，針對(duì)此處理技術(shù)的工程設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹。

煉化污水場；工程設(shè)計(jì)；污泥干燥-焚燒一體化工藝

某煉化企業(yè)污水處理場在運(yùn)行過程中產(chǎn)生大量的污泥：生化剩余污泥、油泥及浮渣。該污水場將污泥混合后只進(jìn)行了離心脫水處理，脫水后污泥外委處置，由于外委處置費(fèi)用高，且當(dāng)?shù)氐挠匈Y質(zhì)的危廢處置單位能力有限，因此必須要進(jìn)行污泥減量化處理。

筆者考察了國內(nèi)幾家煉廠的污泥處理與處置案例，比較了污泥減量化處理技術(shù)，通過現(xiàn)場試驗(yàn)并結(jié)合以往的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。設(shè)計(jì)了污泥干燥-焚燒一體化處理技術(shù)對(duì)該企業(yè)的污泥進(jìn)行處理，以此達(dá)到污泥最大的減量化要求。

1 污泥的來源及污泥量

該煉化企業(yè)污水場的污泥主要有三種：含油污泥（來源于調(diào)節(jié)除油罐和隔油池）占總污泥產(chǎn)生量的5%；浮渣（來源于氣浮）占總污泥產(chǎn)生量的55%；剩余污泥（來源于生化系統(tǒng)）占總污泥產(chǎn)生量的40%。

三種污泥混合后，經(jīng)離心脫水機(jī)脫水，脫水污泥的含水率≤85%，含油量為 5%～8%，脫水污泥的總量為3000噸/年。

2 污泥的組分和性質(zhì)

2.1 剩余污泥

含有大量的生物絮團(tuán)，少量的油，可揮發(fā)性固體含量占總固體含量的80%以上。含水率高，比重較?。s為 1.006～1.02）［1］。

2.2 浮渣

主要成分為油粒、泥、渣、灰等，含有較多油類、化學(xué)藥劑和大量氣泡。含水率高、粘性大，屬于危險(xiǎn)廢棄物［2］。

2.3 油泥

主要成分為比重較大的重油、懸浮物等。含油量高、粘性大，屬于危險(xiǎn)廢棄物。

3 脫水污泥減量化技術(shù)

目前，國內(nèi)煉化企業(yè)污水場脫水污泥的減量化技術(shù)主要有污泥干化、污泥焚燒［3］等。

3.1 污泥干化

常用的污泥干化設(shè)備主要有薄層干化機(jī)、帶式干化機(jī)、真空?qǐng)A盤干化機(jī)、低溫真空脫水干化機(jī)、旋風(fēng)干燥機(jī)等。各種干化技術(shù)的原理、適用介質(zhì)及安全性等見表 1［4］。

3.2 污泥焚燒

目前，主流的污泥焚燒設(shè)備主要有流化床和回轉(zhuǎn)窯［5］，見表 2。

表1 常用的污泥干化技術(shù)介紹Table 1 Introduction of common sludge drying technology

表2 污泥焚燒設(shè)備Table 2 Sludge incineration equipment

4 工藝選擇

通過比較污泥干化和污泥焚燒工藝，調(diào)研了正在運(yùn)行的國內(nèi)若干家煉化企業(yè)的實(shí)際工程案例：常用的污泥干化設(shè)備不適用于干化含油量（＞3%）較高的污泥，煉化企業(yè)的混合污泥及油泥浮渣的含油量均高于 3%，因此尚未有干化混合污泥和油泥浮渣的工程案例，只是對(duì)剩余污泥進(jìn)行干化。

目前，絕大多數(shù)煉化企業(yè)的混合污泥及油泥浮渣均通過脫水后外委，極少部分企業(yè)進(jìn)行了焚燒。

本項(xiàng)目的混合污泥中含油量超過了 3%，因此不能采用常規(guī)的干化工藝。

經(jīng)過實(shí)地考察天津某地一種用于處理市政脫水污泥的干燥-焚燒一體化設(shè)備，并利用該設(shè)備進(jìn)行了含油污泥的處理實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：設(shè)備的安全性及處理效果均優(yōu)良，本項(xiàng)目最終采用污泥干燥-焚燒一體化工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)原設(shè)備進(jìn)行了部分優(yōu)化和調(diào)整。

5 工藝設(shè)計(jì)

5.1 工藝流程（圖1）

圖1 污泥干燥-焚燒一體化處理工藝流程Fig.1 Sludge drying - incineration integrated treatment process

5.2 工藝介紹

污泥干燥-焚燒一體化工藝與常規(guī)的污泥干化+焚燒在設(shè)備形式上是有區(qū)別的，常規(guī)的污泥干化焚燒是分別設(shè)置污泥干化設(shè)備和污泥焚燒設(shè)備，將污泥先干化，再進(jìn)焚燒爐焚燒。污泥干燥-焚燒一體化則是巧妙的將干燥與焚燒結(jié)合，設(shè)計(jì)成一體，在干燥段采用特殊設(shè)計(jì)的噴嘴將進(jìn)料污泥進(jìn)行霧化干燥。污泥干燥-焚燒一體化設(shè)備的簡圖見圖2。

在污泥干燥-焚燒一體化爐內(nèi)完成污泥的焚燒、煙氣二次燃燒和污泥一次干燥。該設(shè)備自下而上分為流化焚燒段、煙氣二燃段和噴霧干燥段。

在焚燒段采用流化床爐焚燒工藝完成污泥顆粒的焚燒，焚燒溫度大于850 ℃。

在二燃室采用天然氣助燃，實(shí)現(xiàn)煙氣1 100 ℃、停留時(shí)間大于2 s的二次燃燒。燃燒充分，并有效分解二英等有害物質(zhì)。

圖2 污泥干燥-焚燒一體化焚燒爐簡圖Fig. 2 Schematic diagram of sludge drying - incineration integrated incinerator

直接利用污泥焚燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔庾鳛闊峤橘|(zhì)，采用“噴霧干燥工藝”的干燥方式完成污泥的一次干燥，將泥霧干燥成含水率約30%的半干污泥微粒，連同余熱煙氣和蒸汽一起從干燥塔塔頂排出，進(jìn)入二級(jí)噴霧干燥塔。與該塔入口氣流霧化器噴射的高濕泥霧混合干燥，干燥后的污泥含水率為40%～50%，經(jīng)過造粒后進(jìn)入振動(dòng)干燥機(jī)進(jìn)一步干燥至含水率約20%，輸送到焚燒爐進(jìn)行焚燒。

5.3 工藝參數(shù)

干燥處理能力：含水率85%的脫水污泥≥2 000 kg/h；

污泥焚燒能力：含水率 20%的干化污泥≥400 kg/h；

污泥（爐膛）焚燒溫度：≥850 ℃；

煙氣（二燃室）焚燒溫度：≥1 100 ℃；停留時(shí)間≥2 s；

燃燼率：≥98%；

生產(chǎn)負(fù)荷率60%～100%；

尾氣處理量：≥8 000 m3/h；

占地面積約600 m2。

5.4 工藝安全性

2)高濕污泥噴霧干燥的同時(shí)可以使煙氣溫度從1 100 ℃驟降至250 ℃以下，避開了300～500 ℃的溫度環(huán)境，可有效防止二英的合成［6］；

3)二級(jí)污泥噴霧干燥、活性炭、袋式除塵等工藝，能有效地吸附煙氣中的飛灰和二英。

（2）重金屬的控制

重金屬污染物在焚燒過程中被蒸發(fā)。熔點(diǎn)高的重金屬隨溫度降低會(huì)凝結(jié)成粒狀物而被捕集。熔點(diǎn)低的重金屬會(huì)在飛灰表面催化作用下，形成熔點(diǎn)溫度較高且較易凝結(jié)的氧化物或氯化物，特別是汞和鎘大部分吸附在飛灰顆粒上而被捕集下來。必要時(shí)，向布袋除塵器捕集的粉塵中加入螯合劑，使其中的重金屬在焚燒時(shí)進(jìn)入螯合態(tài)，進(jìn)入污泥殘?jiān)?/p>

（3）粉塵及揮發(fā)性氣體混合爆炸控制

采用并流式污泥噴霧干燥技術(shù)，可以有效地防止爆炸的風(fēng)險(xiǎn)：高溫?zé)煔馀c霧化污泥同向（并流）進(jìn)入噴霧干燥塔并混合，使高溫?zé)煔馓幱诟邼竦奈勰囔F滴包圍中得到極速蒸發(fā)降溫；在污泥霧滴被蒸發(fā)干燥成半干顆粒時(shí)，煙氣溫度已經(jīng)下降至 250℃以下；煙氣自身的含氧量較低（通常＜12%）；系統(tǒng)運(yùn)行始終處于引風(fēng)機(jī)抽風(fēng)形成的快速氣流流通狀態(tài)。由此形成低含氧量、高濕、溫度驟降、快速流通的環(huán)境，有效地降低了爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。

將污泥焚燒爐與噴霧干燥塔一體化設(shè)計(jì)，構(gòu)成在持續(xù)明火中的污泥噴霧干燥，更能防止粉塵和有機(jī)揮發(fā)性氣體混合爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。

在噴霧干燥塔、振動(dòng)干燥床設(shè)置應(yīng)急水噴淋裝置。當(dāng)污泥霧化噴嘴發(fā)生堵塞等故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切換至水噴淋，以降低煙氣溫度，防止自燃和粉塵爆炸的發(fā)生。

6 結(jié)束語

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的污泥干燥-焚燒一體化技術(shù)，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，干燥、焚燒效果好、外加輔助燃料少、污泥焚燒徹底，減量化效果顯著，工藝安全性較高。

本項(xiàng)目總投資約1 900萬元，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的污泥干化+污泥焚燒工藝（約4 000萬元）。

該工藝的運(yùn)行費(fèi)用約900元/t脫水污泥，低于傳統(tǒng)的污泥干化+污泥焚燒工藝（約1 800元/t污泥）。

［1］ 李兵,張承龍,趙由才.污泥表征與預(yù)處理技術(shù)[M].北京：冶金出版社,2010.

［2］ 王良均,吳孟周. 石油化工廢水處理設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國石化出版社,1996.

［3］ 中國石油化工集團(tuán)公司安全環(huán)保局.石油石化環(huán)境保護(hù)技術(shù)[M].北京：中國石化出版社,2006.

［4］ 王羅春,李雄,趙由才.污泥干化與焚燒技術(shù)[M].北京: 冶金工業(yè)出版社,2010.

［5］ 匡少平,吳信榮.含油污泥的無害化處理與資源化利用[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2008.

［6］ 徐強(qiáng).污泥處理處置技術(shù)及裝置[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2003.

Design of Drying amp; Incineration Integrated Process for Refinery Sludge

WU Xiao-bo, XIE Shu-han
(CNPC Northeast Refining amp; Chemical Engineering Co.Ltd., Liaoning Dalian 116023, China）

After the centrifugal dewatering, the refinery sludge amount is still huge, and treating cost is high. For this reason, sludge reduction treatment becomes essential and urgent. Based on field survey, on-site test, theoretical research and the engineering experiences, a new type of sludge drying amp; incineration integrated process was developed,and its engineering design was introduced.

Refinery sewage;Engineering design；Sludge drying amp; incineration integrated process

TE992.3

A

1671-0460（2017）11-2369-03

2017-08-30

吳曉波（1980-），男，吉林省長春市人，工程師，2003年畢業(yè)于吉林化工學(xué)院環(huán)境工程專業(yè)，研究方向：污泥、污水處理技術(shù)。E-mail：wuxiaobo-dl@cnpc.com.cn。