宋相和，紀怡璞

(中國石油云南石化有限公司，云南安寧 650300)

含油污泥處置是當前煉化行業(yè)面臨的突出問題，據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)階段我國的石油化工行業(yè)每年約產(chǎn)生300×104t含油污泥[1]。含油污泥根據(jù)來源不同，其組成差異較大，煉廠“三泥”含水率通常在95%以上，含油含固率較低；而罐底泥通常含水率低于60%，含油量較高[2]。用于污泥減量化的方法主要有干化法、焚燒法、熱解法、生物處理法、焦化法、微波處理法、超熱蒸汽處理法以及電化學處理法等[2-6]。目前部分煉廠將脫水后的污泥轉(zhuǎn)移至當?shù)匚ｋU廢物處置單位處置，已投用的含油污泥減量化工藝主要有單獨焚燒和單獨干化2種方式，干化-焚燒聯(lián)運技術(shù)應(yīng)用較少。

1 干化、焚燒裝置運行現(xiàn)狀分析

1.1 現(xiàn)狀分析

在前期調(diào)研過程中了解到，目前國內(nèi)煉廠普遍采取脫水后污泥外運，交由其他單位處理的方式。少數(shù)已建減量處理所采用的技術(shù)有干化法、焚燒法和生物法。還有部分企業(yè)將危廢處置業(yè)務(wù)外包，如果管控不到位，會有環(huán)境違法風險[7]。對各煉廠已投運的干化、焚燒裝置的運行問題研究分析，發(fā)現(xiàn)普遍存在以下問題。

a) 設(shè)備密閉性能較差，后期因檢修泄漏點較多，生產(chǎn)現(xiàn)場異味大，工作環(huán)境惡劣，部分企業(yè)的廠房內(nèi)硫化氫報警儀頻繁報警，安全隱患突出。

b) 設(shè)備故障率高，無法長周期運行。離心脫水機運行不穩(wěn)定，出泥含水率經(jīng)常超過80%～85%范圍；已投運的干化系統(tǒng)換熱器頻繁堵塞，需要每月停工清洗；已投運的焚燒系統(tǒng)回轉(zhuǎn)窯耐材脫落，布袋除塵器的布袋使用壽命短，經(jīng)常出現(xiàn)燒穿的情況。

c) 煙氣處理效果不理想。煙氣中含有酸性氣體(如HCl、SOX、NOX等)、粉塵、重金屬及有機物等污染物。部分已投運的焚燒裝置，脫硫、脫氯效果較差，加堿液后設(shè)備結(jié)晶堵塞情況比較常見，布袋破損后除塵效果不理想，造成外排煙氣存在超標風險。

d) 污泥干化系統(tǒng)安全性較差。已投運的部分干化設(shè)備技術(shù)比較落后，無法保證煙氣系統(tǒng)氧含量<1%，在含油污泥輕質(zhì)油含量較高的情況下會發(fā)生閃燃、閃爆事故，基本處于停運狀態(tài)。

e) 能耗高，處置費用高。目前國內(nèi)煉廠應(yīng)用污泥干化-焚燒聯(lián)運裝置較少，一般采用單獨干化或單獨焚燒的方式。直接采用焚燒法處理含水率80%～85%的濕泥，燃料氣消耗高，處理效率低，單位處理成本居高不下。單獨采用干化法，只是將含油污泥減量，不是最終處置方式，干化后的污泥外送還要進一步焚燒處理，焚燒后的殘渣外運后進行填埋處置，前者處置費一般為后者的2倍或以上。如何優(yōu)化污泥干化工藝、降低污泥干化成本，是現(xiàn)今污泥干化技術(shù)推廣應(yīng)用的重大瓶頸[8]。

1.2 干化-焚燒聯(lián)運工藝

某公司污水場設(shè)計處理能力1 000 t/h，污泥干化-焚燒裝置主要處理污水場產(chǎn)生的三泥，以及煉油裝置間斷產(chǎn)生的含油污泥，具體見表1。前期對污泥的理化特性進行檢測分析，作為技術(shù)路線選擇依據(jù)，見表2。

表1 干化焚燒廢物一覽

表2 泥質(zhì)分析數(shù)據(jù)(干基) %

通過對國內(nèi)煉廠污泥處置情況、污泥減量化處理裝置運行情況調(diào)研分析，經(jīng)過工藝方案比選，確定本項目采用污泥收集-污泥濃縮-污泥脫水-污泥干化-污泥焚燒-余熱回收-煙氣處理-高空排放的技術(shù)路線，并對各單元進行匹配優(yōu)化設(shè)計，得到了穩(wěn)定可靠、經(jīng)濟合理的在煉油污水處理場外排污泥減量化處理技術(shù)。

2 工藝流程及特點

2.1 主要工藝流程

a) 污泥濃縮。污水處理場產(chǎn)生的含油污泥經(jīng)污泥泵送至含油污泥濃縮罐，進行重力濃縮脫水送至離心脫水機，離心脫水后濕污泥含水率約為80%～85%，通過螺桿泵向干化機喂料。

b) 污泥干化。污泥干化是基于渦輪技術(shù)，污泥進入設(shè)備后，被高速旋轉(zhuǎn)的槳葉切碎，并將污泥離心到內(nèi)壁上，形成一個薄層，由于不斷進入的污泥連續(xù)沖刷摩擦，不會出現(xiàn)粘壁、抱軸的問題，污泥在設(shè)備內(nèi)很強的渦流作用下，緊貼著圓柱形的內(nèi)壁，外部夾套內(nèi)的蒸汽加熱內(nèi)壁，通過不斷換熱干燥污泥。干化溫度100～140 ℃，微負壓(-2～-3 kPa)運行，停留時間5～25 min，從干化機出來的干泥含水率可降至30%，經(jīng)旋風分離器分離后送往焚燒系統(tǒng)或者裝車外運，工藝氣體經(jīng)過文丘里濕式除塵后由離心風機抽取并循環(huán)到閉環(huán)干化回路經(jīng)過換熱器加熱后返回干化機。為了保持閉環(huán)干化回路微負壓，相當于蒸發(fā)量的一股工藝氣體從閉環(huán)干化回路中抽出，經(jīng)過冷凝后的臭氣被送往污水處理場臭氣處理系統(tǒng)進行處理。

c) 污泥焚燒。干化污泥通過干污泥輸送機送進回轉(zhuǎn)窯中進行焚燒，污泥在850 ℃的環(huán)境下停留1.5～2.0 h，焚燒后的爐渣落入窯尾渣坑，焚燒產(chǎn)生的煙氣，由窯體尾部進入二燃室，煙氣在1 100 ℃以上的高溫條件下，停留時間不小于2 s，避免二噁英產(chǎn)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(chǎn)1.0 MPa飽和蒸汽。換熱后，煙氣進入急冷塔防止二噁英生成，布袋除塵器除塵、濕式洗滌塔脫硫，最后進入煙氣再熱器，與余熱鍋爐的蒸汽進行換熱，提升煙氣溫度，避免煙囪排放時生成羽煙，工藝流程見圖1。

圖1 污泥干化-焚燒工藝流程

2.2 工藝特點

a) 降低污泥焚燒能耗。焚燒裝置余熱鍋爐產(chǎn)生少量蒸汽，由于該蒸汽量較少，并且無法保證供給的可靠性，所以較難加以利用。而污泥干化設(shè)備可以利用該蒸汽，并且可與焚燒進行同步操作。這樣不僅解決了焚燒產(chǎn)生熱能的去向問題，也提高了進入焚燒污泥的熱值，起到了較高的節(jié)能效果。

b) 提高含油污泥干化系統(tǒng)安全性。干化系統(tǒng)的含氧量由氧氣分析儀在高溫條件下在線實時連續(xù)監(jiān)測，該儀器安裝在干化機閉環(huán)回路上，系統(tǒng)可以做到最大含氧量不高于1%，一旦含氧量超過1%，氮氣將自動充入干化系統(tǒng)。在干燥器主軸與殼體之間，可設(shè)置雙層機械密封，在每一個機械密封中，密封腔體被通入氮氣，形成局部正壓，這樣干化回路在微負壓運行時，只能從此密封腔中抽取氮氣，從而阻隔外界環(huán)境空氣的進入。

c) 比選組合低含水率的污泥輸送設(shè)備。針對不同含水率污泥的流動性，采取相應(yīng)輸送設(shè)備。離心脫水后濕污泥采用高壓螺桿泵管道輸送，減少了現(xiàn)場異味，干化后干污泥輸送使用密閉鏈條式刮板提升機，設(shè)備設(shè)有除臭管道，并保持微負壓狀態(tài)，杜絕了生產(chǎn)現(xiàn)場的異味。

d) 解決煙氣達標排放。分析污泥焚燒的煙氣組成，確定3步煙氣處理工藝：一步是合理控制煙氣溫度，避開二噁英產(chǎn)生溫度區(qū)間；二步酸性氣體的脫除(主要是HCl、SO2、NOX等)；三步是捕集粉塵。而煙氣中的重金屬及有機物等污染物在第三步工藝中也可同時被捕集。選擇干法+濕法凈化處理法處理工藝，主要是干式噴粉+布袋除塵器+酸洗滌塔組合而成的凈化處理設(shè)備系統(tǒng)。

e) 合理配置污泥脫水及緩存系統(tǒng)。通過調(diào)整焚燒系統(tǒng)規(guī)模和污泥緩存系統(tǒng)，使焚燒爐在一個合理的運行周期下運行，增加焚燒爐運行負荷率，減少開停工帶來的能耗損失。①在前端設(shè)立了3個1 000 m3污泥儲罐，運行過程中用來污泥暫存、脫水濃縮，一方面可以保證離心機進泥性質(zhì)穩(wěn)定，另一方面可保證足夠的檢修停工時間；②設(shè)立離心脫水后濕泥直接焚燒流程，在干化系統(tǒng)停運時，可直接處理濕泥；③設(shè)立干化后直接外運流程，在焚燒系統(tǒng)停運時，污泥干化后可直接裝袋外運。合理的緩存系統(tǒng)和更靈活的處理流程，可保證干化-焚燒系統(tǒng)間斷運行，杜絕了因單獨某一系統(tǒng)故障造成全線停工的問題，大大降低了處理成本。

3 運行效果

目前污泥干化焚燒單元間斷運行，每年運行3～4次，每次運行約30 d，運行期間處理負荷保持在70%～90%，停運期間含油污泥在污泥濃縮內(nèi)儲存脫水，每年處理離心脫水后污泥3 000 t。

3.1 處理效果

提取1個月的化驗分析數(shù)據(jù)，含油污泥在各工序的參數(shù)見表3。運行初期，污泥脫水含水率控制不太穩(wěn)定，有部分數(shù)據(jù)超出設(shè)計值，主要原因是離心機沖洗過程中會有少量沖洗水進入料倉，該問題已在2018年底得到解決。其他數(shù)據(jù)均在設(shè)計范圍內(nèi)，需要說明的是，目前污泥含油率、熱值處于較低水平，在焚燒過程中會增加燃料氣的消耗量，有部分同類裝置也存在類似情況[9]?，F(xiàn)場設(shè)備密閉良好，異味控制優(yōu)良，實現(xiàn)清凈生產(chǎn)。外排煙氣監(jiān)測數(shù)據(jù)見表4，可以發(fā)現(xiàn)，各項指標均遠低于GB18484-2001《危險廢物焚燒污染控制標準》限值(煙氣中重金屬檢測，未檢出鎳、鉛、鎘、鉻、錫、銻、銅、錳等及其化合物)。

表3 各工序點化驗數(shù)據(jù) %

表4 焚燒煙氣監(jiān)測數(shù)據(jù) mg/m3

3.2 裝置能耗

裝置能耗見表5(噸泥消耗按含水率80%～85%的污泥計算)，經(jīng)過運行優(yōu)化，實際能耗均小于設(shè)計單耗，主要措施如下。

a) 生產(chǎn)水補水優(yōu)化。干化系統(tǒng)文丘里洗滌塔補水由直補生產(chǎn)水改為補充冷凝塔冷卻污水，焚燒濕式洗滌塔連續(xù)補水改為間斷補水，在保證正常生產(chǎn)的情況下減少補水，大大降低了新鮮水消耗。

b) 工廠空氣優(yōu)化。脫硝尿素噴槍、消石灰投加等均使用工廠風，根據(jù)外排煙氣監(jiān)測數(shù)據(jù)，停用脫硝尿素噴槍；在保證消石灰正常投加的情況下盡量降低工廠風流量，一方面降低工廠風消耗，同時降低了工廠風進入系統(tǒng)對系統(tǒng)負壓的影響，進一步節(jié)約了能耗。

c) 低壓蒸汽優(yōu)化。運行之初，焚燒余熱鍋爐自產(chǎn)蒸汽壓力不穩(wěn)定，干化機使用管網(wǎng)蒸汽，后經(jīng)過運行優(yōu)化，并增加壓力自動調(diào)節(jié)措施，蒸汽自給自足，外購蒸汽為零。

d) 進料優(yōu)化。加強離心脫水、干化部分的運行管理，保證干化出泥含水率在較低水平，同時用裝置區(qū)產(chǎn)生的高熱值廢填料、檢維修廢物進行摻燒，降低了燃料氣的消耗。

4 結(jié)論

a) 通過對國內(nèi)同類裝置運行現(xiàn)狀調(diào)研分析，在運行能耗、干化系統(tǒng)安全運行、設(shè)備密閉性、煙氣達標排放和污泥儲存等5方面有針對性地進行了工藝優(yōu)化，各單元經(jīng)過科學匹配設(shè)計，實現(xiàn)了安全穩(wěn)定、經(jīng)濟運行。

表5 裝置能耗

b) 裝置投用后，含油污泥處理參數(shù)滿足設(shè)計要求，焚燒外排煙氣排放遠低于標準限值，NOx平均排放濃度僅為標準限值的1/3，SO2、CO、HCl、HF、二噁英等不足標準限值的1/10，重金屬排放濃度低于限值4個數(shù)量級。

c) 運行能耗低于設(shè)計值，現(xiàn)場異味控制優(yōu)良，不僅提高企業(yè)的社會效益，同時也降低了經(jīng)濟負擔，針對新建煉廠及老企業(yè)新增污泥焚燒裝置都具有較好的應(yīng)用前景。