某炼化污水场污泥干燥-焚烧-体化处理工艺设计

吴晓波，解舒涵

（中国石油集团 东北炼化工程有限公司， 辽宁 大连 116023）

某炼化污水场污泥干燥-焚烧-体化处理工艺设计

吴晓波，解舒涵

（中国石油集团 东北炼化工程有限公司， 辽宁 大连 116023）

某炼化污水场产生的污泥仅进行了离心脱水处理，污泥量大，外委处置费用高，因此需进行污泥减量化处理。经过实地调查、现场试验、理论研究并结合以往的工程案例，设计了新型的污泥干燥-焚烧一体化处理工艺，针对此处理技术的工程设计进行了介绍。

炼化污水场；工程设计；污泥干燥-焚烧一体化工艺

某炼化企业污水处理场在运行过程中产生大量的污泥：生化剩余污泥、油泥及浮渣。该污水场将污泥混合后只进行了离心脱水处理，脱水后污泥外委处置，由于外委处置费用高，且当地的有资质的危废处置单位能力有限，因此必须要进行污泥减量化处理。

笔者考察了国内几家炼厂的污泥处理与处置案例，比较了污泥减量化处理技术，通过现场试验并结合以往的工程设计经验。设计了污泥干燥-焚烧一体化处理技术对该企业的污泥进行处理，以此达到污泥最大的减量化要求。

1 污泥的来源及污泥量

该炼化企业污水场的污泥主要有三种：含油污泥（来源于调节除油罐和隔油池）占总污泥产生量的5%；浮渣（来源于气浮）占总污泥产生量的55%；剩余污泥（来源于生化系统）占总污泥产生量的40%。

三种污泥混合后，经离心脱水机脱水，脱水污泥的含水率≤85%，含油量为 5%～8%，脱水污泥的总量为3000吨/年。

2 污泥的组分和性质

2.1 剩余污泥

含有大量的生物絮团，少量的油，可挥发性固体含量占总固体含量的80%以上。含水率高，比重较小（约为 1.006～1.02）［1］。

2.2 浮渣

主要成分为油粒、泥、渣、灰等，含有较多油类、化学药剂和大量气泡。含水率高、粘性大，属于危险废弃物［2］。

2.3 油泥

主要成分为比重较大的重油、悬浮物等。含油量高、粘性大，属于危险废弃物。

3 脱水污泥减量化技术

目前，国内炼化企业污水场脱水污泥的减量化技术主要有污泥干化、污泥焚烧［3］等。

3.1 污泥干化

常用的污泥干化设备主要有薄层干化机、带式干化机、真空圆盘干化机、低温真空脱水干化机、旋风干燥机等。各种干化技术的原理、适用介质及安全性等见表 1［4］。

3.2 污泥焚烧

目前，主流的污泥焚烧设备主要有流化床和回转窑［5］，见表 2。

表1 常用的污泥干化技术介绍Table 1 Introduction of common sludge drying technology

表2 污泥焚烧设备Table 2 Sludge incineration equipment

4 工艺选择

通过比较污泥干化和污泥焚烧工艺，调研了正在运行的国内若干家炼化企业的实际工程案例：常用的污泥干化设备不适用于干化含油量（＞3%）较高的污泥，炼化企业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，只是对剩余污泥进行干化。

目前，绝大多数炼化企业的混合污泥及油泥浮渣均通过脱水后外委，极少部分企业进行了焚烧。

本项目的混合污泥中含油量超过了 3%，因此不能采用常规的干化工艺。

经过实地考察天津某地一种用于处理市政脱水污泥的干燥-焚烧一体化设备，并利用该设备进行了含油污泥的处理实验，实验结果显示：设备的安全性及处理效果均优良，本项目最终采用污泥干燥-焚烧一体化工艺进行设计，并对原设备进行了部分优化和调整。

5 工艺设计

5.1 工艺流程（图1）

图1 污泥干燥-焚烧一体化处理工艺流程Fig.1 Sludge drying - incineration integrated treatment process

5.2 工艺介绍

污泥干燥-焚烧一体化工艺与常规的污泥干化+焚烧在设备形式上是有区别的，常规的污泥干化焚烧是分别设置污泥干化设备和污泥焚烧设备，将污泥先干化，再进焚烧炉焚烧。污泥干燥-焚烧一体化则是巧妙的将干燥与焚烧结合，设计成一体，在干燥段采用特殊设计的喷嘴将进料污泥进行雾化干燥。污泥干燥-焚烧一体化设备的简图见图2。

在污泥干燥-焚烧一体化炉内完成污泥的焚烧、烟气二次燃烧和污泥一次干燥。该设备自下而上分为流化焚烧段、烟气二燃段和喷雾干燥段。

在焚烧段采用流化床炉焚烧工艺完成污泥颗粒的焚烧，焚烧温度大于850 ℃。

在二燃室采用天然气助燃，实现烟气1 100 ℃、停留时间大于2 s的二次燃烧。燃烧充分，并有效分解二英等有害物质。

图2 污泥干燥-焚烧一体化焚烧炉简图Fig. 2 Schematic diagram of sludge drying - incineration integrated incinerator

直接利用污泥焚烧产生的高温烟气作为热介质，采用“喷雾干燥工艺”的干燥方式完成污泥的一次干燥，将泥雾干燥成含水率约30%的半干污泥微粒，连同余热烟气和蒸汽一起从干燥塔塔顶排出，进入二级喷雾干燥塔。与该塔入口气流雾化器喷射的高湿泥雾混合干燥，干燥后的污泥含水率为40%～50%，经过造粒后进入振动干燥机进一步干燥至含水率约20%，输送到焚烧炉进行焚烧。

5.3 工艺参数

干燥处理能力：含水率85%的脱水污泥≥2 000 kg/h；

污泥焚烧能力：含水率 20%的干化污泥≥400 kg/h；

污泥（炉膛）焚烧温度：≥850 ℃；

烟气（二燃室）焚烧温度：≥1 100 ℃；停留时间≥2 s；

燃烬率：≥98%；

生产负荷率60%～100%；

尾气处理量：≥8 000 m3/h；

占地面积约600 m2。

5.4 工艺安全性

2)高湿污泥喷雾干燥的同时可以使烟气温度从1 100 ℃骤降至250 ℃以下，避开了300～500 ℃的温度环境，可有效防止二英的合成［6］；

3)二级污泥喷雾干燥、活性炭、袋式除尘等工艺，能有效地吸附烟气中的飞灰和二英。

（2）重金属的控制

重金属污染物在焚烧过程中被蒸发。熔点高的重金属随温度降低会凝结成粒状物而被捕集。熔点低的重金属会在飞灰表面催化作用下，形成熔点温度较高且较易凝结的氧化物或氯化物，特别是汞和镉大部分吸附在飞灰颗粒上而被捕集下来。必要时，向布袋除尘器捕集的粉尘中加入螯合剂，使其中的重金属在焚烧时进入螯合态，进入污泥残渣。

（3）粉尘及挥发性气体混合爆炸控制

采用并流式污泥喷雾干燥技术，可以有效地防止爆炸的风险：高温烟气与雾化污泥同向（并流）进入喷雾干燥塔并混合，使高温烟气处于高湿的污泥雾滴包围中得到极速蒸发降温；在污泥雾滴被蒸发干燥成半干颗粒时，烟气温度已经下降至 250℃以下；烟气自身的含氧量较低（通常＜12%）；系统运行始终处于引风机抽风形成的快速气流流通状态。由此形成低含氧量、高湿、温度骤降、快速流通的环境，有效地降低了爆炸的风险。

将污泥焚烧炉与喷雾干燥塔一体化设计，构成在持续明火中的污泥喷雾干燥，更能防止粉尘和有机挥发性气体混合爆炸的风险。

在喷雾干燥塔、振动干燥床设置应急水喷淋装置。当污泥雾化喷嘴发生堵塞等故障时，系统自动切换至水喷淋，以降低烟气温度，防止自燃和粉尘爆炸的发生。

6 结束语

本项目设计的污泥干燥-焚烧一体化技术，设备结构紧凑，占地面积小，干燥、焚烧效果好、外加辅助燃料少、污泥焚烧彻底，减量化效果显著，工艺安全性较高。

本项目总投资约1 900万元，远低于传统的污泥干化+污泥焚烧工艺（约4 000万元）。

该工艺的运行费用约900元/t脱水污泥，低于传统的污泥干化+污泥焚烧工艺（约1 800元/t污泥）。

［1］ 李兵,张承龙,赵由才.污泥表征与预处理技术[M].北京：冶金出版社,2010.

［2］ 王良均,吴孟周. 石油化工废水处理设计手册[M].北京：中国石化出版社,1996.

［3］ 中国石油化工集团公司安全环保局.石油石化环境保护技术[M].北京：中国石化出版社,2006.

［4］ 王罗春,李雄,赵由才.污泥干化与焚烧技术[M].北京: 冶金工业出版社,2010.

［5］ 匡少平,吴信荣.含油污泥的无害化处理与资源化利用[M]. 北京：化学工业出版社,2008.

［6］ 徐强.污泥处理处置技术及装置[M].北京：化学工业出版社,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

吴晓波（1980-），男，吉林省长春市人，工程师，2003年毕业于吉林化工学院环境工程专业，研究方向：污泥、污水处理技术。E-mail：wuxiaobo-dl@cnpc.com.cn。