市政污泥干化焚烧工艺分析及应用总结

王伟，黄庆

（1.中国市政工程中南设计研究总院有限公司，武汉430000；2.天津中材工程研究中心有限公司，天津300400）

1 污泥处理处置工艺概述

目前，市政污泥集中处置的工艺路线主要为“干化+焚烧”组合[1]。干化热源主要来自焚烧，工艺经济性较高。目前本有

2 种焚烧模式，即污泥独立焚烧和污泥掺烧。

干化焚烧工艺较为复杂，近年来国内成功的案例不多。已建独立的污泥干化焚烧项目主要有上海市石洞口污泥干化焚烧工程等。国内利用现状热电厂和垃圾焚烧厂焚烧炉进行掺烧也已有案例。

2 污泥独立焚烧工艺分析

2.1 石洞口污泥干化焚烧工艺分析

目前，国内首个污泥独立干化焚烧是上海市石洞口污泥干化焚烧工程[2]。污泥处理规模为213m3/d（70%含水率），工艺为“低温流化床干化机（1 台）+循环流化床焚烧炉（3 台）”，其中，干化后污泥含水率为10%，焚烧系统产生热量加热热导油供给干化使用，烟气通过半干法脱硫和布袋除尘器除尘。核心系统包括污泥进料及流化床污泥干化系统、干化污泥出料输送系统、干化污泥流化床焚烧系统、供油系统、供风系统、干化污泥热源系统、燃煤锅炉及供水系统、烟气处理系统等。

项目运行总结如下：

1）由于实际进泥含水率（80%～83%）高于设计值70%，干化系统负荷率95%，蒸发水量4 497kg/h，污泥实际平均处理量（131m3/d）低于设计值。后续完善改造后，规模为110t/d(含水率为80%)，蒸发量4 700kg/h。

2）污泥干基含砂率为22.4%，致设备磨损严重，修理频繁，导热油泄漏，降低了干化系统蒸发能力，后经改造优化解决。同时污水厂对污泥系统增设设备除杂。

2.2 温州市污泥干化焚烧工艺分析

本项目为国内第2 例污泥独立干化焚烧工艺应用案例，污泥处理规模为240m3/d（80%含水率），污泥处理处置工艺为“倾斜桨叶式干化机（2 台）+回旋流型焚烧炉（2 台）”，设2 条干化焚烧线，其中干化后污泥含水率为30%，干化热源来自焚烧系统烟气换热产生的蒸汽。200m3/d 污泥进入干化焚烧系统，40m3/d 污泥直接进入焚烧系统，实际入炉污泥含水率为50%。每台干化机换热面积为200m2。单台炉床面积为7.2m2，焚烧温度为850～900℃，烟气停留时间≥2s。烟气采用半干法、干法两级脱硫和布袋除尘器除尘。

项目运行总结如下：

1）设备运行问题。设备运行主要受当地污泥粉沙量偏高、黏性大的特性影响。湿污泥输送采用4 级输送，安装角度大、提升高度高，且设备维修空间小，难以维护。后更换为污泥螺杆泵且考虑备用。干泥提升设备损坏是产能低主因，最终改用振动输送机、Z 形活动斗式提升机、振动输送给料机的组合方式，避免破坏干泥团粘连连输送提升设备。桨叶后改用碳化钨涂层的桨叶并加强焊接减少蒸汽漏损。

2）烟气处理问题。NOx通有超标情况，烟气处理系统增加SNCR 脱硝工艺装置。

3）飞灰与炉渣处置。经固体废物危险特性鉴别，飞灰与炉渣不属于危废，外运制砖。

3 污泥掺烧工艺分析

3.1 苏州工业园污泥掺烧工艺分析

项目利用园区综合利用的产业优势，实现污泥的处理与处置。项目规模300t/d（以80%含水率计），湿污泥使用来自东吴热电厂余热蒸汽（250℃，0.8～1MPa）干化，污泥干化处理工艺为二段式干化，即由薄层蒸发器、带式干化机组成，第一段污泥干化至50%～55%，第二段干化至10%～30%含水率后输送至东吴热电厂焚烧。共设置3 条干化线，每条线设置热量回收系统，用于回收第一段废热热量供给第二段干化使用，以降低能耗。

项目运行总结如下：

1）目前，干化1t 湿污泥（含水率约为80%）的蒸汽耗量为0.63t，电耗为35.6kW·h，冷却水耗量为16.4t，低于原设计值。

2）经检测，污泥掺烧比为5.8%，其排放烟气中各项指标均能达到GB/T 24602—2009《城镇污水处理厂污泥处置单独焚烧用泥质》的要求，二噁英的浓度0.018ngTEQ/m3；飞灰及炉渣的浸出毒性检测结果表明，掺烧5.8%干污泥后的飞灰和炉渣均不属于危险废物。

3）污泥中聚合物含量、污泥中纤维含量、金属硬块等对设备运行均在影响。需要污水厂细化PAM 投加管理和加强污水厂细格栅运行去除杂质防止进入污泥。

3.2 某生活垃圾协同掺烧工艺分析

项目位于生活垃圾焚烧发电厂内，焚烧厂一期工程规模2 000t/d，共设4 台500t/d 规模复式机械炉排炉焚烧炉，烟气净化系统采用“SNCR+减温塔+干法脱酸+活性炭喷射+袋式除尘器+湿法洗涤塔”的工艺。

污泥干化规模为240t/d（60%含水率），污泥利用焚烧炉余热干化至30%，污泥掺烧比为6.85%。干化系统一期设置2 台干化机，单机蒸发量2 143kg/h，设备换热面积411m2。废气冷凝废水进入渗滤液处理站合并处理，臭气中不凝气体进入垃圾储坑收集后焚烧，其余臭气经收集后与渗滤液站臭气合并处理。

项目运行总结如下：（1）运行期间焚烧烟气和飞灰明显增加，掺烧污泥干化调至35%～40%后，掺烧对锅炉焚烧烟气及飞灰影响减小；（2）湿污泥脱水工艺需投加石灰，在干化设备选型、设计时应考虑污泥脱水工艺及性质；（3）估算协同干化比独立干化工艺的项目投资低56%，协同处置干化工艺运行成本低24.3%。

4 结论

1）污水厂对污泥泥量、性质（含水率、含砂量）等缺乏长期监测数据。在论证工程规模及选择设备时缺乏依据，设备选型应考虑污泥产量季节性变化影响等。

2）国内污泥处理标准、规范原则性约束，污泥厂投产后产生很多设备和运行管理问题，需要对系统进行改造和完善。

3）目前，污泥处置设备问题主要集中在：污泥杂质、含砂量高对设备磨损、污泥输送系统、焚烧炉结焦、烟气处理等方面，应从污水厂细格栅运行效果、设备选择、项目设计方面改进。

4）慎重采用电厂掺烧处置污泥。污泥部分污染物高于原煤，电厂掺烧直接导致污染物稀释排放和设备腐蚀问题，影响锅炉寿命和安全运行。锅炉烟气处理系统对污泥污染物去除效果差。污染物排放，技术体系需要完善。

5）目前，部分地区已经在政策层面推进污泥干化焚烧的处理处置工艺路线，但硬件水平发展略滞后，应进行深度研发和迭代改进，提升国产设备的系统性发展水平。