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污泥干化独立焚烧全流程工艺探索与实践

发布于：2024-08-27 09:34:27 来自：环保工程/固废处理

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随着城市化的进程不断加快，污水处理量也在不断增加。而在污水处理的过程中，会产生大量的污泥。污泥作为一种废弃物，如果不及时处理就会对环境造成污染和危害。因此，污泥的处理处置成为了城市环境管理中重要的问题。

干化焚烧是目前比较成熟的污泥处理方式之一，主要通过干化和热处理将污泥变成固体物质，以便于运输、处理和处置。同时，该方法还可以有效地减少污泥体积和处理成本，并能够回收能源。

实施污泥无害化处理，推进资源化利用，是深入打好污染防治攻坚战，实现减污降碳协同增效，建设美丽中国的重要举措。7月20日，由国家污泥处理处置技术创新战略联盟和中国环保机械行业协会水污染防治装备专业委员会共同主办的“污泥处理处置产业链座谈会”在深圳顺利召开。会议邀请了行业专家以及来自南京、西安、石家庄和广东省珠海市、佛山市、惠州市、广州市等相关污泥运行管理负责人共聚深圳，围绕“坚持系统思维科学处理，推进污泥处理处置全产业链高质量发展”为主题展开交流研讨。

作为国内污泥处理行业规模、技术领先的高新技术企业，江苏绿威环保科技股份有限公司成立于2011年，总部位于苏州工业园区，公司以一般污泥处理处置为核心业务，采用BOT、EPC、EMC等多种合作模式，为各类客户量身定制合理的污泥处理处置全方位综合解决方案。

此次污泥处理处置产业链座谈会，绿威环保副总经理王玉龙应邀出席，并分享了题为《污泥干化+独立焚烧全流程工艺探索与实践》的主旨报告。从污泥焚烧处理方式、污泥热干化脱水方式、污泥干化+独立焚烧全流程工艺探索和实践三方面展开论述。

污泥焚烧处理方式

王玉龙介绍，根据国家建设部和发改委联合编制的《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南》，污泥处理处置路线主要有土地利用、建材利用、填埋三类。

目前大规模应用的路径有三个：干化+焚烧+建材利用、厌氧消化+干化+土地利用、深度脱水+填埋。

王玉龙强调说，污泥焚烧将成为我国污水厂污泥处理处置主流工艺。

污泥焚烧的方式，目前有燃煤电厂协同焚烧、水泥窑协同焚烧、垃圾协同焚烧、单独焚烧四种。

燃煤电厂协同焚烧：含水率为60%～80%的污泥进入燃煤电厂进行协同焚烧，有污泥直掺及污泥干化+掺烧等方式，优点是无危废产生，缺点是排放标准趋严，主动性受制于电厂。

水泥窑协同焚烧：30%-80%含水率污泥进入水泥窑进行协同焚烧，灰渣掺混在水泥中，优点是无危废产生，缺点是主动性受制于水泥厂，水泥品质受到影响。

垃圾协同焚烧：经干化到30%-40%含水率的污泥进入垃圾锅炉协同焚烧，进入袋区的焚烧灰将按危废处理。此种方式增加了危废处置量，降低了垃圾入炉量，降低了发电量和经济性，增加了设备磨损。

独立焚烧：60%-80%含水率污泥经干化后，入焚烧炉独立焚烧，焚烧烟气经除尘、脱硝、脱硫后尾气达到超低排放标准排放。

王玉龙介绍，污泥独立焚烧主要优势：

(1) 可最大程度地实现“减量化、稳定化和无害化”。

(2) 独立焚烧可控性高，不受协同处置单位制约；集中化处置，便于环保监管。

(3) 独立焚烧属于自然碳循环而非碳排放增量，一定条件下可实现热能的净零需求，甚至热能与电能的净零需求；相反，化石燃料的焚烧存在碳排放的增量。

(4) 市政污泥焚烧灰中P2O5含量10~20%，独立焚烧为灰渣磷回收奠定基础。

(5) 污泥处理的国外经验标明，污泥单独焚烧而非协同处理焚烧是污泥处理的主要发展方向。

王玉龙还将四种焚烧工艺方式做了全方面的对比：

王玉龙介绍，目前全国已有上海竹园污泥焚烧项目、上海嘉定污泥焚烧项目、上海青浦污泥焚烧项目、上海白龙港污泥焚烧项目等多个污泥独立焚烧项目。大部分项目主要采用日本三菱等进口设备，薄层干化/浆叶式干化/圆盘干化/流化床干化+鼓泡流化床焚烧炉。设备投资高于100万元/t泥。

污泥热干化脱水方式

接下来，王玉龙介绍了带式干化、回转滚筒烟风干化、浆叶式干化、蒸汽圆盘式干化、薄层干化等几种污泥热干化脱水工艺方法。

1、桨叶式干化机

空心桨叶干燥机主要由带有夹套的W形壳体和两根空心桨叶轴及传动装置组成。轴上排列着中空叶片，轴端装有热介质导入的旋转接头。干燥水分所需的热量由带有夹套的W形槽的内壁和中空叶片壁传导给物料。物料在干燥过程中，带有中空叶片的空心轴在给物料加热的同时又对物料进行搅拌，从而进行加热面的更新。

加热介质为蒸汽，导热油。加热介质通入壳体夹套内和两根空心桨叶轴中，以传导加热的方式对物料进行加热干燥，不同的物料空心桨叶轴结构有所不同。

物料由加料口加入，在两根空心桨叶轴内的搅拌作用下，更新介面，同时推进物料至出料口，被干燥的物料由出料口排出。

2、薄层干化机

主要组成包括加热夹套、转子、转子叶片、转子驱动装置、轴密封装置。进入薄层干化机中的污泥被转子分布于热壁表面，转子上的浆叶在对热壁表面的污泥反复翻混的同时，向前输送到出泥口，在此过程中，湿污泥中水分被蒸发。薄层干化机的加热层采用内衬耐磨高强度结构钢复层材料，其他与污泥接触的不加热部分采用碳钢加防腐材料。

在干化过程中产生的混合高温气体在干化机内部与污泥逆向运动，由污泥进料口上方的蒸汽管口排出，温度较高的不凝气在后面的直接喷淋冷凝器中进行水洗降温，经过液滴分离器，通过废气引风机排出干化系统，尾气冷凝水和喷淋水送入污水厂重新处理。

3、真空圆盘干化机

圆盘式干化采用间接加热，热源为带有少量过热度的干蒸汽。圆盘式干化工艺单机污泥处理能力为30-225t/d（含水率以80%计），设备转子直径可达2.2m，轴长度9m，换热面积可达400m2以上，适用范围广，结构紧凑。

卧式圆盘干化系统由圆盘式干燥机、旋风除尘器、格栅式洗涤塔和两个热交换器组成，干燥热源采用0.5MPa， 150～180℃的饱和蒸汽。污泥经过圆盘式干燥机之后，由80%含水率降至40%含水率。干化得到的乏蒸汽在尾部风机的负压作用下，经过格栅式洗涤塔洗涤冷凝之后，废气作为一次风送入锅炉进行燃烧。所有污泥干化的过程全部在负压状态下完成，能够有效的控制和防止污泥干化过程产生的臭气外漏，破坏生产环境。

该工艺具有设备结构紧凑、占地面积小、生产环境好、投资低等优点。

4、回转滚筒式干化机

回转滚筒式干化采用直接加热，热源为高温烟气或热风。回转滚筒式干化工艺设备单机污泥处理能力为30～250t/d（含水率以80%计），设备内部设有物料抄板能够加剧物料与热烟气的接触面积，提高换热效率。

滚筒式干燥机以燃烧炉产生的烟道气为干燥介质，内设置旋料板、举式抄料板、阻料圈、外置多种震锤，该装置适应性强，易工业化，但生产设备庞大，占地面积大。

5、带式干化机

带式干燥机是对流-传导干燥机，工作原理为：污泥与加热空气或烟气接触时，即开始蒸发。污泥均匀地分散在整个接触带上，使之均匀蒸发。蒸发水所需要的热量大约是800kcal/kg。带式干燥机可采用单层、双层或多层干化系统，传送带速可调，以满足不同停留时间的需要。

干化机由若干个独立的单元段组成，每个单元段包括循环风机、加热装置、新鲜空气抽入系统和尾气排出系统。热气由下往上或由上往下穿过铺在网带上的物料，加热干燥并带走水份。

特点：干化机进料需要进行成型为圆柱条状，且进料需要掺混相当比例的返料干泥方可成型，干化污泥呈颗粒状，供热、散气情况不佳，能耗大。

同样地，王玉龙将以上几种污泥热干化脱水方式做了对比。

此外，王玉龙还介绍了几种基于以上几种污泥干化的改进或组合方式。

6、一体化除尘干化机

采用金属滤袋式过滤除尘，将除尘器布置在干燥机上部，除尘效率可达到99%以上，可有效减少后续冷凝液中污泥含量。

7、圆盘、真空联合干化系统

圆盘干化机乏气经除尘后利用压汽机将汽态蒸汽热能转化至水中，将热水热能通入真空干化罐作为干燥罐热源，乏气经进一步冷却后汇总送入锅炉或除臭设施。

真空干化罐利用圆盘干化机乏气热源作为干化热源，真空干化系统不需要新增热源，在增加干化处理能力同时降低运营费用。

8、污泥真空干化——热泵型

污泥加热热量采用水源热泵提供，水源热泵蒸发器和冷凝器均采用板式换热器，与水进行换热，换热效率高，传热温差小。

适用于无蒸汽、仅有电力场景

真空泵吸收污泥干化乏气中水蒸汽，温度升高，加热水源热泵的蒸发器，真空泵失去热量，温度降低。水源热泵冷凝器加热热水至80℃，利用热水加热污泥，污泥中的水在真空状态下吸热气化成蒸汽，被真空泵抽出，由于水蒸汽量相同，真空泵吸收的热量等于失去的热量，两者相同，整个系统由于热泵压缩机输入部分电能，热量逐渐增多，正好补充系统散热损失的热量。

9、污泥真空干化——蒸汽单级型

含水污泥送入真空干化罐，在真空泵抽吸形成的真空环境下，通过高温蒸汽（热水）加热，污泥中水分蒸发出来，气态水汽流向真空泵，在真空泵内冷凝成水，最后通过排水泵排到中水箱。