浅析某市政污泥耦合燃煤热干化工程设计

摘 要：结合东南某市市政污泥燃煤耦合热干化技改项目设计的实际经验，对规模化的市政污泥热干化工程设计中的技术要点，进行阐述和分析。

0 前言

随着“十二五”规划以来，我国城镇污水处理率的不断提高，城镇污水处理厂污泥产量也急剧增加。污泥含有病原体、重金属和有机物等有毒有害物质，未经有效处理处置，极易对地下水、土壤等造成二次污染，直接威胁环境安全和公众健康。因此，必须采取有效措施，对污泥进行有效的处理处置。

为指导各地城镇的污泥处理处置设施的建设，住房和城乡建设部、国家发展和改革委员会共同组织编制了《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南(试行)》，参考国内外的经验与教训，要求污泥处理处置应符合“安全环保、循环利用、节能降耗、因地制宜、稳妥可靠”的原则。

在此背景下，采用热电厂的低温抽气、乏汽蒸汽作为热源，对市政污泥进行热干化预处理，再联合燃煤耦合，送至锅炉内焚烧发电的热干化工艺，既满足上述技术指南的原则，也符合国家能源供给侧改革的国家政策。该类处置工程建设，可参考上海市发布的《上海市城镇污水处理厂污泥干化焚烧工程设计规程》地方标准来进行建设。

本文借由某东南沿海城市的市政污泥燃煤耦合技改工程项目，讨论针对大中型城市，市政污泥利用热电厂的低温蒸汽，进行预热干化集中处理的技改工程设计的关键技术问题。

1 设计背景

污泥干化项目建设规模，选定原则上近期考虑 2~3 年内现有城市周边污水处理厂的供泥量，远期考虑未来 5~10 年的供泥量，并需结合项目地处理条件来确定。项目所在城市近期产泥量 690t/d，远期 1408t/d，其中远期污泥约有 60% 的 100t/d;项目城市有 2 座同规模的循环流化床锅炉供热电厂，都能提供污泥干化处理服务，结合建设单位的条件，因而选定工程建设技术指标如下：

建设规模：近期处理 300t/d;远期 600t/d，其中含 60% 含水率污泥，100t/d。

建设性质：技改项目。

干化后污泥含水率：≤ 30%。

热源参数：0.9Mpa，190℃。

年运行小时数：8000h。

2 工艺设计

污泥热干化工艺核心为干化设备的选择。污泥干化设备主要有直接加热、间接加热、直接与间接复合式干化设备。目前国内污泥热干化设备，多采用间接换热方式。根据工程特点，处理规模能达到 100t/d 干化设备，主要有三种，桨叶式、薄层式、圆盘式干燥机，三者都有成熟应用的案例 (其中薄层干燥机为进口设备)。

热干化设备主要技术指标有单位脱水脱水蒸汽耗能，总换热面积，容泥量，传动功率。选择国内外知名污泥干化设备制造商，对比技术参数如下表(其中耗能基准为 0.6Mpa 饱和蒸汽)：

通过比较，项目最终性能及投资强度较优的圆盘式干燥机作为污泥干化的主机。整套污泥干化系统包括：湿污泥接收输送系统、污泥干化系统、干污泥输送系统、污泥干化废气冷凝系统及循环冷却水系统等设施。根据该选择的干化及类型特点制定如下工艺流程：

污泥由接收系统接收后，通过污泥输送系统输送至污泥干化机组干燥。干化机组采用热电厂提供的蒸汽作为热源对热干化。热源饱和蒸汽压力 0.9Mpa，经减温减压器调至 0.6Mpa，160℃后分别进入干化机主轴和筒体夹套，将污泥的含水率降至≤ 30% 的半干污泥。

干燥污泥从干化机出料口，落入封闭的公用埋刮板输送机送入现有干煤棚改造的中转干污泥站，经转运站及输送设备送至煤泥混合进料口，与燃煤混合后，由上料输送系统供流化床锅炉焚烧处置。

被抽出的蒸发尾气经过旋风除尘后进入冷凝器中进行冷凝，最后的不凝气体(主要是一些恶臭气体)通过管道送入燃煤锅炉送风机入口处，进入锅炉高温分解，达标排放。冷凝液通过污水管排入工厂污水池。

热源蒸汽换热后形成的凝结水经疏水阀组，排到干化车间蒸气疏水水箱进行收集，由冷凝疏水泵泵回至原厂除氧设备回收再使用。

因污泥热干化粉尘爆炸特性主要三个参数为：燃烧的最低含氧量 8%，粉尘爆炸浓度 40~60mg/m3; 85~125℃时，点燃能量为 101~102mJ。为提高污泥干化安全性，干化工艺设备要负压全密闭运行。污泥干燥过程产生的尾气通过引风机，维持干燥机内微负压(-200~-400Pa)运行。传统的干拌返料工艺(将干燥后的污泥，部分引回会干燥机内，与湿污泥參拌，以减少45%~60% 含水率的污泥粘滞区停留时间)，因拌料过程中会引起大量粉尘，增加爆炸几率，现已不建议采用。

系统其余工艺设备采用如下设计：输送湿污泥采用污泥泵，选择螺杆泵，若投资预算充裕可考虑柱塞泵。终期 60% 污泥来料采用无轴螺旋上料。干燥污泥出料采用刮板机，或螺旋输送机，输送设备需考虑负压抽风冷却干污泥。除尘设备采用伴热旋风除尘器下设闭风器，对接出料输送机。冷凝采用立式间接列管式换热器，壳层走冷源循环冷却水，管程走蒸发水汽。输送污泥管的道，应采用 DN200 以上管径。转弯半径需按 >6D来设计。阀门使用不锈钢球阀或插板阀。

上述工艺设备与污泥接触部分应采用不锈钢 304 或 316L，或衬以高分子耐磨防腐蚀材料，长期摩擦运动表面材料，应考虑足够的磨损裕量。

3 厂址选择

项目选址应选择污泥原料仓，电厂进煤口附近。本项目主要建构筑物配电及控制室与污泥干化车间呈南北贴建设计。

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编辑：王媛媛