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江南,【干货】设计与运行：上海竹园污泥干化焚烧案例
时间：2024-02-18
焦点提醒：【干货】设想与运转：上海竹园污泥干化燃烧案例
上海市竹园污泥处置项目扶植范围为750t/d脱水污泥，采取污泥干化燃烧处置工艺，本文对竹园污泥处置项目的工艺设想、调试运转进行了具体引见，而且对比一年试运转中处置量、污染物排放等环境进行了阐发和总结~和小编一路来看看吧~
媒介
多年来污泥的处置措置一向是国内水情况管理范畴的一个难点。而国度在2015年发布了《水污染防治步履打算》(即“水十条”)，对污水处置提出了更高的尺度要求，随之而来的将是更多增量污泥要求同步处置。污泥燃烧作为今朝国际上支流的成熟处置工艺之一，能够实现脱水污泥90%以上的减量，相对仍有年夜量后续产品需要地盘消纳的厌氧和洽氧工艺，是一种最完全的、更合用在用地重要的年夜中型城市的处置体例。但因为干化燃烧项目工艺较为复杂，扶植难度较高，最近几年来国内成功的案例不多。除本项目外，已建成的项目首要包罗上海市石洞口污泥干化燃烧项目、成都会第一城市污水污泥处置厂项目、温州市污泥集中干化燃烧项目、深圳市上洋污泥处置项目等。
上海市竹园污泥处置项目是世界银行贷款上海市城市情况APL二期项目标子项之一，采取了在欧美和日本等发财国度已有成熟利用的“干化+燃烧”处置工艺，是今朝国内已建成投运的最年夜的污水污泥干化燃烧项目，较为完全地处理了上海市竹园污水片区污泥的前途问题。本文就该项目的整体方案设想进行了引见，并连系一年的现实运转中处置量、污染物排放等环境，对污泥干化燃烧项目设想和运转中的一些要点进行阐发和总结。
首要设想参数
本项目办事规模为上海市竹园污水片区竹园第一(170万m³/d)、竹园第二(50万m³/d)、曲阳(6万m³/d)、泗塘(2万m³/d)4座污水处置厂发生的脱水污泥。近期扶植范围为150 tDS/d(750 t/d湿污泥，以含水率80%计)，年处置脱水污泥达27.4万t。斟酌举措措施检验所需时候，年运转时候按7500 h计，由此折算设想额定处置能力7.3 tDS/h。共设置2条出产线，单线额定处置能力3.65 tDS/h。
按照2008年6月至2009年12月对4座污水处置厂污泥的性质检测的成果，4座厂脱水污泥含水率平均值在75%～80%，项目设想按晦气工况80%斟酌。污泥平均高位热值12.19 MJ/kg，在7.3 tDS/h的额定负荷下，全厂额定热负荷24.7 MW。燃烧炉最低负荷为额定负荷的70%，超负荷能力10%。流化空气过量系数1.4，炉膛出口烟气含氧量体积百分数6%～10%。炉膛出口烟气温度规模850～950℃，燃烧室烟气逗留时候≥2 s。
燃烧发生高温烟气经余热操纵和净化处置后，知足欧盟2000尺度达标排放，首要污染物日均限值为：总颗粒物10mg/m³，一氧化碳50mg/m³，氮氧化物200 mg/m³，二氧化硫50mg/m³，氯化氢10mg/m³，汞0.05mg/m³，二恶英0.1 ngTEQ/m³。
工艺设想
1 整体设想
本项目首要包罗污泥领受和储运系统、污泥干化系统、污泥燃烧系统、余热操纵系统、烟气处置系统、公辅系统等，主体工艺流程见图1。
2 污泥领受储运系统
4座污水处置厂的脱水污泥经由过程卡车运输至本污泥处置厂区，经物流收支口的地磅称重计量后，卸载至4座地下污泥领受仓，每仓有用容积30m³。污泥由领受仓底部的4台柱塞泵别离输送至4座污泥储仓，储仓总有用容积1500m³，可贮存2天进厂污泥量。储仓下共设8台污泥输送泵，此中6台螺杆泵与6台干化机逐一对应供泥，2台液压柱塞泵将残剩部门湿污泥间接输送至燃烧炉前的夹杂进料螺旋。
3 污泥干化系统
本项目共设置装备摆设了6台四轴桨叶式干化机，单台换热面积为200m²。桨叶式干化机合用在高粘度物料的干化，它可以或许间接逾越污泥粘滞区，产出含固率60%以上的干污泥，便在采取皮带、螺旋等简单的体例进行输送。桨叶采取了非凡的齿合设想，叶片之间具有自洁净功能，避免污泥在受热面板结影响传热效力。国内污泥含砂量高，对装备磨损严峻，是以对桨叶进行了100%碳化钨耐磨喷涂。
在干化机空心轴、桨叶和夹套中通入0.5～0.8MPa饱和蒸汽，湿污泥从干化机一端进入，在干化机内以推流情势迟缓进步并逐步被干化和破裂，最初半干污泥从另外一端排出。干化机内经由过程轮回载气(空气)将机内水份快速带走，同时包管干化机内部处在微负压状况。排出的湿载气温度在85～90℃，颠末洗涤塔洗涤降温至40～50℃并脱除水份后，80%送回干化机轮回利用，残剩20%送入燃烧炉作为燃烧二次风，同时载气中无机成份被高温分化脱除臭味。采取间接洗涤体例，洗涤水采取污水处置厂处置尾水，冷凝液排放至污水池后经晋升前往污水处置厂处置。干化系统流程见图2。
干化热源首要来自余热汽锅发生的蒸汽，不足部门引入外高桥发电厂的蒸汽。外高桥蒸汽用量取决在污泥的含水率和热值。冷凝水经换热器降温后，进入除氧器除氧后前往汽锅系统。
4 污泥燃烧系统
燃烧炉是全部项目的焦点。本项目设置2台鼓泡流化床燃烧炉，每台燃烧炉直径7.3m(外径)，高度14.8m，立式圆柱钢壳体，内有耐火材料和保温材料衬里，外设保温夹套，每台燃烧炉额定热负荷12.35MW。燃烧炉自下而上顺次为锥底、流化区、自在燃烧区。燃烧炉布风度用布风管情势，设在砂床下部，布风管向下开孔，经由过程燃烧炉锥形底部的反射感化将砂床流化。每台燃烧炉床层上部设置两套启动燃烧器用在燃烧炉启动时升温，每套负荷12000MJ/h，利用轻柴油作为燃料;底部设有辅助燃烧系统，每台燃烧炉设8个喷油枪，用在运转中炉温的调理。燃烧炉顶部设有冷却水喷枪和喷尿素系统，用在避免燃烧炉超暖和削减氮氧化物发生。燃烧炉道理见图3。
干化后含水率40%以下的污泥经皮带机和链板机输送和晋升，再经螺旋分派至4个干污泥缓存仓，每一个缓存仓容量12m³。缓存仓下设置计量槽对干污泥进行称重后，进入燃烧炉前的夹杂进料螺旋，与残剩含水率80%摆布的湿污泥夹杂落后入燃烧炉燃烧，夹杂污泥含水率为60%摆布。污泥进入流化床后被猛烈扰动状况的炽热床料打磨、敏捷破裂并平均散布到砂床内，并与空气充实接触，实现污泥不变和完全燃烧。砂床静止时厚度约1.5m，流化时厚度约2.5m，石英砂平均粒径在0.3～0.5mm。设有砂轮回系统，按照砂床高度和床砂质量的转变进行补砂或换砂操作，一般不需排渣，热丧失较少。
燃烧炉设一次和二次供风系统。设置2台一次流化风机，设置装备摆设能力16744Nm³/h每台，出口风压35kPa，额定工况单台燃烧炉供风量12150Nm³/h。一次风包罗全厂搜集的臭气和燃烧炉夹套中抽吸的热空气，起首颠末一级空气预热器与干化机蒸汽凝聚水换热，将温度升高至80℃摆布，再颠末燃烧炉出口烟道上的二级高温空气预热器，与燃烧发生的热烟气换热，温度升高至300℃摆布，从砂床下部的布风管进入。二次风来自干化机轮回载气，间接通入燃烧炉自在燃烧区，确保完全燃烧，额定工况风量3075Nm³/h。
与一般燃烧系统设想比拟，本项目燃烧系统设想有以下特点：
(1)鼓泡流化床燃烧炉是今朝污泥燃烧利用最多的情势，其最年夜的特点是底部的流化砂床有着相当年夜的热容量，最合用在像污泥这类低热值、高含水率、性质波动年夜、且难以引燃和燃尽的低质量燃料的燃烧。可以或许实现污泥矜持燃烧，当供泥不变时燃烧炉不需要添加辅助燃料。
(2)布风管和反射锥设想情势简单、维修改换便利，燃烧炉内部无勾当部件，既包管了砂床的活动平均性和公道的粒径散布，又避免了对布风装配的磨损和梗塞，炉渣和结块也轻易从炉底排出。
(3)燃烧炉外部设置了夹套，经由过程抽吸夹套中的热空气作为一次风，然后操纵干化冷凝水余热对一次风进行预热，高效操纵能源的同时确保燃烧炉概况温度知足低在50℃的规范要求。
(4)全厂的举措措施装备经由过程臭气搜集系统的抽吸构成负压，避免臭味分散。臭气作为一次供风，部门干化不凝气作为二次供风，经由过程高温燃烧的体例实现高效除臭。
(5)污泥采取后混体例入炉，相对不后混的体例，能够避免污泥含水率在粘滞区四周形成输送坚苦的环境，同时能够经由过程干湿污泥配比的调理，矫捷应对污泥含水率波动和热值季候性的转变，实现污泥矜持燃烧和节能。
5 余热操纵
燃烧烟气颠末高温空气换热器后温度变成760℃摆布，然落后入余热汽锅。设置2台余热汽锅，每台蒸汽产量8 t/h，将污泥燃烧烟气中的热量转化为压力8bar(1bar=0.1MPa)、温度175℃的饱和蒸汽，供干化利用。斟酌到流化床燃烧烟气中含尘量较高的特点，余热汽锅采取单锅筒膜式水冷壁情势，设置蒸汽吹灰器，在包管高效的同时具有初步降尘的感化。余热汽锅出口烟气温度下降至260℃摆布，热能获得有用操纵。
6 烟气处置系统
本项目配套2条烟气处置线，余热汽锅出口的烟气顺次经由过程静电除尘器、布袋除尘器、洗涤塔并经再热器后达标排放。
烟气起首进入静电除尘器，可去除95%以上的飞灰。静电除尘器搜集的飞灰经由过程力量输送至飞灰仓，加湿后作为一般固体废料外运措置或操纵。
在袋式除尘器前的烟气管道中喷入粉末活性炭，用在吸附烟气中的Hg等重金属和二恶英等无机化合物。活性炭中添加石灰以惰化活性炭避免其燃烧和爆炸，夹杂比例1∶10。布袋除尘器捕集的飞灰经由过程力量输送至废物仓，作为危险烧毁物，拜托专业单元外运措置。
经袋式除尘器处置后的烟气进入烟气洗涤塔下部，进步前辈行脱酸处置。采取NaOH作为接收剂，接收烟气中的HCl、SOx等酸性气体。塔内设有填料，洗涤液由泵轮回。脱酸后的烟气进入洗涤塔上段，进一步降暖和除湿。
为避免烟气排放时发生白烟，设想了烟气再热工艺。经静电除尘器处置后的烟气进入烟气再热器，与洗涤后的冷烟气换热，热烟气温度由226℃降至170℃，然落后入布袋除尘器。而冷烟气则从50℃晋升至105℃以上后高空排放，烟囱高度50m。
本项目设有烟气在线监测系统(CEMS)，对烟气流量、温度、压力、湿度、氧浓度、烟尘、氯化氢(HCL)、二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、氟化氢(HF)和二氧化碳(CO2)等参数进行及时监测和节制，检测成果同时上传当局环保监管平台。
7 首要工艺节制
干化系统首要节制污泥干化量和污泥干度两个参数。经由过程干化机进泥管道上设置的电磁流量计反馈旌旗灯号变频节制污泥螺杆泵，实现湿污泥给料速度的节制。出泥干度经由过程起落干化机出口处的堰板，以调剂污泥在干化机内的逗留时候来实现。干化机尾部设有温度探头，当内部温度跨越160℃时，主动喷水降温以包管干化系统运转平安。载气风机使干化机内构成-(100～500Pa)微负压，微负压节制经由过程压力探头反馈旌旗灯号，主动调理载气风机出口前往干化机和至燃烧炉两条分支管路上的电动调理阀开度实现。
燃烧炉一般运转时自在燃烧区温度节制在850～900℃，当炉温低在850℃时，启动底部的辅助油枪系统;当温度跨越900℃时，启动顶部喷水举措措施。燃烧炉分歧高度设有6个温度探头，炉温检测旌旗灯号反馈至中控温度主动节制模块，经由过程计较给出干、湿污泥投加快率和比例，实现炉温主动调理，使污泥在必然的温度波动规模内矜持燃烧。燃烧炉的湿污泥给料节制经由过程变频污泥泵来实现，干污泥给料量经由过程计量槽下部变频螺旋来节制。额定工况下每台燃烧炉干污泥给料量设定值为4.646t/h，湿污泥给料量设定值为4.306t/h。燃烧炉出口烟气氧含量节制在6%～10%，经由过程调理一次风机进口挡板来调理一次风量，实现多余空气率节制。燃烧炉一般运转时经由过程上述3T+E手艺，即燃烧温度、逗留时候、夹杂水平、多余空气率的节制，来实现不变燃烧和削减污染物排放。
炉内压力经由过程压力仪表反馈和引风机变频器节制机电转速进行，保持在-(0.5～1.0)kPa微负压状况。当炉顶压力跨越2 kPa后，急排烟囱主动开启。
经由过程仪表检测洗涤液pH主动调理NaOH投加量。洗涤液pH一般设定在7摆布。可按照烟气在线监测仪表反馈数据，调剂洗涤液pH，确保烟气排放中的二氧化硫等酸性污染物目标在平安规模内。
调试和运转环境
1 系统调试与启动
斟酌系统复杂装备繁多，调试工作按照时候挨次、空间挨次和逻辑挨次3个方面分析斟酌和放置。时候挨次顺次为单机调试、子系统调试、全系统空载调试、燃烧炉烘炉、干化带载调试、全系统带载调试几个阶段;空间挨次上按两条出产线顺次进行;逻辑挨次上依照系统启动挨次前后展开，先公辅系统，然后干化系统，然后烟气系统，最初是燃烧系统。所有空载调试工作完成，预备好各类出产物料、物质，做大好人员培训后，最先系统启动法式。全部系统启动的逻辑挨次如图4所示。
起首按照工艺要求查抄所有手动阀门是不是处在准确的启闭位置。然后启动各项公辅系统，包罗紧缩空气系统、中水供给系统、自来水供水系统、冷却水轮回系统、碱液系统、灰输送系统、砂轮回系统、柴油供给系统、除臭系统等，并确认其运转杰出。然后分为干化系统和燃烧系统两条主线同时按挨次启动。干化系统起首启动干化载气轮回系统，使干化机内部保持负压，然后启动中水泵供给中水，然后干燥机启动运转，向干化机通入热蒸汽暖机，然后将蒸汽疏水阀切换至疏水器侧，干燥机升温竣事后开启干污泥输送装备，将湿污泥从贮存仓送至干化机。燃烧系统起首启动余热汽锅供水系统，然后投入余热汽锅温度、压力、水位等节制，然后烟气处置系统装备和灰输送系统装备投运，然后启动一次风机，然后点燃启动燃烧器使燃烧炉迟缓平均升温，节制每小时温度上升不跨越50℃，当炉膛温度到达630℃时，迟缓住手启动燃烧器，开启燃烧炉底部的辅助燃烧枪，使燃烧炉温度到达850℃后，起首向炉内供给湿污泥，然后再按比例投入干污泥，经由过程调剂干、湿污泥给料速度和比例节制燃烧炉温度并逐步退出辅助燃烧器，直到燃烧炉不变燃烧。需留意的是，在向干化机供给湿污泥前，燃烧炉需完成升温，以确保干化不凝气能够在燃烧炉中处置后排放，避免臭气分散。
2 污泥处置环境
项目从2015年3月正式最先����APP热态带载调试，6月实现满负荷运转，至今已持续不变运转一年以上，总处置污泥27万t以上。
因为竹园一厂污泥量占总进厂量的80%以上，而该厂在2011年完成了污水处置工艺从一级强化进级到二级处置的革新，由此污泥无机质含量和热值较2008～2009年项目设想时有显著升高。并且同时其他3座厂因为进水水质升高档身分，污泥热值也有响应升高。拜托第三方对2015年6月至2016年5月一个完全年度竹园一厂的污泥热值再次进行了检测。测得竹园一厂全年24个样本污泥高位热值规模为14.48～18.97MJ/kg，平均值为16.50MJ/kg，较原设想值12.19MJ/kg超出跨越了35%。统计了一年12个月热值转变和对应的处置量转变趋向，详见图5。
全年统计共有84 d受举措措施装备的检验和保护影响日处置量低在500 t，去除检验影响后现实日均处置量在586t/d摆布，申明在燃烧炉热负荷已定的环境下，热值的年夜幅升高使燃烧炉在到达额定负荷环境下所能处置的污泥量同比例削减。对应上述污泥平均热值16.50 MJ/kg和平均处置量586t/d，实测平均含水率为78%，核算燃烧炉现实运转热负荷在12.3 MW，与额定设想值吻合。今朝本项目的处置能力和办事片区现实污泥产量根基婚配，远期水处置进级后发生的增量污泥将由扩建项目处理，厂区已预留远期扶植用地。
图中平均值1为每一个月全月的日均值，而平均值2为剔除受检验等身分影响后的日均值。上图注解污泥热值在夏日高温季候偏低而冬季低温季候偏高，而现实污泥处置量则具有相反趋向。平均值1受检验影响，与高位热值相干性最低，相干性系数为-0.53;中值受检验影响小，相干性系数为-0.72;而平均值2解除了检验等影响，相干性最高，相干性系数为-0.88。
运转中还发觉，污泥无机物含量的上升时污泥的粘度也会变年夜，水份难以蒸发，形成干化能力降落，冬季单台干燥机处置能力较着低在夏日。并且在一样出泥干度环境下，无机物含量高的污泥构成的干化颗粒更年夜，且具有塑性更轻易粘结和架桥，从而增添了后续干泥输送和贮存系统毛病率。此时宜提超出跨越泥干度来提高干泥输送贮存系统的不变性。
3 污染物排放
运转时代除经由过程烟气在线监测系统对烟气排放进行及时监测和节制之外，还拜托了第三方采样和检测，作为在线仪表比对和其他非在线数据的弥补。成果注解，本项目烟气处置工艺可以或许很好的知足现阶段最严酷的上海市处所排放尺度。
此中，2015年8月17日和18日由第三方检测机构对试运转中的竹园污泥干化燃烧项目进行了为期两天的环保验收检测，检测成果见表1。
检测中每条线每一个目标天天收集3个样品，表中日均值为3个样品检测成果均值。表中日均排放限值为现行《糊口垃圾燃烧年夜气污染物排放尺度》(DB31-768-2013)中最严酷的表3(2016年7月1日起新老项目周全履行)中的目标要求。
依照本项目情况评价要乞降国度GB 5085.1～GB 5085.6等相干危险废料辨别尺度，对静电除尘器飞灰进行了采样检测和评估。成果注解，其不具易燃性、反映性、侵蚀性、急性毒性、浸出毒性，毒性物资含量低在尺度限值，注解静电飞灰不属在危险烧毁物。是以静电除尘器捕集的占全厂95%以上的飞灰能够依照一般烧毁物外运措置或进一步操纵，年夜年夜下降了运转本钱。
结论和建议
(1)措置决议处置是污泥处置工艺选择的底子准绳，本项目连系上海特年夜型城市的现实环境，选择了减量化最完全的干化燃烧工艺，建成投运后运转环境杰出，证实在地盘资本重要的年夜中型城市，干化燃烧是一种最为行之有用的处置体例。
(2)本项目采取的桨叶式干化机采取了非凡的齿合设想，叶片之间具有自洁净功能，可以或许间接逾越粘滞区，出泥干度可调，是一种合适在市政污泥的干化机情势。
(3)鼓泡流化床是今朝国际上支流的污泥燃烧炉型，在本项目上的利用注解可以或许很好的顺应市政污泥的燃烧特征，砂床极年夜的热容量确保了污泥的不变和完全燃烧，有益在CO、NOx和二恶英等烟气污染排放目标的节制。
(4)本项目采取的静电+布袋+洗涤的多级烟气处置工艺，可以或许很好的知足国度和上海市新公布的最严酷的排放目标。同时对静电飞灰和布袋飞灰的分段搜集，使得绝年夜部门飞灰可按一般废料体例进行措置，年夜年夜节俭了飞灰措置本钱。
(5)本项目采取了电厂废热蒸汽作为热源弥补，采取后混的体例经由过程干、湿污泥比例调理实现污泥在燃烧炉中矜持燃烧，一般不需添加辅助燃料，燃烧烟气的热量出产蒸汽回用在干化，采取了干化冷凝水为一次风预热，从燃烧炉夹套中抽吸热空气作为一次风等节能设想，使系统热丧失降到最低，从而实现了污泥生物资能源的轮回操纵和节能减排。
(6)本项目因为污泥热值的升高，在燃烧炉现实运转到达额定负荷的环境下对应污泥处置量削减。是以对污泥干化燃烧工艺，污泥的热值是设想最主要的参数，它决议了燃烧炉的热负荷，终究决议了全厂的处置能力，现实处置量与污泥热值成反比例关系。是以设想时应对污泥性质做详实的样品阐发和趋向猜测，并对分歧工况进行复核，才能确保项目扶植的成功。
