某煉化污水場污泥干燥-焚燒-體化處理工藝設計

吳曉波，解舒涵

（中國石油集團 東北煉化工程有限公司， 遼寧 大連 116023）

某煉化污水場污泥干燥-焚燒-體化處理工藝設計

吳曉波，解舒涵

（中國石油集團 東北煉化工程有限公司， 遼寧 大連 116023）

某煉化污水場產生的污泥僅進行了離心脫水處理，污泥量大，外委處置費用高，因此需進行污泥減量化處理。經過實地調查、現場試驗、理論研究并結合以往的工程案例，設計了新型的污泥干燥-焚燒一體化處理工藝，針對此處理技術的工程設計進行了介紹。

煉化污水場；工程設計；污泥干燥-焚燒一體化工藝

某煉化企業污水處理場在運行過程中產生大量的污泥：生化剩余污泥、油泥及浮渣。該污水場將污泥混合后只進行了離心脫水處理，脫水后污泥外委處置，由于外委處置費用高，且當地的有資質的危廢處置單位能力有限，因此必須要進行污泥減量化處理。

筆者考察了國內幾家煉廠的污泥處理與處置案例，比較了污泥減量化處理技術，通過現場試驗并結合以往的工程設計經驗。設計了污泥干燥-焚燒一體化處理技術對該企業的污泥進行處理，以此達到污泥最大的減量化要求。

1 污泥的來源及污泥量

該煉化企業污水場的污泥主要有三種：含油污泥（來源于調節除油罐和隔油池）占總污泥產生量的5%；浮渣（來源于氣?。┱伎偽勰喈a生量的55%；剩余污泥（來源于生化系統）占總污泥產生量的40%。

三種污泥混合后，經離心脫水機脫水，脫水污泥的含水率≤85%，含油量為 5%～8%，脫水污泥的總量為3000噸/年。

2 污泥的組分和性質

2.1 剩余污泥

含有大量的生物絮團，少量的油，可揮發性固體含量占總固體含量的80%以上。含水率高，比重較?。s為 1.006～1.02）［1］。

2.2 浮渣

主要成分為油粒、泥、渣、灰等，含有較多油類、化學藥劑和大量氣泡。含水率高、粘性大，屬于危險廢棄物［2］。

2.3 油泥

主要成分為比重較大的重油、懸浮物等。含油量高、粘性大，屬于危險廢棄物。

3 脫水污泥減量化技術

目前，國內煉化企業污水場脫水污泥的減量化技術主要有污泥干化、污泥焚燒［3］等。

3.1 污泥干化

常用的污泥干化設備主要有薄層干化機、帶式干化機、真空圓盤干化機、低溫真空脫水干化機、旋風干燥機等。各種干化技術的原理、適用介質及安全性等見表 1［4］。

3.2 污泥焚燒

目前，主流的污泥焚燒設備主要有流化床和回轉窯［5］，見表 2。

表1 常用的污泥干化技術介紹Table 1 Introduction of common sludge drying technology

表2 污泥焚燒設備Table 2 Sludge incineration equipment

4 工藝選擇

通過比較污泥干化和污泥焚燒工藝，調研了正在運行的國內若干家煉化企業的實際工程案例：常用的污泥干化設備不適用于干化含油量（＞3%）較高的污泥，煉化企業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，只是對剩余污泥進行干化。

目前，絕大多數煉化企業的混合污泥及油泥浮渣均通過脫水后外委，極少部分企業進行了焚燒。

本項目的混合污泥中含油量超過了 3%，因此不能采用常規的干化工藝。

經過實地考察天津某地一種用于處理市政脫水污泥的干燥-焚燒一體化設備，并利用該設備進行了含油污泥的處理實驗，實驗結果顯示：設備的安全性及處理效果均優良，本項目最終采用污泥干燥-焚燒一體化工藝進行設計，并對原設備進行了部分優化和調整。

5 工藝設計

5.1 工藝流程（圖1）

圖1 污泥干燥-焚燒一體化處理工藝流程Fig.1 Sludge drying - incineration integrated treatment process

5.2 工藝介紹

污泥干燥-焚燒一體化工藝與常規的污泥干化+焚燒在設備形式上是有區別的，常規的污泥干化焚燒是分別設置污泥干化設備和污泥焚燒設備，將污泥先干化，再進焚燒爐焚燒。污泥干燥-焚燒一體化則是巧妙的將干燥與焚燒結合，設計成一體，在干燥段采用特殊設計的噴嘴將進料污泥進行霧化干燥。污泥干燥-焚燒一體化設備的簡圖見圖2。

在污泥干燥-焚燒一體化爐內完成污泥的焚燒、煙氣二次燃燒和污泥一次干燥。該設備自下而上分為流化焚燒段、煙氣二燃段和噴霧干燥段。

在焚燒段采用流化床爐焚燒工藝完成污泥顆粒的焚燒，焚燒溫度大于850 ℃。

在二燃室采用天然氣助燃，實現煙氣1 100 ℃、停留時間大于2 s的二次燃燒。燃燒充分，并有效分解二英等有害物質。

圖2 污泥干燥-焚燒一體化焚燒爐簡圖Fig. 2 Schematic diagram of sludge drying - incineration integrated incinerator

直接利用污泥焚燒產生的高溫煙氣作為熱介質，采用“噴霧干燥工藝”的干燥方式完成污泥的一次干燥，將泥霧干燥成含水率約30%的半干污泥微粒，連同余熱煙氣和蒸汽一起從干燥塔塔頂排出，進入二級噴霧干燥塔。與該塔入口氣流霧化器噴射的高濕泥霧混合干燥，干燥后的污泥含水率為40%～50%，經過造粒后進入振動干燥機進一步干燥至含水率約20%，輸送到焚燒爐進行焚燒。

5.3 工藝參數

干燥處理能力：含水率85%的脫水污泥≥2 000 kg/h；

污泥焚燒能力：含水率 20%的干化污泥≥400 kg/h；

污泥（爐膛）焚燒溫度：≥850 ℃；

煙氣（二燃室）焚燒溫度：≥1 100 ℃；停留時間≥2 s；

燃燼率：≥98%；

生產負荷率60%～100%；

尾氣處理量：≥8 000 m3/h；

占地面積約600 m2。

5.4 工藝安全性

2)高濕污泥噴霧干燥的同時可以使煙氣溫度從1 100 ℃驟降至250 ℃以下，避開了300～500 ℃的溫度環境，可有效防止二英的合成［6］；

3)二級污泥噴霧干燥、活性炭、袋式除塵等工藝，能有效地吸附煙氣中的飛灰和二英。

（2）重金屬的控制

重金屬污染物在焚燒過程中被蒸發。熔點高的重金屬隨溫度降低會凝結成粒狀物而被捕集。熔點低的重金屬會在飛灰表面催化作用下，形成熔點溫度較高且較易凝結的氧化物或氯化物，特別是汞和鎘大部分吸附在飛灰顆粒上而被捕集下來。必要時，向布袋除塵器捕集的粉塵中加入螯合劑，使其中的重金屬在焚燒時進入螯合態，進入污泥殘渣。

（3）粉塵及揮發性氣體混合爆炸控制

采用并流式污泥噴霧干燥技術，可以有效地防止爆炸的風險：高溫煙氣與霧化污泥同向（并流）進入噴霧干燥塔并混合，使高溫煙氣處于高濕的污泥霧滴包圍中得到極速蒸發降溫；在污泥霧滴被蒸發干燥成半干顆粒時，煙氣溫度已經下降至 250℃以下；煙氣自身的含氧量較低（通常＜12%）；系統運行始終處于引風機抽風形成的快速氣流流通狀態。由此形成低含氧量、高濕、溫度驟降、快速流通的環境，有效地降低了爆炸的風險。

將污泥焚燒爐與噴霧干燥塔一體化設計，構成在持續明火中的污泥噴霧干燥，更能防止粉塵和有機揮發性氣體混合爆炸的風險。

在噴霧干燥塔、振動干燥床設置應急水噴淋裝置。當污泥霧化噴嘴發生堵塞等故障時，系統自動切換至水噴淋，以降低煙氣溫度，防止自燃和粉塵爆炸的發生。

6 結束語

本項目設計的污泥干燥-焚燒一體化技術，設備結構緊湊，占地面積小，干燥、焚燒效果好、外加輔助燃料少、污泥焚燒徹底，減量化效果顯著，工藝安全性較高。

本項目總投資約1 900萬元，遠低于傳統的污泥干化+污泥焚燒工藝（約4 000萬元）。

該工藝的運行費用約900元/t脫水污泥，低于傳統的污泥干化+污泥焚燒工藝（約1 800元/t污泥）。

［1］ 李兵,張承龍,趙由才.污泥表征與預處理技術[M].北京：冶金出版社,2010.

［2］ 王良均,吳孟周. 石油化工廢水處理設計手冊[M].北京：中國石化出版社,1996.

［3］ 中國石油化工集團公司安全環保局.石油石化環境保護技術[M].北京：中國石化出版社,2006.

［4］ 王羅春,李雄,趙由才.污泥干化與焚燒技術[M].北京: 冶金工業出版社,2010.

［5］ 匡少平,吳信榮.含油污泥的無害化處理與資源化利用[M]. 北京：化學工業出版社,2008.

［6］ 徐強.污泥處理處置技術及裝置[M].北京：化學工業出版社,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

吳曉波（1980-），男，吉林省長春市人，工程師，2003年畢業于吉林化工學院環境工程專業，研究方向：污泥、污水處理技術。E-mail：wuxiaobo-dl@cnpc.com.cn。