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浅析某市政污泥耦合燃煤热干化工程设计

时间:2020-02-13 13:56

来源:江西建材

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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):

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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。

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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

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