【干貨】設(shè)計(jì)與運(yùn)行：上海竹園污泥干化焚燒案例
上海市竹園污泥處理工程建設(shè)規(guī)模為750t/d脫水污泥，采用污泥干化焚燒處理工藝，本文對(duì)竹園污泥處理工程的工藝設(shè)計(jì)、調(diào)試運(yùn)行進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并且對(duì)照一年試運(yùn)行中處理量、污染物排放等情況進(jìn)行了分析和總結(jié)~和小編一起來看看吧~
前言
多年來污泥的處理處置一直是國內(nèi)水環(huán)境治理領(lǐng)域的一個(gè)難點(diǎn)。而國家于2015年發(fā)布了《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》(即“水十條”)，對(duì)污水處理提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)要求，隨之而來的將是更多增量污泥要求同步處理。污泥焚燒作為目前國際上主流的成熟處理工藝之一，可以實(shí)現(xiàn)脫水污泥90%以上的減量，相對(duì)于仍有大量后續(xù)產(chǎn)物需要土地消納的厭氧和好氧工藝，是一種最徹底的、更適用于用地緊張的大中型城市的處理方式。但由于干化焚燒項(xiàng)目工藝較為復(fù)雜，建設(shè)難度較高，近年來國內(nèi)成功的案例不多。除本工程外，已建成的項(xiàng)目主要包括上海市石洞口污泥干化焚燒工程、成都市第一城市污水污泥處理廠工程、溫州市污泥集中干化焚燒工程、深圳市上洋污泥處理工程等。
上海市竹園污泥處理工程是世界銀行貸款上海市城市環(huán)境APL二期項(xiàng)目的子項(xiàng)之一，采用了在歐美和日本等發(fā)達(dá)國家已有成熟應(yīng)用的“干化+焚燒”處理工藝，是目前國內(nèi)已建成投運(yùn)的最大的污水污泥干化焚燒工程，較為徹底地解決了上海市竹園污水片區(qū)污泥的出路問題。本文就該工程的總體方案設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹，并結(jié)合一年的實(shí)際運(yùn)行中處理量、污染物排放等情況，對(duì)污泥干化焚燒工程設(shè)計(jì)和運(yùn)行中的一些要點(diǎn)進(jìn)行分析和總結(jié)。
主要設(shè)計(jì)參數(shù)
本工程服務(wù)范圍為上海市竹園污水片區(qū)竹園第一(170萬m³/d)、竹園第二(50萬m³/d)、曲陽(6萬m³/d)、泗塘(2萬m³/d)4座污水處理廠產(chǎn)生的脫水污泥。近期建設(shè)規(guī)模為150 tDS/d(750 t/d濕污泥，以含水率80%計(jì))，年處理脫水污泥達(dá)27.4萬t。考慮設(shè)施檢修所需時(shí)間，年運(yùn)行時(shí)間按7500 h計(jì)，由此折算設(shè)計(jì)額定處理能力7.3 tDS/h。共設(shè)置2條生產(chǎn)線，單線額定處理能力3.65 tDS/h。
根據(jù)2008年6月至2009年12月對(duì)4座污水處理廠污泥的性質(zhì)檢測(cè)的結(jié)果，4座廠脫水污泥含水率平均值在75%～80%，工程設(shè)計(jì)按不利工況80%考慮。污泥平均高位熱值12.19 MJ/kg，在7.3 tDS/h的額定負(fù)荷下，全廠額定熱負(fù)荷24.7 MW。焚燒爐最低負(fù)荷為額定負(fù)荷的70%，超負(fù)荷能力10%。流化空氣過量系數(shù)1.4，爐膛出口煙氣含氧量體積百分?jǐn)?shù)6%～10%。爐膛出口煙氣溫度范圍850～950℃，燃燒室煙氣停留時(shí)間≥2 s。
焚燒產(chǎn)生高溫?zé)煔饨?jīng)余熱利用和凈化處理后，滿足歐盟2000標(biāo)準(zhǔn)達(dá)標(biāo)排放，主要污染物日均限值為：總顆粒物10mg/m³，一氧化碳50mg/m³，氮氧化物200 mg/m³，二氧化硫50mg/m³，氯化氫10mg/m³，汞0.05mg/m³，二惡英0.1 ngTEQ/m³。
工藝設(shè)計(jì)
1 總體設(shè)計(jì)
本工程主要包括污泥接收和儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)、污泥干化系統(tǒng)、污泥焚燒系統(tǒng)、余熱利用系統(tǒng)、煙氣處理系統(tǒng)、公輔系統(tǒng)等，主體工藝流程見圖1。
2 污泥接收儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)
4座污水處理廠的脫水污泥通過卡車運(yùn)輸至本污泥處理廠區(qū)，經(jīng)物流出入口的地磅稱重計(jì)量后，卸載至4座地下污泥接收倉，每倉有效容積30m³。污泥由接收倉底部的4臺(tái)柱塞泵分別輸送至4座污泥儲(chǔ)倉，儲(chǔ)倉總有效容積1500m³，可儲(chǔ)存2天進(jìn)廠污泥量。儲(chǔ)倉下共設(shè)8臺(tái)污泥輸送泵，其中6臺(tái)螺桿泵與6臺(tái)干化機(jī)一一對(duì)應(yīng)供泥，2臺(tái)液壓柱塞泵將剩余部分濕污泥直接輸送至焚燒爐前的混合進(jìn)料螺旋。
3 污泥干化系統(tǒng)
本工程共配置了6臺(tái)四軸槳葉式干化機(jī)，單臺(tái)換熱面積為200m²。槳葉式干化機(jī)適用于高粘度物料的干化，它能夠直接跨越污泥粘滯區(qū)，產(chǎn)出含固率60%以上的干污泥，便于采用皮帶、螺旋等簡(jiǎn)單的方式進(jìn)行輸送。槳葉采用了特殊的齒合設(shè)計(jì)，葉片之間具有自清潔功能，防止污泥在受熱面板結(jié)影響傳熱效率。國內(nèi)污泥含砂量高，對(duì)設(shè)備磨損嚴(yán)重，因此對(duì)槳葉進(jìn)行了100%碳化鎢耐磨噴涂。
在干化機(jī)空心軸、槳葉和夾套中通入0.5～0.8MPa飽和蒸汽，濕污泥從干化機(jī)一端進(jìn)入，在干化機(jī)內(nèi)以推流形式緩慢前進(jìn)并逐漸被干化和破碎，最后半干污泥從另一端排出。干化機(jī)內(nèi)通過循環(huán)載氣(空氣)將機(jī)內(nèi)水分快速帶走，同時(shí)保證干化機(jī)內(nèi)部處于微負(fù)壓狀態(tài)。排出的濕載氣溫度在85～90℃，經(jīng)過洗滌塔洗滌降溫至40～50℃并脫除水分后，80%送回干化機(jī)循環(huán)使用，剩余20%送入焚燒爐作為焚燒二次風(fēng)，同時(shí)載氣中有機(jī)成分被高溫分解脫除臭味。采用直接洗滌方式，洗滌水采用污水處理廠處理尾水，冷凝液排放至污水池后經(jīng)提升返回污水處理廠處理。干化系統(tǒng)流程見圖2。
干化熱源主要來自余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽，不足部分引入外高橋發(fā)電廠的蒸汽。外高橋蒸汽用量取決于污泥的含水率和熱值。冷凝水經(jīng)換熱器降溫后，進(jìn)入除氧器除氧后返回鍋爐系統(tǒng)。
4 污泥焚燒系統(tǒng)
焚燒爐是整個(gè)工程的核心。本工程設(shè)置2臺(tái)鼓泡流化床焚燒爐，每臺(tái)焚燒爐直徑7.3m(外徑)，高度14.8m，立式圓柱鋼殼體，內(nèi)有耐火材料及保溫材料襯里，外設(shè)保溫夾套，每臺(tái)焚燒爐額定熱負(fù)荷12.35MW。焚燒爐自下而上依次為錐底、流化區(qū)、自由燃燒區(qū)。焚燒爐布風(fēng)采用布風(fēng)管形式，設(shè)于砂床下部，布風(fēng)管向下開孔，通過焚燒爐錐形底部的反射作用將砂床流化。每臺(tái)焚燒爐床層上部設(shè)置兩套啟動(dòng)燃燒器用于焚燒爐啟動(dòng)時(shí)升溫，每套負(fù)荷12000MJ/h，使用輕柴油作為燃料;底部設(shè)有輔助燃燒系統(tǒng)，每臺(tái)焚燒爐設(shè)8個(gè)噴油槍，用于運(yùn)行中爐溫的調(diào)節(jié)。焚燒爐頂部設(shè)有冷卻水噴槍和噴尿素系統(tǒng)，用于防止焚燒爐超溫和減少氮氧化物產(chǎn)生。焚燒爐原理見圖3。
干化后含水率40%以下的污泥經(jīng)皮帶機(jī)和鏈板機(jī)輸送和提升，再經(jīng)螺旋分配至4個(gè)干污泥緩存?zhèn)}，每個(gè)緩存?zhèn)}容量12m³。緩存?zhèn)}下設(shè)置計(jì)量槽對(duì)干污泥進(jìn)行稱重后，進(jìn)入焚燒爐前的混合進(jìn)料螺旋，與剩余含水率80%左右的濕污泥混合后進(jìn)入焚燒爐焚燒，混合污泥含水率為60%左右。污泥進(jìn)入流化床后被劇烈擾動(dòng)狀態(tài)的灼熱床料打磨、迅速破碎并均勻分布到砂床內(nèi)，并與空氣充分接觸，實(shí)現(xiàn)污泥穩(wěn)定和完全燃燒。砂床靜止時(shí)厚度約1.5m，流化時(shí)厚度約2.5m，石英砂平均粒徑在0.3～0.5mm。設(shè)有砂循環(huán)系統(tǒng)，根據(jù)砂床高度和床砂品質(zhì)的變化進(jìn)行補(bǔ)砂或換砂操作，一般不需排渣，熱損失較少。
焚燒爐設(shè)一次和二次供風(fēng)系統(tǒng)。設(shè)置2臺(tái)一次流化風(fēng)機(jī)，配置能力16744Nm³/h每臺(tái)，出口風(fēng)壓35kPa，額定工況單臺(tái)焚燒爐供風(fēng)量12150Nm³/h。一次風(fēng)包括全廠收集的臭氣和焚燒爐夾套中抽吸的熱空氣，首先經(jīng)過一級(jí)空氣預(yù)熱器與干化機(jī)蒸汽凝結(jié)水換熱，將溫度升高至80℃左右，再經(jīng)過焚燒爐出口煙道上的二級(jí)高溫空氣預(yù)熱器，與焚燒產(chǎn)生的熱煙氣換熱，溫度升高至300℃左右，從砂床下部的布風(fēng)管進(jìn)入。二次風(fēng)來自干化機(jī)循環(huán)載氣，直接通入焚燒爐自由燃燒區(qū)，確保完全燃燒，額定工況風(fēng)量3075Nm³/h。
與一般焚燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)相比，本工程焚燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)有如下特點(diǎn)：
(1)鼓泡流化床焚燒爐是目前污泥焚燒使用最多的形式，其最大的特點(diǎn)是底部的流化砂床有著相當(dāng)大的熱容量，最適用于像污泥這種低熱值、高含水率、性質(zhì)波動(dòng)大、且難以引燃和燃盡的低品質(zhì)燃料的燃燒。能夠?qū)崿F(xiàn)污泥自持燃燒，當(dāng)供泥穩(wěn)定時(shí)焚燒爐不需要添加輔助燃料。
(2)布風(fēng)管和反射錐設(shè)計(jì)形式簡(jiǎn)單、維修更換方便，焚燒爐內(nèi)部無活動(dòng)部件，既保證了砂床的流動(dòng)均勻性及合理的粒徑分布，又避免了對(duì)布風(fēng)裝置的磨損和堵塞，爐渣和結(jié)塊也容易從爐底排出。
(3)焚燒爐外部設(shè)置了夾套，通過抽吸夾套中的熱空氣作為一次風(fēng)，然后利用干化冷凝水余熱對(duì)一次風(fēng)進(jìn)行預(yù)熱，高效利用能源的同時(shí)確保焚燒爐表面溫度滿足低于50℃的規(guī)范要求。
(4)全廠的設(shè)施設(shè)備通過臭氣收集系統(tǒng)的抽吸形成負(fù)壓，防止臭味擴(kuò)散。臭氣作為一次供風(fēng)，部分干化不凝氣作為二次供風(fēng)，通過高溫焚燒的方式實(shí)現(xiàn)高效除臭。
(5)污泥采用后混方式入爐，相對(duì)于不后混的方式，可以避免污泥含水率在粘滯區(qū)附近造成輸送困難的情況，同時(shí)可以通過干濕污泥配比的調(diào)節(jié)，靈活應(yīng)對(duì)污泥含水率波動(dòng)和熱值季節(jié)性的變化，實(shí)現(xiàn)污泥自持燃燒和節(jié)能。
5 余熱利用
焚燒煙氣經(jīng)過高溫空氣換熱器后溫度變?yōu)?60℃左右，然后進(jìn)入余熱鍋爐。設(shè)置2臺(tái)余熱鍋爐，每臺(tái)蒸汽產(chǎn)量8 t/h，將污泥焚燒煙氣中的熱量轉(zhuǎn)化為壓力8bar(1bar=0.1MPa)、溫度175℃的飽和蒸汽，供干化使用�？紤]到流化床焚燒煙氣中含塵量較高的特點(diǎn)，余熱鍋爐采用單鍋筒膜式水冷壁形式，設(shè)置蒸汽吹灰器，在保證高效的同時(shí)具有初步降塵的作用。余熱鍋爐出口煙氣溫度降低至260℃左右，熱能得到有效利用。
6 煙氣處理系統(tǒng)
本工程配套2條煙氣處理線，余熱鍋爐出口的煙氣依次通過靜電除塵器、布袋除塵器、洗滌塔并經(jīng)再熱器后達(dá)標(biāo)排放。
煙氣首先進(jìn)入靜電除塵器，可去除95%以上的飛灰。靜電除塵器收集的飛灰通過氣力輸送至飛灰倉，加濕后作為一般固體廢物外運(yùn)處置或利用。
在袋式除塵器前的煙氣管道中噴入粉末活性炭，用于吸附煙氣中的Hg等重金屬以及二惡英等有機(jī)化合物。活性炭中添加石灰以惰化活性炭防止其燃燒和爆炸，混合比例1∶10。布袋除塵器捕集的飛灰通過氣力輸送至廢料倉，作為危險(xiǎn)廢棄物，委托專業(yè)單位外運(yùn)處置。
經(jīng)袋式除塵器處理后的煙氣進(jìn)入煙氣洗滌塔下部，先進(jìn)行脫酸處理。采用NaOH作為吸收劑，吸收煙氣中的HCl、SOx等酸性氣體。塔內(nèi)設(shè)有填料，洗滌液由泵循環(huán)。脫酸后的煙氣進(jìn)入洗滌塔上段，進(jìn)一步降溫和除濕。
為防止煙氣排放時(shí)產(chǎn)生白煙，設(shè)計(jì)了煙氣再熱工藝。經(jīng)靜電除塵器處理后的煙氣進(jìn)入煙氣再熱器，與洗滌后的冷煙氣換熱，熱煙氣溫度由226℃降至170℃，然后進(jìn)入布袋除塵器。而冷煙氣則從50℃提升至105℃以上后高空排放，煙囪高度50m。
本工程設(shè)有煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(CEMS)，對(duì)煙氣流量、溫度、壓力、濕度、氧濃度、煙塵、氯化氫(HCL)、二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、氟化氫(HF)和二氧化碳(CO2)等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，檢測(cè)結(jié)果同時(shí)上傳政府環(huán)保監(jiān)管平臺(tái)。
7 主要工藝控制
干化系統(tǒng)主要控制污泥干化量和污泥干度兩個(gè)參數(shù)。通過干化機(jī)進(jìn)泥管道上設(shè)置的電磁流量計(jì)反饋信號(hào)變頻控制污泥螺桿泵，實(shí)現(xiàn)濕污泥給料速率的控制。出泥干度通過升降干化機(jī)出口處的堰板，以調(diào)整污泥在干化機(jī)內(nèi)的停留時(shí)間來實(shí)現(xiàn)。干化機(jī)尾部設(shè)有溫度探頭，當(dāng)內(nèi)部溫度超過160℃時(shí)，自動(dòng)噴水降溫以保證干化系統(tǒng)運(yùn)行安全。載氣風(fēng)機(jī)使干化機(jī)內(nèi)形成-(100～500Pa)微負(fù)壓，微負(fù)壓控制通過壓力探頭反饋信號(hào)，自動(dòng)調(diào)節(jié)載氣風(fēng)機(jī)出口返回干化機(jī)和至焚燒爐兩條分支管路上的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度實(shí)現(xiàn)。
焚燒爐正常運(yùn)行時(shí)自由燃燒區(qū)溫度控制在850～900℃，當(dāng)爐溫低于850℃時(shí)，啟動(dòng)底部的輔助油槍系統(tǒng);當(dāng)溫度超過900℃時(shí)，啟動(dòng)頂部噴水設(shè)施。焚燒爐不同高度設(shè)有6個(gè)溫度探頭，爐溫檢測(cè)信號(hào)反饋至中控溫度自動(dòng)控制模塊，通過計(jì)算給出干、濕污泥投加速率和比例，實(shí)現(xiàn)爐溫自動(dòng)調(diào)節(jié)，使污泥在一定的溫度波動(dòng)范圍內(nèi)自持燃燒。焚燒爐的濕污泥給料控制通過變頻污泥泵來實(shí)現(xiàn)，干污泥給料量通過計(jì)量槽下部變頻螺旋來控制。額定工況下每臺(tái)焚燒爐干污泥給料量設(shè)定值為4.646t/h，濕污泥給料量設(shè)定值為4.306t/h。焚燒爐出口煙氣氧含量控制在6%～10%，通過調(diào)節(jié)一次風(fēng)機(jī)進(jìn)口擋板來調(diào)節(jié)一次風(fēng)量，實(shí)現(xiàn)過�？諝饴士刂啤７贌隣t正常運(yùn)行時(shí)通過上述3T+E技術(shù)，即燃燒溫度、停留時(shí)間、混合程度、過�？諝饴实目刂�，來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燃燒和減少污染物排放。
爐內(nèi)壓力通過壓力儀表反饋和引風(fēng)機(jī)變頻器控制電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行，維持在-(0.5～1.0)kPa微負(fù)壓狀態(tài)。當(dāng)爐頂壓力超過2 kPa后，急排煙囪自動(dòng)開啟。
通過儀表檢測(cè)洗滌液pH自動(dòng)調(diào)節(jié)NaOH投加量。洗滌液pH一般設(shè)定在7左右�？筛鶕�(jù)煙氣在線監(jiān)測(cè)儀表反饋數(shù)據(jù)，調(diào)整洗滌液pH，確保煙氣排放中的二氧化硫等酸性污染物指標(biāo)在安全范圍內(nèi)。
調(diào)試及運(yùn)行情況
1 系統(tǒng)調(diào)試與啟動(dòng)
考慮系統(tǒng)復(fù)雜設(shè)備繁多，調(diào)試工作根據(jù)時(shí)間順序、空間順序和邏輯順序3個(gè)方面綜合考慮和安排。時(shí)間順序依次為單機(jī)調(diào)試、子系統(tǒng)調(diào)試、全系統(tǒng)空載調(diào)試、焚燒爐烘爐、干化帶載調(diào)試、全系統(tǒng)帶載調(diào)試幾個(gè)階段;空間順序上按兩條生產(chǎn)線依次進(jìn)行;邏輯順序上按照系統(tǒng)啟動(dòng)順序先后開展，先公輔系統(tǒng)，然后干化系統(tǒng)，然后煙氣系統(tǒng)，最后是焚燒系統(tǒng)。
所有空載調(diào)試工作完成，準(zhǔn)備好各類生產(chǎn)物料、物資，做好人員培訓(xùn)后，開始系統(tǒng)啟動(dòng)程序。整個(gè)系統(tǒng)啟動(dòng)的邏輯順序如圖4所示。
首先根據(jù)工藝要求檢查所有手動(dòng)閥門是否處于正確的啟閉位置。然后啟動(dòng)各項(xiàng)公輔系統(tǒng)，包括壓縮空氣系統(tǒng)、中水供應(yīng)系統(tǒng)、自來水供水系統(tǒng)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、堿液系統(tǒng)、灰輸送系統(tǒng)、砂循環(huán)系統(tǒng)、柴油供應(yīng)系統(tǒng)、除臭系統(tǒng)等，并確認(rèn)其運(yùn)行良好。然后分為干化系統(tǒng)和焚燒系統(tǒng)兩條主線同時(shí)按順序啟動(dòng)。干化系統(tǒng)首先啟動(dòng)干化載氣循環(huán)系統(tǒng)，使干化機(jī)內(nèi)部維持負(fù)壓，然后啟動(dòng)中水泵供應(yīng)中水，然后干燥機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，向干化機(jī)通入熱蒸汽暖機(jī)，然后將蒸汽疏水閥切換至疏水器側(cè)，干燥機(jī)升溫結(jié)束后開啟干污泥輸送設(shè)備，將濕污泥從儲(chǔ)存?zhèn)}送至干化機(jī)。焚燒系統(tǒng)首先啟動(dòng)余熱鍋爐供水系統(tǒng)，然后投入余熱鍋爐溫度、壓力、水位等控制，然后煙氣處理系統(tǒng)設(shè)備和灰輸送系統(tǒng)設(shè)備投運(yùn)，然后啟動(dòng)一次風(fēng)機(jī)，然后點(diǎn)燃啟動(dòng)燃燒器使焚燒爐緩慢均勻升溫，控制每小時(shí)溫度上升不超過50℃，當(dāng)爐膛溫度達(dá)到630℃時(shí)，緩慢停止啟動(dòng)燃燒器，開啟焚燒爐底部的輔助燃燒槍，使焚燒爐溫度達(dá)到850℃后，首先向爐內(nèi)供應(yīng)濕污泥，然后再按比例投入干污泥，通過調(diào)整干、濕污泥給料速率和比例控制焚燒爐溫度并逐漸退出輔助燃燒器，直到焚燒爐穩(wěn)定燃燒。需注意的是，在向干化機(jī)供應(yīng)濕污泥前，焚燒爐需完成升溫，以確保干化不凝氣可以在焚燒爐中處理后排放，避免臭氣擴(kuò)散。
2 污泥處理情況
項(xiàng)目從2015年3月正式開始熱態(tài)帶載調(diào)試，6月實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷運(yùn)行，至今已連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行一年以上，總處理污泥27萬t以上。
由于竹園一廠污泥量占總進(jìn)廠量的80%以上，而該廠在2011年完成了污水處理工藝從一級(jí)強(qiáng)化升級(jí)到二級(jí)處理的改造，由此污泥有機(jī)質(zhì)含量和熱值較2008～2009年項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)有顯著升高。而且同時(shí)其他3座廠由于進(jìn)水水質(zhì)升高等因素，污泥熱值也有相應(yīng)升高。委托第三方對(duì)2015年6月至2016年5月一個(gè)完整年度竹園一廠的污泥熱值再次進(jìn)行了檢測(cè)。測(cè)得竹園一廠全年24個(gè)樣本污泥高位熱值范圍為14.48～18.97MJ/kg，平均值為16.50MJ/kg，較原設(shè)計(jì)值12.19MJ/kg高出了35%。統(tǒng)計(jì)了一年12個(gè)月熱值變化和對(duì)應(yīng)的處理量變化趨勢(shì)，詳見圖5。
全年統(tǒng)計(jì)共有84 d受設(shè)施設(shè)備的檢修和維護(hù)影響日處理量低于500 t，去除檢修影響后實(shí)際日均處理量在586t/d左右，說明在焚燒爐熱負(fù)荷已定的情況下，熱值的大幅升高使焚燒爐在達(dá)到額定負(fù)荷情況下所能處理的污泥量同比例減少。對(duì)應(yīng)上述污泥平均熱值16.50 MJ/kg和平均處理量586t/d，實(shí)測(cè)平均含水率為78%，核算焚燒爐實(shí)際運(yùn)行熱負(fù)荷在12.3 MW，與額定設(shè)計(jì)值吻合。目前本工程的處理能力和服務(wù)片區(qū)實(shí)際污泥產(chǎn)量基本匹配，遠(yuǎn)期水處理升級(jí)后產(chǎn)生的增量污泥將由擴(kuò)建工程解決，廠區(qū)已預(yù)留遠(yuǎn)期建設(shè)用地。
圖中平均值1為每個(gè)月全月的日均值，而平均值2為剔除了受檢修等因素影響后的日均值。上圖表明污泥熱值在夏季高溫季節(jié)偏低而冬季低溫季節(jié)偏高，而實(shí)際污泥處理量則具有相反趨勢(shì)。平均值1受檢修影響，與高位熱值相關(guān)性最低，相關(guān)性系數(shù)為-0.53;中值受檢修影響小，相關(guān)性系數(shù)為-0.72;而平均值2排除了檢修等影響，相關(guān)性最高，相關(guān)性系數(shù)為-0.88。
運(yùn)行中還發(fā)現(xiàn)，污泥有機(jī)物含量的上升時(shí)污泥的粘度也會(huì)變大，水分難以蒸發(fā)，造成干化能力下降，冬季單臺(tái)干燥機(jī)處理能力明顯低于夏季。而且在同樣出泥干度情況下，有機(jī)物含量高的污泥形成的干化顆粒更大，且具有塑性更容易粘結(jié)和架橋，從而增加了后續(xù)干泥輸送和儲(chǔ)存系統(tǒng)故障率。此時(shí)宜提高出泥干度來提高干泥輸送儲(chǔ)存系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
3 污染物排放
運(yùn)行期間除了通過煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)煙氣排放進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制以外，還委托了第三方采樣和檢測(cè)，作為在線儀表比對(duì)和其他非在線數(shù)據(jù)的補(bǔ)充。結(jié)果表明，本工程煙氣處理工藝能夠很好的滿足現(xiàn)階段最嚴(yán)格的上海市地方排放標(biāo)準(zhǔn)。
其中，2015年8月17日和18日由第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)試運(yùn)行中的竹園污泥干化焚燒工程進(jìn)行了為期兩天的環(huán)保驗(yàn)收檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見表1。
檢測(cè)中每條線每個(gè)指標(biāo)每天采集3個(gè)樣品，表中日均值為3個(gè)樣品檢測(cè)結(jié)果均值。表中日均排放限值為現(xiàn)行《生活垃圾焚燒大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB31-768-2013)中最嚴(yán)格的表3(2016年7月1日起新老項(xiàng)目全面執(zhí)行)中的指標(biāo)要求。
按照本工程環(huán)境評(píng)價(jià)要求和國家GB 5085.1～GB 5085.6等相關(guān)危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)靜電除塵器飛灰進(jìn)行了采樣檢測(cè)和評(píng)估。結(jié)果表明，其不具易燃性、反應(yīng)性、腐蝕性、急性毒性、浸出毒性，毒性物質(zhì)含量低于標(biāo)準(zhǔn)限值，表明靜電飛灰不屬于危險(xiǎn)廢棄物。因此靜電除塵器捕集的占全廠95%以上的飛灰可以按照一般廢棄物外運(yùn)處置或進(jìn)一步利用，大大降低了運(yùn)行成本。
結(jié)論和建議
(1)處置決定處理是污泥處理工藝選擇的根本原則，本工程結(jié)合上海特大型城市的實(shí)際情況，選擇了減量化最徹底的干化焚燒工藝，建成投運(yùn)后運(yùn)行情況良好，證明在土地資源緊張的大中型城市，干化焚燒是一種最為行之有效的處理方式。
(2)本工程采用的槳葉式干化機(jī)采用了特殊的齒合設(shè)計(jì)，葉片之間具有自清潔功能，能夠直接跨越粘滯區(qū)，出泥干度可調(diào)，是一種適合于市政污泥的干化機(jī)形式。
(3)鼓泡流化床是目前國際上主流的污泥焚燒爐型，在本工程上的應(yīng)用表明能夠很好的適應(yīng)市政污泥的焚燒特性，砂床極大的熱容量確保了污泥的穩(wěn)定和完全燃燒，有利于CO、NOx和二惡英等煙氣污染排放指標(biāo)的控制。
(4)本工程采用的靜電+布袋+洗滌的多級(jí)煙氣處理工藝，能夠很好的滿足國家和上海市新頒布的最嚴(yán)格的排放指標(biāo)。同時(shí)對(duì)靜電飛灰和布袋飛灰的分段收集，使得絕大部分飛灰可按一般廢物方式進(jìn)行處置，大大節(jié)約了飛灰處置成本。
(5)本工程采用了電廠廢熱蒸汽作為熱源補(bǔ)充，采用后混的方式通過干、濕污泥比例調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)污泥在焚燒爐中自持燃燒，一般不需添加輔助燃料，焚燒煙氣的熱量生產(chǎn)蒸汽回用于干化，采用了干化冷凝水為一次風(fēng)預(yù)熱，從焚燒爐夾套中抽吸熱空氣作為一次風(fēng)等節(jié)能設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)熱損失降到最低，從而實(shí)現(xiàn)了污泥生物質(zhì)能源的循環(huán)利用和節(jié)能減排。
(6)本工程由于污泥熱值的升高，在焚燒爐實(shí)際運(yùn)行達(dá)到額定負(fù)荷的情況下對(duì)應(yīng)污泥處理量減少。因此對(duì)于污泥干化焚燒工藝，污泥的熱值是設(shè)計(jì)最重要的參數(shù)，它決定了焚燒爐的熱負(fù)荷，最終決定了全廠的處理能力，實(shí)際處理量與污泥熱值成反比例關(guān)系。因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)污泥性質(zhì)做詳盡的樣品分析和趨勢(shì)預(yù)測(cè)，并對(duì)不同工況進(jìn)行復(fù)核，才能確保工程建設(shè)的成功。
