摘 要：結合東南某市市政污泥燃煤耦合熱干化技改項目設計的實際經驗，對規模化的市政污泥熱干化工程設計中的技術要點，進行闡述和分析。

0 前言

隨著“十二五”規劃以來，我國城鎮污水處理率的不斷提高，城鎮污水處理廠污泥產量也急劇增加。污泥含有病原體、重金屬和有機物等有毒有害物質，未經有效處理處置，極易對地下水、土壤等造成二次污染，直接威脅環境安全和公眾健康。因此，必須采取有效措施，對污泥進行有效的處理處置。

為指導各地城鎮的污泥處理處置設施的建設，住房和城鄉建設部、國家發展和改革委員會共同組織編制了《城鎮污水處理廠污泥處理處置技術指南（試行）》，參考國內外的經驗與教訓，要求污泥處理處置應符合“安全環保、循環利用、節能降耗、因地制宜、穩妥可靠”的原則。

在此背景下，采用熱電廠的低溫抽氣、乏汽蒸汽作為熱源，對市政污泥進行熱干化預處理，再聯合燃煤耦合，送至鍋爐內焚燒發電的熱干化工藝，既滿足上述技術指南的原則，也符合國家能源供給側改革的國家政策。該類處置工程建設，可參考上海市發布的《上海市城鎮污水處理廠污泥干化焚燒工程設計規程》地方標準來進行建設。

本文借由某東南沿海城市的市政污泥燃煤耦合技改工程項目，討論針對大中型城市，市政污泥利用熱電廠的低溫蒸汽，進行預熱干化集中處理的技改工程設計的關鍵技術問題。

1 設計背景

污泥干化項目建設規模，選定原則上近期考慮 2~3 年內現有城市周邊污水處理廠的供泥量，遠期考慮未來 5~10 年的供泥量，并需結合項目地處理條件來確定。項目所在城市近期產泥量 690t/d，遠期 1408t/d，其中遠期污泥約有 60% 的 100t/d；項目城市有 2 座同規模的循環流化床鍋爐供熱電廠，都能提供污泥干化處理服務，結合建設單位的條件，因而選定工程建設技術指標如下：

建設規模：近期處理 300t/d；遠期 600t/d，其中含 60% 含水率污泥，100t/d。

建設性質：技改項目。

干化后污泥含水率：≤ 30%。

熱源參數：0.9Mpa，190℃。

年運行小時數：8000h。

2 工藝設計

污泥熱干化工藝核心為干化設備的選擇。污泥干化設備主要有直接加熱、間接加熱、直接與間接復合式干化設備。目前國內污泥熱干化設備，多采用間接換熱方式。根據工程特點，處理規模能達到 100t/d 干化設備，主要有三種，槳葉式、薄層式、圓盤式干燥機，三者都有成熟應用的案例 （其中薄層干燥機為進口設備）。

熱干化設備主要技術指標有單位脫水脫水蒸汽耗能，總換熱面積，容泥量，傳動功率。選擇國內外知名污泥干化設備制造商，對比技術參數如下表（其中耗能基準為 0.6Mpa 飽和蒸汽）：

通過比較，項目最終性能及投資強度較優的圓盤式干燥機作為污泥干化的主機。整套污泥干化系統包括：濕污泥接收輸送系統、污泥干化系統、干污泥輸送系統、污泥干化廢氣冷凝系統及循環冷卻水系統等設施。根據該選擇的干化及類型特點制定如下工藝流程：

污泥由接收系統接收后，通過污泥輸送系統輸送至污泥干化機組干燥。干化機組采用熱電廠提供的蒸汽作為熱源對熱干化。熱源飽和蒸汽壓力 0.9Mpa，經減溫減壓器調至 0.6Mpa，160℃后分別進入干化機主軸和筒體夾套，將污泥的含水率降至≤ 30% 的半干污泥。

干燥污泥從干化機出料口，落入封閉的公用埋刮板輸送機送入現有干煤棚改造的中轉干污泥站，經轉運站及輸送設備送至煤泥混合進料口，與燃煤混合后，由上料輸送系統供流化床鍋爐焚燒處置。

被抽出的蒸發尾氣經過旋風除塵后進入冷凝器中進行冷凝，最后的不凝氣體（主要是一些惡臭氣體）通過管道送入燃煤鍋爐送風機入口處，進入鍋爐高溫分解，達標排放。冷凝液通過污水管排入工廠污水池。

熱源蒸汽換熱后形成的凝結水經疏水閥組，排到干化車間蒸氣疏水水箱進行收集，由冷凝疏水泵泵回至原廠除氧設備回收再使用。

因污泥熱干化粉塵爆炸特性主要三個參數為：燃燒的最低含氧量 8%，粉塵爆炸濃度 40~60mg/m3； 85~125℃時，點燃能量為 101~102mJ。為提高污泥干化安全性，干化工藝設備要負壓全密閉運行。污泥干燥過程產生的尾氣通過引風機，維持干燥機內微負壓（-200~-400Pa）運行。傳統的干拌返料工藝（將干燥后的污泥，部分引回會干燥機內，與濕污泥參拌，以減少45%~60% 含水率的污泥粘滯區停留時間），因拌料過程中會引起大量粉塵，增加爆炸幾率，現已不建議采用。

系統其余工藝設備采用如下設計：輸送濕污泥采用污泥泵，選擇螺桿泵，若投資預算充裕可考慮柱塞泵。終期 60% 污泥來料采用無軸螺旋上料。干燥污泥出料采用刮板機，或螺旋輸送機，輸送設備需考慮負壓抽風冷卻干污泥。除塵設備采用伴熱旋風除塵器下設閉風器，對接出料輸送機。冷凝采用立式間接列管式換熱器，殼層走冷源循環冷卻水，管程走蒸發水汽。輸送污泥管的道，應采用 DN200 以上管徑。轉彎半徑需按 >6D來設計。閥門使用不銹鋼球閥或插板閥。

上述工藝設備與污泥接觸部分應采用不銹鋼 304 或 316L，或襯以高分子耐磨防腐蝕材料，長期摩擦運動表面材料，應考慮足夠的磨損裕量。

3 廠址選擇

項目選址應選擇污泥原料倉，電廠進煤口附近。本項目主要建構筑物配電及控制室與污泥干化車間呈南北貼建設計。

近期西側立柱預留鋼結構懸挑梁對接口，與終期廠房對接。盤式干燥機在車間內呈縱向平行布置期主機位于車間東側，規劃二期建成后，車間工布置 3 臺套處理線。污泥進料口位于設備北面，出料口位于南面。干燥后的污泥通過刮板輸送機，送往東側的電廠進泥口。

4 建筑設計

配電室距為二層混凝土結構，占地大小為 8.2x27.4 米。一樓布置高低壓配電室；二樓為辦公室及中控室。中控室與污泥干化車間隔墻，設計觀察窗，以便觀察車間運行狀態。

污泥干化車間可采用混凝土框架或鋼結構設計，根據設備尺寸，設計跨度 18m，柱距 9 米，近期（一期、二期）占地大小為 18.4x27.4m；終期預留用地位于近期車間西側，占地面積18.4x56.4m，火災危險丁類，耐火極限二級。考慮污泥干化設備的維護，設置 5t行車。工程為分期建設，車間頂棚應采用鋼構，以使頂棚拆卸便利，設備從頂棚吊裝進出車間。

5 自控設計

系統設計自動控制和手動控制兩套方案，手動控制優先。系統留有 SIS 接口，可以方便遠程監控和控制。干化系統的污泥輸送量根據干燥機主軸傳動電機電流大小來控制調節。蒸汽壓力及流量，污泥干燥機各段溫度及轉速等，均配有專用的儀表及變送器或傳感器，輸送泵、污泥干燥機、風機等的啟停狀態，送至 PLC 控制系統，實現自動控制。收集的尾氣支管上電動風量調節閥均與所在一次風機連鎖，當一次風機停運時，關閉該風機吸風口上的所有電動風閥。

6 通風除臭除塵

污泥干化車間原則上宜以自然通風為主，本項目受建筑布置所限，自然通風不能滿足通風面積的要求，采取設置機械通風裝置措施。

污泥經發酵會產生刺激惡臭，在污染源 100m 范圍內異味較濃。因此污泥接收倉、濕污泥儲存倉倉內應保持微負壓狀態（-50~-100 Pa）。同時考慮干化車間內有可能由于泄露而產生粉塵，造成積塵，負壓抽氣收集風管、引風機及相關配件應做到防腐及耐磨，并滿足強度要求，臭氣收集系統的水平風管宜有 0.01 的坡度，在風管管路的最低點宜設冷凝水泄水管，就近接至可靠的排水系統。

7 結語

污泥的處理技術方式多種多樣，在選擇處理技術時，應因地制宜，考慮當地可量的資源條件，以及適宜的投資強度，原則上應優先采用國產化工藝與設備。大中型城市多具備污泥耦合熱電廠燃煤熱干化焚燒的技術條件，其在尾氣處理、及干化后的污泥進一步處理，回收換熱后凝結飽和回水工藝上，具有無害化、減量化、資源化處理的特點，是滿足節能減排的理想方式。

原標題:淺析某市政污泥耦合燃煤熱干化工程設計