1污泥直燒系統(tǒng)應(yīng)用簡介、流程及存在的問題

城市生活污泥是城市生活污水處理過程中產(chǎn)生的廢物，其中大多含有重金屬、病菌、寄生蟲卵等，處置不當(dāng)會造成嚴(yán)重的二次污染。水泥窯協(xié)同處置城市生活污泥項目是公認(rèn)的最為經(jīng)濟、環(huán)保的城市生活污泥處置手段，而水泥窯直燒協(xié)同處置城市生活污泥系統(tǒng)以其投資少、見效快、技術(shù)成熟的特點近年來得到長足的發(fā)展。據(jù)筆者了解，在兩年時間內(nèi)國內(nèi)就有幾十條水泥生產(chǎn)線建成運行。

但是，另一方面，濕污泥直燒系統(tǒng)對窯系統(tǒng)的熱耗增加也是相當(dāng)大的，有的甚至已經(jīng)造成噸熟料熱耗增加5.1 kg標(biāo)煤，見表1。從表1可以看出，由于各生產(chǎn)線狀況各異、處置情況不同，水泥窯直燒濕污泥的熱耗相差巨大。污泥直燒系統(tǒng)的流程見圖1。

2 降低污泥直燒系統(tǒng)熱耗的措施

2.1 控制污泥含水率，減少入窯水分

污泥中水分是造成熟料熱耗增加的最大因素，所以降低入窯水分是首先要采取的措施，根據(jù)入窯水分的組成來看，減水的措施包括如下幾點：

2.1.1 保證污水廠脫水效果，減少污泥帶入水量

城市生活污泥目前大都采用帶式、離心、板框等機械脫水方式脫水，出廠含水率一般平均在80%左右，但是也會由于脫水設(shè)備的運行穩(wěn)定性、設(shè)備維修及時性、控制思路等原因，會造成不同時期的污泥出廠含水率有所波動。

一般情況下，污水廠為降低自身脫水能耗與設(shè)備維修費用，污泥水分控制一般不會非常穩(wěn)定地達(dá)到含水80%的出廠要求（見圖2和圖3），如果設(shè)備年久失修或出現(xiàn)故障則更容易出現(xiàn)“跑稀”的現(xiàn)象，含水最高波動可達(dá)7%（78%~85%）。

所以，為了減少熟料熱耗，需要對進廠污泥水分加以控制，明確提出水分高出某一數(shù)值后會采取增加收費或者現(xiàn)場拒收等手段。

2.1.2 減少地面沖洗水分

污泥通過汽車運輸至水泥廠卸車后，由于污泥黏性較強，在卸車的時候容易產(chǎn)生掛壁同時也會造成遺灑，污染地面，一般情況下水泥廠都采取用高壓水管清洗車斗和地面的方式保持衛(wèi)生。清洗后的水分以及少量污泥則是經(jīng)過集水坑收集后由渣漿泵輸送至污泥倉，然后通過污泥輸送系統(tǒng)進入水泥窯焚燒。

從NN公司現(xiàn)場來看，崗位人員對地面衛(wèi)生的要求比較高，基本做到了每車必沖車廂和地面的習(xí)慣，由于沒有沖洗水循環(huán)系統(tǒng)和外排設(shè)施，所有沖洗水均進入水泥窯。按照每車0.2 m3沖洗水計算，每天約有4 m3的水進入污泥系統(tǒng)，平均0.14 m3/h的水進窯，造成了水泥窯熱耗增加。

為了減少該項熱耗，該公司采用了新的清理方式：1）污泥車廂清掃采用高壓水槍進行清理，減少每車用水量；2）增加地面沖洗水沉淀和循環(huán)使用系統(tǒng)，上層清水回用，多余的進入排水系統(tǒng)，下層沉泥則定期清挖后入倉；3）清理地面遺灑污泥時首先采用笤帚、鐵鍬等方式清理，減少用水量。

表2是采用新的管理制度前后用水量的對比，相比之前每噸污泥節(jié)省了5.28 kg的清洗水。

2.1.3 充分發(fā)揮污泥脫硝的效果，減少氨水使用量

城市生活污泥中含有少量的NH3、HCN、CHi等還原成分，在水泥窯協(xié)同焚燒時能將煙氣中的氮氧化物（NOx）還原成氮氣（N2），進而可以減少脫硝氨水的使用量，而且污泥的噴入量越多，代替氨水的量則越多（見圖4）[1]。

提高污泥處置量減少氨水使用量的辦法包括：1）采用污泥霧化噴槍，將污泥充分分散后入窯，提高污泥焚燒速度，減少對窯系統(tǒng)的影響，進而提高處置量；2）根據(jù)分解爐特點選擇合理污泥噴入點，使污泥中還原成分物質(zhì)在最佳反應(yīng)溫度區(qū)間進行反應(yīng)。

經(jīng)HZ公司經(jīng)驗統(tǒng)計來看，采用污泥霧化噴槍后污泥處置量達(dá)到0.04 kg/t熟料水平的時候，氨水減少量可達(dá)30%，折合每小時不少于240 kg的氨水量，效果明顯。

2.1.4 減少注膜潤滑的用水量

通過注膜潤滑系統(tǒng)在污泥柱塞流與管壁之間增加水膜是降低污泥輸送阻力的有效措施，目前NN公司采用的注膜泵每小時最大可實現(xiàn)2×80 L的出水量，每天最大用水量可達(dá)4 m3，也會造成較大的水分蒸發(fā)熱耗。所以，如果系統(tǒng)壓力不高（例如不超過5 MPa）則盡可能不要使用注膜潤滑，或者使用有熱值的廢液，比如廢油、廢乳化液等代替水作為潤滑液使用，同樣可以有效減少入窯水量。

2.2 減少污泥對窯系統(tǒng)的影響，減少系統(tǒng)風(fēng)量

NN公司在污泥焚燒初期（2017年6月下旬~8月下旬）污泥系統(tǒng)運行不十分穩(wěn)定，窯系統(tǒng)波動較大，在運行初期系統(tǒng)拉風(fēng)較大，相對于污泥投加前高溫風(fēng)機轉(zhuǎn)速提高了34 r/min，風(fēng)量增加很多，乃至于C1出口溫度提高了19 ℃，這是造成系統(tǒng)熱耗增加的主要原因之一。

穩(wěn)定窯況、降低系統(tǒng)拉風(fēng)是一個相輔相成的系統(tǒng)工程，我們總結(jié)提高污泥處置效果、穩(wěn)定窯況、降低系統(tǒng)風(fēng)量方面的措施包括以下幾點：

2.2.1 合理選擇噴入位置、確保霧化效果，提高污泥在分解爐內(nèi)的焚燒速度

采用污泥霧化噴槍可以有效減少污泥直接進入回轉(zhuǎn)窯的工藝現(xiàn)象，之前NN公司污泥焚燒表現(xiàn)出對窯系統(tǒng)有巨大影響，最主要的原因就是前期污泥霧化噴槍壓縮空氣管道發(fā)生堵塞造成污泥沒有霧化而直接進入分解爐，沒有霧化的污泥在分解爐內(nèi)沒有完全燃燒直接經(jīng)過煙室進入回轉(zhuǎn)窯，造成窯的工況巨大波動，影響系統(tǒng)產(chǎn)質(zhì)量，進一步影響系統(tǒng)熱耗。操作上為了維持窯系統(tǒng)穩(wěn)定被迫采取增加系統(tǒng)風(fēng)量、提高入窯物料溫度等一些常規(guī)措施應(yīng)對，從而導(dǎo)致煤耗大幅度增加。

2017年8月份通過對噴槍的壓縮空氣管道徹底清理后，霧化效果變好，污泥在分解爐內(nèi)的焚燒速度加快，污泥直接進入回轉(zhuǎn)窯的情況大大減少，進而對窯況的影響變小，系統(tǒng)高溫風(fēng)機轉(zhuǎn)速逐漸降低至870 r/min以下，C1出口溫度也明顯降低。

2.2.2 做好系統(tǒng)維護，確保污泥輸送量穩(wěn)定

污泥系統(tǒng)的輸送穩(wěn)定對于水泥窯的運行穩(wěn)定也有著比較大的影響。影響污泥輸送穩(wěn)定的因素包括：

1）污泥中雜物多，造成輸送系統(tǒng)堵塞故障

大部分城市污水廠的污泥脫水車間并沒有專門的儲存設(shè)施，脫水后的污泥被直接堆放在未硬化的地面上，運輸時直接用裝載機裝車，這樣就難免會將泥土和石塊等雜物同時裝車，當(dāng)石塊或雜物的尺寸過大時會造成污泥入窯輸送系統(tǒng)的堵塞。管路一旦堵塞，處理極為困難，一般都會造成較長時間的停機，造成較大的系統(tǒng)波動。

2）輸送系統(tǒng)維護不到位，故障率提高

污泥輸送系統(tǒng)采用的是液壓驅(qū)動S擺管柱塞泵，其中活塞密封、眼鏡板、S擺管球面軸承等都是需要定期進行維護和調(diào)整的，尤其是輸送壓力較高、污泥中有較多雜物和砂石之類的異物時維護和調(diào)整不到位就很容易造成活塞泵的性能下降，乃至于無法實現(xiàn)輸送的情況。所以，定期進行維護和調(diào)整是非常有必要的。

3）停機時關(guān)鍵部位清理不到位，造成管道堵塞

水泥窯會出現(xiàn)事故臨?；驒z修停機的情況，停機時污泥輸送系統(tǒng)就要同時停機，由于水泥窯停機時窯內(nèi)溫度很高，在停機冷卻的過程中入泥接口部分如果仍然有部分污泥存在，在高溫輻射熱的作用下很有可能在管口燒結(jié)，在下次開機的時候形成嚴(yán)重堵塞，造成嚴(yán)重事故。所以在每次停機的時候都需要對污泥入窯口進行清理，避免類似事故的發(fā)生。

有時候污泥運輸不及時造成污泥短缺臨時停機也會造成上述事故的發(fā)生。

2.2.3 適當(dāng)控制污泥噴入量，合理分配處置產(chǎn)能

通過污泥處置量與熟料標(biāo)煤耗之間的相關(guān)性來看，對于處理含水率80%以上的污泥，其單位熟料的污泥處置量越高則熟料實際煤耗就會越高，也就是說在窯系統(tǒng)產(chǎn)量相對穩(wěn)定的條件下，污泥處置量越多用煤越多。所以，對于NN公司、HZ公司這種有兩條以上水泥窯的廠家來說，各個生產(chǎn)線均衡處置也是降低熟料熱耗的一個辦法。