污泥焚燒用于發(fā)電供汽的技術(shù)與研究

嘉興新嘉愛(ài)斯熱電有限公司 顏景順

城市污水處理廠、生產(chǎn)型企業(yè)運(yùn)輸過(guò)來(lái)的污泥含水率較高，這種含水率較高的污泥，直接進(jìn)行燃燒發(fā)電供汽的熱貢獻(xiàn)率很低，在綜合利用之前需要進(jìn)行一系列的預(yù)處理，污泥堆放車(chē)間里勻質(zhì)混合，用自產(chǎn)蒸汽進(jìn)行干燥后，至污泥含水率降低，然后輸送到煤棚，與煤按一定比例混合后，送至焚燒鍋爐燃燒。

傳統(tǒng)的污泥干燥處理方式，熱利用效率低，含水率需控制恰當(dāng)，否則污泥粘在設(shè)備上，很難脫落，使干燥無(wú)法進(jìn)一步進(jìn)行。本文主要對(duì)污泥干燥、焚燒、給料防堵、煙氣排放處理等環(huán)節(jié)的新技術(shù)進(jìn)行論述與分析。

1 污泥干化新技術(shù)

污泥干化處理過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)“烤紅薯現(xiàn)象”，就是污泥含水率約為35%～55%范圍內(nèi)時(shí)，在干化過(guò)程中有一個(gè)膠粘的階段，出現(xiàn)污泥表面已經(jīng)結(jié)塊、而內(nèi)部卻是稀泥似的。出現(xiàn)此現(xiàn)象時(shí)，污泥與蒸汽間的傳熱傳質(zhì)效率低，導(dǎo)致干化時(shí)間長(zhǎng)、能耗高、干化效果差。

因此，單一的干化形式，已經(jīng)達(dá)不到較高的使用要求。通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，采用把兩種不同形式的干化設(shè)備串聯(lián)組合起來(lái)，充分利用各自干化設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)化操作過(guò)程，降低能耗，提高干化污泥的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。

污泥干化新技術(shù)：高溫蒸汽一級(jí)傳導(dǎo)與二級(jí)對(duì)流聯(lián)合干化。

以高溫蒸汽為熱介質(zhì)，濕污泥通過(guò)加料器進(jìn)入一級(jí)以傳導(dǎo)為主的干化設(shè)備內(nèi)，其熱介質(zhì)來(lái)自于二級(jí)對(duì)流干化所產(chǎn)生的多余高溫蒸汽，經(jīng)過(guò)一級(jí)傳導(dǎo)干化后的半干污泥送入二級(jí)對(duì)流干化設(shè)備內(nèi)。

一級(jí)干化后的尾氣經(jīng)過(guò)分離器把氣體和污泥顆粒分離開(kāi)來(lái)，氣體再經(jīng)過(guò)冷凝器變成冷凝水，排入廠區(qū)污水處理站，未被冷凝的氣體收集后做進(jìn)一步處理。半干污泥在高溫蒸汽對(duì)流干化設(shè)備內(nèi)進(jìn)行干化，干化后產(chǎn)生的氣體經(jīng)過(guò)分離器分離，分離的污泥粉塵經(jīng)由排料器進(jìn)入對(duì)流干化設(shè)備內(nèi)，而分離后的一部分蒸汽通過(guò)風(fēng)機(jī)、過(guò)濾器及加熱器與蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽混合后再進(jìn)入對(duì)流干化設(shè)備內(nèi)，如此形成一個(gè)蒸汽氣流回路；另一部分蒸汽通過(guò)節(jié)流閥進(jìn)入一級(jí)傳導(dǎo)干化設(shè)備，作為其熱介質(zhì)；最后在二級(jí)對(duì)流干化設(shè)備的出料口進(jìn)行收集符合要求的干污泥。具體流程見(jiàn)圖1。

圖1 高溫蒸汽一級(jí)傳導(dǎo)與二級(jí)對(duì)流聯(lián)合干化工藝流程

污泥高溫蒸汽傳導(dǎo)與對(duì)流干化實(shí)現(xiàn)了能量的連續(xù)利用，利用效率比單級(jí)高；高溫蒸汽形成氣流回路，提高了蒸汽熱能的利用率；熱介質(zhì)為廠區(qū)自產(chǎn)回用蒸汽，其具有節(jié)能效果顯著、潛熱可回收利用、傳熱系數(shù)大、無(wú)傳質(zhì)阻力、比熱大、蒸汽用量少及無(wú)爆炸失火危險(xiǎn)等優(yōu)點(diǎn)，另外，由于高溫蒸汽溫度較高，能對(duì)污泥進(jìn)行殺菌消毒，一有利于禁止病毒傳播，二有利于保護(hù)周?chē)h(huán)境。

2 污泥焚燒新技術(shù)

污泥焚燒概念范圍較大，本文所講焚燒就是上述干化后的污泥與煤混合后在鍋爐里的燃燒，怎樣使進(jìn)入鍋爐的污泥燃料充分燃燒，熱值達(dá)到最大，排放的煙氣中污染物較少，是我們關(guān)注的主要問(wèn)題。

2.1 干化污泥與煤混合比例

干化污泥與煤混合燃燒，既可以提高污泥燃燒熱值，又可以改善煤的著火性能，充分利用電廠現(xiàn)有的技術(shù)和設(shè)備，降低運(yùn)行費(fèi)用，有效地實(shí)現(xiàn)了資源化利用。

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的摸索與研究，發(fā)現(xiàn)隨著污泥摻量的增加，混合物的著火溫度有所降低，當(dāng)污泥摻燒量達(dá)60%時(shí)，污泥與煤混合燃料的著火點(diǎn)明顯下降。這表明污泥的摻入可以改善煤的著火性能，對(duì)煤和污泥的混合燃燒比例提供依據(jù)。當(dāng)燃煤中污泥的摻混比例小于6%時(shí)，對(duì)燃料燃燒的穩(wěn)定性、鍋爐參數(shù)以及鍋爐受熱面工作的安全性等不會(huì)產(chǎn)生不良影響，對(duì)鍋爐效率的影響也不大。

綜合研究發(fā)現(xiàn)，摻和比例在30%左右時(shí)，燃燒性能達(dá)到最好，使用此研究結(jié)果后我廠系統(tǒng)的發(fā)電量提高了14.4%。

2.2 燃燒因素的影響

眾所周知，任何物質(zhì)燃燒都需要三個(gè)要素，物質(zhì)、著火點(diǎn)、氧氣。具備這個(gè)三個(gè)要素，合理把控、調(diào)節(jié)它們，使燃燒效率最大化，是一個(gè)技術(shù)難題。

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行、摸索，對(duì)影響燃燒的幾個(gè)因素，大概確定了一些技術(shù)參數(shù)：混合物進(jìn)入爐膛，燃燒溫度應(yīng)該控制在1000℃左右；燃燒時(shí)間與混合物粒度有關(guān)系，粒度大小需要加以控制，一批混合燃料燃燒時(shí)間10分鐘左右為宜；燃燒氧氣，是由空氣提供的，空氣進(jìn)氣量大小也比較重要，空氣進(jìn)氣量不足夠時(shí)燃燒不充分，空氣進(jìn)氣量過(guò)大時(shí)．空氣會(huì)消耗較多的熱量，進(jìn)氣量超量控制在40%～80%的較為合適。

3 污泥給料防堵技術(shù)

3.1 污泥料斗防堵技術(shù)

雖然污泥進(jìn)行了一系列的干化處理，但是還是有一定的粘性，在污泥料斗及給料運(yùn)輸過(guò)程中，一度出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)一定的研究和開(kāi)發(fā)，創(chuàng)新出一種污泥料斗的防堵結(jié)構(gòu)技術(shù)，防堵結(jié)構(gòu)包括兩根轉(zhuǎn)動(dòng)軸、兩組螺旋片、兩塊擠壓板和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，兩根轉(zhuǎn)動(dòng)軸間隔平行設(shè)于污泥料斗下部并位于污泥料斗的落料口上方，兩組螺旋片分別設(shè)于兩根轉(zhuǎn)動(dòng)軸上并位于污泥料斗內(nèi)，兩塊擠壓板分別居中設(shè)于兩根轉(zhuǎn)動(dòng)軸中部，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)于污泥料斗外并驅(qū)動(dòng)兩根轉(zhuǎn)動(dòng)軸分別向中間方向旋轉(zhuǎn)。

本技術(shù)有效防止污泥料斗的堵塞，避免螺旋輸送機(jī)空轉(zhuǎn)，降低螺旋輸送機(jī)的磨損，提高了螺旋輸送機(jī)的工作效率，保證了污泥干化處理的正常作業(yè)。

3.2 給料防堵技術(shù)

污泥給料運(yùn)輸過(guò)程中，也經(jīng)常出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)一定的研究和開(kāi)發(fā)，公司創(chuàng)新出一種具有防堵給料裝置的用于污泥焚燒的鍋爐，包括鍋爐給料裝置和用于對(duì)鍋爐給料裝置進(jìn)行清堵操作的堵料吸除器，鍋爐給料裝置包括給料室、設(shè)于給料室內(nèi)的星型給料器及給料通道；堵料吸除器包括可轉(zhuǎn)動(dòng)并穿入所述給料通道內(nèi)的清堵桿、設(shè)于清堵桿外表面的螺旋狀的清堵刀、用于驅(qū)動(dòng)清堵桿轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)件及設(shè)于清堵桿尾部的吸除件。設(shè)置了吸除件，可在清堵的過(guò)程中將清堵產(chǎn)生的堵料碎屑吸出，防止碎屑被前推，不會(huì)出現(xiàn)越清越堵的情況，清堵效果較好。

事實(shí)勝于雄辯，該技術(shù)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行使用，確實(shí)達(dá)到了不錯(cuò)的效果，污泥運(yùn)輸帶上很少出現(xiàn)堵料現(xiàn)象。

4 煙氣排放處理技術(shù)

污泥焚燒煙氣污染物主要包含酸性氣體(二氧化硫、氯化氫、氟化氫)、NOx和顆粒物等。煙氣排放處理新技術(shù)采用超低排放處理工藝。

顧名思義超低排放可以把煙氣中污染物排放濃度降為最低，該工藝流程為：鍋爐→耦合脫硝→電袋除塵器→引風(fēng)機(jī)→脫硫系統(tǒng)→濕式電除塵→煙囪。采用“SNCR+SCR”耦合脫硝工藝脫除NOx，采用石灰石——石膏濕法脫硫工藝脫除二氧化硫，并在脫硫吸收塔出口配置濕式電除塵，高效去除煙氣中的微細(xì)煙塵和石膏雨微滴，最大限度降低粉塵排放濃度。

這種超低排放處理工藝，極大的降低煙氣中污染物排放量，有效的保護(hù)了環(huán)境，處理后的煙氣能夠達(dá)到NOx排放濃度≤50毫克/標(biāo)準(zhǔn)立方米、SO2排放濃度≤35毫克/標(biāo)準(zhǔn)立方米、顆粒物濃度≤5毫克/標(biāo)準(zhǔn)立方米。該數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，以達(dá)到也實(shí)現(xiàn)了煙氣超低排放。

5 總結(jié)

近幾年，我國(guó)環(huán)境變化急劇，污染越來(lái)越嚴(yán)重，給我們的生存條件帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)，面對(duì)嚴(yán)峻的形勢(shì)，不得不慎重思考，如何把控環(huán)境污染？如何綜合利用資源、能源？如何讓固體廢物再利用？帶著諸多類似的問(wèn)題，去尋找答案，不斷的努力，致力于研究與開(kāi)發(fā)新技術(shù)、新成果，應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中去。

通過(guò)整體的論述與分析，污泥焚燒用于發(fā)電供汽是一種相當(dāng)不錯(cuò)的利用方式，利用過(guò)程中的每個(gè)環(huán)節(jié)，可優(yōu)化空間比較大，污泥預(yù)處理的工藝與使用設(shè)備，我們?cè)诩夹g(shù)上都做出了一定改進(jìn)與創(chuàng)新，運(yùn)行細(xì)節(jié)上也進(jìn)行了研發(fā)。截至目前，雖然在技術(shù)上有一定的成果，但是只能算作皮毛，還可以進(jìn)一步的改進(jìn)與創(chuàng)新，使能效逐步提高，慢慢完善應(yīng)用程序。這需要在今后的生產(chǎn)運(yùn)行中，再投入人力、物力、精力去研究與開(kāi)發(fā)，使處理工藝與程序更加優(yōu)化、完美。

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[3]肖漢敏，馬曉茜.《污泥與煤和煤矸石共燃特性研究》.燃料化學(xué)學(xué)報(bào).2008。

[4]孟志浩，余曉華，俞保云.《污泥干化處理的污泥料斗防堵塞裝置》.嘉興新嘉愛(ài)斯熱電有限公司實(shí)用新型專利.2013。

[5]俞燕，余曉華，薛軍.《污泥焚燒鍋爐的防堵給料裝置》.嘉興新嘉愛(ài)斯熱電有限公司實(shí)用新型專利.2017。