大型電站摻燒干化污泥對鍋爐的影響

舒 適

（皖能合肥發(fā)電有限公司，安徽 合肥230041）

1 概述

某城市每天污水處理廠產(chǎn)生的污泥在500 噸/天以上，目前利用該市熱電廠已建成的2 臺75 噸/時循環(huán)流化床鍋爐摻燒污泥，處理規(guī)模為120 噸/日。每天仍約有380 噸的污泥難于處理。隨著城市化進程的加快和人口不斷增加，城市污水越來越多，污泥總量還會不斷增加，現(xiàn)有污泥處理能力遠遠不夠，急需增加污泥處理容量，緩解污泥無法處置所帶來的各種社會矛盾。污水處理廠產(chǎn)生的污泥中富含病原微生物、有機污染物、重金屬等，很容易造成二次污染。某發(fā)電公司考慮環(huán)保效應(yīng)，決定對600MW 機組鍋爐進行污泥摻燒。每日摻燒量約250 噸。將有效緩解、控制城市污泥帶來的環(huán)保問題。該系統(tǒng)的特點是不需對鍋爐燃燒系統(tǒng)進行改造，投資較省，但是需要深入考慮對原有燃煤系統(tǒng)，以及粉煤灰系統(tǒng)，煙氣凈化系統(tǒng)的影響。

2 污泥干化系統(tǒng)

2.1 污泥質(zhì)量

該城市污泥中氨氮和磷酸鹽的含量較高，同時有機質(zhì)、銅、鉻、鎳、鋅、鉛等因子出現(xiàn)超標現(xiàn)象。污泥的滲濾液自然流淌，對城市周邊的土壤、地下水等生態(tài)環(huán)境造成了不同程度的污染破壞。城市污泥影響燃燒的參數(shù)如下表：

污水廠污泥組分分析數(shù)據(jù)

從上表中看，污水廠的污泥Mar 較大（80%左右），Cad 和熱值較低，嚴重影響安全經(jīng)濟燃燒。

2.2 污泥干化系統(tǒng)

污泥的含水量較大，直接燃燒對鍋爐設(shè)備產(chǎn)生較大的負面影響，可能導(dǎo)致嚴重的設(shè)備損壞。主要表現(xiàn)為：（1）對爐膛內(nèi)爐墻沖刷加劇，磨損嚴重；（2）輸送設(shè)備及磨煤系統(tǒng)堵塞，造成停爐停機事件；（3）低負荷、斷煤等故障情況下導(dǎo)致鍋爐熄火等。

因此，為了保證設(shè)備的安全運行，污泥摻燒前一定要對污泥進行脫水干化。該發(fā)電公司準備上污泥干化系統(tǒng)出力為250 噸/天設(shè)備，工藝流程為：濕污泥分別通過汽車運送到干化場地內(nèi)污泥倉，污泥倉下部配置移動滑架和雙螺旋污泥輸送機至干化機。干燥蒸汽選用600MW 機組的輔汽聯(lián)箱，參數(shù)為：0.8MPa，300℃減溫至180℃，蒸汽進入干化機內(nèi)，通過釋放汽化潛熱來加熱污泥，析出水分。干化蒸汽放熱后作為回用。干化機頂部通過離心式吸風(fēng)機產(chǎn)生的負壓，將污泥干化尾氣經(jīng)冷凝后通過送風(fēng)機送至鍋爐送風(fēng)機入口處進入鍋爐高溫分解。冷凝器的冷卻水來源于廠內(nèi)的工業(yè)水。污泥析出氣體冷凝后的污水收集后送入城市污水回收管網(wǎng)進行處理。干化均勻的污泥由出料口排出。污泥經(jīng)過干化后成為顆粒狀污泥燃料，含水率約40%的污泥顆粒與煤粒相似，由皮帶輸送機及提升機送入干污泥儲存?zhèn)}，最后通過皮帶機送往煤場與原煤混合摻燒。工藝流程圖如下圖：

3 污泥摻燒對鍋爐設(shè)備安全經(jīng)濟的影響

高參數(shù)的發(fā)電機組進行污泥摻燒，產(chǎn)生較好的環(huán)境效益。但對設(shè)備本身的安全經(jīng)濟是否產(chǎn)生不利的影響。下面從鍋爐燃燒工況、受熱面的磨損和腐蝕、制粉系統(tǒng)、粉煤灰品質(zhì)、尾氣排放及鍋爐經(jīng)濟性等方面進行逐一比較。

3.1 污泥摻入后對鍋爐燃燒工況的影響

由污水廠污泥組分分析可知污泥中含有的揮發(fā)份不是很低，污泥著火溫度不會比鍋爐燃煤高，因此煤中摻入污泥后，對燃料著火影響不大。

干化后污泥的含水率仍遠高于鍋爐燃煤含水，是否會影響爐內(nèi)火焰的溫度水平，進而影響燃燒的穩(wěn)定性。以每天250 噸污泥量,含水量由80%干燥到40%計算，入爐污泥量大約為6.25 噸/時，該污泥完全與入爐煤摻燒時，所占比例不大于2.5%，即使在鍋爐50%負荷下，入爐污泥量占入爐燃料量的5%左右。摻入的污泥比例較小，混合燃料的含水率增加有限，爐膛理論燃燒溫度變化幅度不會太大，煙氣流量略有上升，摻燒污泥后燃料平均熱值變化不大，水分、灰分、硫分等變化也不會太大，通過燃燒調(diào)整可以確?；旌虾髮嶋H燃燒的燃料組分特性在實際燃料組分變化范圍內(nèi)。

3.2 污泥摻入后對受熱面的磨損和腐蝕影響

在其他條件相同的情況下，對流受熱面的磨損率與煙氣流速和煙氣中含灰濃度有關(guān)，可認為與煙氣流速的三次方和煙氣含灰濃度的一次方成正比。摻燒污泥后，煙氣流速略微增大，灰分變大，這些均會加大受熱面的磨損率，但是在少比例摻混情況下，該影響不大。

污泥中灰的特性不同于電站燃煤中灰的特性，需要對摻混后的燃料灰熔點特性進行實驗分析，以判斷對受熱面積灰特性的影響。污泥中攜帶重金屬隨著灰在受熱面的沉積，有加重受熱面腐蝕的可能。

3.3 污泥摻入后對制粉系統(tǒng)的影響

對于一次風(fēng)機和磨煤機來說，由于污泥硬度特性與煤差異較大，而電廠磨煤機是根據(jù)設(shè)計燃料下考慮一定裕度進行選型的，特性較軟的污泥進入磨煤機后需要多次循環(huán)才能達到送入爐膛燃燒所需的細度，因此使風(fēng)機和磨煤機的電耗增加，此外污泥中灰分比例有所增加，同樣要增加磨煤機的電耗及損耗。

3.4 污泥摻入后對粉煤灰品質(zhì)的影響

粉煤灰是電廠重要的副產(chǎn)品，也是我國高品質(zhì)水泥制品的材料來源，因此有必要根據(jù)國家標準《用于水泥和混凝土中的粉煤灰GB/T1596-2005》中關(guān)于粉煤灰品質(zhì)等級的歸類標準，對污泥摻燒后對粉煤灰品質(zhì)的影響進行評價。因為本項目摻燒污泥比例較小，所摻燒污泥重金屬含量沒有明顯超標，摻燒污泥后對原電廠燃煤粉煤灰基本沒有影響。

3.5 污泥摻入后對尾氣排放的影響

污泥摻燒后對鍋爐尾氣排放的主要影響是SO2，而氯化氫等則因為原始污泥中氯含量較少，可以忽略。由于該發(fā)電公司機組配置了尾部煙氣脫硝和脫硫裝置，因此污泥摻燒后對SO2的影響可以不用考慮。污泥摻燒后，煙氣中會存在少量二惡英，需在機組運行后進行監(jiān)測，此影響需實驗進一步論證。

3.6 對鍋爐經(jīng)濟性的影響

城市污泥中含有約8.36KJ/kg 的高位發(fā)熱量，鍋爐摻燒污泥后會帶來良好的收益。但是摻燒不同含水率污泥后，由于燃料含水率提高、灰分增加、煙氣流量上升，煙氣排煙溫度會略有上升，使得鍋爐效率略有下降。污泥的加入，使得入爐煤的品質(zhì)下降，風(fēng)機、磨煤機等電耗增加，廠用電率會增加，再考慮到灰分增加會加大鍋爐受熱面磨損，也會引起檢修費用的變化，可見在上述因素的綜合作用下，燃用污泥對鍋爐經(jīng)濟性的負面影響也不可忽視，因此，在電廠摻燒污泥時需綜合考慮其經(jīng)濟性。

[1]隋樹波,楊全業(yè).污泥干化焚燒系統(tǒng)在燃煤電站鍋爐應(yīng)用[J].山東電力技術(shù)，2010（06）.

[2]魏林清.煤粉鍋爐污泥摻燒技術(shù)的試驗研究[J].中國資源綜合利用，2008（08）.