爐排式垃圾焚燒爐中摻燒污泥方式研究

劉 海 王定國 鄭雪艷 石成芳

(1.重慶三峰卡萬塔環(huán)境產(chǎn)業(yè)有限公司，重慶 400084;2.重慶市生活垃圾焚燒處理及利用企業(yè)工程技術研究中心，重慶 400084)

隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展和城鎮(zhèn)化建設的加快，城鎮(zhèn)的污水處理量迅速增長，污水處理廠的污泥量也急劇增長。污泥中含有大量的有機物，豐富的氮、磷、重金屬等物質(zhì)以及病菌和病原菌等，如果不加以處理任其排放，會對環(huán)境造成嚴重的污染。目前污泥的處理、處置方式主要有衛(wèi)生填埋、土地利用和焚燒等，但每種方法都存在一定的弊端和不足。衛(wèi)生填埋可能出現(xiàn)有害物質(zhì)滲漏，從而對地下水造成污染，且將占用較多的土地資源;土地利用可能出現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品受污染和社會公眾安全問題;單獨焚燒處理的建設和運行成本高。利用成熟的生活垃圾焚燒處理技術進行摻燒污泥處理，已成為了行業(yè)的研究熱點。

1 垃圾焚燒處理摻燒污泥的技術優(yōu)勢

污泥單獨焚燒項目包括進料、焚燒、余熱利用、煙氣處理及廠房等多系統(tǒng)，需要較大的建設投資。同時，由于含水污泥的熱值較低，灰分重，密度大，要實現(xiàn)污泥有效燃燒和排放達到環(huán)保要求，運行時需添加輔助燃料，其煙氣凈化和飛灰處理工藝也較為復雜。項目的建設和運行成本都較高，經(jīng)濟效益差，阻礙了污泥單獨焚燒技術的推廣應用。

焚燒及余熱發(fā)電是成熟的垃圾處理和資源化利用解決方案，不僅實現(xiàn)了垃圾處理的減量化、無害化和資源化，具有重要的環(huán)保意義，且屬于戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和循環(huán)經(jīng)濟的范疇，具有良好的經(jīng)濟效益。垃圾焚燒在發(fā)達國家已有多年的發(fā)展，近年來在國內(nèi)也得到了快速發(fā)展，將逐漸成為主要的垃圾處理方式。

在垃圾焚燒中摻燒污泥，可以利用垃圾焚燒發(fā)電廠里完整的處理系統(tǒng)，實現(xiàn)污泥與生活垃圾的混合焚燒，通過利用燃燒余熱產(chǎn)生清潔電能，煙氣經(jīng)過有效處理后進行環(huán)保排放。該處理技術既實現(xiàn)了污泥的無害化處理和資源化利用，同時相對于單獨焚燒又節(jié)省了高額的建設和運行成本，能產(chǎn)生較好的綜合經(jīng)濟效益，市場前景廣泛［1－3］。

2 垃圾焚燒處理摻燒污泥的技術難點

高含水率污泥的熱值較低，入爐后將影響爐膛內(nèi)燃燒的正常進行，且將導致鍋爐蒸汽量及發(fā)電量的降低，進而影響項目的經(jīng)濟效益和整體運行，深度脫水的干化污泥熱值高，有利于燃燒的有效進行，但是深度脫水的費用較高，增加了污泥處理的總成本，不利于該項目處理技術的持續(xù)健康發(fā)展。所以選擇合理比例含水率的半干化污泥進行摻燒，是該項技術應用發(fā)展的前提［4］。

垃圾焚燒處理是一項成熟技術。雖然污泥經(jīng)一定程度干化后有較高的熱值，能實現(xiàn)燃燒，但是污泥較為致密，容易板結，不易燃透，且臭味非常大。污泥如何有效摻入爐內(nèi)并實現(xiàn)與垃圾的混合，是垃圾焚燒中摻燒污泥成功的關鍵和技術難點。

3 垃圾焚燒處理摻燒污泥的方式研究

根據(jù)污泥的特性，結合爐排式生活垃圾焚燒爐的結構特點和運行方式，可行的摻燒方式主要有4種。

圖1 摻燒方式示意圖

3.1 垃圾坑加入

如圖1標識①所示，把污泥直接投入到垃圾坑里，利用垃圾吊抓斗把垃圾與污泥進行攪拌混合，然后利用抓斗直接把污泥與垃圾的混合物投入到焚燒爐的進料斗中，污泥隨垃圾通過落料溜槽和給料平臺進入到爐排上。這種摻燒方式較為簡單，費用較少，但是不足之處在于:污泥在被抓取與混合過程中由于其粒徑小密度大容易掉落和沉積到垃圾坑的底部，這將增加垃圾坑滲濾液和淤泥的收集和處理負擔;同時，雖然垃圾坑的上部一般都設置有抽風口，但是垃圾坑的空間龐大，完全密封和控制臭味較為困難。采用這種摻燒方式，污泥較為突出的臭味問題難以有效解決。

3.2 進料斗加入

如圖1標識②所示，利用泵和管道將污泥直接輸送至焚燒爐的給料平臺，污泥沿著進料斗邊沿橫向均勻設置的多個由閥門控制的噴嘴進入到料斗，可以根據(jù)摻燒的比例有效控制污泥的入爐量。這種摻燒方式需要設置單獨的污泥存儲和輸送系統(tǒng)，系統(tǒng)較為簡單，運行可靠。由于污泥的粒徑小、密度大，在溜槽中下落時容易出現(xiàn)與垃圾分離，掉落至給料平臺下方的滲濾液收集斗中，且進入爐排的污泥和垃圾難以實現(xiàn)均勻混合。同時，由于在進料斗處的加料方式是開放的，污泥的臭味將影響到周圍的環(huán)境。運行時，還容易出現(xiàn)垃圾抓斗碰撞污泥加料裝置的現(xiàn)象。

3.3 推料平臺加入

如圖1標識③所示，利用泵和管道將污泥直接輸送至爐排前段的推料平臺上方，在推料平臺頂部橫向均勻設置多個由閥門控制的噴嘴，噴嘴穿過耐火爐墻，污泥經(jīng)噴嘴直接進入到推料平臺上的垃圾中，運行可靠，且可以根據(jù)摻燒的比例有效控制污泥的入爐量，分布較為均勻，污泥與垃圾混合后被推料裝置直接送到爐排上。系統(tǒng)較為簡單，只需設置單獨的污泥存儲和輸送裝置，該裝置是一個完全密閉的系統(tǒng)，可有效控制污泥的臭味問題。

3.4 爐膛側墻加入

如圖1標識④所示，在焚燒爐爐排干燥段或燃燒段爐膛的側墻設置噴嘴，利用泵和管道將污泥直接輸送至焚燒爐爐膛側墻處，再用壓縮空氣或泵把污泥通過噴嘴撒到干燥段爐排或燃燒段爐排上實現(xiàn)與垃圾混合。污泥直接進入爐膛，減少了中間環(huán)節(jié)的停留，同時可以有效控制污泥的摻燒量和臭味問題。但污泥從側墻局部噴射進入爐膛，難以實現(xiàn)與垃圾的均勻混合，且常溫污泥直接進入容易對爐膛內(nèi)煙氣的流動和溫度等產(chǎn)生影響，不能確保爐膛內(nèi)物料的穩(wěn)定燃燒和充分燃燒，可能影響生產(chǎn)線的正常運行。同時，這種摻燒方式的系統(tǒng)相對復雜，需要設置獨立的污泥存儲和輸送系統(tǒng)，還要設置可靠的入爐噴射系統(tǒng)和密封隔離系統(tǒng)，運行維護費用相對較高。

4 結語

爐排式生活垃圾焚燒爐中摻燒污泥技術要得到推廣應用和持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)展，必須要確保摻燒污泥過程中爐膛的溫度、燃燒工況等運行正常，確保爐渣熱灼減率，滿足煙氣排放要求，有效控制臭味并防止人員直接接觸，同時要滿足摻燒項目具有合理的經(jīng)濟效益。

結合對摻燒方式的研究，從經(jīng)濟、工藝、運行、維護、健康和安全等方面綜合分析比較，認為直接在推料平臺上方加入污泥方式的優(yōu)勢較為明顯，有一定的應用前景。污泥的含水率和摻燒比例應根據(jù)對應項目的生活垃圾的熱值情況進行分析和控制，保證混合物料能在爐膛里實現(xiàn)穩(wěn)定燃燒和完全燃燒，并能使項目具有一定的經(jīng)濟效益。

［1］韓大偉.利用生活垃圾焚燒廠處理處置污水廠污泥研究［D］.重慶:重慶大學，2008:10－25.

［2］汪克春，楊長青，裴瑩.污泥與垃圾混燒技術［J］.中國水泥，2012(7):41－44.

［3］王羅春，李雄，趙由才.污泥干化與焚燒技術［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2010:30－39.

［4］陳兆林，溫俊明，劉朝陽，等.市政污泥與生活垃圾混燒技術驗證［J］.環(huán)境工程學報，2014，8(1):324 －328.