燃煤機(jī)組低質(zhì)煙氣干燥城市污泥并再燃技術(shù)

馬鴻良

（山東神華山大能源環(huán)境有限公司，山東濟(jì)南　250014）

燃煤機(jī)組低質(zhì)煙氣干燥城市污泥并再燃技術(shù)

馬鴻良

（山東神華山大能源環(huán)境有限公司，山東濟(jì)南250014）

文章分析了城市污泥在干燥和焚燒過程中所體現(xiàn)出的特性，并對利用燃煤鍋爐機(jī)組的低質(zhì)煙氣干燥污泥，然后送入機(jī)組燃燒的工藝進(jìn)行了研究。該技術(shù)具有系統(tǒng)簡單、配置靈活、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，同時干污泥作為鍋爐的再燃燃料使用，還能起到降低氮氧化物排放的效果。通過對其應(yīng)用前景進(jìn)行分析判斷認(rèn)為，該技術(shù)滿足污泥處置的減量化、無害化、資源化目標(biāo)，具有良好的效益和推廣價值。

污泥處置燃煤機(jī)組干燥摻燒

城市污泥主要指城市生活污水和工業(yè)污水處理廠在水處理過程中產(chǎn)生的泥漿狀廢棄物，其來源及成分較為復(fù)雜，其中含有大量的氮、磷、鉀等多種營養(yǎng)元素和有機(jī)質(zhì)可利用成分，也含有有毒、有害、難降解的有機(jī)物、重金屬、病原菌及寄生蟲（卵）等物質(zhì)。隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和人口不斷增長，城市污泥產(chǎn)量逐年增加，大量未經(jīng)處理的污泥的排放對環(huán)境造成了二次污染。因此如何將產(chǎn)量大、成分復(fù)雜的污泥經(jīng)過科學(xué)處理，使其減量化、無害化、資源化和穩(wěn)定化已成為中國乃至全世界環(huán)境界廣泛關(guān)注的課題之一［1］。

1　常用的城市污泥處置方法

目前國內(nèi)城市污泥的處置方式主要有填埋、堆肥和焚燒，各種處置方法各有優(yōu)缺點(diǎn)［2］。

填埋法：我國應(yīng)用較廣，是將經(jīng)簡單滅菌處理后的污泥直接傾倒到低地或谷地，鋪開壓實(shí)后覆蓋惰性土壤掩埋。這種工藝處置成本低，無需對污泥做高度脫水處理，但污泥中的有毒有害重金屬和病原微生物將污染土地和水資源。

堆肥法：堆肥是利用污泥中的微生物進(jìn)行發(fā)酵的過程，此法利用微生物群落在潮濕環(huán)境下對多種有機(jī)物進(jìn)行氧化分解并轉(zhuǎn)化為類腐殖質(zhì)作為土地肥料。堆肥法較好地解決了污泥的出路問題，一定程度上解決了國內(nèi)農(nóng)業(yè)偏施化學(xué)肥的現(xiàn)狀，具有一定的經(jīng)濟(jì)和社會效益。但因污泥成分日趨復(fù)雜，并且隨著農(nóng)用污泥中重金屬排放標(biāo)準(zhǔn)以及衛(wèi)生要求的提高，污泥堆肥也日益受到限制［3］。

焚燒法：焚燒是使污泥中的可燃成分在高溫下經(jīng)充分燃燒，最終成為穩(wěn)定的灰渣。焚燒法具有減容、減重率高，處置速度快，無害化較為徹底，能源再利用等優(yōu)點(diǎn)。焚燒過程中所有的病菌、病原體均被徹底殺滅、有毒有害的有機(jī)殘余物被氧化分解，可以達(dá)到無害化、減量化、資源化的目標(biāo)。目前，利用燃煤電廠鍋爐廢熱、煙氣等低質(zhì)熱源作為污泥干燥熱源，并對污泥進(jìn)行再燃焚燒的技術(shù)是國家重點(diǎn)鼓勵的污泥處理技術(shù)方向［4］。

2　城市污泥的干燥焚燒特性

污泥是一種高水分、低熱值的物質(zhì)，經(jīng)干燥后含水率40%的城市污泥低位熱值約為1000～1400kcal/kg，污泥（干態(tài)）分析基在物理性質(zhì)、元素分析、工業(yè)分析和低位發(fā)熱量等方面與褐煤有許多相似之處，可充當(dāng)?shù)蜋n燃料使用。

污泥含水率的多少是污泥焚燒處置中的一個關(guān)鍵因素。城市污泥的出廠含水率高達(dá)80%，污泥焚燒通常需要將污泥的含水率降至65%以下。由于國內(nèi)污泥中有機(jī)質(zhì)含量相對較低，因此，通常需要將其含水率降至更低的40%，所以城市污泥首先要進(jìn)行干燥脫水后才適用于焚燒。

污泥中往往含有一定量的重金屬，而重金屬污染正在受到越來越廣泛的關(guān)注。相關(guān)分析表明，經(jīng)干燥后的城市污泥中重金屬含量與鍋爐燃煤相差無幾，污泥焚燒后的少量灰渣混入鍋爐灰渣排放，對鍋爐灰渣的品質(zhì)幾無影響，不破壞原灰渣的綜合利用途徑。

二噁英是一種無色無味、毒性嚴(yán)重的物質(zhì)。研究表明二噁英是由含氯有機(jī)物不完全燃燒通過復(fù)雜熱反應(yīng)形成的，當(dāng)污泥燃燒溫度高于800℃、在鍋爐爐膛內(nèi)停留時間超過2秒時不會形成二噁英。大中型燃煤鍋爐的爐溫一般高于900℃，所以將污泥摻入燃煤燃燒不會產(chǎn)生二噁英的污染問題。

可見，經(jīng)過干燥處理的城市污泥具備適合燃燒的特性，也不會帶來新的二次污染。

3　燃煤機(jī)組低質(zhì)煙氣干燥城市污泥并再燃技術(shù)

山東神華山大能源環(huán)境有限公司開發(fā)的燃煤機(jī)組低質(zhì)煙氣干燥城市污泥并再燃技術(shù)，是將城市污水處理廠經(jīng)脫水機(jī)初步脫水后含水率60～80%的污泥運(yùn)至燃煤電廠，儲存于專設(shè)的濕污泥儲倉內(nèi)。使用螺桿泵等適用于此類污泥的進(jìn)料設(shè)備將污泥定量送入干燥機(jī)，同時，作為干燥熱源的煙氣取自鍋爐機(jī)組省煤器之后的煙道（溫度約為300℃，屬低質(zhì)熱源，可作為干燥污泥的熱介質(zhì)充分利用其殘余熱量，是理想熱源選擇）。煙氣進(jìn)入干燥機(jī)與污泥充分接觸混合，利用煙氣所含有的熱量蒸發(fā)出污泥中的水分，使污泥得到干燥處理。

經(jīng)過干燥后污泥的含水率控制在40%以內(nèi)，呈現(xiàn)粉末狀，滿足進(jìn)入鍋爐燃燒的要求。干污泥進(jìn)入鍋爐燃燒可以選擇兩種途徑，一種是隨廢煙氣從干燥機(jī)排出進(jìn)入煙泥分離器，分離下來的污泥粉末通過輸送設(shè)備送至鍋爐機(jī)組的輸煤制粉系統(tǒng)，與燃煤混合后共同送入爐膛燃燒。同時，將廢煙氣送至鍋爐排煙的脫硫除塵煙氣凈化系統(tǒng)，經(jīng)環(huán)保處理后排放；另一種是隨廢煙氣直接送至爐膛再燃，作為再燃燃料使用。這種方法是將污泥干燥焚燒技術(shù)與鍋爐煙氣再循環(huán)及燃料再燃等低氮燃燒技術(shù)的結(jié)合，在焚燒污泥的同時，利用干污泥和干燥過程中產(chǎn)生的揮發(fā)分物質(zhì)作為鍋爐的再燃燃料，利用廢煙氣作為再循環(huán)煙氣，達(dá)到低氮燃燒、降低氮氧化物排放的效果。

我國《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置技術(shù)規(guī)范》中對城市污泥的焚燒處理方式做出了相關(guān)規(guī)定：“污泥熱干化廠應(yīng)選擇在就近持續(xù)、穩(wěn)定可獲得余熱熱源的地方，如污泥消化池、生活垃圾焚燒發(fā)電廠、火力發(fā)電廠、水泥廠等附近，利用廢熱、煙氣作為熱源。一般不宜采用一次優(yōu)質(zhì)能源作為污泥干化熱源?！北竟に囌浅浞掷昧巳济弘姀S得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，使鍋爐煙氣余熱的內(nèi)在熱值繼續(xù)發(fā)揮效用，同時干污泥作為鍋爐的補(bǔ)充燃料得到了利用，既回收了其熱值，又不會對鍋爐的燃燒性能造成影響。

本技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)配置簡單，設(shè)備成熟可靠，運(yùn)行維護(hù)方便；污泥干燥裝置設(shè)置靈活，適合配置于各種燃煤鍋爐機(jī)組，對機(jī)組運(yùn)行影響很??；污泥處理量大，處理速度快，減容量明顯；無二次污染，無論是焚燒產(chǎn)生的氣體污染物還是灰渣都能得到有效的處理；干污泥作為鍋爐的再燃燃料使用，還能起到降低氮氧化物排放的效果。

4　應(yīng)用前景分析

隨著我國工業(yè)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，城市污水處置率的提高，城市污泥量每年都在大幅增長，城市污泥能否得到及時有效的處置已直接影響到人們的生活生產(chǎn)，是城市發(fā)展亟需解決的問題之一。城市污泥處置不當(dāng)，將產(chǎn)生嚴(yán)重的二次污染，對環(huán)境、人身健康都造成危害，合理、環(huán)保的污泥處置方法是改善環(huán)境的需要，是需要全社會共同關(guān)心和解決的問題。各地燃煤電廠作為當(dāng)?shù)氐闹匾髽I(yè)，在面對城市污泥處置的問題上，具有義不容辭的責(zé)任和義務(wù)。燃煤電廠利用鍋爐對污泥進(jìn)行無害化、減量化、穩(wěn)定化、資源化處理，具有獨(dú)到的優(yōu)勢，可為保障人民的生產(chǎn)生活環(huán)境質(zhì)量做出貢獻(xiàn)。

目前，燃煤機(jī)組低質(zhì)煙氣干燥城市污泥并再燃工藝作為一項(xiàng)新興技術(shù)，已經(jīng)在國內(nèi)多家電廠得到了成功的應(yīng)用，有效解決了所在城市的污泥排放問題，該工藝在使用過程中表現(xiàn)出了安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等優(yōu)秀特性，其生態(tài)、低碳、環(huán)保和社會綜合效益極為可觀。另外根據(jù)國家發(fā)展改革委《可再生能源發(fā)電價格和費(fèi)用分?jǐn)偣芾碓囆修k法》（發(fā)改價格〔2006〕7號）的規(guī)定，相關(guān)電廠摻燒污泥的鍋爐機(jī)組也得到了上網(wǎng)電價補(bǔ)貼，也為電廠帶來了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

5　結(jié)語

燃煤機(jī)組低質(zhì)煙氣干燥城市污泥并再燃技術(shù)開辟了行之有效的城市污泥處置的環(huán)保新途徑，具有很好的社會效益、環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益。我國當(dāng)前電力構(gòu)成以火電為主，大多數(shù)地市都配備火電燃煤機(jī)組，本技術(shù)的大力推廣應(yīng)用，使得城市污泥處置問題有望得到徹底解決。

［1］HJ-BAT-002，環(huán)境保護(hù)技術(shù)文件城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置污染防治最佳可行技術(shù)指南（試行）［S］.

［2］盧年春，李萍，凌云，賴發(fā)英.城市污泥綜合利用研究［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2005，33（11）：2101-2103.

［3］唐銀健，陳玲，程五良，何培松，趙建夫.施用污泥堆肥對灘涂土壤理化性質(zhì)的影響［J］.四川環(huán)境，2006（12），13-17.

［4］王羅春，李熊，趙由才等.污泥干化與焚燒技術(shù)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2010.

馬鴻良（1982-），男，山東泰安人，工程師，從事火電廠節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)方面的工作。