燃煤耦合污泥焚燒技術

陶志楊 成鋮

摘要 研究了利用循環(huán)流化床鍋爐摻燒城市污泥燃燒的技術。不同含水率的干化污泥經(jīng)特定的輸送方式輸送進循環(huán)流化床鍋爐內，達到高效清潔燃燒，環(huán)保排放。

關鍵字 循環(huán)流化床 城市污泥 摻燒 節(jié)能 資源化利用

一、概述

近年來隨著南通市污水量和處理率的加速增加，必然導致污泥數(shù)量的加速增長，污泥是污水處理后的副產(chǎn)物，是一種由有機物、細菌菌體、病原體、無極顆粒、膠體、重金屬等組成的非均質體，如處置不當將對周圍人民的身體健康早成危害，對周圍環(huán)境造成二次污染，導致污水處理的環(huán)境效益和社會效益將大打折扣。因此對城市污水處理廠產(chǎn)生的污泥進行綜合治理、最大限度地降低城市污泥造成的二次污染是十分必要的。為此南通觀音山熱電研發(fā)的污泥干化焚燒一體化技術，在循環(huán)流化床內實現(xiàn)燃煤耦合污泥進行焚燒，完成污泥處置的同時實現(xiàn)了污泥的資源化利用。在解決城市環(huán)境影響問題的基礎上并能產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益。

二、燃煤耦合污泥焚燒技術方案

1、污泥焚燒方案選擇

影響污泥摻燒的主要幾點因素是：污泥的含水率、污泥的輸送方式、燃燒方式等。

入爐污泥含水率取決于污泥的脫水處理方式，傳統(tǒng)的污泥焚燒較方案較為簡單，直接將80%含水率的污泥通過預壓螺旋及管道泵輸送到鍋爐兩側經(jīng)噴嘴送入爐膛，污泥基本無需經(jīng)過事先處理，但此種方式污泥熱值很低，會降低鍋爐燃燒效率，且污泥處置量也處于較低水平。降低污泥含水率可提高鍋爐燃燒效率，將污泥含水率降至30%-45%大大的提高了污泥的入爐燃燒熱值，降低燃煤的消耗，達到污泥的資源化利用的同時節(jié)約煤炭能源。

污泥處理方案：漿葉式干燥機以蒸汽作為加熱介質，以傳導加熱的方式對物料（配備相應的進料口可分別干燥含水率80%與60%的濕污泥）進行干燥加熱。物料進入器身后，通過漿葉的轉動使物料翻轉、攪拌，不斷更新加熱界面，使物料與器身與漿葉接觸，被充分加熱，使物料所含的表面水份蒸發(fā)。干燥完成后的污泥含水率可至35%-40%之間，整個過程在封閉狀態(tài)下進行，熱量利用率可達85%以上，干燥過程中有機揮發(fā)氣體及異味氣體在密封氛圍下送至尾氣處理裝置，同時產(chǎn)生的廢水及廢氣通過配套設施進行處理達標后排放，干燥用蒸汽形成的凝結水輸送回鍋爐繼續(xù)加熱利用。整個過程都被封閉環(huán)境中進行，避免產(chǎn)生二次污染。干燥后的污泥直接堆放在密閉的干泥棚中存儲。

高溫烘干處理后的污泥含水率可達到35%以下，經(jīng)皮帶輸送機輸送進爐前的干泥存儲緩沖倉中，通過后期改造的污泥入爐口經(jīng)由播泥風與密封風輸送進爐膛與燃煤一起摻燒。因污泥烘干后水份減少，污泥變得干松，容易揚灰，遂在全過程輸送中，選用密封式皮帶輸送機，爐前專門設計一路密封風系統(tǒng)，保證在入爐口處不造成煙氣夾雜著污泥反竄，解決燃燒干松污泥的安全隱患問題。

2、污泥干化焚燒一體化流程

3、循環(huán)流化床鍋爐焚燒污泥參數(shù)指標

當不摻燒污泥時，循環(huán)流化床鍋爐主要技術參數(shù)：主蒸汽流量75T/H，主汽溫度 475℃，主汽壓力4.75MPA，最高點床溫975℃，排煙溫度140-145℃，鍋爐燃燒熱效率85.5%。摻燒污泥熱值見下圖，可見含水率35%污泥熱值可提高至1400kcal/kg-1500Kcal/kg。

由此可見含水率35%的干污泥摻燒，對鍋爐的產(chǎn)氣量、熱效率與額定蒸汽參數(shù)基本無影響，因為城市污泥與工業(yè)污泥不同，大多是由生活廢水等產(chǎn)生，其中有機物含量較多，經(jīng)微生物分解后，產(chǎn)生易燃物質，最終導致城市污泥燃燒溫度場與爐膛燃燒混合較好，因此采用循環(huán)流化床摻燒污泥時，鍋爐運行參數(shù)變化較小。但隨著污泥摻燒量的加大，因污泥熱值比燃煤低且污泥中灰分較多，對床溫的減弱起到一定程度的影響，且爐膛負壓減少，需加開引風機的開度來保持爐膛出口負壓，防止造成煙氣反竄。在對鍋爐排渣的大量觀察且取樣化驗中發(fā)現(xiàn)，污泥摻燒雖不至于造成灰渣含碳量的升高，但污泥量增加時，鍋爐排渣會間斷性出現(xiàn)大顆粒排渣的情況。這是由于污泥被烘干后是以干泥塊的形式輸送進爐膛，同時由于污泥成分稍復雜，有不可燃的成分，且當污泥燃燒燃燒后也可能在未燃煤粉且污泥表白形成堅固不易燃的外殼，從而阻止了燃燒的經(jīng)一部進行，最終以顆粒狀的形式從排渣口排出。

4、摻燒污泥量與相應指標計算（以摻燒含水率60%濕污泥、含水率35%干污泥對比計算分析）

①計算前提

鍋爐年可處理濕污泥總量不變;年入爐燃料總熱量不變;鍋爐效率按保守測算原則也不變：85%。

②基礎數(shù)據(jù)

根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)統(tǒng)計報表，企業(yè)2018年主要生產(chǎn)統(tǒng)計數(shù)據(jù)為：

年耗燃煤標煤量：210394.22t/a;

年處理濕污泥量（含水率60%濕污泥、低位熱值120kcal/kg）：83520t/a;

污泥摻燒比（按噸位）：83520/（83520+210394.22）=28%;

污泥摻燒比（按熱量）：0.84%

鍋爐效率：85%;

③摻燒35%干污泥量計算

將污泥含水率降低至35%以下（測算按35%保守測算）后入爐摻燒。廠區(qū)配套的4臺空心漿葉干燥機，日處理含水率60%濕污泥至含水率35%干污泥可達350t/d，年工作日330天，則可得年處理35%干污泥量115500t/a。

④摻燒35%含水率干污泥可節(jié)約燃煤量計算

計算前提：按照2018年基礎數(shù)據(jù)計算入爐總熱量為：年耗標煤量×標煤熱值+含水率60%污泥量×含水率60%污泥熱值=210394.22t/a×29308kj/kg+83520t/a×120kcal/kg×4.1816kj/kcal=620.81萬GJ/a。

摻燒35%含水率干污泥年入爐量為115500t，由于干化至35%含水率，熱值提高至1450kcal/kg（取中間值），則年入爐燃煤標煤量為（入爐總熱量-入爐干污泥總熱量）÷燃煤標煤低位發(fā)熱值=187920t/a。

對比摻燒60%含水率濕污泥，摻燒含水率35%干污泥年可節(jié)約燃煤量為210394.22-187920=22474.22t/a。

⑤摻燒比計算

按噸位摻燒比=115500÷（115500+187920）×100%=38%

按熱量摻燒比=115500×1450×4.1816÷（115500×1450×4.1816+187920×29308）×100%=11.28%

由此可見，雖然摻燒污泥都是一種資源利用的表現(xiàn)，但含水率高的污泥熱值低，處理量也存在一定限制，將污泥烘干至35%含水率后，污泥熱值提高，可摻燒污泥量變多，實現(xiàn)燃煤減量的同時提高污泥資源化利用率。

5、環(huán)境影響分析及采取的環(huán)保措施

①大氣環(huán)境影響及措施

污泥在干燥過程中會產(chǎn)生惡臭尾氣，主要成分有硫化氫及其他含硫氣體、氨氣等。而污泥在焚燒過程中也會產(chǎn)生不少有害氣體，主要以二噁英為代表的有害有機物質，另一方面污泥中灰分較大，可能還含有Hg等重金屬。

因此在干燥過程中采用“旋風除塵+一級洗滌過濾+二級離子凈化”工藝，系統(tǒng)由引風機、噴淋塔、旋風分離除塵器、廢棄收集風管等裝置構成。干燥機烘干污泥后所產(chǎn)生的水蒸氣、粉塵、及廢氣通過廢氣收集管進入旋風分離除塵器，可除去5-10um級別的固體顆粒，除塵效率達99%。隨后廢氣經(jīng)過噴淋塔，水溶性強的污染物會溶解于水中，一部分如硫化氫與水反應后被截留，經(jīng)噴淋塔降溫與潔凈后的廢氣經(jīng)管道被引風機抽吸后通過除臭系統(tǒng)除臭后有組織排放，廢氣可滿足《生活垃圾焚燒污染物控制標準》以及《惡臭污染物排放標準》的排放要求。

在污泥焚燒中產(chǎn)生的NOX、酸性氣體、顆粒物、重金屬及二噁英可由：“低氮燃燒器+SNCR+SCR+爐內石灰石噴鈣+旋風分離器+布袋除塵器+濕法脫硫（內含管式除霧器、高效托盤）”的組合工藝將煙氣處理后達標排放。

②水污染防治措施

干燥污泥所產(chǎn)生的的水蒸氣經(jīng)冷卻后，廢水排放至廢水處理系統(tǒng)調節(jié)池，加入藥劑調質后進入一級沉淀池，顆粒物沉淀下來后廢水溢流至厭氧池與厭氧菌發(fā)生反應，水中沉淀的顆粒經(jīng)泵送至壓榨車間回用池，經(jīng)厭氧反應后的水排入好氧池，通過曝氣與好養(yǎng)菌充分接觸反應后排入二級沉淀池，經(jīng)二級沉淀池沉淀后的清水進入清水池，再次沉淀后通過污水排放總管將污水達標排放至市政污水管網(wǎng)，輸送至污水處理廠。經(jīng)處理后的污水可達到《污水綜合排放標準》的標準。

參考文獻

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