燃煤耦合污泥焚燒技術(shù)

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(shù)。不同含水率的干化污泥經(jīng)特定的輸送方式輸送進(jìn)循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)，達(dá)到高效清潔燃燒，環(huán)保排放。

關(guān)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(lái)隨著南通市污水量和處理率的加速增加，必然導(dǎo)致污泥數(shù)量的加速增長(zhǎng)，污泥是污水處理后的副產(chǎn)物，是一種由有機(jī)物、細(xì)菌菌體、病原體、無(wú)極顆粒、膠體、重金屬等組成的非均質(zhì)體，如處置不當(dāng)將對(duì)周圍人民的身體健康早成危害，對(duì)周圍環(huán)境造成二次污染，導(dǎo)致污水處理的環(huán)境效益和社會(huì)效益將大打折扣。因此對(duì)城市污水處理廠產(chǎn)生的污泥進(jìn)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(shù)，在循環(huán)流化床內(nèi)實(shí)現(xiàn)燃煤耦合污泥進(jìn)行焚燒，完成污泥處置的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了污泥的資源化利用。在解決城市環(huán)境影響問(wèn)題的基礎(chǔ)上并能產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。

二、燃煤耦合污泥焚燒技術(shù)方案

1、污泥焚燒方案選擇

影響污泥摻燒的主要幾點(diǎn)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(jiǎn)單，直接將80%含水率的污泥通過(guò)預(yù)壓螺旋及管道泵輸送到鍋爐兩側(cè)經(jīng)噴嘴送入爐膛，污泥基本無(wú)需經(jīng)過(guò)事先處理，但此種方式污泥熱值很低，會(huì)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(dá)到污泥的資源化利用的同時(shí)節(jié)約煤炭能源。

污泥處理方案：漿葉式干燥機(jī)以蒸汽作為加熱介質(zhì)，以傳導(dǎo)加熱的方式對(duì)物料（配備相應(yīng)的進(jìn)料口可分別干燥含水率80%與60%的濕污泥）進(jìn)行干燥加熱。物料進(jìn)入器身后，通過(guò)漿葉的轉(zhuǎn)動(dòng)使物料翻轉(zhuǎn)、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(gè)過(guò)程在封閉狀態(tài)下進(jìn)行，熱量利用率可達(dá)85%以上，干燥過(guò)程中有機(jī)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(shí)產(chǎn)生的廢水及廢氣通過(guò)配套設(shè)施進(jìn)行處理達(dá)標(biāo)后排放，干燥用蒸汽形成的凝結(jié)水輸送回鍋爐繼續(xù)加熱利用。整個(gè)過(guò)程都被封閉環(huán)境中進(jìn)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(chǔ)。

高溫烘干處理后的污泥含水率可達(dá)到35%以下，經(jīng)皮帶輸送機(jī)輸送進(jìn)爐前的干泥存儲(chǔ)緩沖倉(cāng)中，通過(guò)后期改造的污泥入爐口經(jīng)由播泥風(fēng)與密封風(fēng)輸送進(jìn)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(yáng)灰，遂在全過(guò)程輸送中，選用密封式皮帶輸送機(jī)，爐前專門設(shè)計(jì)一路密封風(fēng)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(wèn)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(biāo)

當(dāng)不摻燒污泥時(shí)，循環(huán)流化床鍋爐主要技術(shù)參數(shù)：主蒸汽流量75T/H，主汽溫度 475℃，主汽壓力4.75MPA，最高點(diǎn)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(duì)鍋爐的產(chǎn)氣量、熱效率與額定蒸汽參數(shù)基本無(wú)影響，因?yàn)槌鞘形勰嗯c工業(yè)污泥不同，大多是由生活廢水等產(chǎn)生，其中有機(jī)物含量較多，經(jīng)微生物分解后，產(chǎn)生易燃物質(zhì)，最終導(dǎo)致城市污泥燃燒溫度場(chǎng)與爐膛燃燒混合較好，因此采用循環(huán)流化床摻燒污泥時(shí)，鍋爐運(yùn)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(duì)床溫的減弱起到一定程度的影響，且爐膛負(fù)壓減少，需加開引風(fēng)機(jī)的開度來(lái)保持爐膛出口負(fù)壓，防止造成煙氣反竄。在對(duì)鍋爐排渣的大量觀察且取樣化驗(yàn)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(shí)，鍋爐排渣會(huì)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(jìn)爐膛，同時(shí)由于污泥成分稍復(fù)雜，有不可燃的成分，且當(dāng)污泥燃燒燃燒后也可能在未燃煤粉且污泥表白形成堅(jiān)固不易燃的外殼，從而阻止了燃燒的經(jīng)一部進(jìn)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(yīng)指標(biāo)計(jì)算（以摻燒含水率60%濕污泥、含水率35%干污泥對(duì)比計(jì)算分析）

①計(jì)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(cè)算原則也不變：85%。

②基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)報(bào)表，企業(yè)2018年主要生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為：

年耗燃煤標(biāo)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(jì)算

將污泥含水率降低至35%以下（測(cè)算按35%保守測(cè)算）后入爐摻燒。廠區(qū)配套的4臺(tái)空心漿葉干燥機(jī)，日處理含水率60%濕污泥至含水率35%干污泥可達(dá)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(jì)算

計(jì)算前提：按照2018年基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算入爐總熱量為：年耗標(biāo)煤量×標(biāo)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(wàn)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(biāo)煤量為（入爐總熱量-入爐干污泥總熱量）÷燃煤標(biāo)煤低位發(fā)熱值=187920t/a。

對(duì)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(jì)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(shí)現(xiàn)燃煤減量的同時(shí)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(guò)程中會(huì)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(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生不少有害氣體，主要以二噁英為代表的有害有機(jī)物質(zhì)，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(guò)程中采用“旋風(fēng)除塵+一級(jí)洗滌過(guò)濾+二級(jí)離子凈化”工藝，系統(tǒng)由引風(fēng)機(jī)、噴淋塔、旋風(fēng)分離除塵器、廢棄收集風(fēng)管等裝置構(gòu)成。干燥機(jī)烘干污泥后所產(chǎn)生的水蒸氣、粉塵、及廢氣通過(guò)廢氣收集管進(jìn)入旋風(fēng)分離除塵器，可除去5-10um級(jí)別的固體顆粒，除塵效率達(dá)99%。隨后廢氣經(jīng)過(guò)噴淋塔，水溶性強(qiáng)的污染物會(huì)溶解于水中，一部分如硫化氫與水反應(yīng)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(fēng)機(jī)抽吸后通過(guò)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(biāo)準(zhǔn)》以及《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》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(nèi)石灰石噴鈣+旋風(fēng)分離器+布袋除塵器+濕法脫硫（內(nèi)含管式除霧器、高效托盤）”的組合工藝將煙氣處理后達(dá)標(biāo)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(diào)節(jié)池，加入藥劑調(diào)質(zhì)后進(jìn)入一級(jí)沉淀池，顆粒物沉淀下來(lái)后廢水溢流至厭氧池與厭氧菌發(fā)生反應(yīng)，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(yīng)后的水排入好氧池，通過(guò)曝氣與好養(yǎng)菌充分接觸反應(yīng)后排入二級(jí)沉淀池，經(jīng)二級(jí)沉淀池沉淀后的清水進(jìn)入清水池，再次沉淀后通過(guò)污水排放總管將污水達(dá)標(biāo)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(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的標(biāo)準(zhǔn)。

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