炉排式垃圾焚烧炉中掺烧污泥方式研究

2015-05-10王定国郑雪艳石成芳

重庆科技学院学报（自然科学版） 2015年3期

刘海王定国郑雪艳石成芳

(1.重庆三峰卡万塔环境产业有限公司，重庆 400084;2.重庆市生活垃圾焚烧处理及利用企业工程技术研究中心，重庆 400084)

随着社会经济的高速发展和城镇化建设的加快，城镇的污水处理量迅速增长，污水处理厂的污泥量也急剧增长。污泥中含有大量的有机物，丰富的氮、磷、重金属等物质以及病菌和病原菌等，如果不加以处理任其排放，会对环境造成严重的污染。目前污泥的处理、处置方式主要有卫生填埋、土地利用和焚烧等，但每种方法都存在一定的弊端和不足。卫生填埋可能出现有害物质渗漏，从而对地下水造成污染，且将占用较多的土地资源;土地利用可能出现农产品受污染和社会公众安全问题;单独焚烧处理的建设和运行成本高。利用成熟的生活垃圾焚烧处理技术进行掺烧污泥处理，已成为了行业的研究热点。

1 垃圾焚烧处理掺烧污泥的技术优势

污泥单独焚烧项目包括进料、焚烧、余热利用、烟气处理及厂房等多系统，需要较大的建设投资。同时，由于含水污泥的热值较低，灰分重，密度大，要实现污泥有效燃烧和排放达到环保要求，运行时需添加辅助燃料，其烟气净化和飞灰处理工艺也较为复杂。项目的建设和运行成本都较高，经济效益差，阻碍了污泥单独焚烧技术的推广应用。

焚烧及余热发电是成熟的垃圾处理和资源化利用解决方案，不仅实现了垃圾处理的减量化、无害化和资源化，具有重要的环保意义，且属于战略性新兴产业和循环经济的范畴，具有良好的经济效益。垃圾焚烧在发达国家已有多年的发展，近年来在国内也得到了快速发展，将逐渐成为主要的垃圾处理方式。

在垃圾焚烧中掺烧污泥，可以利用垃圾焚烧发电厂里完整的处理系统，实现污泥与生活垃圾的混合焚烧，通过利用燃烧余热产生清洁电能，烟气经过有效处理后进行环保排放。该处理技术既实现了污泥的无害化处理和资源化利用，同时相对于单独焚烧又节省了高额的建设和运行成本，能产生较好的综合经济效益，市场前景广泛［1－3］。

2 垃圾焚烧处理掺烧污泥的技术难点

高含水率污泥的热值较低，入炉后将影响炉膛内燃烧的正常进行，且将导致锅炉蒸汽量及发电量的降低，进而影响项目的经济效益和整体运行，深度脱水的干化污泥热值高，有利于燃烧的有效进行，但是深度脱水的费用较高，增加了污泥处理的总成本，不利于该项目处理技术的持续健康发展。所以选择合理比例含水率的半干化污泥进行掺烧，是该项技术应用发展的前提［4］。

垃圾焚烧处理是一项成熟技术。虽然污泥经一定程度干化后有较高的热值，能实现燃烧，但是污泥较为致密，容易板结，不易燃透，且臭味非常大。污泥如何有效掺入炉内并实现与垃圾的混合，是垃圾焚烧中掺烧污泥成功的关键和技术难点。

3 垃圾焚烧处理掺烧污泥的方式研究

根据污泥的特性，结合炉排式生活垃圾焚烧炉的结构特点和运行方式，可行的掺烧方式主要有4种。

图1 掺烧方式示意图

3.1 垃圾坑加入

如图1标识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与污泥进行搅拌混合，然后利用抓斗直接把污泥与垃圾的混合物投入到焚烧炉的进料斗中，污泥随垃圾通过落料溜槽和给料平台进入到炉排上。这种掺烧方式较为简单，费用较少，但是不足之处在于:污泥在被抓取与混合过程中由于其粒径小密度大容易掉落和沉积到垃圾坑的底部，这将增加垃圾坑渗滤液和淤泥的收集和处理负担;同时，虽然垃圾坑的上部一般都设置有抽风口，但是垃圾坑的空间庞大，完全密封和控制臭味较为困难。采用这种掺烧方式，污泥较为突出的臭味问题难以有效解决。

3.2 进料斗加入

如图1标识②所示，利用泵和管道将污泥直接输送至焚烧炉的给料平台，污泥沿着进料斗边沿横向均匀设置的多个由阀门控制的喷嘴进入到料斗，可以根据掺烧的比例有效控制污泥的入炉量。这种掺烧方式需要设置单独的污泥存储和输送系统，系统较为简单，运行可靠。由于污泥的粒径小、密度大，在溜槽中下落时容易出现与垃圾分离，掉落至给料平台下方的渗滤液收集斗中，且进入炉排的污泥和垃圾难以实现均匀混合。同时，由于在进料斗处的加料方式是开放的，污泥的臭味将影响到周围的环境。运行时，还容易出现垃圾抓斗碰撞污泥加料装置的现象。

3.3 推料平台加入

如图1标识③所示，利用泵和管道将污泥直接输送至炉排前段的推料平台上方，在推料平台顶部横向均匀设置多个由阀门控制的喷嘴，喷嘴穿过耐火炉墙，污泥经喷嘴直接进入到推料平台上的垃圾中，运行可靠，且可以根据掺烧的比例有效控制污泥的入炉量，分布较为均匀，污泥与垃圾混合后被推料装置直接送到炉排上。系统较为简单，只需设置单独的污泥存储和输送装置，该装置是一个完全密闭的系统，可有效控制污泥的臭味问题。

3.4 炉膛侧墙加入

如图1标识④所示，在焚烧炉炉排干燥段或燃烧段炉膛的侧墙设置喷嘴，利用泵和管道将污泥直接输送至焚烧炉炉膛侧墙处，再用压缩空气或泵把污泥通过喷嘴撒到干燥段炉排或燃烧段炉排上实现与垃圾混合。污泥直接进入炉膛，减少了中间环节的停留，同时可以有效控制污泥的掺烧量和臭味问题。但污泥从侧墙局部喷射进入炉膛，难以实现与垃圾的均匀混合，且常温污泥直接进入容易对炉膛内烟气的流动和温度等产生影响，不能确保炉膛内物料的稳定燃烧和充分燃烧，可能影响生产线的正常运行。同时，这种掺烧方式的系统相对复杂，需要设置独立的污泥存储和输送系统，还要设置可靠的入炉喷射系统和密封隔离系统，运行维护费用相对较高。