污泥单独干化焚烧与电厂掺烧的综合对比分析

2017-11-02陈汝超

城市道桥与防洪 2017年10期

关键词：全量水冷壁磨煤机

陈汝超

（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海市 200092）

污泥单独干化焚烧与电厂掺烧的综合对比分析

陈汝超

（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海市 200092）

我国污泥处理处置的目标是减量化、稳定化、无害化和资源化。在污泥的全量处置、电厂锅炉输煤、电厂锅炉安全运行、烟气排放标准、粉煤灰的利用方面，将污泥单独干化焚烧处置工艺与污泥电厂掺烧处置工艺进行综合对比分析，供类似污泥处置工程的设计和运行参考。

污泥；干化焚烧；电厂；掺烧

0 引言

随着国内经济的不断发展、生活水平不断提高，城市污水处理量每年均在大幅增长，对应产生的污泥量也逐年增长。国内污泥处理处置的目标是实现污泥的减量化、稳定化、无害化和资源化，主要处置方式包括污泥焚烧、填埋、消化、土地利用及建材利用等。

美国污泥最终处置方式分布为60%农用、3%生态修复、17%填埋和20%焚烧[1]。欧盟污泥最终处置方式为50%以上农用、20%填埋、20%焚烧[1]。

国内上海等一线城市的污泥处置的最终出路方向是焚烧后填埋[2]，污泥焚烧有单独干化焚烧和掺烧两个方向，本文主要对污泥单独干化焚烧与电厂掺烧进行综合对比分析。

1 单独干化焚烧与电厂掺烧的综合对比分析

（1）电厂实施节能调度期间，污泥的全量处置存在一定风险。

根据我国多地节能调度政策，每年4～6月、9～10月对部分电厂实施节能调度，节能调度期间根据调度电量确定发电量，电厂机组运行受到限制，或只能单机运行，受制于煤粉掺烧污泥的掺烧比，若是电厂单机掺烧污泥则不能稳定保证污泥的全量处置，故所掺烧污泥的全量处置存在一定风险。

（2）干化污泥不适用于电厂煤粉炉的进料方式。

干化污泥送入锅炉前需要进行必要的预处理，才能使焚烧更有效地进行[3]。电厂燃煤是通过磨煤机磨成细粉后送至煤粉炉进行焚烧。污泥干化机出口的干化污泥成块状，块状干化污泥内部干湿不均，若是块状干化污泥直接送至磨煤机磨粉，会造成磨煤机内部黏结污泥，降低磨煤机效率，磨煤机出口煤粉粒度不达标，从而影响煤粉炉燃烧效率。

（3）电厂煤粉炉掺烧污泥会大大增加炉内结焦风险，降低炉内传热效率，增大水冷壁爆管事故的风险。

国内污水厂污泥中含有约35%的灰分，此灰分的软化温度为1 170℃，而电厂煤粉炉炉膛温度一般在1 200℃以上，故电厂煤粉炉掺烧污泥会大大增加炉内结焦的风险，软化的飞灰会极易黏结在炉内水冷壁、过热器等换热面上，造成炉内水冷壁和过热器等换热面传热能力下降，水冷壁结焦部分和不结焦部分受热不均匀，致使炉内水冷壁爆管事故风险加大，同时增加了水冷壁定期检修的频率，锅炉运行稳定性降低。

（4）必须对电厂烟气处理系统进行重要技术改造才能满足国家及地方燃煤机组大气污染物排放限值和污泥焚烧烟气标准。

根据上海市的情况分析，《上海市煤电节能减排升级与改造工作实施方案（2015—2017年）》要求：到2017年12月31日前，上海全市所有共用燃煤机组大气污染物排放浓度均达到燃气轮机排放限值（即在基准含氧量6%的条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于5、35、50 mg/m3）。污泥中氮、硫、氯等污染物含量高于燃煤，电厂锅炉掺烧污泥后烟气中二氧化硫、氮氧化物等污染物的含量将显著增加，必须对电厂烟气处理系统进行重要技术改造，才能满足上海市燃煤机组大气污染物排放限值。

上海市污泥单独干化焚烧工程的烟气污染物排放限值参考《生活垃圾焚烧大气污染物排放标准》（DB 31/768—2013），其中除了对烟尘、二氧化硫和氮氧化物有排放限值之外，还对一氧化碳，氯化氢，镉、铊及其化合物，锑、砷、铅、铬、钴、铜、锰、镍、钒及其化合物，二噁英类有排放限值（见表1），而电厂的烟气处理系统并没有去除上述污染物的设施。若是电厂掺烧一定量的污泥会额外增加相当体量的烟气量，此部分烟气中的重金属、二噁英等污染物含量较大。因此，若是电厂掺烧污泥必须对电厂的烟气处理系统进行重要技术改造才能满足国家及地方污泥焚烧的烟气排放标准。

（5）污泥中的重金属和二噁英极可能导致大部分电厂粉煤灰无法建材利用。

若是采用污泥单独干化焚烧处理方式，可在布袋除尘器前端通过活性炭吸附烟气中的重金属，不影响锅炉炉渣和旋风除尘器飞灰的建材利用。若是采用电厂煤粉炉掺烧污泥的处理方式，必须在除尘器前端增设喷射活性炭的装置吸附污泥中的重金属和二噁英，吸附了重金属和二噁英的烟气飞灰按照国家规定属于危险废物，需按照危险废物处置。电厂的粉煤灰中大部分是烟气飞灰，掺烧污泥之后，此部分烟气飞灰则无法实现建材利用。