燃煤耦合污泥焚烧技术

陶志杨 成铖

摘要 研究了利用循环流化床锅炉掺烧城市污泥燃烧的技术。不同含水率的干化污泥经特定的输送方式输送进循环流化床锅炉内，达到高效清洁燃烧，环保排放。

关键字 循环流化床 城市污泥 掺烧 节能 资源化利用

一、概述

近年来随着南通市污水量和处理率的加速增加，必然导致污泥数量的加速增长，污泥是污水处理后的副产物，是一种由有机物、细菌菌体、病原体、无极颗粒、胶体、重金属等组成的非均质体，如处置不当将对周围人民的身体健康早成危害，对周围环境造成二次污染，导致污水处理的环境效益和社会效益将大打折扣。因此对城市污水处理厂产生的污泥进行综合治理、最大限度地降低城市污泥造成的二次污染是十分必要的。为此南通观音山热电研发的污泥干化焚烧一体化技术，在循环流化床内实现燃煤耦合污泥进行焚烧，完成污泥处置的同时实现了污泥的资源化利用。在解决城市环境影响问题的基础上并能产生一定的经济效益。

二、燃煤耦合污泥焚烧技术方案

1、污泥焚烧方案选择

影响污泥掺烧的主要几点因素是：污泥的含水率、污泥的输送方式、燃烧方式等。

入炉污泥含水率取决于污泥的脱水处理方式，传统的污泥焚烧较方案较为简单，直接将80%含水率的污泥通过预压螺旋及管道泵输送到锅炉两侧经喷嘴送入炉膛，污泥基本无需经过事先处理，但此种方式污泥热值很低，会降低锅炉燃烧效率，且污泥处置量也处于较低水平。降低污泥含水率可提高锅炉燃烧效率，将污泥含水率降至30%-45%大大的提高了污泥的入爐燃烧热值，降低燃煤的消耗，达到污泥的资源化利用的同时节约煤炭能源。

污泥处理方案：浆叶式干燥机以蒸汽作为加热介质，以传导加热的方式对物料（配备相应的进料口可分别干燥含水率80%与60%的湿污泥）进行干燥加热。物料进入器身后，通过浆叶的转动使物料翻转、搅拌，不断更新加热界面，使物料与器身与浆叶接触，被充分加热，使物料所含的表面水份蒸发。干燥完成后的污泥含水率可至35%-40%之间，整个过程在封闭状态下进行，热量利用率可达85%以上，干燥过程中有机挥发气体及异味气体在密封氛围下送至尾气处理装置，同时产生的废水及废气通过配套设施进行处理达标后排放，干燥用蒸汽形成的凝结水输送回锅炉继续加热利用。整个过程都被封闭环境中进行，避免产生二次污染。干燥后的污泥直接堆放在密闭的干泥棚中存储。

高温烘干处理后的污泥含水率可达到35%以下，经皮带输送机输送进炉前的干泥存储缓冲仓中，通过后期改造的污泥入炉口经由播泥风与密封风输送进炉膛与燃煤一起掺烧。因污泥烘干后水份减少，污泥变得干松，容易扬灰，遂在全过程输送中，选用密封式皮带输送机，炉前专门设计一路密封风系统，保证在入炉口处不造成烟气夹杂着污泥反窜，解决燃烧干松污泥的安全隐患问题。

2、污泥干化焚烧一体化流程

3、循环流化床锅炉焚烧污泥参数指标

当不掺烧污泥时，循环流化床锅炉主要技术参数：主蒸汽流量75T/H，主汽温度 475℃，主汽压力4.75MPA，最高点床温975℃，排烟温度140-145℃，锅炉燃烧热效率85.5%。掺烧污泥热值见下图，可见含水率35%污泥热值可提高至1400kcal/kg-1500Kcal/kg。

由此可见含水率35%的干污泥掺烧，对锅炉的产气量、热效率与额定蒸汽参数基本无影响，因为城市污泥与工业污泥不同，大多是由生活废水等产生，其中有机物含量较多，经微生物分解后，产生易燃物质，最终导致城市污泥燃烧温度场与炉膛燃烧混合较好，因此采用循环流化床掺烧污泥时，锅炉运行参数变化较小。但随着污泥掺烧量的加大，因污泥热值比燃煤低且污泥中灰分较多，对床温的减弱起到一定程度的影响，且炉膛负压减少，需加开引风机的开度来保持炉膛出口负压，防止造成烟气反窜。在对锅炉排渣的大量观察且取样化验中发现，污泥掺烧虽不至于造成灰渣含碳量的升高，但污泥量增加时，锅炉排渣会间断性出现大颗粒排渣的情况。这是由于污泥被烘干后是以干泥块的形式输送进炉膛，同时由于污泥成分稍复杂，有不可燃的成分，且当污泥燃烧燃烧后也可能在未燃煤粉且污泥表白形成坚固不易燃的外壳，从而阻止了燃烧的经一部进行，最终以颗粒状的形式从排渣口排出。

4、掺烧污泥量与相应指标计算（以掺烧含水率60%湿污泥、含水率35%干污泥对比计算分析）

①计算前提

锅炉年可处理湿污泥总量不变;年入炉燃料总热量不变;锅炉效率按保守测算原则也不变：85%。

②基础数据

根据企业生产统计报表，企业2018年主要生产统计数据为：

年耗燃煤标煤量：210394.22t/a;

年处理湿污泥量（含水率60%湿污泥、低位热值120kcal/kg）：83520t/a;

污泥掺烧比（按吨位）：83520/（83520+210394.22）=28%;

污泥掺烧比（按热量）：0.84%

锅炉效率：85%;

③掺烧35%干污泥量计算

将污泥含水率降低至35%以下（测算按35%保守测算）后入炉掺烧。厂区配套的4台空心浆叶干燥机，日处理含水率60%湿污泥至含水率35%干污泥可达350t/d，年工作日330天，则可得年处理35%干污泥量115500t/a。

④掺烧35%含水率干污泥可节约燃煤量计算

计算前提：按照2018年基础数据计算入炉总热量为：年耗标煤量×标煤热值+含水率60%污泥量×含水率60%污泥热值=210394.22t/a×29308kj/kg+83520t/a×120kcal/kg×4.1816kj/kcal=620.81万GJ/a。

掺烧35%含水率干污泥年入炉量为115500t，由于干化至35%含水率，热值提高至1450kcal/kg（取中间值），则年入炉燃煤标煤量为（入炉总热量-入炉干污泥总热量）÷燃煤标煤低位发热值=187920t/a。

对比掺烧60%含水率湿污泥，掺烧含水率35%干污泥年可节约燃煤量为210394.22-187920=22474.22t/a。

⑤掺烧比计算

按吨位掺烧比=115500÷（115500+187920）×100%=38%

按热量掺烧比=115500×1450×4.1816÷（115500×1450×4.1816+187920×29308）×100%=11.28%

由此可见，虽然掺烧污泥都是一种资源利用的表现，但含水率高的污泥热值低，处理量也存在一定限制，将污泥烘干至35%含水率后，污泥热值提高，可掺烧污泥量变多，实现燃煤减量的同时提高污泥资源化利用率。

5、环境影响分析及采取的环保措施

①大气环境影响及措施

污泥在干燥过程中会产生恶臭尾气，主要成分有硫化氢及其他含硫气体、氨气等。而污泥在焚烧过程中也会产生不少有害气体，主要以二噁英为代表的有害有机物质，另一方面污泥中灰分较大，可能还含有Hg等重金属。

因此在干燥过程中采用“旋风除尘+一级洗涤过滤+二级离子净化”工艺，系统由引风机、喷淋塔、旋风分离除尘器、废弃收集风管等装置构成。干燥机烘干污泥后所产生的水蒸气、粉尘、及廢气通过废气收集管进入旋风分离除尘器，可除去5-10um级别的固体颗粒，除尘效率达99%。随后废气经过喷淋塔，水溶性强的污染物会溶解于水中，一部分如硫化氢与水反应后被截留，经喷淋塔降温与洁净后的废气经管道被引风机抽吸后通过除臭系统除臭后有组织排放，废气可满足《生活垃圾焚烧污染物控制标准》以及《恶臭污染物排放标准》的排放要求。

在污泥焚烧中产生的NOX、酸性气体、颗粒物、重金属及二噁英可由：“低氮燃烧器+SNCR+SCR+炉内石灰石喷钙+旋风分离器+布袋除尘器+湿法脱硫（内含管式除雾器、高效托盘）”的组合工艺将烟气处理后达标排放。

②水污染防治措施

干燥污泥所产生的的水蒸气经冷却后，废水排放至废水处理系统调节池，加入药剂调质后进入一级沉淀池，颗粒物沉淀下来后废水溢流至厌氧池与厌氧菌发生反应，水中沉淀的颗粒经泵送至压榨车间回用池，经厌氧反应后的水排入好氧池，通过曝气与好养菌充分接触反应后排入二级沉淀池，经二级沉淀池沉淀后的清水进入清水池，再次沉淀后通过污水排放总管将污水达标排放至市政污水管网，输送至污水处理厂。经处理后的污水可达到《污水综合排放标准》的标准。

参考文献

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