污泥干化耦合燃煤发电技术研究.doc

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1、污泥干化耦合燃煤发电技术研究摘要：对污泥干化耦合燃煤发电技术进行介绍，该利用现役燃煤机组高效发电系统和环保治理系统，可以降低污泥焚烧处置成本。对耦合发电技术关键技术进行了研究，为保证燃煤锅炉稳定运行，建议污泥干化率控制在3035%、掺烧比例在5%以下，选取适当的污泥入炉位置，可以遏制二噁英大量生成，实现污染物达标排放。关键词：燃煤机组; 污泥干化; 耦合发电;1 概述污水处理厂污泥是一种固体废物，主要由初沉池 (沉砂池) 及隔油池底泥、气浮机浮渣、剩余活性污泥以及其他工艺单元的化学污泥组成。随着经济社会的发展，污泥产量日益增加，2015年我国污泥年产量为3359万吨 (含水率为80%) 。我国

2、污泥处理方式主要有填埋、堆肥、自然干化、焚烧等方式，所占比分别为65%、15%、6%、3%。污泥处理方式仍以填埋为主，加之我国城镇污水处理企业处置能力不足、处置手段落后，大量污泥没有得到规范化的处理，直接造成了“二次污染”，对生态环境产生严重威胁。以焚烧为核心的处理工艺可以使有机物全部碳化，可最大限度地减少污泥体积，同时可以能够将污泥中的能量转换为电能或者热能，使污泥得到充分的利用。污泥干化耦合燃煤发电技术，即“污泥干化+燃煤锅炉焚烧”污泥处理处置方案，利用现役燃煤机组高效发电系统和环保治理系统，将干化后的污泥与燃煤混合燃烧，充分利用燃煤机组燃烧、尾气净化、发电等设备，大大降低污泥焚烧处置成本

3、。2 工艺流程该处理方案主要由污泥储存及输送系统、污泥干化系统、废气废水系统组成。系统工艺流程详见图1:湿污泥储存仓采用地下混凝土或钢制形式。采用污泥输送泵将污泥输送至干化机内进行干化。干化后污泥通过输送设备与燃煤一起进入磨煤机，充分碾磨之后，吹送入炉内焚烧。污泥干化系统是为了除去污泥中的水分，以便于输送和燃烧。干化热源采用辅助蒸汽，蒸汽参数为0.5-0.6MPa，160-170。污泥进入干化机，通过干化机内动部件的转动使污泥翻转、搅拌，污泥充分与加热后的受热面接触，从而使污泥水分大量蒸发，同时污泥随干化机内动部件的转动向出料口翻动，使干化后的污泥从出料口排出。污泥干化处理后产物分为不凝尾气和

4、冷凝废水两部分，尾气和废水再通过不同的处理系统处理达标。污泥干化过程中产生的气体经过除尘器，将污泥干燥过程中产生的蒸汽和固体进行分离，分离后的气体进入冷凝器。除尘后的废气在冷凝器中被冷却到大约50，不凝尾气经引风机送至锅炉进行焚烧处理，经换热器降温后的冷凝废水进入污水处理装置。3 相关问题探讨3.1 干化污泥含水率污泥的含水率是制约污泥处置和利用的关键问题，根据国内相关研究，污泥含水率与热值的关系表1所示:污泥干化至含水率30%-35%时，污泥的热值约为1800-1500kcal/kg。将污泥进一步干化至含水率10%或更低，可以获得更高的热值，但将消耗更多的能源，增加运行成本。根据实际运行情况

5、，在干化温度不变的情况下，污泥的含水率在低于30%时，干化的速率将会减缓，处理周期变长，降低了处置能力。污泥在干化到含水率30%以下时，干污泥出料含尘量大，导致干污泥输送时扬尘现象严重，对干化车间及输煤皮带栈桥都有较大影响，环境污染较重。因此，建议污泥干化后含水率为30%-35%。3.2 掺烧比例住房和城乡建设部和国家发展和改革委员会二一一年三月下发的城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南 (试行) 指出:“入炉污泥的掺入量不宜超过燃煤量的8%”。某电厂进行掺烧实验证明，以5%的掺混比例进行泥煤混烧，对锅炉运行基本不造成影响。日处理量10万吨的污水处理厂每天会产生200吨的湿污泥，干化后含水率30

6、%污泥为57吨。2台350MW燃煤机组耗煤量约7000吨/天，污泥与原煤掺配比例为0.81%，远低于国家推荐的8%掺烧比例，焚烧后剩余的少量灰渣进入电厂粉煤灰系统，合焚烧对电厂锅炉的正常运行几乎不造成影响。3.3 对锅炉着火及稳定性影响煤粉着火温度为430左右，污泥着火温度为230左右。如图2所示，着火温度随掺烧比例增加而降低。按照掺烧比例5%考虑，煤粉和干化污泥混合物的着火温度为430左右，锅炉内温度可达1000，煤中掺入污泥后，对锅炉着火没有影响。污泥掺混后由于其热值低，含水量较高，掺加量过高可能会影响锅炉火焰的温度水平、影响锅炉燃烧的稳定性和燃烧效率。电厂掺烧污泥后尤其注意对锅炉运行参数

7、的影响，这直接关系到电厂发电机组的安全经济运行，表2为掺烧干化至含水率35%的污泥后 (掺烧比为2.1%) ，锅炉部分运行参数的前后变化。由上表可以看出，掺烧污泥后各项参数的变化很小。由于掺烧污泥后烟气流量少量增加，使得炉膛理论燃烧温度略有上升，但增加幅度不大，低于2，排烟温度相比掺烧前升高1.3，使得排烟损失略有上升，锅炉效率下降了0.06%。3.4 对锅炉结渣特性的影响煤的灰熔点温度要高于纯污泥的灰熔点温度，随着污泥掺烧比例的提高，混合燃料的灰熔点温度逐渐降低，掺烧比过大、污泥含水率过高时会使锅炉更容易结焦。随着污泥掺烧比例的提高，灰分的特征温度依次降低，煤中掺烧不同比例的污泥灰的熔融特性

8、实验如图3所示。从图中可见当掺烧比控制在2%以下时，熔点变化非常微弱，不会对锅炉结焦掺烧影响。3.5 对污染物排放影响污泥中存有大量氯基物质，当焚烧温度在550700时会迅速 (0.1s0.2s) 产生大量的二噁英。二噁英控制措施主要为保持污泥等废弃物燃烧在850以上，烟气停留时间大于2s。锅炉内燃烧温度随高度变化如图4所示。污泥作为燃料在20m40m区域送入炉膛内部。燃烧温度远大于850，以烟气最大流速12m/s计算，污泥停留在850以上区域远大于2s，基本可以遏制二噁英大量生成。燃煤机组具备完善的烟气净化装置，污泥占耗煤量的10%以内，尾气净化可以正常高效运行。污泥焚烧产生的颗粒物可随同烟气经除尘、脱硫等烟气环保治理设施高效去除。4 结论(1) “污泥干化+燃煤锅炉焚烧”污泥处理处置方案，充分利用现役燃煤机组高效发电系统和环保治理系统，可以降低污泥焚烧处置成本。(2) 为保证燃煤锅炉稳定运行，建议污泥干化率控制在3035%、掺烧比例在5%以下。选取适当的污泥入炉位置，可以遏制二噁英大量生成。6