浅谈污泥焚烧技术的应用

浅谈污泥焚烧技术的应用

高少辉

江阴泉能环境科技有限公司  无锡市  214400

摘要：从国内外污泥处置和本地区的具体情况来看，污泥焚烧发电或供热及综合利用是现阶段实现污泥减量化、无害化、稳定化和资源化最合理和有效的途径。经焚烧处置后，污泥中绝大多数有机污染物被消灭，排放能达到各种排放要求，二次污染问题得到有效控制。同时污泥焚烧后体积减少95%以上，是减量最大的处置方式，污泥中热能得以利用，用为发电或供热的能源，减少煤炭等常规能源消耗，焚烧灰渣能作为建筑材料生产水泥、砌块砖等综合利用。利用锅炉进行污泥焚烧处置，能真正实现污泥综合处置的要求，节约能源，保护环境，具有极高的社会效益，是实现循环经济的好项目。

关键词：污泥、焚烧、资源化利用

1、污泥焚烧技术应用的必要性

从我国污泥处理现状来看，近年来，在水处理领域，国内环保工作取得了显著的成效，污水处理的总量和处理率都实现了快速的提升。与此同时，工艺路线决定了大部分污染物质被转移到污泥当中，如果不严控污泥处理环节，那么我国千亿元污水处理的投资换来的就只是“污染转移”。目前，国内超过80%的污泥没有得到安全处置而流入环境，污泥问题已经成为制约污水行业发展的瓶颈。

我国污水处理率已超过90%，对比之下，其附属品污泥能够做到安全处置的小于30%，“重水轻泥”现象十分明显。近年来，污泥处置逐渐被重视，国家也出台了一系列政策措施。

污泥处理的总目标是确保污泥中的有毒有害物质，无论是现在还是将来都不致对人类及环境造成不可接受的危害。污泥的处理先后经过了海洋投弃、土地填埋、堆肥化、干燥和焚烧等多种处理方法，逐步走向成熟，目前污泥焚烧在污泥的最终处置方法中占有比较大的优势。

2、本项目污泥焚烧概况

项目位于江苏省江阴市周庄镇电厂路15号，主要针对周庄镇及周边纺织、印染、化纤及污水处理厂产生的污泥进行焚烧处理。焚烧炉采用循环流化床锅炉，在稳定焚化和减量的同时做到了污染物的控制，不仅继续保持循环流化床燃烧在低硫、低氮方面的特性，更在低投入的条件下实现了二噁英的超低排放，该技术具有高效率、低投入的经济、技术优势。是成熟的优质技术，技术层面上是安全可靠的。焚烧过程中产生的灰、渣送入砖厂作为制砖的原材料，产生的蒸汽并入周边供热管网。

3、污泥焚烧技术的原理

污泥焚烧技术的本质是将污泥中的有机物燃烧，使其转化为无机物。部分污泥来源于城市生活污水处理后的固体悬浮物，其常见的有机物是糖类、脂肪和蛋白质。通过燃烧，这些物质可转变成为水、二氧化碳、少量的氮氧化物,有的有机物还会产生少量的硫氧化物等等。产生的蒸汽和气体都排放到空气中，留下少量灰烬可以用于建筑材料。经过处理，庞大的污泥就消失了，达到了污泥处理目的。焚烧技术是一种化学处理方式，燃烧是化学反应条件，本质是各类有机物与空气中的氧气反应，生成水和二氧化碳等气体。由于污泥中有机物种类非常多，所以常常用下面的方程式来表示污泥焚烧技术的基本原理。

CaObHcNd+(a+0.25c-0.5b)O2=aCO2+0.5cH2O+0.5dN2。

本锅炉采用的鼓泡床燃烧技术。在燃烧系统中，给料机将污泥送入落料管进入炉膛，锅炉燃烧所需空气分别由一、二次风机提供。一次风机送出的空气经空气预热器预热后由风道引入炉下风室，通过水冷布风板上的风帽进入燃烧室；二次风机送出的风通过分布在炉膛前左右墙上的喷口喷入炉膛，补充空气，加强扰动与混合。燃料在炉膛内与流化状态下的循环物料掺混燃烧，床内浓度达到一定值后，大量物料在炉膛内呈中间上升，烟气经转向室、蒸发器、高温省料器、空气预热器、低温省料器从尾部烟道排出。由于采用了沸腾燃烧方式，通过向炉内添加石灰石，能显著降低烟气中S02的排放，采用低温和空气分级供风的燃烧技术能够显著抑制NOX的生成。

焚烧炉以鼓泡流化床方式运行，一次风（含播料风）经过低温和高温空气预热器后达到300℃以上进入炉内，二次风采用冷空气入炉。二次风经过母管后分为11路，以对冲方式喷入炉膛，二次风的流速在30-40m/s。

干化污泥通过4路螺旋给料机在炉膛侧面加入焚烧炉过渡区。额定污泥加料量为20.8t/h。床料可通过紧急加料口快速加入焚烧炉，静止料层高度约0.8 m。

给料装置为4台给料机。给料落料管上端有送料风，下端靠近水冷壁处有播料风，给料借助自身重力和引入的送料风沿着落料管滑落到下端在距布风板1700mm处进入炉膛。给料量通过改变给料机的转速来调整，给料机内通入一次风冷风作为密封风，由于给料管内为正压（约有5000Pa的正压），给料机必须具有良好的密封。

锅炉的设计燃料是含水率小于45%的污泥。污泥从外部各厂家运至本项目，一般工业固废处理厂的阳光房内，经过晾晒后或经过干化机干化后的污泥通过输送带传递到炉前料仓，再通过料仓下的螺旋给料机送入鼓泡流化床锅炉炉膛进行燃烧。烟气经过锅炉尾部换热面后分别通过一级除尘器、活性炭喷射、二级除尘器、引风机和脱硫塔后，从塔顶钢烟囱排出。锅炉排出的炉渣等固废外运综合利用，产生的低压蒸汽全部进入附近电厂的外部供热管网。

循环流化床污泥焚烧系统图

用于燃烧的污泥特性数据表：

燃料粒度分布曲线：

4、污泥焚烧技术的发展趋势

污泥焚烧具有很多优点，在国内外有广泛的应用。随着国民生活质量的提升，产生的生活污水量增加，污水处理中的悬浮颗粒就是污泥，所以污泥处理量是与日俱增的趋势。因此，未来污泥焚烧技术的应用也会越来越广泛。水泥窑处置污泥技术、污泥喷雾干燥+回转窑焚烧技术、煤矸石+污泥烧结砖技术等都在污泥处理中发挥着一定的作用。虽然，污泥焚烧技术前景良好，但是其成本、运行、操作还有很大提升空间，烟气处理不当，依然会对环境造成污染。因此，污泥焚烧技术自身在降本、降耗、环保方面还需要持续优化和改进。

参考文献：

[1] 杜闰萍 张飞祥，污泥焚烧技术研究概述，[j]当代电力文化，2020(06)

[2]锅炉设计说明书，扬州正宇锅炉有限公司，2021.10