大型电站掺烧干化污泥对锅炉的影响

舒 适

（皖能合肥发电有限公司，安徽 合肥230041）

1 概述

某城市每天污水处理厂产生的污泥在500 吨/天以上，目前利用该市热电厂已建成的2 台75 吨/时循环流化床锅炉掺烧污泥，处理规模为120 吨/日。每天仍约有380 吨的污泥难于处理。随着城市化进程的加快和人口不断增加，城市污水越来越多，污泥总量还会不断增加，现有污泥处理能力远远不够，急需增加污泥处理容量，缓解污泥无法处置所带来的各种社会矛盾。污水处理厂产生的污泥中富含病原微生物、有机污染物、重金属等，很容易造成二次污染。某发电公司考虑环保效应，决定对600MW 机组锅炉进行污泥掺烧。每日掺烧量约250 吨。将有效缓解、控制城市污泥带来的环保问题。该系统的特点是不需对锅炉燃烧系统进行改造，投资较省，但是需要深入考虑对原有燃煤系统，以及粉煤灰系统，烟气净化系统的影响。

2 污泥干化系统

2.1 污泥质量

该城市污泥中氨氮和磷酸盐的含量较高，同时有机质、铜、铬、镍、锌、铅等因子出现超标现象。污泥的渗滤液自然流淌，对城市周边的土壤、地下水等生态环境造成了不同程度的污染破坏。城市污泥影响燃烧的参数如下表：

污水厂污泥组分分析数据

从上表中看，污水厂的污泥Mar 较大（80%左右），Cad 和热值较低，严重影响安全经济燃烧。

2.2 污泥干化系统

污泥的含水量较大，直接燃烧对锅炉设备产生较大的负面影响，可能导致严重的设备损坏。主要表现为：（1）对炉膛内炉墙冲刷加剧，磨损严重；（2）输送设备及磨煤系统堵塞，造成停炉停机事件；（3）低负荷、断煤等故障情况下导致锅炉熄火等。

因此，为了保证设备的安全运行，污泥掺烧前一定要对污泥进行脱水干化。该发电公司准备上污泥干化系统出力为250 吨/天设备，工艺流程为：湿污泥分别通过汽车运送到干化场地内污泥仓，污泥仓下部配置移动滑架和双螺旋污泥输送机至干化机。干燥蒸汽选用600MW 机组的辅汽联箱，参数为：0.8MPa，300℃减温至180℃，蒸汽进入干化机内，通过释放汽化潜热来加热污泥，析出水分。干化蒸汽放热后作为回用。干化机顶部通过离心式吸风机产生的负压，将污泥干化尾气经冷凝后通过送风机送至锅炉送风机入口处进入锅炉高温分解。冷凝器的冷却水来源于厂内的工业水。污泥析出气体冷凝后的污水收集后送入城市污水回收管网进行处理。干化均匀的污泥由出料口排出。污泥经过干化后成为颗粒状污泥燃料，含水率约40%的污泥颗粒与煤粒相似，由皮带输送机及提升机送入干污泥储存仓，最后通过皮带机送往煤场与原煤混合掺烧。工艺流程图如下图：

3 污泥掺烧对锅炉设备安全经济的影响

高参数的发电机组进行污泥掺烧，产生较好的环境效益。但对设备本身的安全经济是否产生不利的影响。下面从锅炉燃烧工况、受热面的磨损和腐蚀、制粉系统、粉煤灰品质、尾气排放及锅炉经济性等方面进行逐一比较。

3.1 污泥掺入后对锅炉燃烧工况的影响

由污水厂污泥组分分析可知污泥中含有的挥发份不是很低，污泥着火温度不会比锅炉燃煤高，因此煤中掺入污泥后，对燃料着火影响不大。

干化后污泥的含水率仍远高于锅炉燃煤含水，是否会影响炉内火焰的温度水平，进而影响燃烧的稳定性。以每天250 吨污泥量,含水量由80%干燥到40%计算，入炉污泥量大约为6.25 吨/时，该污泥完全与入炉煤掺烧时，所占比例不大于2.5%，即使在锅炉50%负荷下，入炉污泥量占入炉燃料量的5%左右。掺入的污泥比例较小，混合燃料的含水率增加有限，炉膛理论燃烧温度变化幅度不会太大，烟气流量略有上升，掺烧污泥后燃料平均热值变化不大，水分、灰分、硫分等变化也不会太大，通过燃烧调整可以确保混合后实际燃烧的燃料组分特性在实际燃料组分变化范围内。

3.2 污泥掺入后对受热面的磨损和腐蚀影响

在其他条件相同的情况下，对流受热面的磨损率与烟气流速和烟气中含灰浓度有关，可认为与烟气流速的三次方和烟气含灰浓度的一次方成正比。掺烧污泥后，烟气流速略微增大，灰分变大，这些均会加大受热面的磨损率，但是在少比例掺混情况下，该影响不大。

污泥中灰的特性不同于电站燃煤中灰的特性，需要对掺混后的燃料灰熔点特性进行实验分析，以判断对受热面积灰特性的影响。污泥中携带重金属随着灰在受热面的沉积，有加重受热面腐蚀的可能。

3.3 污泥掺入后对制粉系统的影响

对于一次风机和磨煤机来说，由于污泥硬度特性与煤差异较大，而电厂磨煤机是根据设计燃料下考虑一定裕度进行选型的，特性较软的污泥进入磨煤机后需要多次循环才能达到送入炉膛燃烧所需的细度，因此使风机和磨煤机的电耗增加，此外污泥中灰分比例有所增加，同样要增加磨煤机的电耗及损耗。

3.4 污泥掺入后对粉煤灰品质的影响

粉煤灰是电厂重要的副产品，也是我国高品质水泥制品的材料来源，因此有必要根据国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰GB/T1596-2005》中关于粉煤灰品质等级的归类标准，对污泥掺烧后对粉煤灰品质的影响进行评价。因为本项目掺烧污泥比例较小，所掺烧污泥重金属含量没有明显超标，掺烧污泥后对原电厂燃煤粉煤灰基本没有影响。

3.5 污泥掺入后对尾气排放的影响

污泥掺烧后对锅炉尾气排放的主要影响是SO2，而氯化氢等则因为原始污泥中氯含量较少，可以忽略。由于该发电公司机组配置了尾部烟气脱硝和脱硫装置，因此污泥掺烧后对SO2的影响可以不用考虑。污泥掺烧后，烟气中会存在少量二恶英，需在机组运行后进行监测，此影响需实验进一步论证。

3.6 对锅炉经济性的影响

城市污泥中含有约8.36KJ/kg 的高位发热量，锅炉掺烧污泥后会带来良好的收益。但是掺烧不同含水率污泥后，由于燃料含水率提高、灰分增加、烟气流量上升，烟气排烟温度会略有上升，使得锅炉效率略有下降。污泥的加入，使得入炉煤的品质下降，风机、磨煤机等电耗增加，厂用电率会增加，再考虑到灰分增加会加大锅炉受热面磨损，也会引起检修费用的变化，可见在上述因素的综合作用下，燃用污泥对锅炉经济性的负面影响也不可忽视，因此，在电厂掺烧污泥时需综合考虑其经济性。

[1]隋树波,杨全业.污泥干化焚烧系统在燃煤电站锅炉应用[J].山东电力技术，2010（06）.

[2]魏林清.煤粉锅炉污泥掺烧技术的试验研究[J].中国资源综合利用，2008（08）.