垃圾焚烧发电厂流化床锅炉掺烧污泥技术研究

徐正坦，吴松发

（1.福建工程学院 环境与设备工程系，福州 350108；2.广西省来宾垃圾焚烧发电厂，来宾 546100）

随着我国经济的发展和城市化进程的加快，城市污水的产生量和处理率不断提高，城市污水处理厂的污泥产量也快速增加.污泥处理是废水处理过程中产生的另一个环境问题，污水处理程度越高就会产生越多的污泥.污泥含水率高且成分复杂，含有N、P、K等可供植物利用的营养元素，但污泥中还含有难降解的有机物、重金属和病原微生物等，如果污泥的处置处理不当就会产生严重的二次污染.垃圾焚烧发电厂结合自身循环流化床垃圾焚烧炉适合掺烧污泥的实际生产工艺特点，利用电厂产生的烟气对市政污泥进行干化，干化后的污泥与垃圾一起焚烧发电可以取得良好的效果.

1 污泥的焚烧处理

1.1 掺烧污泥工艺特点

污泥中的主要成分是有机质，干燥污泥中的有机质含量一般在50%～70%，可供燃烧，回收热值.污泥焚烧后病原微生物得到彻底杀灭，体积可得到最大限度的减少，并最大程度地降低重金属活性，能够较彻底地做到稳定性和无害化［1］.因此，将污泥进行焚烧可以有效解决污泥引起的环境问题并实现污泥资源化利用.

污泥经过机械脱水后，含水率一般为80%左右，但也具有较高的热值［1］.污泥焚烧一般可分为两类：一类是将脱水污泥直接用焚烧炉焚烧；另一类是将脱水污泥先干化再焚烧［2］.如果将脱水污泥直接焚烧，由于污泥含水率高，污泥在焚烧炉中干燥的过程中需消耗大量的能量，会使炉膛温度下降 ，热效率降低 ，增加煤耗量，增加污泥焚烧处理的成本.且脱水污泥直接焚烧操作管理复杂，特别是不充分燃烧的过程中会产生二噁英等有害气体，增加焚烧后尾气处理难度.综合考虑运行成本和运行效率等方面因素先对脱水污泥进行干化处理降低含水率然后再进行焚烧是十分必要的.

垃圾焚烧发电是一种相对成熟的技术，现已成为城市固体废弃物处理的重要工程措施.污泥的成分复杂，污泥焚烧过程中会产生多种有害气体和粉尘等污染物，必须通过烟气净化装置加以去除.循环流化床锅炉的燃烧温度一般在900℃以上 ，燃烧温度稳定且均匀 ，烟气在炉内的停留时间也比较长 ，此外还有脱硫剂石灰石作为吸收剂，因此循环流化床锅炉从根本上破坏了有毒气体的产生环境 ，由此可见，循环流化床锅炉也是最适合污泥焚烧的一种炉型.

1.2 循环流化床锅炉污泥掺烧技术

循环流化床锅炉因具有燃料适应性广、燃烧效率高、负荷调节性能好、易于实现对有害气体的控制、灰渣综合利用范围广等优点，在垃圾焚烧处理中得到了广泛应用.循环流化床燃烧借助炽热的床料（热载体）对新鲜燃料进行直接混合加热，即使对低品位的燃料，也能确保着火迅速、燃烧稳定、转化彻底.在焚烧垃圾时，采用几十倍于垃圾量的炉渣作为床料（热载体）加热垃圾燃料，垃圾和床料都处于流化状态，可以保证燃料的良好分布，固气充分接触，温度均匀.它们之间的接触、掺混和热交换都十分强烈，瞬时即可干燥高水份含量的垃圾，并在几秒之内把它引燃，使其稳定燃烧直到完全燃烬.被吹出燃烧室的颗粒经分离器分离后收集，经返料器返回炉内循环燃烧.过量空气系数小，烟气在炉内的停留时间较长，这些条件可以有效抑制氮氧化物及二噁英的生成［3］.

垃圾焚烧厂处置污泥时，可以充分利用现有的燃烧设备、完整的烟气净化和粉尘处理装置.只需增加污泥储存设施，进料装置，污泥输送设备，污泥干化设备，利用垃圾焚烧发电的烟气余热资源来干化污泥，干化后的污泥与煤及垃圾按照一定比例掺烧发电，可以有效降低污泥焚烧处理的投资费用和运行费用.

2 污泥干化焚烧处置系统

利用循环流化床垃圾焚烧炉高温烟气干化处置市政污泥，污泥烟气干化采用旋流喷动式干燥机进行干化处理，干化后的污泥输送至焚烧炉进行焚烧.污泥干化焚烧处置系统流程如图1所示.

图1 污泥干化焚烧处置系统流程

2.1 污泥的缓存仓

根据污泥处置量、系统缓冲时间的要求及垃圾焚烧发电厂的现场条件，污泥缓存仓设计为方形结构.主要由仓体、布料滑架、液压站、液压缸等部分组成.污泥缓存仓的有效容积和外形尺寸及功能配置根据需要进行设计，起到用于储存污泥并起缓冲作用.仓内可根据需要加设性能可靠的沼气浓度检测报警装置和超声波料位检测仪，以便防爆通风和控制给料.

2.2 正压给料机供料

正压给料机为双轴齿形结构，采用变频电机驱动.可以根据设定给料压力自动调整输送量.当出料斗中污泥的压力升高时，自动降低转速从而减少输送量，当出料斗中污泥的压力降低时，自动提高转速从而增大输送量，保证以一定的正压力向膏体泵供料，提高膏体泵输送污泥的效率.

2.3 污泥的输送系统

由于污泥属于非牛顿流体，粘度大、自流动性差难于输送，污泥的干化焚烧系统又要求根据具体工况对污泥输送量随时做到精确调节，因此选用北京中矿的膏体泵.该泵是一种新型膏体泵送设备，具有出口压力大、输送距离远；输出量可无级调节；换向阀结构简单，吸、排料无阻碍；料缸直径大，便于含水量低的浓稠物料吸入；采用闭式液压系统，具有压力冲击小、管路压力损失小、高效、节能、无级调节泵送输出量、出料稳定等优异功能；主要易损件表面经过特殊强化处理，使用寿命长，并可方便地进行维修和更换等特点.专用的双缸电液比例高压柱塞式泵，可将高浓度原生污泥（不含添加剂）进行大高度、远距离的输送；还具有“正压入料”和污泥流量“变流量恒压力”控制的特点.

污泥输送管道采用ZST膏体输送复合管.ZST膏体输送管采用内喷涂超高分子材料涂层技术，其具有摩擦系数小、耐磨损、耐腐蚀、耐冲击、使用寿命长等特点.管道的联接采用耐振快装法兰，密封效果好，并能够吸收管道的轴向振动，能防止由于管路压力波动及振动而造成的法兰联接面泄漏.管路的固定采用具有阻尼吸振的管路附件，能够吸收管道的振动.

2.4 污泥的干化焚烧过程

污泥被输送至缓冲斗后通过螺旋输送机给料至SNT－1500旋流喷动干燥机.螺旋输送机为无轴形式的螺旋输送机，主要由驱动装置、支架、输送螺旋、U型槽、衬板、盖板、进料口等组成.无轴螺旋输送机结构简单，物料由进口输入，经螺旋推动后由出口输出，整个传输过程可在一个密封的槽中进行，降低了噪声，减少了异味的排出.由于设备中没有高速运转零件，因此螺杆磨损低，设备能耗低，几乎不需维修.

在烟道里的烟气，约170℃，分成两部分进入干燥机：一小部分烟气由底部的旋转叶片进入干燥室内，其作用是将湿污泥送入干燥室内，并使湿污泥雾化呈悬浮状态；另一部分烟气通过鼓风机切向送入旋流喷动干燥机，湿污泥经污泥泵送进干燥室内，与切向进入的高温高速旋转干燥介质相撞击，使之微粒化并呈激烈的喷动流化状态.较大、较粘的湿污泥一边干燥一边由安装在干燥室底部的干燥搅拌装置进行机械破碎.处于流化状态的污泥颗粒，由于增加了比表面积及气固间的传热传质系数，湿污泥中的水份迅速蒸发、干燥.干燥室底部采用喷动床技术，提高了干燥室底部的气速，以防较大污泥颗粒沉入底部堵住进风口.达到一定干度的干污泥颗粒被气流带出干燥室外，进入捕集系统而被捕集.干燥过程控制参数为干燥室内的温度、差压及干燥搅拌电流.经过干化处理后的污泥颗粒和生活垃圾按照一定比例进行掺混，然后进行焚烧发电.利用完毕后的烟气再送入烟道与其它烟气经烟气净化系统进行环保处理，净化达标的废烟气通过一台引风机进入烟囱排放.

3 结 语

利用生活垃圾焚烧发电厂排放的烟气余热资源干化污泥，并将干化后的污泥颗粒与垃圾一起焚烧发电，有效地克服了污泥焚烧处理过程中投资和运行费用高的问题，充分回收利用了烟气余热及污泥中含有的热值.应用这种新技术后 ，锅炉尾气和灰渣中的污染物指标全部合格，防止对环境造成二次污染，炉渣和水泥还可制成混凝土多孔砌块砖.因此，循环流化床锅炉掺烧城市污泥是实现污泥无害化、减量化、资源化处理的有效途径，具有良好的经济效益、环境效益和社会效益和推广应用价值.

［1］吴 越，时 剑，童 红.应用循环流化床锅炉掺烧城市污泥的技术研究［J］.环境保护科学，2009，35（5）：35－37.

［2］翁焕新.污泥无害化、减量化、资源化处理新技术［M］.北京：科学出版社，2009.

［3］杨 敏，汪 磊.循环流化床锅炉在污泥焚烧中的工艺特性的研究［J］.锅炉制造，2008（4）：69－71.