生活垃圾焚烧电厂渗沥液浓缩液回喷研究

赵宝华

摘 要：垃圾焚烧发电厂垃圾渗沥液膜处理后的浓缩液总氮和含盐量高，易结垢。该文总结了渗沥液浓缩液回喷炉膛的工艺流程，并全面分析了关键影响因素和对焚烧炉经济性的影响，认为渗沥液浓缩液回喷炉膛可实现渗沥液的无害化处理，同时可以降低炉膛温度，减少对炉膛的损害，但要保证雾化效果，合理控制回喷量，回喷量不宜大于垃圾处理量的10 %。

关键词：垃圾焚烧电厂；渗沥液；浓缩液；回喷

中图分类号：X703 文献标志码：A

生活垃圾焚烧发电厂渗沥液一般采用厌氧+硝化反硝化+膜法（超滤+纳滤或反渗透）的工艺组合。经过膜处理工艺产生污染物浓度非常高的渗沥液浓缩液，该浓缩液体积占渗沥液量的13 %～30 %，膜浓缩液的处理和处置是垃圾渗沥液零排放的关键。

1 渗沥液浓缩液的特性

生活垃圾焚烧厂渗沥液纳滤和反渗透这种膜处理工艺属于纯物理的物质分离过程，其结果必然会产生污染物浓度非常高的渗沥液浓缩液，该浓缩液体积占渗沥液水量的13 %～30 %，颜色一般为棕黑色。膜处理系统浓缩液总氮高达400 mg/L以上，含盐量高，电导率为50 mS/cm～80 mS/cm，易结垢，离子含量高。渗沥液浓缩液富集了渗沥液中几乎所有的一价盐，盐分含量很高。

2 渗沥液浓缩液处理工艺

目前，生活垃圾焚烧发电厂渗沥液浓缩液的处理方式主要有：

2.1 浓缩液回流

将浓缩液回流到调节池，随着长时间的回流，经过生化处理后的出水品质下降，后续膜组件结垢严重，膜的使用寿命也随之降低。

2.2 蒸发工艺

可将处理溶液体积浓缩到不足原液体积的2 %～10 %，但系统结垢严重，使换热效率和蒸发能效比降低，能耗较高，增加处理费用。

2.3 活性炭吸附+树脂吸附

对难降解有机物吸附作用好，出水中有机物浓度低。活性炭不易再生利用、对亲水性小分子有机物吸附效果较差，处理费用较高。

2.4 混凝沉淀处理技术

采用三氯化铁作为混凝剂，对浓缩液进行混凝沉淀预处理，有一定的净化效果，但不够彻底，该工艺一般用于其他处理工艺的预处理。

2.5 高级氧化

可以较为高效地去除浓缩液中的有机物，但不够彻底，有部分浓缩液残留，易产生二次污染，不能彻底解决浓缩液问题。

2.6 焚烧处理

具有污染物去除彻底、减量效果好和处理速度快等优点，但是焚烧处理过程控制复杂、操作水平要求高，限制了焚烧处理法的推广。

3 渗沥液浓缩液回喷炉膛工艺

在生活垃圾焚烧发电厂中，渗沥液浓缩液可喷入炉内焚烧处理。浓缩液喷入量根据炉内温度来调节，炉膛温度较高时增加浓缩液的回喷量，反之则减少回喷量。如果回喷浓缩液后，不能保证炉膛温度时，应启动辅助燃烧系统保证炉膛温度。

3.1 回喷工艺流程

现有渗沥液浓缩液回喷炉膛技术是将渗沥液浓缩液喷入焚烧炉进行高温氧化处理。主要工艺流程：浓缩液收集池→潜污泵→自动过滤器→缓冲罐→喷射泵→喷入炉膛。

3.2 影响因素分析

浓缩液回喷的关键是保证浓缩液充分雾化，以减少对焚烧炉燃烧条件的影响，而浓缩液的雾化程度受回喷系统运行条件和喷枪结构的限制。浓缩液成分复杂并随季节变化，氯化物和硫化物在高温烟气中对受热面管壁产生高温腐蚀。因此，应注意过量回喷浓缩液可能造成的危害。

3.2.1 保证雾化效果

如果雾化效果不好，浓缩液可能会落在炉排垃圾上，导致垃圾燃烧不均匀。如果浓缩液落入炉排下灰斗内，黏在内壁上，会造成灰斗堵塞，甚至影响一次风的喷射和炉排的正常运行。对回喷浓缩液进行过滤，尽量减少杂质，避免由于渗滤液浓缩液中杂质过多而导致喷枪堵塞，影响雾化效果。定期检查和清洗喷枪，确保喷枪正常工作。

3.2.2 科学控制回喷量

根据焚烧炉炉膛温确定浓缩液的合理回喷量，当焚烧炉低负荷运行，燃烧条件不佳时，减少浓缩液回喷量，甚至停止回喷，以保证环保指标达到排放标准。垃圾低热值小于4 184 kJ/kg时，炉膛内火焰较小，浓缩液不允许喷回。随着垃圾低位热值的增加，回喷量可相应增加，基本呈线性，但回喷量不应大于垃圾处理量的10 %。

3.2.3 运行实践分析

某生活垃圾焚烧厂经过运行摸索实践，自渗沥液浓缩液回喷装置启用以来，缓解了渗沥液池液位较高的状况，同时也给运行调整带来一些影响，主要有以下几方面：

3.2.3.1 对烟道温度的影响

浓缩液回喷对锅炉烟道温度的降低起到了很好的作用，浓缩液回喷量0.8 t/h～1.2 t/h时，锅炉额定负荷42 t以上时，炉膛温度较回喷前下降30 ℃～40 ℃，第一烟道温度约降低3 ℃～5 ℃。

3.2.3.2 对料床的影响

在喷枪雾化不佳的情况下，容易造成焚烧炉的偏料，影响焚烧炉的燃烧。部分浓缩液直接落到料层上，吸收了部分垃圾干燥所需要的热量，导致垃圾干燥不均匀，燃烧段后的燃烧不稳定。

3.2.3.3 对烟气的影响

烟气中含有部分水蒸气，浓缩液回喷后，烟气中的水分比例增加，在环境温度低的时候，迅速凝结成水，烟囱会出现冒白汽现象，容易给周围群众造成误会。

3.2.3.4 运行调整的影响

自动状态下，渗沥液回喷启停只参考炉膛温度，对锅炉负荷变化较快，炉膛温度变化时，回喷装置由于有启停前的冲洗过程，停运较慢，使调整过程加长，从而影响锅炉负荷，降低锅炉效率。

3.2.3.5 对管道积灰的影响

浓缩液回喷后烟气湿度增加，细小的飞灰颗粒凝聚成核，容易附着在管壁外，烟气空气预热器和过热器管壁的积灰量增加，导致烟气空气预热器和过热器的传热效果变差。

3.2.3.6 对物料消耗的影响

浓缩液回喷后，物资消耗增加。浓缩液属于高浓度污水，成分复杂，污染物浓度高、成分變化不稳定，含盐量高，为保证烟气达标排放，氢氧化钙、活性炭、乙炔等物资的消耗会增加。

3.2.3.7 对厂用电的影响

浓缩液回喷后，厂用电相应增加。浓缩液回喷需要压缩空气、喷射增压泵，厂用电会有明显增加。

3.2.3.8 浓缩液回喷的损益计算

浓缩液回喷的运行成本主要为回喷过程中造成的发电减少，其他消耗忽略不计。其发电降低计算如下：

η损在14.4 %～20 %。当炉膛温度维持在850 ℃～1 000 ℃，计算η损为16 %。

P损=（Q损×η损）/（3.6×102）=134.7 kW·h

按照现行垃圾焚烧发电上网电价0.65元/kW·h计算，每回喷1 t浓缩液造成电量损失约87.6元。

4 结论

（1）浓缩液回喷焚烧可实现浓缩液的彻底无害化处理，同时可以减少高温对焚烧炉运行工况的影响，提高运行效率，但盐类可能会在受热面管壁引起渐进的高温腐蚀。应合理控制浓缩液的雾化效果、回喷量等，根据垃圾低位热值、炉型等综合考虑。

（2）浓缩液回喷产生的运行费用为浓缩液喷入炉膛蒸发所消耗热能造成的发电损失，但其也可有效减少因结焦导致的停炉时间，提高锅炉的可靠性与经济性。

（3）应根据所焚烧垃圾的热值、垃圾费补贴、炉型、浓缩液产出量等，探索浓缩液回喷的数量，研究烟气量、烟气温度与浓缩液回喷之间的关系，从而实现回喷的效益最大化。

（4）当垃圾低位热值小于4 184 kJ/kg，炉膛温度低于850 ℃时，不允许回喷垃圾浓缩液。随着垃圾低位热值的增加，可相应增加浓缩液回喷量，但不宜大于垃圾处理量的10 %。

参考文献

[1]邓旭亮，荣丽丽，张春燕，等.膜滤浓缩液处理技术研究进展[J].工业水处理，2011，31（6）：10-13.

[2]管锡珺，赵亚鹏，智雪娇，等，垃圾填埋场反渗透浓缩液回喷至附近垃圾焚烧厂焚烧研究[J].环境工程，2016（5）：123-136.