燃煤电厂污泥掺烧技术研究
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污泥与燃煤掺烧技术应用研究摘要:本文主要阐述了凤台电厂输煤系统在污泥与燃煤掺烧技术的应用研究,过去电厂污泥需要运出场外通过有处理能力的单位进行处理。
由于电厂对外单位的管控难度高,若厂外单位违规,电厂也会因此产生环保风险,为了彻底消除污泥处理过程中存在的风险,同时积极响应国家环保政策,凤台电厂对污泥处理方式进行了详细的调研及论证,确定了将污泥掺配到燃煤中进行燃烧处理的方式,并初步形成了污泥烘干及直接掺配两种可行性方案。
从处理效果、资金成本、建设周期等方面进行综合考虑分析,最终选择了成本低、建设周期短、处理效果好的螺旋给料机直接掺配方案。
引言火力发电厂在生产过程中会产生污泥,原有的处理方式是外运后交由专业单位处理。
但是此种方式在运输环节、外单位管控、污泥处理溯源等方面难度较高,污泥处理的管理成本、技术成本比较高,而且存在较大的环保风险。
为了彻底消除污泥处理过程中存在的风险,降低处理成本。
凤台电厂对现有的污泥处理方式进行调研论证,同时借鉴垃圾发电厂及循环流化床生产经验,确定了将污泥掺配到燃煤中进行燃烧处理的方式。
1 污泥掺烧方式现有的污泥处理方式较多,主要方式有四种:填埋、堆肥、焚烧和协调焚烧。
按照污泥处理减量化、无害化、资源化的处置方向。
凤电电厂依据火力发电厂的生产特点,充分利用燃料输送设备、锅炉、烟气处理等设备,确定通过焚烧的方式处理电厂产生的污泥。
即将污泥掺配到燃煤中,然后将掺配后的燃煤送入锅炉中进行燃烧处理。
长期以来,大多数人对污泥焚烧工艺存在误读,普遍认为它是一种高能耗工艺和高碳排放工艺,认为焚烧设备投资较大,且焚烧过程中将会产生烟气污染。
但是对于现代化火力发电厂来说,这些问题却可以迎刃而解,火力发电厂本来就有大型锅炉、完善的烟气脱硫及脱硝处理系统,利用原有设备就能完成掺烧工作污泥在1000℃以上的焚烧过程中会发生化学及物理变化,使污泥的最终处理达到无害化,因此焚烧处理方式是火力发电厂污泥处理的最优选择。
火电厂掺烧污泥可行性研究市政污泥是污水处理厂产生的固体废物,处理不当将会造成严重的二次污染。
本文探讨利用火电厂锅炉处理污泥的可行性。
通过对干化热源、废烟气的处理、掺烧方式及锅炉燃烧适应性等方面进行分析,论证掺烧污泥的可行性,为今后污泥综合利用项目提供依据及参考。
标签:火电厂;污泥;掺烧;可行性1 前言目前,市政污泥的处理主要有填埋、堆肥和焚烧三种途径。
填埋处理不仅占地,而且容易造成环境污染[1]。
堆肥处理因为污泥成分日趋复杂,且存在重金属污染的威胁,受到诸多限制。
焚烧处理可实现污泥综合利用,且可将环境污染的影响降至最低,因此适用范围最广泛。
在现有的污泥焚烧处理工艺中,干化掺烧技术因其工艺先进,无二次污染[2],同时污泥处理企业能得到政府的补助。
既解决了污泥污染的难题,企业也能从中受益。
因此,利用电厂燃煤锅炉进行污泥焚烧,具有显著的社会效益和经济效益[3]。
下面以某火电厂为例,研究燃煤锅炉掺烧干化污泥的可行性。
2 项目概况2.1 电厂概况某电厂位于湖北省武汉市,现有两台200MW机组,锅炉采用东方锅炉厂制造的亚临界压力、一次中间再热、自然循环的汽包锅炉。
锅炉设计煤种为烟煤,制粉系统采用中储式钢球磨。
锅炉原采用四角切圆燃烧方式,百叶窗式水平浓淡燃烧器。
一、二次风喷嘴间隔布置,每只燃烧器风箱分成十五层。
每个角燃烧器喷口分成上、下两组。
为了满足国家日益严格的环保要求,电厂对锅炉进行了低氮燃烧器改造,将燃烧器改为烟台龙源电力技术股份有限公司的上下浓淡低氮燃烧器,并在主燃烧器区上方布置四层分离燃尽风,改后锅炉的NOx生成浓度由600mg/Nm3以上下降至400mg/Nm3左右。
制粉系统为中储式、乏气送粉,配4台钢球磨煤机、4台排粉机,每台排粉机出口接6根一次粉管。
制粉系统设置4个原煤仓和2个煤粉仓用于储存将进入磨煤机的原煤和供锅炉燃烧用的煤粉。
2.2 污泥概况电厂附近已投运的4家污水处理厂日产污泥300吨,污泥年产量达10万吨。
深圳能源集团股份有限公司广东深圳 518000摘要:污泥焚烧处理技术具有焚烧后剩余污泥体积最小、可就地焚烧且处理速度快无需长期储存、无需长距离运输、可回收能量、可使有机物全部碳化并杀死病原体等优点,是目前国内外公认进行污泥处置最彻底的方案。
深圳妈湾电力有限公司(以下简称“妈湾电厂”)是深圳地区唯一的大型燃煤发电厂,利用现有燃煤机组掺烧污泥,是污泥处置经济、环保的技术路线,可以有效缓解深圳市现阶段严峻的污泥处置问题。
基于此,文章本文对妈湾电厂燃煤与污泥耦合处理进行深入分析与研究,以期为同类污泥掺烧项目提供借鉴和参考。
关键词:燃煤电厂;污泥掺烧;方案选型深圳妈湾电力有限公司位于广东省深圳市珠江入海口东岸,是深圳地区唯一的大型燃煤发电厂,利用现有燃煤机组掺烧污泥,是污泥处置经济、环保的技术路线,可以有效缓解深圳市现阶段严峻的污泥处置问题。
深圳处于粤港澳大湾区核心位置,粤港澳大湾区环境发展规划为美丽中国的示范区和绿色发展示范区,污泥等固废的清洁化处置对深圳的绿色发展起到至关重要的作用。
本工程作为深圳市唯一的大型燃煤机组,如果能够利用这些污泥资源就地发电,不但可以减少锅炉煤耗量,获得一定的经济效益,而且对保护环境和改善生态有重要作用。
1背景分析自2009年以来,我国环境保护部、住房和城乡建设部以及科技部等部委,纷纷颁布了《污泥处理处置及污染防治技术政策》、《污泥处理处置污染防治最佳可行技术指南》以及《城镇污水厂污泥处理处置技术规范》等多项污泥处理处置的相关政策、规范及标准。
这些文件明确了污泥焚烧技术在我国的定位及应用条件。
其中,《污泥处理处置及污染防治技术政策》(2009年)明确提出:经济较为发达的大中城市,可采用污泥焚烧工艺。
鼓励污泥焚烧厂与垃圾焚烧厂合建;在有条件的地区,鼓励污泥作为低质燃料在火力发电厂焚烧炉、水泥窑或砖窑中混合焚烧。
《“十三五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》针对污泥无害化处置提出了较高要求,目标是到2020年底,地级及以上城市污泥无害化处置率达到90%,其他城市达到75%;县城力争达到60%。
煤与污泥掺混燃烧特性的研究
目前,随着我国工业化加快和农村城镇化加速,污水处理量越来越大,污泥的产量也越来越大。
日益增长的污泥量危害着人类的居住环境,而居民环保意识逐渐提高。
如何污泥高效、科学的利用已成为我国亟待解决的问题。
焚烧法可以使污泥减容化、稳定化、无害化和资源化。
本文将三种污泥与煤混合燃烧,旨在研究污泥与煤的混合燃烧特性,为更好地开发推广污泥掺混燃烧技术。
本文通过选取三种取自河北省某市的城市污泥、印染污泥和造纸污泥,按照不同的配比与煤粉进行混合,并在20K/min升温速率、空气气氛下对混合样品进行一系列的热重燃烧实验。
依据燃烧实验所得的TG-DTG曲线,对污泥、煤的单独燃烧特性进行了分析,比较了煤种和不同污泥以及污泥之间单独燃烧特征温度和特征指数的异同,分析了污泥与煤单独燃烧特性的差异。
依据燃烧实验所得的TG-DTG曲线,对三种污泥分别与煤的混合燃烧特性进行了分析,比较了相同掺混比例不同种污泥与煤混合燃烧基本特性的差异,以及同种污泥不同掺混比与煤混合燃烧基本特性变化。
对实验数据进行动力学分析处理,采用Coats-Redfern积分法确定了燃烧过程中反应机理并划分温度区间并拟合整理出拟合方程,求出了反应动力学常数指前因子A、活化能E以及质量平均表观活化能Em。
从污泥与煤的混合燃烧试验可以得出,污泥与煤混合有利于燃烧,混合燃烧受掺混比影响较大并且存在一个燃烧最优的掺混比。
混合燃烧效果受污泥种类影响较大。
污泥与煤的混烧提高了纯煤和纯污泥的燃烧特性,为污泥与煤的混烧技术提供了理论基础,为深入研究污泥燃烧提供可
靠的参考数据。
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污泥与燃煤掺烧技术应用研究污泥与燃煤掺烧技术是指将污泥与燃煤混合后共同燃烧,利用煤炭的燃料价值和污泥的有机物以及可燃物质的能量价值,经过适当的预处理和控制,实现对污泥的资源化利用和减量化处理。
以下是对污泥与燃煤掺烧技术应用的研究。
一、技术原理1.预处理:污泥经过干化、脱水等处理,将水分和有机物含量减少,提高燃烧效率。
2.控制技术:掺烧过程中,采用合理的配煤比例和燃烧控制技术,保持燃烧过程的稳定性。
3.污染物控制:利用燃煤锅炉的适应性燃烧装置及尾部烟气处理设备,控制污泥燃烧过程中排放的污染物。
二、应用研究内容1.燃煤锅炉适应性:研究不同类型燃煤锅炉(如循环流化床、燃煤锅炉等)对污泥与燃煤掺烧的适应性及适用条件。
2.配煤比例:通过实验和模拟计算,确定不同条件下的最佳掺煤比例及掺烧燃料搅拌方法,提高燃烧效率。
3.烟气排放特性:对掺烧过程中的排放物质进行监测和分析,探究污泥掺烧对排放物和烟气特性的影响。
4.环境效益评估:对掺烧技术的综合环境效益进行评估,包括污泥减量、废物减少、能源利用增加等方面。
三、应用研究意义1.资源化利用:通过污泥与燃煤掺烧技术,实现对污泥中有机物和可燃物质的利用,减少了对煤炭资源的需求。
2.减少污泥处置成本:掺烧技术将废弃物污泥投入到煤炭燃烧过程中,减少了污泥的处置成本。
3.污染物排放减少:采用适当的掺烧技术和控制措施,降低了污泥燃烧过程中的污染物排放。
4.经济效益增加:掺烧技术可以增加煤炭锅炉的利用率,提高能源利用效率,带来经济效益增加的同时,也减少了煤炭的消耗和采购成本。
综上,污泥与燃煤掺烧技术的应用研究对于实现污泥资源化利用和减量化处理具有重要意义。
通过优化掺烧工艺和控制措施,可以减少污泥的处置成本,降低污染物排放,提高能源利用效率,实现环境与经济的双重效益。
火电厂掺烧污泥可行性研究随着城市化进程的加快和人口数量的增加,城市污泥的处理问题日益突出。
火电厂作为能源生产的重要组成部分,其高温燃烧技术对处理城市污泥具有很大的潜力和优势。
进行火电厂掺烧污泥的可行性研究非常重要。
火电厂掺烧污泥是指将城市污泥与煤炭一同投入火电厂进行燃烧。
这种处理方式不仅可以有效处理城市污泥,减少环境污染,还能够节约资源和降低能源消耗。
下面从污泥燃烧特性、掺烧对火电厂影响以及经济性等方面进行探讨。
污泥燃烧特性是进行火电厂掺烧污泥的重要依据。
污泥的主要成分是有机物质和无机物质,其中有机物质在燃烧时释放出热能,起到燃料的作用;而无机物质则会产生灰渣,可能影响到火电厂的正常运行。
对污泥进行燃烧特性测试,包括热值、灰分、挥发分和固定碳等指标的测定,有助于评估其作为燃料的可行性。
火电厂掺烧污泥对火电厂的影响是进行可行性研究的关键。
污泥的掺入会对火电厂锅炉的燃烧特性产生一定的影响,如影响锅炉的燃烧稳定性、煤粉燃烧效率和炉温分布等。
在进行火电厂掺烧污泥时,需要对锅炉进行合理调整,以保证燃烧的效果和火电厂的正常运行。
经济性是进行火电厂掺烧污泥可行性研究的一个重要方面。
火电厂进行污泥掺烧不仅减少了环境污染,还能够节约煤炭资源和降低燃料成本。
火电厂可以通过销售产生的余热或灰渣,增加收入。
对火电厂掺烧污泥进行经济性分析,包括成本和收益的估算,可以评估其经济效益。
火电厂掺烧污泥具有很大的可行性。
火电厂掺烧污泥仍需要面临一些挑战,如污泥的质量波动、处理技术的成熟程度和政策支持等。
应加强研究和推广,提高掺烧污泥的技术水平和经济效益,以实现城市污泥的有效处理和资源化利用。
火电厂掺烧污泥可行性研究随着城市化的迅速发展,排放大量有机固废污泥给环境带来了巨大的危害和困扰,而处理污泥的成本也越来越高。
火力发电厂被广泛认为是一种可行的解决污泥问题的方式,因为火力发电厂具备化学、物理和生物三种技术处理污泥的能力。
本文将阐述火电厂掺烧污泥的可行性研究。
该方法是指将在城市污水处理厂产生的污泥和煤一起燃烧,以解决污泥处理的问题和减少煤的使用。
具体来说,将分析掺烧污泥的技术过程、经济性、环境效益和安全性等方面的问题。
技术过程火电厂掺烧污泥的技术过程主要包括干燥、预处理和燃烧三个阶段。
在干燥阶段,要将污泥中的水分去除,以提高热值和燃烧效率。
一般采用离心机或压滤机等干燥设备,在运输过程中同煤一起送到锅炉燃烧室。
这样不仅可以减少运输成本,而且可以提高燃烧效率。
在预处理阶段,要去除污泥中的有害物质,并对污泥进行掺配,以保证燃烧的安全性、稳定性和完整性。
一般采用生物处理和化学处理等方法,可以去除大部分有机物和重金属等有害物质,以防止对环境的污染。
在燃烧阶段,将掺配好的污泥和煤在锅炉中进行燃烧,以发电并产生高温高压蒸汽。
这样不仅可以减少煤的使用,减少二氧化碳等温室气体的排放,而且可以降低污染物的排放,提高热效率。
经济性火电厂掺烧污泥的经济性主要体现在降低污泥处理成本和提高热效率两个方面。
首先,火电厂掺烧污泥可以解决污泥处理的问题,节约掉传统的处置费用和运转费用,减少城市锅炉等生产企业的运作负担。
这样可以降低企业的生产成本,提高企业经济效益。
其次,掺烧污泥能够提高热效率。
污泥具有良好的燃烧性,其热值大于一些常见的燃料,如木材和麦秸等。
因此,掺烧污泥可以提高锅炉的热效率,降低油、气等其他燃料的使用,减少企业的能源消耗,从而降低企业的运营成本。
环境效益首先,掺烧污泥可以减少废弃物的处理量。
城市污泥处理厂产生的废弃污泥需要填埋、堆肥等方式处理,在处理污泥的过程中产生的可能会对环境产生严重的影响。
因此,将污泥和煤共同处置可以减少废弃物的处理量。
火电厂掺烧污泥可行性研究
污泥是城市污水处理过程中产生的固体废弃物,其含有有机物和无机物的混合物。
传统上,污泥被视为一个环境污染源,需要进行有效处理和处置。
火电厂作为能源产业的重要组成部分,具有大量的热能和电能产生能力。
掺烧污泥在火电厂中被认为是一种可行的处理方式,具有经济和环境效益。
掺烧污泥可以有效减少废物的数量和处理成本。
污泥通常需要经过干化、压实等处理手段才能够减少其体积。
这需要大量的能源和经济投入。
而污泥掺烧的方式,可以利用火电厂本身的产能,将污泥与煤炭一起燃烧,减少了处理的工序和成本。
掺烧污泥还可以释放污泥中的热能,提高火电厂的能源利用效率。
掺烧污泥有助于减少污泥处置对环境造成的影响。
污泥的长期堆放和填埋处理方式往往容易造成地下水和土地的污染,引起环境问题。
而通过掺烧污泥,可以将污泥中的有机物和无机物高温燃烧,使其转化为二氧化碳、水、灰渣等无害物质,减少对环境的污染。
掺烧污泥也要考虑其对火电厂运行安全和废气排放的影响。
在掺烧过程中,污泥中的特定物质可能会对火电厂的炉膛和设备造成损害,而且燃烧排放的废气中可能含有有毒物质和颗粒物,需要通过适当的处理措施降低其对环境和人体的影响。
火电厂掺烧污泥是一种可行的处理方式。
它可以减少废物的数量和处理成本,降低对石煤的依赖和能源消耗,减少污泥对环境的影响。
在实施掺烧污泥方案时,需要仔细考虑与火电厂运行安全和废气排放相关的问题,选择合适的处理方法和技术,以达到经济和环境效益的最优化。
火电厂掺烧污泥可行性研究随着城市化进程的不断加快和人口的快速增长,大量的生活污水和工业废水产生了大量的污泥。
污泥的处理和处置问题日益凸显,成为环境保护的重要课题之一。
火电厂作为能源生产的重要基地,可以提供一个可行的处理和处置污泥的途径。
火电厂具有大量的热量资源,掺烧污泥可以将废弃物转化为能源,实现资源的综合利用。
污泥的高热值和低水分含量也非常适合于火电厂的燃烧过程。
在火电厂中掺烧污泥具有显著的经济以及环境效益。
火电厂掺烧污泥可以减少污泥的体积,解决污泥处理和处置的难题。
污泥含有大量的有机物和无机物,直接焚烧会产生大量的二氧化碳和烟尘排放,给环境造成严重的污染。
而将污泥与煤一起燃烧可以将有机物转化为能源,并通过现代污染治理技术有效控制二氧化碳和烟尘的排放。
火电厂的高温高压条件有利于污泥的彻底燃烧,减少有害物质的生成。
火电厂掺烧污泥可以提高燃烧效率,降低燃料消耗。
污泥燃烧具有高热值和低水分含量的特点,可以提供更多的热能,提高锅炉的热效率。
污泥中的矿物质和无机盐类可以促进煤的燃烧,增加燃料的利用率。
这样不仅可以减少对传统煤炭的需求,降低能源消耗,还可以减少二氧化碳等温室气体的排放,对应对气候变化具有积极的作用。
火电厂掺烧污泥有助于改善烟气的污染控制。
污泥掺烧后,烟气中的氮氧化物和硫氧化物等有害物质可以与污泥中的固定化合物进行反应,减少它们的排放。
火电厂通常配备了先进的烟气脱硝和除尘设备,可以对烟气中的污染物进行有效的处理,保证排放的烟气符合环保要求。
火电厂掺烧污泥具有显著的经济和环境效益。
通过综合利用污泥资源,可以实现废弃物向能源的转化,为火电厂提供可持续发展的动力源。
在实施火电厂掺烧污泥的过程中,还需要关注污泥和煤的混合比例、燃烧工艺和污染物控制等问题,确保燃烧过程的安全和环保。
还需要加强对火电厂掺烧污泥技术的研究和推广,进一步提高资源利用的效益和减少环境污染。
燃煤电厂污泥掺烧技术研究摘要:随着我国城市化进程的加快,城市生活污水量急剧增加。
污泥作为污水处理后的附属产品,对环境影响极大,因此污泥的无害化、减量化、资源化处理迫在眉睫。
燃煤电厂污泥掺烧是实现最大体积减少污泥的处置方法之一。
发达国家和地区中,污泥掺烧工艺已逐渐成熟,在燃煤电厂的应用更为广泛。
综述了污泥掺烧技术的现状,分析了燃煤电厂掺烧污泥造成的影响,并讨论了燃煤电厂污泥掺烧技术的未来发展方向。
关键词:燃煤电厂; 污泥; 掺烧; 焚烧设备随着我国城市化进程的加快,生物质垃圾处理需求逐渐增加。
截至2018年6月底,全国地市级城市建成城市污水处理厂累计5 222座(不含乡镇污水处理厂和工业),污水处理能力达2.28亿m³/d。
典型污泥成分复杂,由各种有机相、无机相、水分以及水溶性物质构成。
除此之外,还含有其他物质,如:致病菌、病毒等有害微生物;铜、锌、汞等重金属;多氯联苯、二噁英等难降解物质。
如何采取有效措施,实现污泥处置“无害化、减量化、资源化”是急需解决的问题。
常见的污泥处理技术有堆肥处理、海洋倾倒、填埋、农用和焚烧等。
但以上几种方法存在有害物质残留、重金属污染、水体污染、土地资源浪费、运行成本高等缺点。
燃煤电厂掺烧污泥处理一般是指将污泥送入锅炉与煤炭进行混烧。
只要工艺选择恰当、设施设备运行良好、操作运行规范,该方法可以减少甚至不添加辅助燃料,从而实现污泥的无害化、资源化、减量化,是一种极具前途的处置方法。
1. 燃煤电厂掺烧污泥研究现状国外较早对燃煤电厂掺烧污泥进行了研究。
世界上第1台焚烧污泥的流化床锅炉在1962年建于美国华盛顿,至今仍在运行。
目前,在众多污泥处理处置工程中,污泥掺烧工艺被认为是污泥处理中的最有效技术之一。
1.1 国外研究现状污泥焚烧多段竖炉在德国首先得到应用,而后流化床炉逐渐占领了市场,大排放量,自2012年以来,韩国政府对运行能力超约占90%以上份额。
为减少CO2过500 MW的燃煤电厂的发电公司实施了限制性政策。
此外,煤电公司已尝试使用污泥作为可再生燃料资源。
焚烧法处理污泥在日本应用最为广泛,1992年共有1 892座焚烧炉燃烧处置了75%的市政污泥。
KRU O等人发现燃烧半干污泥时,烟气中NOx的浓度高于湿污泥而低于干污泥,一次风温较高时可以降低烟气中N2O,CO,NH3和Corg(有机碳)的浓度;TAN P 等人研究了木质生物质及污水污泥混合燃料与煤共燃条件下的燃烧情况和灰分行为,发现在燃料中加入大量木质生物质可降低挥发性、点火温度和燃尽温度,混合燃料导致各种灰分聚集倾向,高温和木质生物质的添加导致灰分增加;FU B 等人研究评估了来自6个污水处理厂和不同污泥处理装置的干燥污水污泥样品的燃烧特性和共燃效率,发现与煤掺混比例在30%以下时具有较高的热值(8 083~16 124 J/g之间)。
此外,在各种污水污泥稳定化方案中,石灰稳定化影响热特性最多,厌氧稳定处理的污泥的热值低于有氧稳定的污泥,随着混合物中污泥含量从5%增加到30%,燃烧效率从99.5%逐渐降低到97.5%。
AYSE S A等人对污水污泥、煤和生物质颗粒的燃烧机理和动力学进行了比较分析,认为与生物质相比,污水污泥的着火点更高,生物质和污水污泥的性质会导致燃烧过程的强化。
德国Berlin-Ruhleben污泥焚烧厂采用流化床焚烧湿污泥,脱水后含水率为75%,每天约产生45 t灰分,烟气中SO2含量为30 mg/m3。
在烟气脱硫系统中,每天消耗CaO约2.5 t,并产生7 t石膏。
1.2 国内研究现状我国燃煤电厂污泥掺烧技术要求污泥焚烧炉能处理65 t/d的污水污泥(含水量85.1%),同时处理废塑料和废橡胶各2.5 t/d。
张成等人认为,在相同掺烧比情况下,降低污泥的含水率会增加NOx的排放,但有利于改善锅炉的燃烧特性;污泥掺烧比小于20%时,燃烧特性与污染物NOx的排放特性与单煤燃烧情况基本类似;污泥掺烧比大于20%时,整体燃料特性出现显著变化,锅炉燃烧效果变差,NOx排放大幅度上升。
廖艳芬等人研究发现,由于利用了固体废弃物的化学内能,污泥与垃圾或者与煤混合掺烧降低了化石能量消耗,但环境排放以酸化和富营养化为主,对局地性环境影响较大。
张世鑫等人研究表明,利用电厂目前运行的1 025 t/h循环流化床锅炉机组实现日掺烧生物质200 t、处理固废400 t、垃圾衍生燃料(RDF) 50 t、污泥200 t是可行的,且利用电厂现有的除尘系统、脱硫系统、脱硝系统,可以达到生物质掺烧及城市固废处置无害化和资源化的目的。
贾建伟对电厂锅炉掺烧污泥进行了分析设计,以蒸汽对污泥进行干化,然后进行燃烧,最终实现了污泥的再利用。
从以上综述可以发现,污泥焚烧研究在国内外取得了一定的进展,但仍有提升的空间。
污泥焚烧技术,尤其是对污泥与煤的掺烧进行进一步的研究和发掘很有必要。
近年来,随着研究的深入,不同的污泥掺烧工艺也给污泥焚烧处理提供了多种选择。
02. 燃煤电厂污泥掺烧技术工艺流程燃煤电厂锅炉主要炉型为煤粉炉和循环流化床锅炉。
研究者分别提出了城市污泥在煤粉炉和循环流化床锅炉中与煤混合燃烧的技术手段。
具体工艺流程如图1所示。
无论是煤粉炉或是循环流化床锅炉对燃料的含水率都有严格的要求,含水率与热值之间的关系如表1所示。
由表1可知,污泥含水率越高,热值越低,随着含水率的升高,热值从12 558 k J/kg降至-950 k J/kg。
目前主要的污泥干化处理技术有热蒸汽、烟气干化、脱水剂干化等。
如果采用烟气干燥污泥,烟气中的粉尘会对设备的管壁进行冲刷,而且需要单独的引风机,将会产生额外的耗电与热损失。
若全部采用脱水剂干化则经济性无法保证。
因此,常用的污泥干化技术主要采用热蒸汽作为热源干化或半干化污泥。
该技术具有污染小、噪声小、系统简单等优点。
循环流化床锅炉因其特殊的结构而具有蓄热量大、可低温燃烧、煤种适应性强、燃烧稳定、氮氧化合物排放低等优点,但对二噁英的生成不可控。
煤粉炉则在兼具以上优点的同时能有效处理污染物,是可靠的污泥与煤掺烧工艺。
但污泥通常在焚烧炉与煤混烧,会对原有的设备造成影响。
03. 燃煤电厂掺烧污泥的影响因素分析3.1 掺烧污泥对锅炉的影响(1)制粉系统磨损、积煤、堵煤污泥与煤粉混合后物料的含灰量增加,同时携带部分金属元素,会增加燃烧器、喷口、管道的磨损,另外混合物中碱金属含量的增加容易导致受热面结渣和腐蚀。
由于污泥含水量高,经干燥预处理后含水量仍比煤高,因此污泥与煤炭掺混后提高了物料的黏度并降低了流动性,易使制粉系统发生积煤、堵煤。
(2)受热面磨损、积灰增加烟气中的含灰量增加,将导致受热面的磨损和水平烟道的积灰加重。
(3)对锅炉效率的影响掺入污泥后燃料的整体热值下降,飞灰增加,将降低锅炉的整体热效率。
(4)酸性气体排放的增加在燃料中掺入污泥,NOx和SO2的排放量有所增加,导致管道腐蚀严重加剧。
(5)对其他设备的影响含灰量的增加,使得对于除尘器、引风机、仓泵、出渣装置的容量均要求增加,从而增加了机组的投资成本。
3.2 掺烧污泥对污染物排放的影响(1) SO2的形成和排放污泥的组成包含有机硫和无机硫,SO2的生成与污泥本身的含硫量、炉膛温度、空气过量系数、污泥含水率、湍流强度以及烟气停留时间等都有关系。
污泥含水率对烟气中SO2浓度的影响较大,水分的存在会使SO2排放减少。
当水分大于40%时,SO2排放急剧下降。
(2) NOx的形成和排放污泥燃烧过程NOx的生成机理一般情况下与煤相同,然而污泥中的氮、挥发分和灰分含量很高,固定碳含量则很低。
污泥中的氮含量一般为6%~8%,并以氨的化合物形式存在,因此污泥掺烧后NOx排放比单纯燃烧煤炭更高。
(3)烟尘的形成与排放燃料燃烧时会产生烟尘。
污泥中重金属含量较高,在掺烧过程中常以金属化合物或金属盐的形式混入烟气中排放造成污染,或沉积在管道、室壁的表面,加速了设备的腐蚀,同时影响了传热。
(4)二噁英的形成与排放二噁英是多氯二苯并二噁英和多氯二苯呋喃两类化合物的总称,是一种难降解的致癌物,具有热稳定性,通常当温度高于850℃时,才被分解破坏。
因此,要求焚烧炉的燃烧温度高于850℃,并保证二噁英的停留时间在2 s以上,这样才可以进行有效分解破坏。
目前,电厂1 025 t/h流化床锅炉负荷率较高,锅炉额定负荷下的燃烧温度均可以达到900℃以上,炉膛内烟气停留时间大于5 s。
煤粉炉燃烧温度可达更高,但锅炉尾部排放的温度较低,二噁英依然可能存在,还需要进一步研究。
(5)炉渣中重金属的形成与排放在污水处理过程中,70%~90%的重金属元素通过吸附或沉淀而转移到污泥中。
污泥掺烧过程中重金属一部分以炉渣的形式排出,一部分由于焚烧炉中出现的过量空气、湍流、真空等原因出现在烟气中,形成飞灰颗粒,从而对机组造成一定的影响,因此需要研究燃煤锅炉在不同运行工况下最佳的掺烧比,减小对锅炉机组产生的影响。
04. 燃煤电厂掺烧污泥的发展趋势目前,污泥的无害化处理以及资源化利用还处于探索阶段,焚烧和填埋仍将在一定时间内成为我国污泥处理的主流。
但研究发现,电站锅炉机组掺烧污泥避免了污泥填埋所产生的生物、化学、物理反应,消除了污泥中的有害气体和渗透液对大气、土壤的二次污染,能使有机物全部氧化,杀死病原体,可最大限度地减少污泥体积,达到了污泥无害化、减量化处理的目的,具有较好的环保效益。
总的来说,减少环境危害、降低污泥掺烧成本、控制污泥燃料特性、提高能源回收利用率是未来掺烧污泥技术的主要研究方向。
05.结论(1)污泥与煤炭掺烧可以极大地降低污泥处理处置的成本,衍生的环境保护、土地资源利用等问题得到了一定程度的解决。
电站锅炉进行小比例掺烧污泥,无论在可行性、可靠性和环保性上,均是城市污泥“无害化、减量化、资源化”处理的有效途径之一。
但城市污水污泥来源复杂,仍需进行大量的研究和试验。
(2)目前,污泥与煤炭掺烧是通过对电厂现有的设备进行适当改造而进行的,但掺烧污泥对机组设备的磨损、腐蚀不可避免,污染处理费用及设备损坏维修费用高昂是制约电厂进行掺烧污泥应用的主要因素,尚需相应的政策扶持,同样需要加强研究。