浙大-煤泥及污泥流化床燃燒

煤泥及污泥流化床燃燒技術(shù)及應(yīng)用王飛浙江大學(xué)熱能工程研究wangfei@目錄1.煤泥燃燒技術(shù)2.污泥焚燒技術(shù)3.推廣應(yīng)用情況1.煤泥燃燒技術(shù)煤泥的特點(diǎn)細(xì)顆粒含量高而難以脫水：水分25-30％固相物的灰分含量常較高：灰分40-60％發(fā)熱量低：1000-3000kcal/kg物理性狀特殊煤泥流化床燃燒的主要困難由于細(xì)顆粒含量高，處置不當(dāng)會(huì)形成很高的可燃物揚(yáng)析損失，甚至正常燃燒過(guò)程都難以組織凝聚結(jié)團(tuán)現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致較大團(tuán)塊在流化床內(nèi)的沉積，從而對(duì)運(yùn)行的穩(wěn)定造成嚴(yán)重威脅關(guān)鍵技術(shù)路線與創(chuàng)新點(diǎn)采用大粒度高位給料，粒度20-30mm，利于燃料形成較大凝聚團(tuán)使煤水混合物在流化床內(nèi)結(jié)團(tuán)燃燒，以在較高斷面熱負(fù)荷下實(shí)現(xiàn)較高燃燒效率采用異重流化床技術(shù)，對(duì)煤泥團(tuán)形成“浮力”，以防止凝聚團(tuán)在流化床內(nèi)沉積，保證穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)路線與創(chuàng)新點(diǎn)采用自行研制的蠕動(dòng)泵管道輸送給料系統(tǒng)，以解決燃料特殊物理性狀的困難采用不排渣運(yùn)行技術(shù)保證異重流化床性質(zhì)的穩(wěn)定，并避免可燃物排渣損失將固硫劑和煤水混合物預(yù)混使之入爐后形成燃料固硫劑凝聚團(tuán)，以提高固硫劑利用率2.污泥焚燒技術(shù)

2.1污泥無(wú)害化處理刻不容緩按照目前城市污水處理能力，我國(guó)城市污泥的每年排放量（干重）統(tǒng)計(jì)值達(dá)到840萬(wàn)噸左右，折合成含水率80%的濕污泥4200萬(wàn)噸/年

污水處理設(shè)施的建設(shè)存在“重水輕泥”的思想，污泥大都進(jìn)行簡(jiǎn)單的堆放或填埋，對(duì)環(huán)境造成二次污染，也侵占大量土地污泥的無(wú)害化資源化處理已經(jīng)成為城市可持續(xù)發(fā)展過(guò)程中非解決不可的重大環(huán)保問(wèn)題2.2污泥處理的難點(diǎn)污水污泥富集有機(jī)組分，國(guó)外定義為生物質(zhì)能急迫性隨著污水處理率的上升，污泥的無(wú)害化處置成為一個(gè)重大環(huán)保課題：浙江海寧1500t/d，浙江富陽(yáng)4000t/d垃圾填埋場(chǎng)不允許接納污泥，污泥無(wú)處可堆難點(diǎn)體積龐大形態(tài)復(fù)雜，輸送困難含水量高，難以直接焚燒毛細(xì)水難以脫除2.3污泥能源化處理的優(yōu)點(diǎn)常用的污泥處理方法污泥能源化利用屬可再生能源符合我國(guó)建立節(jié)約型社會(huì)和實(shí)施科學(xué)發(fā)展觀的要求美國(guó)、加拿大、德國(guó)和日本均已成功應(yīng)用

填埋

堆肥建材化

處理穩(wěn)定可靠難以徹底解決污泥的二次污染充分資源化

適合推廣有害物徹底分解2.4污泥具有較高能源化利用價(jià)值干化后污泥的有機(jī)質(zhì)成分含量較高，熱值位于1500-3000kcal/kg之間，個(gè)別產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以印染紡織為主的城市污水污泥干基熱值可達(dá)4000kcal/kg污泥種類來(lái)源干基熱值（kcal/kg）城市生活污水污泥杭州四堡污水處理廠2472城市工業(yè)和生活污水污泥（生活污水占30％）杭州七格污水處理廠3314城市生活污水污泥上虞市污水處理廠1514造紙工業(yè)污水污泥富陽(yáng)市某造紙廠2306印染工業(yè)污水污泥（含20%生活污水污泥）紹興市污水處理廠4700造紙工業(yè)污水污泥義烏華川造紙廠1735造紙工業(yè)污水污泥平湖景興紙業(yè)22702.5污泥直接焚燒工藝流程污泥由輸送車輛或是管道輸送，卸入污泥儲(chǔ)倉(cāng)暫存，然后由泵送系統(tǒng)分別送入現(xiàn)有的循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行焚燒處置

優(yōu)點(diǎn)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，運(yùn)行費(fèi)用較低適用范圍污泥處理量不能過(guò)大（小于鍋爐蒸發(fā)量的10%）應(yīng)存在采用循環(huán)流化床的燃煤發(fā)電鍋爐污泥活塞泵直接焚燒濕污泥對(duì)原有電廠的影響如果每天要焚燒1噸的含水率80%的污泥就意味著要將0.8噸的水加熱成蒸汽，設(shè)備需要具有超負(fù)荷運(yùn)行能力污泥焚燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生酸性腐蝕性物質(zhì)，對(duì)尾部煙道的金屬材質(zhì)壽命有嚴(yán)重危害飛灰量增加，加劇尾部受熱面的磨損煙氣中水蒸汽含量增加，加重尾部煙氣處理系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，酸露點(diǎn)下降，引風(fēng)量增加

運(yùn)行參數(shù)原鍋爐加入80t/d污泥變化情況爐膛出口溫度℃831.7823.9下降7.8℃鍋爐熱效率%80.6676.07降低4.59%煤耗量t/d125131.8每焚燒1噸濕污泥需要多消耗80kg煤煙氣流量Nm3/h4568352678增加約15%煙氣流速（省煤器）m/s2.83.2灰濃度kg/kg0.020.026磨損率km=(3.2/2.8)3×(0.026/0.02)=1.9411.94增加到原有的1.94倍對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響以浙江海寧80t/d濕污泥摻入35t/h循環(huán)流化床鍋爐為例2.6污泥干化作為電廠燃料直接焚燒方案的缺陷污泥處理能力受到鍋爐蒸發(fā)量的限制對(duì)原有電廠運(yùn)行產(chǎn)生一定影響技術(shù)方案采用電廠蒸汽，采用間接加熱的污泥干化方式，將含水率80%以上的污泥半干化，形成顆粒狀污泥燃料，再作為現(xiàn)有電廠鍋爐燃料焚燒優(yōu)點(diǎn)入爐污泥形態(tài)與煤粉接近，對(duì)鍋爐改動(dòng)不大

污泥焚燒發(fā)電流程污泥干化技術(shù)污泥干化的難點(diǎn)→內(nèi)在水分難以脫除→能耗較大污泥干化技術(shù)的分類

→機(jī)械干化：適用于纖維質(zhì)較高的造紙污泥，對(duì)大部分污水污泥不適合→熱干化：分為煙氣干化和蒸汽干化浙江大學(xué)熱能所提出的對(duì)策→利用電廠低壓乏汽對(duì)污泥進(jìn)行干化煙氣干化存在的問(wèn)題

安全性問(wèn)題

一度在德國(guó)很流行的轉(zhuǎn)鼓（筒）式干化機(jī)發(fā)生過(guò)頻繁的自燃和爆炸事故，現(xiàn)在已經(jīng)淘汰了

環(huán)保難以達(dá)標(biāo)干化過(guò)程中產(chǎn)生的污染物將直接進(jìn)入煙氣，難以處理

干化需要的煙氣量大

根據(jù)測(cè)算，利用電廠煙氣余熱，1噸污泥焚燒后產(chǎn)生的煙氣熱量只夠干化0.09噸的污泥

污泥干化過(guò)程中污染物析出對(duì)煙氣干化，煙氣量大，污染物全部進(jìn)入煙氣，煙氣必須再次處理才能排放對(duì)蒸汽干化，污染物不會(huì)污染蒸汽，少量的廢氣進(jìn)入爐膛重新焚燒低能耗的污泥熱干化技術(shù)利用低壓蒸氣干化污泥的空心漿葉式干化機(jī)1W型槽體；2空心熱軸；3上蓋；4軸承及填料箱；5夾套；6楔形槳葉；7－齒輪；8減速裝置；9旋轉(zhuǎn)接頭；10鏈輪污泥干化流程COD均值為113.55毫克/升利用電廠已有的蒸汽發(fā)生設(shè)備，采用已經(jīng)在汽輪機(jī)中做一部分功的低壓（0.4-0.6MPa）蒸汽進(jìn)行干化，節(jié)約能源利用蒸汽汽化潛熱，蒸汽耗量大大低于煙氣干化所需的煙氣量蒸汽與污泥不接觸，蒸汽冷凝后可回用，氣體處理量小，二次污染小污泥經(jīng)破碎和攪動(dòng)后，成均勻顆粒狀，利于進(jìn)一步焚燒空心漿葉式污泥干化機(jī)的優(yōu)點(diǎn)污泥干化試驗(yàn)含水率85%含水率40%污泥含水率%85755040污泥熱值kcal/kg752616522103不同含水率污泥的熱值試驗(yàn)臺(tái)規(guī)模：換熱面積2m2，水分蒸發(fā)能力30kg/h，污泥處理量1t/d2.7單獨(dú)建立污泥干化焚燒處理設(shè)施技術(shù)方案單獨(dú)建立一座污泥干化和焚燒處理廠污泥焚燒后產(chǎn)生的蒸汽全部用于污泥干化優(yōu)點(diǎn)能量自平衡，不與電廠發(fā)生關(guān)系，獨(dú)立運(yùn)行適用范圍適用于需要建立單獨(dú)的焚燒廠的地區(qū)污泥干化焚燒工藝流程2.8污泥焚燒污染物控制技術(shù)主要污染物：常規(guī)污染物

NOx、CO、SO2、HCl重金屬

鋅、汞、鎘、鉛等特殊有機(jī)污染物

多環(huán)芳烴、二噁英等PCDDsPCDFs燃燒中污染物控制措施采用循環(huán)流化床燃燒方式，實(shí)現(xiàn)污染物較低排放：850℃-950℃中溫燃燒，屬于最適合脫硫的溫度范圍，分段供風(fēng)，燃燒穩(wěn)定，爐內(nèi)溫度分布均勻結(jié)團(tuán)燃燒固硫：流化床燃燒方式可通過(guò)在床內(nèi)加入石灰石等固硫劑進(jìn)行燃燒固硫采用“3T”技術(shù)控制二噁英生成：保證爐內(nèi)燃燒溫度控制在850-1000℃之間有利于有機(jī)物的完全分解、焚燒燃料產(chǎn)生的煙氣在爐內(nèi)停留3.75s大于一般焚燒爐規(guī)定的3s、通過(guò)二層二次風(fēng)的切向旋轉(zhuǎn)促進(jìn)爐內(nèi)氣體的湍流循環(huán)懸浮式半干法煙氣凈化裝置煤的添加量/%516二惡英總量的抑制效率72.4%95.2%毒性當(dāng)量(TEQ)的抑制效率73.0%94.2%煤對(duì)二噁英的抑制國(guó)際先進(jìn)水平的二噁英實(shí)驗(yàn)室通過(guò)國(guó)家計(jì)量認(rèn)證（CMA）煙氣凈化工藝

3.推廣應(yīng)用3.1主要獎(jiǎng)勵(lì)獎(jiǎng)勵(lì)名稱獎(jiǎng)勵(lì)類別時(shí)間煤水混合物異重床結(jié)團(tuán)燃燒技術(shù)國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)1997年城市生活垃圾清潔焚燒的研究中國(guó)高?？萍歼M(jìn)步二等獎(jiǎng)2001年高濃度有機(jī)廢液和污泥流化床焚燒技術(shù)浙江省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1998年大規(guī)模處理城市生活垃圾清潔焚燒發(fā)電集成技術(shù)浙江省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)2005年城市生活垃圾異重流化床焚燒集成處理裝置中國(guó)專利優(yōu)秀獎(jiǎng)2005年生活垃圾循環(huán)流化床清潔焚燒發(fā)電集成技術(shù)國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)2006年國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目

→垃圾潔凈燃燒關(guān)鍵基礎(chǔ)研究（項(xiàng)目編號(hào)59836210，1999年）國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目

→垃圾焚燒過(guò)程二噁英（Dioxins)類有機(jī)污染物生成及控制機(jī)理研究（項(xiàng)目編號(hào)59878047，1999年）

→異重流化床污泥潔凈焚燒的機(jī)理研究（項(xiàng)目編號(hào)59408004，1995年）→危險(xiǎn)廢物在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的焚燒機(jī)理研究

（項(xiàng)目編號(hào)50276055，2003年）→二噁英與不完全燃燒產(chǎn)物的關(guān)聯(lián)機(jī)理及其實(shí)時(shí)檢測(cè)新方法（項(xiàng)目編號(hào)50576082，2006年）3.2承擔(dān)過(guò)的國(guó)家基礎(chǔ)研究項(xiàng)目國(guó)家環(huán)保高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重大專項(xiàng)（國(guó)家計(jì)委）

800噸/日大規(guī)模清潔焚燒處理城市生活垃圾，1999年國(guó)家“七五”重點(diǎn)科技項(xiàng)目

35噸/時(shí)洗煤泥流化床鍋爐，1986年浙江省重大高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目

大規(guī)模處理城市生活垃圾清潔焚燒技術(shù)，2001年浙江省科技計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目

基于回轉(zhuǎn)式熱解油與污泥多段干燥燃料化集成處理技術(shù)研究，2005年浙江省重大科技專項(xiàng)

污泥無(wú)害化能源化利用的研究及示范，2006年3.3承擔(dān)過(guò)的重大項(xiàng)目3.4承擔(dān)過(guò)的相關(guān)推廣應(yīng)用項(xiàng)目工程名稱處理對(duì)象年份瑞士SULZER公司流化床高效低污染燃燒技術(shù)煤水混合物1986年美國(guó)TUNGSMAN公司流化床高效低污染燃燒技術(shù)污泥1993年韓國(guó)JINDO公司65噸/天流化床高效低污染燃燒技術(shù)污泥1994年四川省永榮礦務(wù)局電廠10噸/時(shí)流化床鍋爐洗煤污泥1985年山東省興隆莊熱電廠35噸/時(shí)流化床鍋爐洗煤污泥1990年山東省鮑店熱電廠35噸/時(shí)流化床鍋爐洗煤泥1997年山東省東灘熱電廠75噸/時(shí)循環(huán)流化床鍋爐洗煤泥1996年四川省永川電廠20噸/時(shí)循環(huán)流化床鍋爐洗煤泥煤矸石1994年江蘇省龍東熱電廠13噸/時(shí)流化床鍋爐洗煤泥煤矸石1994年安徵省望峰崗35噸/時(shí)流化床鍋爐洗煤泥1994年安徵省蘆嶺35噸/時(shí)流化床鍋爐洗煤泥1993年寧夏石炭井電廠35噸/時(shí)流化床鍋爐洗煤泥1993年黑龍江省七臺(tái)河電廠35噸/時(shí)流化床鍋爐洗煤泥1995年浙江省平湖市和合塑化有限公司65噸/天焚燒爐污水1998年出口到韓國(guó)清州的廢水處理廠65噸/天污泥焚燒流化床鍋爐

3.5目前承擔(dān)的污泥處理項(xiàng)目1浙江紹興1000噸/天污泥焚燒工程城市污水污泥2005年，正在實(shí)施2浙江景興紙業(yè)熱電廠750噸/天污泥焚燒工程造紙污泥2006年，正在實(shí)施3富陽(yáng)八一污水處理廠1500噸/天污泥焚燒項(xiàng)目造紙污泥2006年，正在實(shí)施4浙江海寧大都市熱電100噸/天污泥處理項(xiàng)目制革污泥200