我国污泥焚烧技术的比较与分析_秦翠娟

பைடு நூலகம்0引言
污泥处置技术中，建设独立污泥焚烧处置系 统是一条有效的途径，但其投资和处理费用高昂。 依托电厂现有燃煤锅炉、垃圾焚烧炉等，通过设备 及焚烧技术的改进，将脱水或干化污泥按比例掺 烧，具有较好经济性，特别是对很多经济实力薄弱 的地 区 来 说，可 操 作 性 较 强，具 有 广 阔 的 应 用 前 景。根据测算［1 － 2］，利用热电厂锅炉焚烧污泥，每 吨污泥处理成本近百元，若建造专门的焚烧系统， 每吨污泥处理成本将高达 320 元。
2007 年 9 月，南京市物价局价格认证中心依 据 2005 年平均原煤价格（ 480 元 / t） 对污泥处理 成本进行了认证，污泥焚 烧 成 本 为 114． 89 元 / t （ 不含税） 。当原煤平均零售价格统一为 900 元 / t，污泥焚烧成本约为 146． 12 元 / t（ 不含税） 。
将脱水污泥按一定比例直接掺杂在煤等燃料 进行焚烧，与干化焚烧技术相比，只需建立污泥输 送系 统，而 省 去 了 污 泥 干 化 系 统 的 投 资，系 统 简 单，操作方便。但是，脱水污泥直接焚烧技术存在 以下问题。（ 1） 污泥含水率和掺烧率对焚烧锅炉 的热效率有较大影响，污泥含水率越高，越不能自 持燃烧，而需要补充燃料，从而增大燃料消耗量； （ 2） 作为污染物，污泥焚烧需要满足标准规定的 氧化环境，必须选择更大的过剩空气系数，加之污 泥含 水 率 过 高，导 致 烟 气 排 量 增 大，锅 炉 效 率 降 低，烟气系统磨损增加； （ 3） 脱水污泥粘度大，输
送系统能耗高，且易堵塞； （ 4） 脱水污泥含水率高 限制了污泥处理能力的提高。
2005 年 9 月，南京协鑫热电有限公司开始研 发利用 240 t / h 循环流化床锅炉掺烧城市生活污 泥，2006 年投入使用。该污泥发电厂总投资 8050 万元，首期投资 3000 万元，目前每天掺烧生活污 泥 220 t 左右，污泥主要来自江心洲污水处理厂。
在高速流化状态下，含砂量高的污泥会使设 备受到很大程度上的磨损［5］，干化器中管式流化 床热交换器的管壁、螺旋分离器的内壁、高速旋转 的给料分配器的上部内壁都会出现明显磨损的现 象。由于磨损加剧，2007 年 8 月之后该系统多次 发 生 导 热 油 泄 漏 事 故，干 化 系 统 多 次 被 迫 停 运。
该工程日处理印染污泥（ 含水率 80% ） 100 t， 存在的争议性问题是国内目前热电厂的烟气温度 约 150℃ ，干化污泥后的烟气温度下降过多，会造 成烟囱腐蚀； 烟气污染物成分复杂，其排放是否达 标仍存在疑问。
2009 年 9 月，华电滕州新源热电污泥干化焚 烧工程投入运行，开创了国内十万千瓦以上机组 污泥焚烧处置的先河。该工程采用镶嵌式技术， 充分 利 用 电 厂 烟 气 余 热，采 用 直 接 接 触 干 化 （ 160℃ 干化） 工艺，全负压封闭运行。干化后的 污泥 直 接 混 入 燃 煤，送 入 锅 炉 燃 烧 （ 1500℃ 焚 烧） 。目前污泥焚烧处置运行良好，日处理污泥 （ 含水率 70% ～ 80% ） 300 t。
利用热电 厂 循 环 流 化 床 锅 炉 来 焚 烧 脱 水 污 泥，这成为常州污泥处置的主攻方向。2005 年 11 月，常州广源热电有限公司完成了 3 台 75 t / h 循 环流化床锅炉焚烧污泥改造工程，并正式投入运 行，常州市区 5 座污水处理厂的脱水污泥，开始全 部送到广源热电公司焚烧，逐步实现了城市污水 处理厂脱水污泥的全量焚烧。平均每天焚烧脱水 污泥达 180 t，日最大焚烧量达到了 253 t。工程投 资由焚烧锅炉本体防磨喷涂改造、新建污泥储存 与输送系统两部分，投资总额 120 万元，污泥混烧 的成本为 106 元 / t［6］。此后，常州广源热电有限 公司又改造 2 台75 t / h 循环流化床锅炉，日焚烧 污泥量增加到 400 t 以上。同时，把江边污水处理 厂旁的常州市新港电厂作为常州第二个焚烧脱干 污泥的基地，改造 3 台 75 t / h 的循环流化床锅炉， 日焚烧污泥量再增加 200 t 以上［7］。 1． 2． 2 污泥干化焚烧技术
循环流化床高温焚烧工艺中，干化后的污泥 通过输料机送入焚烧炉，投加污泥的同时，可投加 生石灰（ 用于脱硫） ，投加的污泥经炉内预置的床 砂加热后迅速升温，并开始着火燃烧，燃烧后的污 泥被循环流化床床身内的高速气流带出，通过旋 风分离器，分离出比重较大的未燃尽颗粒重新送 入焚烧炉焚烧，燃尽后的轻小颗粒和高温烟气则 一起进入后续烟道。烟道内布置余热锅炉、空气 预热器，以导热油 （ 或蒸汽） 形 式 回 收 烟 气 中 热 量，并将回收的热量用于干化系统。
（ GCL Engineering Limited，Nanjing 210008，China） Abstract： Sludge incineration is one of the effective ways to solve the problem of sludge disposal． Development situation of sludge incineration technology in China is introduced． Some knowledge is also introduced by description of typical engineering cases． The key problem of sludge incineration is discussed． Lastly，main problems faced in project application of sludge incineration are summarized． Key words： sludge disposal； sludge incineration； sludge drying
依托现有电厂锅炉燃烧系统，避免了建造单 独焚烧系统、烟气处理系统的巨大投资，也不需要 配置单独的运行管理人员，具有较高的经济性与 可行性，能满足现阶段我国污泥处置的要求。
污泥掺烧会降低炉内温度和灰的软化点，并 增加飞灰产生量，增加除尘和烟气净化负荷，降低 锅炉效率。国外火电厂掺烧脱水污泥 （ 含水率 65% ～ 80% ） 的工程实例中，污泥掺烧量约为煤 质量流量的 5% ～ 10% 。我国几座燃煤电厂的污 泥（ 含水率 80% ） 掺烧比例通常在 20% ～ 30% 。
1 污泥焚烧技术与案例分析
1． 1 独立污泥焚烧处置系统 上海石洞口城市污水处理厂设计水量为 40
万 m3 / d，产生的污泥量为 64 t / d 干泥，经脱水后 含水率为 70% ，污泥体积为 213 m3 / d。该厂的污 泥干化焚烧工程采取了“低温（ 85℃ ） 干化与高温 焚烧联合处理”的工艺方案［3 － 4］。
收稿日期： 2010 － 11 － 05 作者简介： 秦翠娟（ 1983 － ） ，女，河北石家庄人，硕士，工程师，主要从事脱硫脱硝、污泥处置方面的研究。
－ 瑓瑢 －
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2008 年 2 月，为解决磨损问题，通过“采用耐磨性 能更强的材料、优化管束排列结构”等措施，对热 交换器进行了改进，同时对干化系统运行参数进 行了调整优化，此外，着手于提高脱水污泥前道工 序沉砂池的效率，在源头上减少污泥的含砂量。
根据进 入 焚 烧 设 备 的 污 泥 含 水 率 控 制 的 不 同，污泥焚烧技术可分为两类： 一类是将脱水污泥 （ 含水率 75% ～ 85% ） 直接送焚烧炉焚烧，另一类 是将脱水污泥干化后再焚烧（ 即干化焚烧技术） 。 前面所述的上海市石洞口城市污泥干化焚烧工程 采用了干化焚烧技术。从能量利用角度考虑，干 化焚烧存在间接利用热能的环节（ 干化过程需要 热交换） ，导致热损失，其整体的能源利用效率显 然低于直接焚烧技术。 1． 2． 1 脱水污泥直接焚烧技术
关键词： 污泥处置； 污泥焚烧； 污泥干化
中图分类号： X703
文献标识码： A
文章编号： 1004 － 3950（ 2011） 01 － 0052 － 05
Comparison and analysis of domestic sludge incineration technology
QIN Cui-juan，LI Hong-jun，ZHONG Xue-jin
该工程利用电厂锅炉将污泥与煤一起焚烧发 电，设计安装一整套污泥全封闭储存、烘干、运输、 净化系统，投资 1400 余万元，每烘干、输送、净化、 焚烧一吨污泥，运行成本在 127 元 / t 以上［9］。
2009 年 8 月，山东胶南易通热电公司综合利 用污泥、秸秆生产生物质燃料项目建成并投产运 营。该项目投产后，每天可处理 200 多 t 污水处 理厂的污泥。该项目分两期进行建设，其中一期 工程总投资 860 万元［10］。
的物料具有污染性，也将带来污染物排放问题，与 物料有过直接接触的大量废气必须经特殊处理后 才能排放。
间接利用方式： 高温烟气的热量通过热交换 器而传给导热介质（ 导热油、蒸汽或空气） ，介质 再用于加热物料。介质在一个封闭的回路中循 环，与被干化的物料没有接触，热量被利用后的烟 道气可正常排放。但是，间接利用方式热损失相 对较大。
干化的主要成本在于热源，降低成本的关键 在于是否能够选择和利用恰当的热源。
江苏省江阴康顺污泥（ 以印染污泥为主） 处 理工程主要采用浙江大学翁焕新教授的“利用热 电厂烟气 进 行 污 泥 资 源 化 处 置 技 术 ”［8］，利 用 康 源热电厂的烟气余热干化污泥，采用特殊低温干 化制粒工艺，形成含水率 20% 左右的污泥团粒， 这种污 泥 团 粒 质 地 坚 硬，不 溶 于 水，热 值 高 达 7500 ～ 8700 kJ / kg，约为标准煤所含热值的 1 /3， 可作为热电厂的辅助燃料。
石洞口污泥干化焚烧工程建设投资 8000 万 元（ 含干化和焚烧设备、土建、自控及辅助设施） ， 污泥处置成本 238． 8 元 / t［5］，其 中，人 工 成 本 为 57． 9 元 / t，原料成本为 52． 45 元 / t，动力成本为 70 元 / t，修理成 本 为 25． 64 元 / t，大 修 成 本 为 32． 8 元 /t。 1． 2 依托现有电厂的污泥掺烧处置系统
能源与环境 欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟
我国污泥焚烧技术的比较与分析
秦翠娟，李红军，钟学进
（ 中环〈中国〉工程有限公司，江苏 南京 210008）
摘 要： 污泥焚烧是污泥处置技术的一种有效途径。介绍了国内污泥焚烧技术的发展现状以及若干典型工程
案例，分析了污泥焚烧技术的关键问题，指出了污泥焚烧工程应用中所面临的主要问题。
干化是依靠热量来完成的，热量一般都来源 于能源燃烧。燃烧产生的热量存在于烟道气中， 这部分热量的利用有两种方式。
直接利用方式： 将高温烟气直接引入干燥器， 通过气体与湿物料的接触、对流进行换热。这种 方式的特点是热量利用效率高，但是如果被干化
2011 年，第 1 期 － 瑓 瑣 －
能源与环境 欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟
流化床低温干化工艺中，流化床底部布置导 热油盘管，空气从床底经过盘管加热后进入床身，
热空气一方面使床身中的污泥处于流动化，防止 污泥粘结，另一方面与污泥充分换热，蒸发出来的 水分和空气一起被引入洗涤冷却塔内，经喷淋后， 水分被去除，余下的干空气则循环使用。经干化 后的污泥含水率降为 5% ～ 10% 。
要提高电厂锅炉的污泥处理能力，降低污泥 掺烧对锅炉燃烧的负面影响，提高系统运行稳定 性，降低污泥含水率尤为关键，而污泥干化焚烧技 术在这方面的优势较为明显。脱水污泥的含水率 直接影响到污泥处理规模以及干化焚烧的热量平 衡，理论上越低越好，但是脱水程度越高，设备投 资会 增 加，能 量 消 耗 也 会 增 加，处 理 成 本 随 之 提 高，因此，合理选择设计含水率非常重要。