污泥焚烧技术可行性报告

污泥焚烧技术可行性
分析报告
目录
一、污泥处理概况 (3)
1、填埋 (3)
2.、堆肥 (3)
3、焚烧 (3)
二、污泥焚烧处理工艺 (3)
1、污泥流化床焚烧工艺 (4)
2、与生活垃圾(MSW)混合焚烧 (4)
3、利用现有工业用炉焚烧污泥 (5)
4、火电厂混合焚烧发电工艺 (5)
5、喷雾干燥＋回转式焚烧炉 (6)
三、污泥焚烧技术可行性分析 (6)
1、污泥流化床焚烧工艺 (6)
2、与生活垃圾（MSW）混合焚烧的新技术 (6)
3、利用现有工业用炉焚烧污泥的新技术 (7)
4、火电厂混合焚烧发电工艺 (7)
5、喷雾干燥+回转式焚烧炉工艺 (7)
四、污泥焚烧技术经济分析 (8)
五、污泥焚烧技术综合分析 (9)
一、污泥处理概况
城市污水处理厂在污水处理过程中产生的污泥，其数量约占总处理水量的0.5-0.7%，含水率以95%计。

随着污水处理技术的推广和发展，污泥的排放量大大增加，种类也更复杂，其主要成分为易腐化的有机物，还可能含有多种有毒有害物质。

污泥处理的目的是达到减量化、稳定化、无害化和资源化。

目前比较成熟的污泥处理方法有填埋、堆肥和焚烧等。

1、填埋
污泥填埋有直接填埋和卫生填埋两种处理方式。

直接填埋是将简单灭菌处理后的污泥直接倾倒到低地或谷地，而卫生填埋是将污泥运至垃圾填埋场与垃圾合并进行无害化填埋，优点是处理成本低，可增加城市建设土地。

缺点是污泥中的有毒有害重金属和病原微生物会污染土地和水资源，必须考虑填埋场的地质、水文和土壤条件，使用受到一定限制。

今后污泥填埋处理所占比例将会减少。

2.、堆肥
堆肥处理是将污泥中的有机物进行生物化学降解作用，使之转化为稳定的腐殖质。

堆肥处理可以改善土壤的物理性能增加土壤的保肥能力缓冲作用和微生物含量。

堆肥法较好地解决了污泥的出路问题，具有一定的经济和社会效益，值得研究发展。

今后的发展方向是提高堆肥的质量，进一步开发利用堆肥产品，培育能提高堆肥速度的菌种，发展各种堆肥原料混合发酵。

3、焚烧
焚烧是使污泥中的可燃成分在高温下充分燃烧，最终成为稳定的灰渣。

焚烧法具有减容、减重率高，处理速度快，无害化较彻底，余热可用于发电或供热等优点。

近年来，焚烧法采用了合适的预处理工艺和先进的焚烧方法，满足了越来越严格的环境要求。

在发达国家应用较为广泛。

焚烧法已经成为当前最好的污泥处理方法。

二、污泥焚烧处理工艺
污泥焚烧是将污泥置入焚烧炉内，在过量空气加入情况下，进行完全焚烧。

其中不存在多环芳烃类污染物，其它有机污染物含量也几乎为零，重金属离子不能被有效去除，沉积在飞灰和炉渣中，其体积大为缩小使污泥最终处置极为便利。

污泥焚烧过程中的核心设备是焚烧炉。

焚烧炉的选用主要取决于污泥的处理量及其特性，以及财力、技术等。

对于处理量小，热值低的污泥采用投资较少的简易焚烧炉是恰当的；对于处理量大，资源利用率高的污泥可使用投资较大、技术装备较好的焚烧炉。

目前使用的有立式多层炉，回转窑炉，流化床炉，喷射焚烧炉等。

随着国内外对污泥焚烧技术的研究，各种新型的污泥焚烧工艺与设备在实际工程中也得到应用，具体如下。

1、污泥流化床焚烧工艺
流化床焚烧炉焚烧工艺是当前国外应用较多的工艺，其中流化床焚烧炉是其核心设备。

有如下特点：
①由于流化层内粒子处于激烈运动状态,粒子与气体之间的传质与传热速度很快，单位面积的处理能力很大。

②由于流化床层内处于完全混合状态，所以加到流化床的固体废物，除特别粗大的块体之外，都可以瞬间分散均匀。

③由于载体本身可以蓄存大量热量，并且处于流动状态，所以床层反应温度均匀，很少发生局部过热现象，床内温度容易控制。

即使一次投入较多量的可燃性废弃物，也不会产生急冷或急热现象。

④在处理含有大量易挥发性物质时(如含油污泥)，也不会像多段炉那样有引起爆炸的危险。

⑤流化床的结构简单，设有机械传动部件，故障少，建造费用低。

⑥空气过剩系数可以较少。

⑦特别是流化床焚烧炉还具有其本身独特的优点：燃料适应性广，易于实现对有害气体SO2和NOx等的控制，还可获得较高的燃烧效率，污泥焚烧的灰份有多种用途等等。

因此，流化床焚烧炉得到了较好的应用，其型式有道尔奥利弗流化床焚烧炉、考可兰式流化床焚烧炉、回旋型流化床焚烧炉、带干燥段的流化床焚烧炉等。

在我国的城市污水厂中，只有深圳特区污水处理厂用于焚烧，对工业废水污泥的焚烧，国内应用的也很少。

2、与生活垃圾(MSW)混合焚烧
目前国内外常用的生活垃圾焚烧炉为炉排炉，如滚动炉排、水平往复推饲炉排和倾斜往复炉排( 包括顺推和逆推倾斜往复炉排) 等。

国内也有几座生活垃
圾焚烧厂采用循环流化床焚烧炉。

充分利用现有设施，节约新建污泥焚烧和烟气处理设施的投资。

污泥与生活垃圾的大致比例为1：3，干污泥(含固率约90％)以粉尘状的形式进入焚烧室或者通过进料喷嘴将脱水污泥(含固率20％～30％)喷入燃烧室，并使之均匀分布在炉排上。

实践经验表明，通过喷嘴注入脱水污泥的方式进行混合焚烧时，污泥掺烧质量比率可达到20％(含固率25％时)。

凡建有生活垃圾焚烧发电厂的城市，在运输成本和设备增加成本可接受的情况下，均可采用该技术。

比利时Aquafin公司经营的区域性污泥处理中心，将干污泥外运至垃圾焚烧厂、电厂等场所焚烧，付费标准为40～60欧元/t（370元/t～550元/t）。

我国有多座示范工程，如深圳盐田垃圾焚烧厂，每天处理40t脱水污泥。

3、利用现有工业用炉焚烧污泥
主要利用沥青和水泥制造厂的焚烧炉焚烧干化污泥。

污泥与水泥原料粉混合或分别送入水泥窑。

通过高温焚烧至2000℃，污泥中有机有害物质被完全分解，在焚烧中产生的细小水泥悬浮颗粒，会高效吸附有毒物质；回转窑的碱性气氛，很容易中和污泥中的酸性有害成分，使它们变为盐类固定下来，如污泥中的硫化氢(H2S)因氧的氢化和硫化物的分解而生成SO2，又被CaO、R2O吸收，形成SO2循环，在回转窑的烧成带形成CaSO4、R2SO4而固定在水泥中。

污泥中的重金属在进窑燃烧的过程中，被固定在熟料矿物的晶格里。

浸出液中重金属含量少，不会造成污染。

矿渣可掺加20％污泥生产水泥熟料，通常加入的干污泥量占正常燃料(煤)的15％。

目前，上海水泥厂污泥处置示范工程综合运行成本在60元/t(80％WS)左右。

一般而言，只有Hg含量低的污泥(小于3mgHg/kg干污泥)才允许采用这种方式进行焚烧。

4、火电厂混合焚烧发电工艺
该系统有循环流化床锅炉、除尘器和污泥贮存仓。

利用螺杆泵将含固率为15%~25%的脱水污泥经污泥输送管和污泥喷射头喷射至循环流化床燃烧室中焚烧，利用风机将脱水污泥贮存仓空气作助燃空气送至燃烧室中焚烧；该系统还可以具有蒸汽吹扫装置和高压水清洗装置，不定时清洗螺杆泵、污泥输送管和污泥喷射头，防止堵塞。

焚烧产生的尾气经处理后排放。

该工艺可以显著减少残余物(粉尘)的最终处置量，有效利用污泥热值平衡能
量需求，替代部分燃煤，降低成本，焚烧灰无活性且无臭，可用于生产建材。

国外火电厂有掺烧含固率20％～35％的脱水污泥的工程实例，其掺烧量约为煤质量流量的5%～10％。

我国几座燃煤电厂的混合掺烧的比例正常在20％～25％左右(80%WS)，单位运行成本在120元/t(80％WS)，系统改造成本约为15元/t(805WS)。

5、喷雾干燥＋回转式焚烧炉
国内自主研发的喷雾干燥＋回转式焚烧炉集成技术。

该技术利用喷雾干燥塔的雾化喷嘴将经预处理的脱水污泥雾化，干燥热源主要为焚烧产生的高温烟气，干化后的污泥被直接送入回转式焚烧炉焚烧。

尾气处理采用旋风除尘器＋喷淋塔＋生物除臭填料喷淋塔，炉渣和炉灰可视为一般固体废弃物，送往砖厂制砖或附近的水泥厂作为生产水泥的原料。

飞灰和干污泥混合后进入回转式焚烧炉焚烧。

热值为5000kcal/kg的燃煤的平均消耗量为44.84kg/m3(80％WS) ；处理单位湿污泥(含水率80％)电耗为62.98kWh/t。

单位水耗为2.33m3/t(80％WS)，系统中消耗化学试剂的主要单元为生物填料除臭喷淋洗涤塔，其平均单位消耗量为2.5kg/m3(80％WS)。

项目总投资为650万元，单位投资成本为10.83万元/t(80％WS)或54.17万元/t(DS)，单位运行成本为94.64元/t(80％WS)，单位经营成本为120元/t(80％WS)。

目前根据这一技术开发的一个350t/d的大型的焚烧装置正在杭州萧山沼泽建设之中。

三、污泥焚烧技术可行性分析
对比以上新工艺、新设备，并根据目前一厂污泥的现状，对污泥焚烧进行可行性分析，具体有以下几点：
1、污泥流化床焚烧工艺
污泥流化床焚烧工艺是目前国外应用较多的技术，但是随着焚烧工艺的使用,它所存在的若干问题也日渐暴露出来。

其一，焚烧需要消耗大量的能源,而能源价格又不断上涨,焚烧的成本和运行费均很高；其二，存在烟气污染问题，噪声、震动、热和辐射以及产生成为环境热点的二恶英污染问题。

因此需要开发热效率高，污染程度小的新技术、新设备。

2、与生活垃圾（MSW）混合焚烧的新技术
由于生活垃圾与污泥性质的不同，需要安装独立的污泥混合和进料装置，烟
气和飞灰产生量大为增加，底灰未燃尽率提高，烟气净化系统投资和运行成本增加，从而降低生活垃圾发电厂的发电效率和垃圾处理能力，而且一分厂距生活垃圾发电厂较远，相应的运输成本大为增加。

3、利用现有工业用炉焚烧污泥的新技术
由于此技术需要脱水后污泥再进行干化处理，增加了资源和能耗，而且恶臭气体和渗滤液需要精心处理，否则会导致严重污染，更为严重的是回转窑内燃烧温度高达2000℃，导致NOx的产生量大为增加，从而增加了烟气处理的成本。

加之一分厂污泥中Hg含量较高，严重腐蚀回转窑设备，大大增加烟气处理系统的负荷。

4、火电厂混合焚烧发电工艺
与前两个技术存在同一个问题，均是由于燃烧物与污泥性质的不同，使得脱水后污泥需要预处理，飞灰产生量大，增加除尘和烟气净化负荷，降低系统热效率，都存在运输成本问题。

火电厂混合焚烧常用除尘和尾气净化系统是旋风除尘器和静电除尘器，但对混燃处理量有限制，这就降低了系统的发电效率。

5、喷雾干燥+回转式焚烧炉工艺
国内自主研发的集成技术，其主要以雾化干燥技术进行污泥干燥，成熟的回转式焚烧炉进行焚烧为主要技术路线，采用旋风分离器+生物除臭喷淋洗涤塔为烟气净化系统。

针对与一厂污泥的特点，对此技术进行详细地比较分析，考究此技术的可行性，具体分析如下：
(1)采用新型喷雾干燥系统，利用高温烟气对雾化污泥进行直接干燥，
提高效率，但难点在于如何使脱水污泥进行有效地雾化，雾化程度
的好坏直接影响焚烧炉的效能，而且目前此系统工程应用较少，仅
在浙江萧山进行示范性的工程，对于大规模应用还有待考证。

(2)回转式焚烧炉是一种成熟的技术，适合处理含有多种难燃烧的物质，
回转窑可以通过转速的改变，调整污泥在回转窑内的停留时间，并
且通过施加较强的机械碰撞能有效地提高燃尽率。

但其也存在明显
的缺点，污泥处理量较小，飞灰难以控制，而且燃烧不易控制，因
此目前应用较少。

(3)旋风分离器通过离心力从气流中分离出颗粒物，是一种设计相对较
为简单的烟气处理设备，其对粉尘的去除率在70%左右，可去除部
分二噁英、重金属及部分吸附在粉尘上的Hg，而且其在所有的除尘
设备中，投资和运行成本是最低的。

其缺点在于能耗较高，而且仅
能作为预除尘。

在实际工程上有一定应用。

(4)生物除臭喷淋塔是当前恶臭气体处理常用的比较先进的工艺，其投
资省、运行费用较低、维护管理方便等优点。

但在污泥焚烧烟气处
理方面，生物除臭喷淋塔还没有成熟的运行经验，而且实际处理效
果也很难考究，因此对于含有大量重金属及二噁英等有毒物质，加
之目前二噁英监测技术不成熟，生物除臭喷淋塔的处理效果将难以
保证尾气达到《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2001）设
定的排放限值要求。

(5)一厂污泥含重金属量较高，超标严重，污泥焚烧后的炉渣和炉灰重
金属含量超标，仍属于危险废物，需要再经过飞灰再燃装置进行高
温熔融后填埋或者采用化学方法将超标的重金属淋滤出来达标后再
利用。

(6)一厂污泥有机质含量较低，即使污泥干化后，污泥高位热值仍然较
低，需要补充一定的助燃剂才能保证污泥完全焚烧；一厂污泥中含
有一定量的Hg，其去除必须采用活性炭注射工艺或者采用活性炭、
焦炭过滤器工艺，运行成本较高。

四、污泥焚烧技术经济分析
根据污泥焚烧技术的可行性分析，只针对喷雾干化+回转式焚烧炉技术进行经济性分析。

根据一厂污泥量统计情况，日处理污泥可达75吨，总投入为812万元。

1、年总收入：
表1年总收入
2、年总消耗：
表2年总消耗
3、年利润：367.25-316.1=51.15万元
4、投资回收期：812/51.15=16年
5、投资回报率：51.15/812=6.3%
以上分析仅仅建立在系统优化、各处理效果较好的情况下，由于一厂污泥的特殊性，若能使尾气、灰尘及灰渣稳定达标处理，还需要增加飞灰再燃装置、活性炭注射工艺等，投资成本增加，运行成本相应增加，以上的年利润及投资回收率会相应减小，投资回收期延长。

五、污泥焚烧技术综合分析
针对目前国内外比较流行及目前相对先进的污泥焚烧技术，进行较全面地比较与分析，并根据一厂污泥的实际情况进行可行性分析，可以看出，目前污泥焚烧技术仍然存在初期投资高、运行成本较高、操作管理复杂、烟气处理效果不好特别是二噁英的去除、先进技术不够成熟等等问题，都需要亟待解决。

因此目前针对本公司而言，污泥焚烧项目有待进一步探讨。