电厂燃煤锅炉掺烧污水厂污泥存在的问题与思考

电厂燃煤锅炉掺烧污水厂污泥存在的问题与思考
摘要：依托大型燃煤发电厂进行污泥焚烧处置，是目前污泥处置的一个有效措施。

目前电厂主要有直接掺烧处置和干化掺烧处置两种方式，而直接掺烧具
有设备投资少、运行费用低的优点，在经济上具有较大优势。

大型电厂耗用燃煤
较多，根据实际运行经验，掺烧 3% 污泥不会对发电生产和设备造成影响，所以
利用大型燃煤电厂进行污泥直接掺烧，能够产生较好的环保效益和社会效益，也
能为发电企业带来额外的经济收益。

让发电企业能够融入城市发展，服务
地方经济，解决城市面临的污泥处置的环境问题，是目前发电企业转型升级、向
综合能源服务领域拓展的一次有益的探索和尝试。

关键词：电厂；燃煤锅炉；掺烧；污水厂污泥
1电厂燃煤锅炉掺烧应用问题
1.1烟煤掺烧应用问题
一般来说，国内大型燃煤电厂都将烟煤作为锅炉的设计煤种或校核煤种，烟煤通常与锅
炉的原燃煤性质相近，特性差异不大，因此进行烟煤掺烧的时候，只需要对锅炉的运行进行
细微的调整就能够保证锅炉运行的稳定性和安全性。

在烟煤掺烧应用的过程中需要注意的是，要尽量避免两种或两种以上强结渣性煤种进行混合掺烧，否则十分容易导致锅炉结渣的问题，不利于锅炉的稳定运行。

1.2褐煤掺烧应用问题
褐煤有着价格低、易着火的特点，因此国内许多电厂都对褐煤青睐有加。

但褐煤在燃烧
过程中有着高水分、低热量、高挥发的特点，因此容易产生一些问题，具体分析如下：
首先，褐煤有着挥发分较高的特点，一些煤种甚至能够达到 40% 以上，因此，如果磨煤机出口温度较高，则在磨煤制粉的过程中很容易导致煤粉在磨煤机中燃烧或在管道中自燃的
问题。

这就需要降低磨煤机出口温度，同时提升煤粉颗粒粒径，避免煤粉自燃。

但如果磨煤
机出口温度设置的过低，则可能出现煤粉结块的问题，从而导致管道堵塞，煤粉可能在管道
内局部燃烧，且许多褐煤自燃事故都是在磨煤机启停阶段，因此应当避免频繁的启停，且要
对磨煤机中一氧化碳浓度进行实时监测。

第二，褐煤的发热量较小，水分较大，因此在掺烧过程中可能会产生较大烟气，对风机
风力有着较高要求，因此应当合理的选取褐煤掺烧比例。

1.3无烟煤掺烧应用问题
无烟煤有着固定碳含量高、可磨性差、发热量高、挥发分低的特点，因此其容易出现着火不及时和无法燃尽的问题。

在应用无烟煤掺烧技术时，应当注意以下几个问题：①合理选
取掺混煤种：无烟煤着火和燃尽相对困难，因此应当容易着火的煤种作为其掺混煤种，此外，为了避免结渣，应当考虑两种煤种的结渣特性 [4]；②锅炉改造：为了促进无烟煤的着火燃烧，可以在燃烧器设置卫燃带，以此来提升烟气温度，这种改造还能够保证无烟煤燃烧的稳定；③合理选择一次风温和风速：在保证煤粉不出现沉积的基础上，应当尽量降低一次风速，促进燃烧，避免出现灭火的情况，此外可以适当提升磨煤机的干燥处理效果，提升一次
风温，促进无烟煤着火。

2燃煤电厂污泥掺烧的可行性
2.1利用现有设备，节省投资
大型燃煤电厂具备锅炉设备及其附属环保设施，目前大部分大型燃煤发电机组都完成了
超低排放改造，进行污泥掺烧不需要新建焚烧设备和废弃物处理装置，也不需要重新征用土地，节省了大量投资。

2.2焚烧温度高，不产生二噁英
高参数大容量锅炉炉膛燃烧温度在 1200℃以上，污泥混合燃煤燃烧能够在炉膛有一定的停留时间，能够有效杀死污泥中的病原体，对污泥中有害物质能进行有效分解，能够有效抑
制二噁英的产生，与一般单独焚烧设备相比具有明显的环保优势。

2.3产生的灰渣废弃物能够综合利用
目前燃煤火电厂灰渣等废弃物都实现了综合利用，作为水泥、建材的原料加以综合利用，燃煤电厂进行污泥焚烧，产生的固体废物混入燃煤燃烧的灰渣一起作为资源综合利用产品的
原材料。

2.4具备较大污泥处置能力
大型燃煤电厂装机容量大耗用燃煤多，即使很小的掺烧比率也能得到较为可观的污泥掺
烧量。

例如一座装机 200 万千瓦的电厂掺烧 2%
的污泥，每年能够处置 12 万吨污泥，相当于一个中等城市的污泥产量。

2.5运行费用较低
污泥直接混合燃煤掺烧耗能主要是污泥输送电耗，污泥耗电约在0.9kWh/ 吨，耗能成本
约为 0.27 元 / 吨。

而采用蒸汽干化方式，耗能
则大幅上升，每吨污泥干化需要消耗蒸汽 0.9 吨、电能 40kWh, 折算成本达到 100 元/ 吨，所以采用直掺方式具有明显的成本优势。

3污泥直接掺烧耦合发电实例介绍
燃煤火电厂进行污泥掺烧，可以直接进行掺烧，也可以干化后进行掺烧，两种方式各有优缺点，现以某电厂污泥直接掺烧为例进行介绍。

3.1电厂设备介绍
某燃煤电厂拥有两台 600MW 超临界机组，锅炉为 1930t/h 超临界直流煤粉炉，π布置、四角切圆燃烧方式，配置 6 台HP 型中速磨煤机。

锅炉烟气系统设置脱硝、静电除尘器和脱
硫设备，并且完成了超低排放改达到相应的排放标准。

3.2污泥掺烧工艺流程
该系统新增设备占地 200 平方米，设置在输煤皮带廊道下方空地
上，按照锅炉燃煤量的 2% 进行设计，日处理污泥 200 吨。

该系统利
用污泥储存及配送系统，将含水率 80% 的污泥送入电厂输煤皮带，使污泥与燃煤掺混后送入进入原煤仓，然后通过给煤机进入 HP 碗式磨煤机进行干燥磨细，经风粉系统进入炉膛
燃烧。

燃烧后的烟气经过环保设施处理后排放，污泥燃烧后的固体则混入炉渣和粉煤灰作为
资源综合利用。

3.3运行实践
3.3.1设备运行情况
污泥直接掺烧系统投运以来运行正常，由于掺烧比率较小，未发现对锅炉及其环保设备
产生影响，掺烧处理污泥6.04 万吨，随着运行经验的摸索，目前掺烧污泥量达到300 吨/ 天，掺烧率达到 3%。

3.3.2效益分析
污泥耦合燃煤直接掺烧项目，总投资 400 万元，新增运行人员 4 人，运行成本主要是电
力消耗和人工费用，电厂进行污泥掺烧处置的收益主要是污泥处置费收益和政策补贴收益。

该电厂 2018 年掺烧污泥
6.04 万吨，掺烧处置费收入 1328.8 万元，政策性补贴电量收益 300 万元，扣除设备折旧、人工成本和日常检修维护费用，产生的经济收益为 1571 万元。

3.4直接掺烧的优缺点
燃煤电厂采用直掺方式处置城市污泥，与采用干化焚烧处置方式比较具有明显的优点：（1）新增污泥处置系统简单、占地面积小，节省投资。

（2）耗能低，运行成本低。

系统主
要消耗少量电能用于于输送污泥，电耗不到1kWh/ 吨，而蒸汽干化需要耗用大量蒸汽和电能。

（3）系统简单，设备维护检修费用低。

虽然直接掺烧存在经济上的优势，但也存在如下缺点：（1）污泥掺烧比率受到限制。

含有 80% 水分的污泥直接在输煤皮带上混合燃煤进行掺烧，必须考虑到对磨煤机运行和锅炉
燃烧工况的影响。

（2）污泥不能在存储仓中长时间存储，否则就会发生恶臭，对环境和人
员造成影响，入厂后的污泥必须及时进行掺烧。

（3）直掺与干化后掺烧相比，污泥含水量大，不能有效利用污泥的热值，干化后含水 30% 污泥
热值可达 1900 大卡，而直掺的污泥热值只有 130 大卡甚至更低。

结束语
城镇化的发展导致污水处理量大幅增加，污水处理产生了大量污泥，这些污泥中含有重金属、病原体等有害物质，如何将这些污泥进行无害化处理是城市发展面临的重要问题。

高
温焚烧是目前最彻底的处置方式，利用现有的大型燃煤火电厂进行污泥掺烧耦合发电将是一
项非常有效的一项措施。

参考文献
[1]马睿, 王波. 污泥掺烧对燃煤电站锅炉热效率的影响[J]. 哈尔滨商业大学学报( 自然科学版),2018,34(02):200-204.
[2]洪扬生 , 黄亚继 , 许建国 . 循环流化床燃煤锅炉污泥掺烧试验研究[J]. 能源与环
境,2015(05):8-10.。