通過實驗研究可以看出：污泥中的各種重金屬元素的含量比煤中重金屬含量偏高，但是由于摻燒比例最大8%，因此，燃料中重金屬總含量并不大。

比較單煤和不同摻混比例后的混煤的灰渣中的重金屬含量，摻燒污泥后，灰渣中的重金屬含量較單燒單煤相比都有了一定幅度的升高，但是由于摻燒比例最大8%，整體上升幅度不大。

表4 原煤元素分析數(shù)據(jù)

摻燒污泥與燃燒單煤相比，CO和HCl及其他有機氣體排放濃度基本相同，SO2和NOx排放變化不大，由于摻混污泥后混煤的含碳量下降，因此CO2排放濃度略有降低。污泥灰分比較多，摻燒后產(chǎn)生的飛灰有所增加，但由于發(fā)電廠配置了靜電除塵和濕式電除塵設(shè)備，摻燒污泥后煙塵排放沒有發(fā)生變化。

總體來說，在最大8%摻燒比例下，與燃燒單煤相比，在污染物排放方面沒有產(chǎn)生明顯的變化，未發(fā)現(xiàn)由于摻燒污泥帶來明顯的有害氣體排放濃度顯著升高的狀況。

2.2?污泥摻燒對脫硝系統(tǒng)運行影響分析

污泥摻燒對脫硝系統(tǒng)運行的影響主要有煙氣流量增加和灰分變化對催化劑磨損的影響以及堿金屬中毒兩方面。堿金屬含量一類是活性堿，如氯化物、硫酸鹽及碳酸鹽等；另一類是非活性堿，主要存在于硅酸鹽礦物中。堿金屬引起催化劑中毒包括物理中毒和化學(xué)中毒，其中物理中毒是因為燃煤鍋爐SCR脫硝系統(tǒng)中，堿金屬通常不以液態(tài)形式存在，其鹽顆粒只是沉積在催化劑表面或堵塞催化劑的部分孔洞，阻礙NO和NH3向催化劑內(nèi)部擴散，從而使催化劑中毒失活。若有水蒸汽在催化劑上凝結(jié)，堿金屬將引起化學(xué)中毒。

最大8%比例污泥摻燒后，煙氣流量略有增加，灰分略有增加，幅度也很小，但由于目前常用的印尼褐煤灰分遠(yuǎn)低于設(shè)計煤種的灰分，因此對催化劑磨損影響較小。對于物理中毒，由于污泥灰中堿金屬成分和發(fā)電廠常用煤種堿金屬成分偏差不大，加上摻燒比例較低，基本沒有發(fā)生變化。并且通過有效的吹灰，不會發(fā)生大量沉積，因此不會因為摻燒污泥導(dǎo)致物理中毒趨勢增加。同樣，由于SCR（選擇性催化還原法）脫硝系統(tǒng)區(qū)域煙氣溫度控制較高，水蒸氣不會在SCR脫硝系統(tǒng)區(qū)域凝結(jié)，化學(xué)中毒趨勢也不會明顯變化?？偟膩碚f摻燒最大8%污泥不會對鍋爐摻燒對SCR脫硝系統(tǒng)運行帶來明顯影響。

2.3 污泥摻燒對鍋爐結(jié)焦的影響分析

某發(fā)電廠常用煤種和摻燒的生活污泥的灰分情況見表5。

表5 電廠常用煤種和污泥的灰分情況%

從污泥和煤的灰成分分析可知，發(fā)電廠常用煤種和污泥的灰成分特性有一定差異。污泥灰成分與煤相比，污泥中有較高的磷化合物，P2O5含量在混泥灰中高達(dá)11.72%，而在煤中只有0.16%，F(xiàn)e2O3含量在煤種高達(dá)14.98%，混泥灰中只有6.5%；SiO2和Al2O3含量在煤灰中分別為34.58%和11.29%，在混泥灰中分別占44.48%和22.29%，說明煤灰中的硅鋁酸鹽含量較泥灰中低；計算其結(jié)焦指數(shù)，發(fā)電廠常用煤種為3.98，生活污泥為2.11，污泥結(jié)焦指數(shù)都比常用煤種低，摻燒污泥有抑制常用印尼煤結(jié)焦的趨勢。

2.4 污泥摻燒對制粉系統(tǒng)運行影響分析

由于污泥干化后的硬度與污泥的來源，不同時間段污泥的性質(zhì)有很大聯(lián)系。但相較于原煤污泥的物性還是偏軟的。污泥水分與發(fā)電廠原來燃煤的水分比較接近，制粉系統(tǒng)干燥出力基本能滿足要求，且摻燒比例只有最大8%，混合燃料熱值最大下降4%，制粉系統(tǒng)鍋爐燃料質(zhì)量需要增加約4%，制粉系統(tǒng)出力基本沒有影響。

3 污泥摻燒鍋爐性能優(yōu)化試驗

3.1 性能試驗?zāi)康?/p>

為了確保燃煤耦合污泥發(fā)電項目安全可靠運行，降低污泥摻燒過程中對機組原有的燃煤煤質(zhì)和制粉系統(tǒng)的影響，降低對煤電機組運行安全、運行效率、負(fù)荷調(diào)節(jié)和經(jīng)濟性影響，基于GB/T 10184-2015《電站鍋爐性能試驗規(guī)程》，開展了300 MW燃煤電廠污泥摻燒優(yōu)化試驗。干化污泥摻燒試驗在220～330 MW多個負(fù)荷下進行，分別進行了干化污泥質(zhì)量摻混比為3%，4%，5%和7%的多項試驗，整個試驗過程中，鍋爐燃燒穩(wěn)定，制粉系統(tǒng)出力、鍋爐帶負(fù)荷能力滿足生產(chǎn)要求，鍋爐效率無明顯變化。

3.2 性能試驗結(jié)果

整個試驗過程中，鍋爐燃燒穩(wěn)定，主、再熱汽溫基本達(dá)到設(shè)計值，制粉系統(tǒng)出力、鍋爐帶負(fù)荷能力滿足生產(chǎn)要求，試驗得出以下主要結(jié)論：

(1）在280 MW負(fù)荷下，進行了干化污泥質(zhì)量摻混比分別為0%，3%，5%，7%的4個工況試驗，鍋爐熱效率分別為92.50%，92.51%，92.72%和92.68%，修正后鍋爐熱效率分別為92.65%，92.75%，92.93%和92.87%。從干化污泥摻燒前、后，以及不同干化污泥摻混比例的鍋爐熱效率來看，鍋爐熱效率未發(fā)生明顯變化，說明在目前試驗比例下，干化污泥摻燒并未造成鍋爐燃料燃盡率下降，未影響鍋爐熱效率。

(2）在220 MW負(fù)荷下，進行了干化污泥質(zhì)量摻混比分別為0%，4%，7%的3個工況試驗，鍋爐熱效率分別為92.15%，92.20%和92.08%，修正后鍋爐熱效率分別為92.38%，92.42%和92.28%。與280 MW負(fù)荷摻燒試驗規(guī)律一致，220 MW負(fù)荷下干化污泥摻燒前、后鍋爐熱效率基本一致，說明在試驗期間，試驗比例下的干化污泥摻燒未影響鍋爐燃料燃盡率，未影響鍋爐熱效率。

4 結(jié)論

針對300 MW燃煤電廠開展污泥摻燒下，現(xiàn)場實際摻燒過程中出現(xiàn)的關(guān)鍵問題進行了研究，提出了相應(yīng)的解決策略，同時針對目前燃煤電廠摻燒生活污泥需要注意的關(guān)鍵問題進行了分析，得出主要結(jié)論如下：

(1）污泥來源多樣，成分復(fù)雜，燃煤電廠環(huán)保設(shè)施缺少二噁英收集手段，建議發(fā)電廠摻燒污泥主要來源于生活污水處理廠，謹(jǐn)慎處置重金屬含量較大的工業(yè)污泥，禁止處置危廢類的污泥。

(2）國內(nèi)沒有針對燃煤電廠摻燒污泥的泥質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)電廠需要根據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定出符合自身的泥質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，定期進行化驗。燃煤電廠摻燒污泥建議參考GB 24188-2009《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥泥質(zhì)》與GB/T 24602-2009《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置單獨焚燒用泥質(zhì)》，制定嚴(yán)格的污泥入爐標(biāo)準(zhǔn)，必須同時滿足以上2個國標(biāo)要求的污泥才允許摻燒。

(3）由于原煤重金屬含量極低，國家沒有針對燃煤電廠重金屬排放制定標(biāo)準(zhǔn)，然而部分污泥重金屬含量較高，燃煤電廠摻燒污泥，需要定期對重金屬排放進行監(jiān)測。燃煤電廠摻燒污泥根據(jù)GB 18485-2014《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》制定燃煤電廠摻燒污泥煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)，按照規(guī)定定期監(jiān)測。

(4）燃煤電廠摻燒污泥，需要定期對灰渣進行化驗，確保飛灰、爐渣等副產(chǎn)品的品質(zhì)不受影響。經(jīng)過現(xiàn)場長時間摻燒試驗表明，燃煤電廠摻燒污泥比例在10%以內(nèi)時，不會影響灰渣、石膏的品質(zhì)。

(5）需要污泥摻燒對燃煤電廠鍋爐及附屬設(shè)備影響較少，經(jīng)過現(xiàn)場長時間摻燒試驗表明，在10%摻燒比例下，不會影響鍋爐安全運行。

(6）由于污泥水分含量大，灰分大，熱值較低，污泥摻燒對爐膛熱負(fù)荷有一定影響，機組負(fù)荷在220 MW以上摻燒污泥，可以保證燃燒穩(wěn)定。

(7）燃煤電廠摻燒污泥，在7%比例以內(nèi)進行摻燒，對鍋爐效率有影響，造成鍋爐效率下降。

(8）燃煤電廠摻燒污泥，在8%比例以內(nèi)進行摻燒，不會影響電廠煙氣超低排放。

本文研究成果為我國燃煤電廠污泥摻燒提供了重要的參考，具有重要的理論價值和工程應(yīng)用效果。