摘 要: 利用電廠現(xiàn)有的循環(huán)流化床鍋爐，將污泥與燃煤按一定比例混合使用，試驗(yàn)研究此工藝技術(shù)的可行性，分析摻燒污泥燃料后對(duì)鍋爐燃燒工況、熱工性能、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及煙氣治理等方面的影響，以此實(shí)現(xiàn)污泥的無(wú)害化、減量化以及資源化處理。

關(guān)鍵詞: 循環(huán)流化床鍋爐; 生物燃料; 試驗(yàn); 研究

0 前言

伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市雨污分流覆蓋面不斷加大，市政污泥如何處理已經(jīng)成為環(huán)境保護(hù)的關(guān)鍵瓶頸。污泥是污水處理的副產(chǎn)物，是一種由有機(jī)殘片、細(xì)菌菌體、無(wú)機(jī)顆粒、膠體等組成的極其復(fù)雜的非均質(zhì)體，通常含有大量的有毒、有害物質(zhì)，必須得到妥善處理。為此，友聯(lián)熱電利用無(wú)錫華光鍋爐研發(fā)的循環(huán)流化床干化焚燒一體化技術(shù)，進(jìn)行了鍋爐性能測(cè)試及污染物排放測(cè)試，并對(duì)焚燒產(chǎn)生的灰渣重金屬含量進(jìn)行了測(cè)試分析。

1 循環(huán)流化床干化焚燒一體化工藝路線

無(wú)錫新城水處理廠和梅村水處理廠產(chǎn)生的污泥先通過板框壓濾進(jìn)行深度脫水，得到含水率約 60%的固體泥餅，然后在干化車間進(jìn)行蒸汽干化，得到含水率約 38% 的污泥生物質(zhì)固體燃料，采用帶密封蓋的自卸車將污泥固體生物質(zhì)燃料運(yùn)輸并卸載到友聯(lián)熱電干煤棚加煤口處。在干煤棚按照試驗(yàn)比例混配后，進(jìn)入滾筒篩、碎煤機(jī)破碎至 8 mm 粒徑以下，再利用輸煤皮帶送入爐前給煤機(jī)進(jìn)入爐膛焚燒，工藝路線如圖 1。

2 測(cè)試內(nèi)容及方法

按照循環(huán)流化床鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)程，進(jìn)行了污泥燃料指標(biāo)、摻燒量、燃料煤分析指標(biāo)、鍋爐熱工性能等測(cè)試和化驗(yàn)，按照生活垃圾焚燒處理標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行了煙氣排放指標(biāo)、灰渣重金屬指標(biāo)的試驗(yàn)分析。

( 1） 污泥燃料的檢測(cè)結(jié)果

對(duì)深度脫水后的污泥燃料進(jìn)行了取樣分析，燃料特性如表 1，含水率為 59. 1% ，重金屬含量較低，含少量 As、Ba 等，符合 GB 24188—2009《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥泥質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)限值。

（2） 燃煤的選取與采樣分析

考慮污泥燃料水分高、發(fā)熱量低的特點(diǎn)，為達(dá)到CFB 鍋爐入爐熱值，滿足穩(wěn)定燃燒和負(fù)荷要求，采用低灰高熱值的蒙煤按比例摻燒。

（3） CFB 鍋爐運(yùn)行曲線

圖 2 給出了在表 3 中不同的污泥燃料摻燒比例下，CFB 鍋爐床溫和負(fù)荷的曲線，可見，隨著污泥摻燒比例的增加，同樣鍋爐負(fù)荷下，床溫下降。由于床溫低于 850 ℃時(shí)，將影響 SNCR 的脫硝效率，同時(shí)兼顧 SO2 的排放濃度，入爐熱值不易偏離設(shè)計(jì)值，所以摻燒比例不宜高于 35% 。

（4） CFB 鍋爐熱工性能測(cè)試結(jié)果

表 4 給出了 3 種不同摻燒比例工況下的熱工性能測(cè)試結(jié)果。3 種工況下熱負(fù)荷均達(dá)到額定設(shè)計(jì)負(fù)荷( 100 t /h) 的 80% 以上，鍋爐燃燒工況穩(wěn)定，飛灰、渣含碳量較低，測(cè)試熱效率為 89. 91% 、89. 93% 、 89. 89% 。

（5）CFB 鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性能結(jié)果

圖 3 反映了在 3 種不同污泥燃料摻燒比例下的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性能，包括產(chǎn)汽率、主蒸汽成本、脫硝、脫硫氨水、石灰石使用量等，測(cè)試結(jié)果表明隨著摻燒比例增加，主蒸汽成本最大下降 2.34 元/t，綜合考慮認(rèn)為控制污泥燃料摻燒比例在 35% 范圍內(nèi)，將有助于提高鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性能。如進(jìn)一步提高摻燒比例，需要綜合考慮傳熱效率降低對(duì)鍋爐整體熱效率的影響以及高濃度灰分對(duì)受熱面磨損等不利因素。

（6）CFB 鍋爐煙氣排放測(cè)試結(jié)果

表 5 給出了 3 種工況下的煙氣排放測(cè)試結(jié)果， SO2、NOx 脫硫塔出口排放濃度遠(yuǎn)低于 GB 13223— 2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的限值，并達(dá)到江蘇省超低排放特別限值要求，煙氣中的鉛，砷、鉻、 鎘、汞濃度遠(yuǎn)低于 GB 18485—2014《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》的限值。3 個(gè)工況下爐內(nèi)焚燒溫度均大于 850 ℃，產(chǎn)生的二惡英排放濃度遠(yuǎn)低于限值。

3 結(jié)論

依據(jù)國(guó)家相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和方法，在 80% 額定負(fù)荷以上、連續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行的工況下，對(duì)無(wú)錫友聯(lián)熱電100 t /hCFB 鍋爐進(jìn)行了蒙煤摻燒干化污泥燃料的研究測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，在 CFB 鍋爐上摻燒適當(dāng)比例的干化污泥是經(jīng)濟(jì)可行的，煙氣污染物的排放符合國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。該研究試驗(yàn)為 CFB 鍋爐摻燒污泥發(fā)電及解決日益增加的污泥處理量，探索了一種新的工藝和途徑，有良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。