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1、流化床焚烧炉污泥焚烧工艺特性研究 摘要：本研究以德国stuttgart-muhLhausen污水处理厂的鼓泡式流化床焚烧炉为主要研究对象，分析了污泥处理和焚烧工 艺流程及其特点，探讨了鼓泡式流化床焚烧炉污泥焚烧的工艺特性。 关键词：污泥焚烧 流化床焚烧炉 鼓泡式 1污泥处理与处置的方法污泥处理与处置的目的与其他废弃物的处理与处 置一样，都是以减量化、资源化、无害化为原则。目前 在世界各国，填埋、农用和焚烧是污泥处置的几种主 要方法，附表1就一些发达国家中使用此几种处理方 法的比例进行了比较。近几年来，污泥焚烧技术已经 成为处理污泥的主流，愈来愈受到重视。这是因为焚烧法与其它方法相比具有突出的优
2、点 :焚烧可以使剩余污泥的体积减少到最小化，因而 最终需要处置的物质很少，不存在重金属离子的问题 ，有时焚烧灰可制成有用的产品，是相对比较安全的 一种污泥处置方式;污泥处理速度快，不需要长期 储存;污泥可就地焚烧，不需要长距离运输;可以 回收能量用于发电和供热。2污泥焚烧工艺的兴起与发展污泥焚烧(热分解)是指在高温(5001000)下，污泥固形物在无氧气或者低氧气氛中分解成气体、焦油以及灰等残渣这3部分的过程。污泥焚烧的对象主要是脱水泥饼。污泥脱水后的滤饼含水率仍达45%86%，干燥处理后污泥含水率可降至20%40%，焚烧处理后含水率可降至0，体积很小，便于运输与处置。污泥焚烧的初期研究是由美
3、国的诺亚克(noack)(于1959年)、施莱辛格(schLesinger)等人(于1960年在彼得堡能源中心(pittsburg energy center)开始的，其共同的特点是以回收能源为目的2。脱水污泥(水分65%85%，其固体热值为750015000kJ kg)的热值低，因此，焚烧过程中必需添加辅助燃料，所以应该设计辅助燃料最少的流程。世界上第1台焚烧污泥的流化床锅炉在1962年建于美国Lynnwordwashington，至今仍在运行。目前，污泥焚烧是日本、奥地利、丹麦、法国、瑞士、德国等国污泥处置的主要方法。韩国正在kwangdong Li污水处理厂试运行污泥焚烧新工艺。泰国sa
4、mutprakarn正在建设东南亚规模最大的污水处理厂，其污泥处理单元将采用焚烧工艺。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。焚烧炉型有回转型如回转式焚烧炉、多段型如立式多段炉(多段竖炉)及流化床型等。流化床焚烧炉有如下特点: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。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。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
5、量的可燃性废弃物，也不会产生急冷或急热现象。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。流化床的结构简单，设有机械传动部件，故障少，建造费用低。空气过剩系数可以较少。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(dorr oLiver)流化床焚烧炉、考可兰(copeLand)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.虽然焚烧法与其它方法相比具有突出的优点，但是另一方面随着焚烧工
6、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。各发达国家都在制定更严格地固体焚烧炉烟气的排放标准，这也将给剩余污泥的焚烧提出更高的要求。所以，开发热效率高，并能把环境污染控制在最小限度的焚烧工艺成为当务之急。综上所述，目前焚烧工艺被世界各国认为是污泥处理中的最佳实用技术之一。在欧洲、美国、日本等国家，该工艺已日渐成熟，它以处理速度快，减量化程国家，该工艺已日渐成熟，它以处理速度快，减量化程来，世界各国的环境条件均对废弃物处理所花费的时间和
7、所占的空间提出了更为严格的要求，因而污泥焚烧技术已逐步成为污泥处理的主流技术，愈来愈受到世界各国的青睐。我国在废物焚烧的研究方面起步较晚，特别是在污水厂剩余污泥焚烧这一领域更是缺乏系统的研究，因此对污泥处理中焚烧这一技术的研究就显得日益重要。3流化床焚烧炉焚烧工艺特性31m櫣hLhausen污水处理厂污泥处理工艺流程污泥处理工艺流程见图1。m櫣hLhausen污水处理厂每年产生的污泥量为540000m，即每日所产生的污泥量为1500m，污泥540000m，即每日所产生的污泥量为1500m，污泥540000m，即每日所产生的污泥量为1500m，污泥540000m，即每日所产生的污泥量为1500m
8、，污泥540000m，即每日所产生的污泥量为1500m，污泥池产生的剩余污泥经重力浓缩池，污泥体积降为原体积的一半左右，有8座污泥浓缩池，体积总计11400m。经过离心脱水和干燥的污泥送去焚烧，有4个离心机，最大处理量为160m h，3个污泥干燥机，处理量为18t h，2座流化床焚烧炉的每日干燥污泥焚烧量为72t。32污泥焚烧工艺流程污泥焚烧工艺流程见图2。流向离心脱水机的污泥是由约65%的消化污泥和35%的剩余污泥所组成的，经机械脱水后，污泥含水率降至75%。干燥机形式为圆盘干燥机(饱和蒸汽压为9bar)，污泥经过干燥处理后，可达到50%55%的含固率，这种组分的污泥在流化床炉中可保证自行燃
9、烧，无需额外添加助燃剂，可大大减少能源的浪费。烟气和飞灰在850左右时在同一个方向上离开焚烧炉，在余热锅炉中其温度降至210，在接下来的静电除尘器中进行脱尘，剩余的灰尘含量约为100mg m。经过准干燥烟气洗涤装置净化后的烟气通过烟囱排放，灰尘被贮存在灰尘贮房中，稍后再利用或者运走准干燥烟气洗涤装置是由喷射干燥机，静电除尘器，2个洗气池所构成的，这套装置的目的是为了减轻空气污染的负担，进一步去除烟气中尚存的灰尘、重金属和硫、氯、氟、氮氧化物等有害物质，烟尘量可以降低到目前含量的十分之一(10mg m)。特别需要指出的是，对于去除烟气中所含有的金属汞单质和汞离子，m櫣hLhausen污水厂使用了
10、专门的去除方法hok(膛式炉焦炭)气流吸附法和在碱洗池添加药剂tmt15。在静电除尘器和喷射干燥机之间的连接管道中，放有hok(膛式炉焦炭)，它的目的是吸附烟气中所含有的金属汞单质，大约每m烟气需300330ghok。这样含有汞的颗粒在静电除尘器中，可以与烟气完全分离。接着烟气流入到2个洗气池中，第1个为水洗池，主要为吸附灰尘和一些硫氧化物、hcL、hf等有害气体，ph值15umf时，载体的带出量非常大，同时床层 压力将减少;若ua850)送入二次空气燃烧，减少co、不完全燃烧产物和前躯体的生成量，从而抑制二恶英的生成量所产生的烟气在850900的温度范围从炉膛上部排出，进入余热锅炉(在此所产
11、生的9bar的饱和蒸汽用于污泥干燥机的加热)，同时烟气在这里被冷却到210。未燃烧的碳粒或多环芳烃等合成二恶英在300附近最显著，因此为防止这种合成，让除尘器低温化，即将除尘器入口气体温度降至210以下，抑制二恶英的生成。该流化床的另一特性是它在运转过程中所产生的炉渣非常少，主要是以一种很细的灰飞灰，散布在烟气中，它的去除是通过余热锅炉后的静电除尘器来捕集。对于烟气中所含有的有害污染物是通过喷雾式湿法洗涤而被去除。在该水厂，共设有2个洗气池，分别采用的是水和naoh溶液进行湿法洗涤. 4结语鼓泡式流化床焚烧炉，燃烧速度快，固体在燃烧 室内的停留时间短，污泥中有机物所产生的热量，可作为污泥中所含水分蒸发所需的能量，无需附加燃料，且在运转过程中产生的炉渣极少，其后续的静电除尘器和烟气洗涤系统可捕集去除烟气中尚存的灰尘、重金属和氮氧化物等有害物，确保了所排放的烟气达标。参考文献1李军，杨秀山，彭永臻编著.微生物与水处理工程.北京:化工出版社，2002.2(日)平冈正腾，吉野善弥著.宗永平，林译.污泥处理工程学.上海:华东化工学院出版社，2000.3brain hemphiLL.fLuid bed technoLogy for sLudge destruction.water Engineeringmanagement，1988.12:3740 11
