浙江城建煤气热电设计院有限公司
【摘 要】本文介绍污泥处理的方法，并对几种污泥焚烧处理的技术方法进行比较，提出了污泥焚烧大气污染防治对策。
【关键词】污泥；焚烧；烟气处理
近几年污水厂的大量建设有效缓解了困扰我国各大城市多年的污水问题，但随之而来的污泥问题开始凸显。随着污水处理设施的建设和完善，污水产生的污泥也会越来越多；同时环境保护意识的不断加强，也要求人们能更加科学地处置污泥，焚烧法处理污泥垃圾将起到越来越重要的作用。
1污泥焚烧法的优点
污泥焚烧法是采用高温焚烧处理的技术手段，通过燃烧工艺的组织，将污泥中的有机成分和可燃成分燃烧完全，与其它处理方法相比, 焚烧法有以下突出的优点:
（1）大大减少了污泥的体积和重量。
（2）污泥处理速度快，不需要长期储存。
（3）可以回收能量用于发电和供热。
（4）通过组织低污染焚烧工况和焚烧炉的正确设计可实现很低的二次污染。
2.污泥焚烧处理方法及技术比较
各国已投入运行的污泥焚烧炉燃烧方式有：
（1）多膛式污泥焚烧炉；
（2）回转窑式污泥焚烧炉；
（3）循环流化床污泥焚烧炉。
以下就上述三种焚烧处理技术做简单介绍，并进行比较分析。
2.1多膛式污泥焚烧炉
多膛式焚烧炉是一个垂直的圆柱形耐火衬里钢制设备，内部有许多水平的由耐火材料构成的炉膛，自上而下布置有一系列水平的绝热炉膛，一层一层叠加，一般多膛焚烧炉可含有4～14个炉膛，从炉子底部到顶部有一个可旋转的中心轴。每个炉膛上有搅拌装置，既搅拌臂，在搅拌臂上设计有一定数量的齿，通常齿长为100mm左右。通过转动中心轴可以耙动污泥，使之以螺旋形轨道通过炉膛，一般在每一炉膛内污泥厚度保持在120mm左右。辅助燃料的燃烧器也位于炉膛上。
2.2回转窑式污泥焚烧炉
回转窑焚烧炉系衍生于己广泛用于水泥工业中耐火砖衬里回转锻烧窑设计。污泥由倾斜且缓慢旋转的旋转窑上方前端送入，藉由旋转速度控制污泥前进速度，使污泥在窑内往前输送过程中完成干燥、焚烧及灰冷却之过程，而冷却后之灰渣由炉窑下方末端排出。
回转窑的特点是燃料适应性广，可焚烧不同性能的废弃物，此种炉型机械零件比较少，故障少，可以长时间连续运行。但回转窑的热效率低，需消耗较多的辅助燃料，排出气体的温度较低，有恶臭，需要脱臭装置或导入高温后燃室焚烧。窑身较长，占地面积大，且后燃室的炉排结构要求较为严格，因此其成本高。
2.3循环流化床污泥焚烧炉
循环流化床燃烧技术是本世纪六十年代初发展起来的一种新型清洁燃烧技术。采用该技术的焚烧炉的基本特征在于在炉膛下部布置有耐高温的布风板， 板上装有载热的惰性颗粒，通过床下布风，使惰性颗粒呈沸腾状，形成流化床段，在流化床段上方设有足够高的燃烬段(即悬浮段)。
一般物料投入流化床后，颗粒与气体之间传热和传质速率高，物料在床层内几乎呈完全混合状态，投向床层的废弃物能迅速分散均匀。由于载热体贮蓄大量的热量，可以避免投料时炉温急剧变化，床层的温度保持均一，避免了局部过热，因此床层温度易于控制。同时它具有燃烧效率高，负荷调节范围宽，污染物排放低，炉内燃烧热强度高，适合燃用低热值燃料等优点。循环流化床焚烧炉的优点主要表现在如下几个方面:
（1）操作方便、运行稳定。流化床床料为石英砂，给入的污泥占床料的小部分，蓄热量大，因而避免了床的急冷急热现象，使燃烧稳定。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆污泥的干燥、着火、燃烧与后燃烧几乎同时进行，无需复杂的调整，因此可实现连续燃烧。
（2）耐久性好，使用寿命长。炉内没有机械运动部件，故使用寿命长。
（3）可采取全面的防二次污染的措施，对焚烧时产生的有害物质进行了处理，如不加任何附加设备，仅以流化床所特有的燃烧方式就可把NOx含量降到250mg/Nm3以下。
（4）研究表明，在污泥焚烧炉中，可以大大降低燃烧过程二噁英的生成量，对于焚烧炉尾气达标排放具有重要意义。
（5）流化床焚烧炉的炉渣呈干态排出，有利于炉渣的综合利用。
（6）燃料适应性广，可燃烧高水份，低热值，高灰份的污泥，床内混合均匀，燃烬度高。
3.污泥焚烧炉大气污染物防治对策
以下以循环流化床污泥焚烧炉为例探讨大气污染物防治对策。
3.1 SO2、烟尘控制措施
循环流化床锅炉燃料适应性强，燃烧充分，在燃料中混入石灰石粉进行炉内脱硫，当Ca/S为1.5～2时，炉内脱硫率可达50%以上，炉后采用湿式脱硫，确保脱硫效率可在98%以上，则总脱硫效率可大于99%；焚烧炉烟气出口布置布袋除尘器，除尘效率一般在99.9%以上。烟气中烟尘、SO2的排放分别可达到30 mg/Nm3，100 mg/Nm3以下，能达到国家相关标准规定要求。
3.2 NOX控制措施
循环流化床焚烧炉采用低氮燃烧器，确保锅炉氮氧化物产生浓度在250mg/Nm3以下，同时在流化床炉膛布置SNCR系统，并在锅炉尾部预留SCR系统位置，更好的控制氮氧化物的排放量，保证总脱硝效率>60%，出口NOx排放浓度可以达到100 mg/Nm3以下，NH3逃逸量控制在8mg/Nm3以下。
3.3二噁英控制措施
焚烧炉设置空气预热器，将一、二次风加热至169℃～179℃左右；循环流化床污泥焚烧炉炉温控制在850℃～950℃之间(PCDD/PCDF在800℃以上能完全分解)，炉膛出口氧量控制在6～8%，烟气在炉内停留时间约3秒；通过分级配风，改善炉内流动结构来减少污泥焚烧生成的二噁英(dioxins)。循环流化床焚烧炉内湍流强烈，有利于抑制PCDD/PCDF的生成及生成的PCDD/PCDF的完全分解。上述措施使易生成PCDD/PCDF的有机氯化物能完全燃烧，或已生成的PCDD/PCDF能够完全分解。
由于二噁英是细微的有毒物质，即使在焚烧炉中完全焚烧后仍会有微量的二噁英产生。二噁英为高沸点物质，气化压力很低，在布袋除尘器附近烟气(温度为150℃～180℃)中的二噁英为细小颗粒，当烟气穿过布袋除尘器时，二噁英便会得到过滤并逐渐积聚在粉层上，同时在布袋除尘器前加喷活性炭，可对二噁英起到吸附作用，吸附后的活性炭被布袋除尘器过滤下来，则焚烧烟气中所含的大部分二噁英可被去除。
3.4 HCl及氟化物控制
采用湿法脱硫系统，脱硫液呈碱性，HCl（及氟化物）与碱的反应易进行，因此湿法烟气净化器具有很高的脱除氯化氢的效率，HCl的去除效率大于脱硫效率，根据已有项目验收监测表明， HCl（及氟化物）排放浓度控制在15 mg/m3以下。
3.5 CO控制
CO是由燃料的不完全燃烧过程产生，其产生量和一次空气量、二次燃烧空气份额、二次燃烧空气喷入炉内的方式及炉体操作温度等有关。目前对CO的去除主要以燃烧控制的方式进行控制，不另附加CO去除设备。
流化床焚烧技术控制CO排放的措施主要有：强化炉内燃烧，使其炉内氧浓度保持在一定量的水平，使之出现还原性气氛，同时采用二次风段燃烧方式及二次风对冲方式，使炉内燃烧空气充分混合，改善燃烧状况，同时通过控制炉内温度来降低CO排放温度。
3.6 重金属控制
含重金属气溶胶是污泥焚烧过程中会产生的气态污染物，根据对已有污泥焚烧炉的调查，利用活性炭吸附装置和高效布袋除尘器除去重金属，使烟气中各种重金属指标可以达到国家排放标准。
4.结语
随着我国经济和城市建设的发展，城市目前污水污泥的无害化处置问题日益突出，污泥进行焚烧发电工程，变废为宝，实现无害化、减量化、资源化的目标，不仅社会群体受益，具有很好的社会效益，而且污泥焚烧后充分利用其余热发电，能取得一定的经济效益，减轻政府财政负担，使环卫事业发展又向前迈进一步。污泥循环流化床焚烧发电工程在全国有多个项目中取得成功运行经验；从技术上来分析，循环流化床焚烧技术是可行的，该技术也适合产业化运作。
参考文献：
[1]CJJ90-2009《生活垃圾焚烧处理工程技术规范》
[2]GB 18485-2014 生活垃圾焚烧污染控制标准
[3]张益、赵由才，《城市生活垃圾焚烧技术》2007
[4]蒋文举 《烟气脱硫脱硝技术手册》化学工业出版社
论文作者:姚丽
论文发表刊物:《低碳地产》2015年第1期
论文发表时间:2016/8/16
标签：污泥论文; 流化床论文; 焚烧炉论文; 炉膛论文; 烟气论文; 技术论文; 燃料论文; 《低碳地产》2015年第1期论文;