300MW循环流化床锅炉污泥掺烧技术研究

摘要：循环流化床锅炉掺烧污泥技术的运用，可以很大程度上降低城市污泥对环境的影响。其污泥掺烧包含湿污泥直接入炉掺烧及干污泥混煤后掺烧两种。文章介绍了干、湿污泥入炉掺烧系统的工艺流程，并根据掺烧污泥后的运行数据，分别分析了污泥掺烧对燃烧以及氮氧化物排放等的影响。文章可以为同类型循环流化床锅炉掺烧城市污泥技术的运用提供有益的参考。

关键词：循环流化床；污泥；掺烧

引言

随着我国经济的快速发展和城镇化进程的不断深入推进，固体废物的处置问题日益成为一件困扰社会经济可持续发展的大事，如何高效、合理地处置日益增多的固体废弃物，是一个亟待解决的问题。循环流化床锅炉本身具有非常多的优势，如燃烧效率高、燃料适应性广等，将其用于掺烧污泥上，可以发挥出很大的优势。这种绿色循环的方法可以启发更多行业和企业，对我国实现可持续发展有重要意义。

1、项目概况

该电厂装机容量为2×300MW，锅炉为1025t/h亚临界，一次中间再热循环流化床、自然循环。尾部布置有能满足超低排放要求的烟气净化系统，年设计运行小时数为5500小时，年耗煤量为200万吨，协同处置一般污泥最大掺烧量为20万吨/年。

一般工业污泥主要来源为周边城市污水处理厂市政污泥，以及周边企业污水处理站产生。参照《城镇污水处理厂污泥焚烧处理工程技术规范》等要求，湿污泥含水率控制在80%以内、干污泥含水率控制在65%以内。污泥浸出液指标满足《城镇污水处理厂污泥处置单独焚烧用泥质》等指标要求。

2.污泥处理流程

湿污泥（含水率≤80%）通过运泥车直接送至污泥间，将污泥卸料至污泥储存仓内。由污泥泵将污泥按设定的添加频次及添加时段通过管道送至炉膛内。

干污泥（含水率≤65%）存储至现有2#煤场内，与燃煤掺混后一同经过现有燃煤输送皮带输送至炉膛内。

中控室控制煤的入炉量，以实现均匀掺烧。污泥通过850-950℃高温焚烧，最大限度的减少了臭气产生的污染，既可以完全彻底的消除污泥中所携带的细菌和病毒，又可以使污泥中的重金属钝化和分散化；产生的灰渣与燃煤产生的灰渣由厂内粉煤灰开发利用部门处置，主要外售进行建材化处理，并供给水泥厂作掺合料，煤渣主要外售作筑路用，杜绝二次污染的产生；焚烧过程中产生的烟气和飞灰通过电厂完善的除尘和脱硫、脱硝系统得以达标排放，从而实现无害化处理。

3、掺烧污泥后运行数据分析

3.1 对锅炉燃烧的影响分析

一般燃煤热值大于污泥热值，掺混后的燃烧特性并不能一定与燃煤燃烧特性相同。参照相关的试验研究发现，污泥掺烧对锅炉热效率的影响会随着污泥掺烧比例的增大而变大，两者呈正比关系。故围绕污泥掺烧前后循环流化床锅炉的运行数据进行统计和分析，结果详见表 1。

根据结果分析发现，工况无差异情况下，从掺烧污泥前后的锅炉运行数据中可发现，若污泥掺烧比例小，其对锅炉床温、氧量等的影响也比较小；若掺烧比例达到10%且负荷和给煤量相同，循环流化床锅炉掺烧污泥后的运行床温比掺烧前的运行床温度低出1.6%左右；掺烧后的运行氧量低于掺烧前的运行氧量 ；污泥掺烧后的负压值高于掺烧前的炉膛出口负压值。这些现象的出现与湿污泥蒸发有关，在炉膛高温作用下，含水率在80%的湿污泥会发生蒸发现象，蒸发过程会吸收热量而使锅炉床温降低，与此同时污泥中的水分蒸发还会形成水蒸气，这些水蒸气会进入烟气，从而导致炉膛出口负压值增高，烟气总体积也随之增大。

3.2 对氮氧化物排放的影响分析

污泥掺烧后，锅炉主要大气污染物排放的变化需引起电厂的高度关注。脱硝工艺为低氮燃烧+SNCR 脱硝工艺，锅炉烟气中的NOx生成量控制在50mgNm3以下。为满足保护环境，降低对环境的污染和破坏，确保脱硝系统环保数据达标的同时始终保持运行状态，以及炉膛出口烟温不能高于900℃，超过这个数值，不利于对氮氧化物原始排放质量浓度立即测量，研究结合SNCR 脱硝还原剂耗量变化来分析污泥掺烧对氮氧化物排放影响，这些均以保证氮氧化物最终排放值达标且稳定为前提，结果详见表2。

从结果看，当氮氧化合物最终排放值稳定控制在35mg/m3左右，污泥掺烧比例在增长期间，SNCR脱硝还原剂发生先增长后减少变化，变化幅度较小，这也表明了氮氧化合物的排放受污泥掺烧比例的影响较小。分析原因，首先，污泥中的氮元素经过氧化后会生成氮氧化物，这是氮氧化物排放值升高的原因。其次，污泥掺烧后会降低锅炉的运行床温及氧量，氮氧化物排放值也随之降低。所以，在分析城市污泥掺烧对氮氧化物的影响时，以上两种因素都应考虑到，而具体的影响则由污泥掺烧比例和污泥成分决定。

3.3 其他方面的影响

对煤系统的影响。以掺烧含水率60%的城市污泥为例，通过将干污泥与燃煤按照一定的比例进行混合后送至煤仓，再经由皮带给煤机等设备进入炉膛，结果显示，基本上没有对原给煤系统造成影响，落煤管也没有发生堵塞现象。

对飞灰品质的影响。飞灰是很多电力公司使用的一项重要的经济副产品，也是我国高品质水泥制品的材料来源。通过对污泥燃烧产生的焚烧灰进行数据分析，可以发现其具有较好的吸水凝固性，且与粉煤灰的性质较为相近。另外，由于污泥燃烧后的灰与总灰量的占比非常小，基本上对飞灰销售品质造不成影响。

4 结语

根据上述分析与研究可以发现，掺烧比例与循环流化床锅炉的运行床温和氧量呈反比关系，前者越大则后者越低，炉膛出口负压越高。污泥燃烧比例达到 10%，负荷和给煤量相同的循环流化床锅炉掺烧污泥后，掺烧后的床温低于掺烧前的床温。另外，将氮氧化物排放值调控到35 mg/m 3左右，增加污泥掺烧比例，SNCR 脱硫还原剂耗量变化不明显，说明在一定比例下，污泥掺烧对氮氧化物排放的影响较小。电力企业根据现有湿污泥的含水率来选择湿污泥直接入炉掺烧技术或干污泥与煤掺配后掺烧技术，以最大化地减少城市污泥对环境的影响，实现资源的循环化利用，增加社会效益，促进经济的增长。循环流化床锅炉掺烧城市污泥技术值得被广泛推广及应用。

参考文献：

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