生活垃圾焚燒廠協(xié)同處置污泥進(jìn)料方式的優(yōu)化改進(jìn)

1、生活垃圾焚燒廠協(xié)同處置污泥進(jìn)料方式的優(yōu)化改進(jìn)摘 要：隨著國家環(huán)保政策的日益嚴(yán)格和人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，市政污泥處置日益受到重視。 利用垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目協(xié)同處置污泥是一種節(jié)約資源、生態(tài)環(huán)保的污泥處置方式。本文根據(jù) 分析了不同污泥進(jìn)料方式的優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況改進(jìn)了污泥上料方式，取得了良好的 運(yùn)行效果；對類似項(xiàng)目具有指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：污泥；垃圾焚燒；摻燒；協(xié)同處置進(jìn)入20世紀(jì)以來焚燒發(fā)電逐漸成為國內(nèi)生活垃圾的一種最重要處置方式，尤其是近年來國 家一系列環(huán)保政策的出臺和中央環(huán)保督察的實(shí)施，全國各地垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目如雨后春筍般 呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前國內(nèi)已經(jīng)運(yùn)行和在建的垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目將

2、達(dá)到上千 座。生活垃圾焚燒發(fā)電處置已經(jīng)成為全社會(huì)共識。另一方面水十條”政策的出臺，市政污水污泥近年來成為我國又一環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)治理的對象， 其規(guī)定地級及以上城市污泥無害化處理處置率應(yīng)于2020年底前達(dá)到90%以上。隨著垃圾分 類政策的實(shí)施，分類后餐廚、廚余垃圾處理項(xiàng)目也將產(chǎn)生大量污泥。污泥處理形式多樣：堆肥、填埋、綜合利用、單獨(dú)焚燒、生活垃圾焚燒項(xiàng)目協(xié)同處置、水泥 窯協(xié)同處置、熱電廠協(xié)同處置等方式在國內(nèi)都有應(yīng)用案列。污泥與垃圾協(xié)同處置在國外有較 多的工程案例；據(jù)統(tǒng)計(jì)日本有70%以上的污泥是采用與生活垃圾協(xié)同處置。歐美普遍的污泥 處置方式是將濕污泥干燥后采用流化床焚燒處理或者把市政污泥運(yùn)到垃圾焚燒

3、廠按10%左右 的比例與垃圾直接摻燒1。在國內(nèi)十幾年前污泥與垃圾協(xié)同處置還屬于一種新的嘗試，鹽田垃圾焚燒廠就進(jìn)行了試驗(yàn)。 采用污泥和生活垃圾協(xié)同處置，不僅可以節(jié)省污泥焚和煙氣處理設(shè)備的投資、節(jié)約土地資源、 降低污泥處理成本，更可以以協(xié)同處置的理念實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用、確保排放達(dá)標(biāo)。目前生活 垃圾焚燒發(fā)電廠協(xié)同處置污泥項(xiàng)目越來越多，例如國內(nèi)的煙臺垃圾焚燒項(xiàng)目、南海綠電項(xiàng)目、 晉江垃圾焚燒項(xiàng)目、濟(jì)南長清項(xiàng)目、上海松江、上海奉賢、上海金山等項(xiàng)目。我國垃圾焚燒 行業(yè)已發(fā)展多年，以機(jī)械爐排為主的垃圾焚燒工藝也已非常成熟，相關(guān)主設(shè)備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了國 產(chǎn)化。污泥與垃圾協(xié)同處置也有了發(fā)展，相關(guān)的運(yùn)營維護(hù)經(jīng)驗(yàn)也在逐步積

4、累和提高。但是由 于污泥自身特性等因素，污泥和垃圾協(xié)同處置也存在設(shè)備磨損和積灰嚴(yán)重、摻燒量有限、煙 氣排放指標(biāo)不穩(wěn)定等方面問題。本文以上海某垃圾焚燒項(xiàng)目污泥協(xié)同項(xiàng)目為依托，對污泥進(jìn) 料方式做了優(yōu)化，取得了良好的效果。一、項(xiàng)目概況該項(xiàng)目日焚燒處理垃圾能力1000t/d，配置2臺500t/d的機(jī)械式爐排爐，并配置1套30MW 的汽輪發(fā)電機(jī)組。煙氣處理用SNCR+半干法（消石灰）+干法（碳酸氫鈉）+活性炭吸附+袋式除塵 器+濕式洗滌塔+SCR的工藝組合。污泥干化造粒系統(tǒng)主要處理本項(xiàng)目服務(wù)區(qū)各污水處理廠產(chǎn) 生的含水率為80%的脫水污泥，將其干化至含水率40%以下并造粒，處理規(guī)模為 100t/d（2x5

5、0t/d）（含水率 80%）。二、污泥特性分析由于區(qū)域性差異、處理工藝等因素導(dǎo)致市政污泥的成分多變；常來的市政污泥含有大量的有 機(jī)質(zhì)、泥沙、微生物以及豐富的氮、磷、鉀等營養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)污泥具有含水量高、有惡臭等特 點(diǎn)。根據(jù)研究污泥干燥過程分為3個(gè)區(qū)域:首先是濕區(qū)，在這個(gè)區(qū)域的污泥能自由流動(dòng);然后是 黏滯區(qū)，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)污泥的含水率為40%60%,具有黏性，不能自由流動(dòng);最后是粒狀區(qū)，這個(gè)區(qū) 域的污泥呈粒狀便于輸送。另一方面污泥絕干基燃燒熱值較高（約3000kcal/kg）,但是由于污泥 高含水率導(dǎo)致其實(shí)際燃燒熱值大約為-100100kcal/kg。因此要利用污泥自身燃燒的熱值、避 開污泥粘滯區(qū)，

6、必須進(jìn)一步降低含水率2。由于污泥與生活垃圾混合焚燒協(xié)同處理干污泥的 輸送過程中黏結(jié)性要差，一般就要求污泥干燥至粒狀區(qū)，從而有利于實(shí)現(xiàn)污泥與垃圾充分的混 合入爐焚燒。為了更加好協(xié)同處置市政污泥，本項(xiàng)目在建設(shè)之初就對進(jìn)廠污泥做了工業(yè)分析（ar）、元素分 析（d）與熱值（d）測定（見表一）。由工業(yè)分析可知，機(jī)械脫水后幾種污泥的含水量一般在 50%70%之間，對于干燥基污泥，其灰含量一般占其質(zhì)量的一半左右，剩余的干基多為易于 熱解揮發(fā)的物質(zhì)，干燥無灰基的揮發(fā)分比例約90%，固定碳的含量則較低。從干燥基元素分析看，各污水處理廠產(chǎn)生的污泥主要元素占比差異性較小，其碳元素約占干 燥基的1/4，氫元素占干燥基

7、的比例稍高于4%，氮元素的比例約為4%，按含水量40%計(jì)時(shí)， 污泥的氮含量在2.4%左右，較目前常見的煤、木質(zhì)生物質(zhì)和生活垃圾的平均值都高；硫元素 的含量都比較高，且波動(dòng)相對較大，在1.274.38%之間；對于氯元素，干燥基污泥氯元素的 含氯量均低于0.1%。除個(gè)別污水廠污泥因含灰量較高干燥基熱值不足10MJ/kg外，本文所檢 測的另幾個(gè)來源的污泥的干燥基低位熱值均約11000kJ/kg，該值接近蔡璐對我國大中型城市 污泥干燥基低位熱值的測定的均值3。三、污泥上料方式及存在問題針對原生濕污泥（沒有經(jīng)過干化）的上料方式以及存在的問題，鄭雪艷等已經(jīng)做了系統(tǒng)分析 。目前來說干化造粒后的污泥上料方式一

8、般有：直接進(jìn)入垃圾坑、直接進(jìn)入焚燒爐料斗、 在垃圾池中設(shè)置污泥小坑等。干化造粒后的污泥通過車輛直接倒入垃圾坑，通過垃圾抓斗起重機(jī)混合后送入焚燒爐料斗。 這是最簡單最原始的污泥上料方案；此方案無額外投資、運(yùn)行成本低；但是存在干化造粒后 的污泥吸水潮解、甚至變成流體狀進(jìn)入滲濾液處理系統(tǒng)增加滲濾液系統(tǒng)處理負(fù)擔(dān)等問題；潮 解后的污泥進(jìn)入焚燒爐還會(huì)產(chǎn)生漏渣量和飛灰量增加、爐膛結(jié)焦嚴(yán)重、煙氣排放指標(biāo)不穩(wěn)定 等問題。此方案幾乎沒有項(xiàng)目在用。第二種方案是將干化造粒后的污泥利用輸送設(shè)備直接進(jìn)入焚燒爐料斗。此方案可以解決污泥 吸水潮解的難題；但增加了污泥輸送系統(tǒng)的成本和運(yùn)行成本，且存在輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)置困難、 故障

9、點(diǎn)多、檢修不變等問題，也沒有從根本上解決摻燒帶來的漏渣量和飛灰量增加、爐膛結(jié) 焦嚴(yán)重、煙氣排放指標(biāo)不穩(wěn)定等問題。此方案只在少量項(xiàng)目上有應(yīng)用。第三種方式是在垃圾池中設(shè)置污泥小坑；將干化造粒后的污泥用車輛倒入污泥小坑，同時(shí)垃 圾抓斗起重機(jī)配置專門的污泥抓斗。此方案可以防止污泥潮解吸水，即使遇到停爐也可以儲 存接納干污泥；但是其設(shè)備和土建投資較大，在垃圾池中設(shè)置污泥小坑影響了垃圾坑有效容 積，對于垃圾發(fā)酵、滲濾液導(dǎo)排產(chǎn)生了不良影響，增加了垃圾吊操作人員的工作負(fù)荷。此方 案應(yīng)用案列較多，本項(xiàng)目就是采用的此種方案。由于上述三種方案中干化造粒后的污泥都需要從垃圾料斗進(jìn)入焚燒爐，在料斗中與垃圾混合 也存在潮

10、解現(xiàn)象。然后經(jīng)過干燥段-燃燒1段-燃燒2段-燃盡段”焚燒處置，周期在23個(gè)小 時(shí)。摻燒造成的飛灰量增加、換熱面積灰、爐膛結(jié)焦、煙氣排放指標(biāo)不穩(wěn)定現(xiàn)場都沒有得到 有效解決。四：摻燒方案的優(yōu)化針對上述方案存在的問題，為了保證焚燒爐良好的運(yùn)行效果，需要對污泥進(jìn)料方案進(jìn)行優(yōu)化。 優(yōu)化方案直接將干化造粒后的污泥通過焚燒爐后拱（見圖2）送至焚燒爐燃燒二段，避開了 與濕垃圾混合的機(jī)會(huì)、減少了爐內(nèi)停留時(shí)間。具體方案如下：根據(jù)污泥顆粒燃燒需要的溫度和時(shí)間，在焚燒爐后拱、原二次風(fēng)口下部開設(shè)5個(gè)投料口。首 先污泥顆粒通過叉車運(yùn)至入爐前的料斗中，然后通過斗式提升機(jī)送至緩存?zhèn)}，最后通過螺旋 輸送機(jī)送至爐膛。此時(shí)污泥顆粒

11、剛剛落入焚燒爐內(nèi)落燃燒2段附近，污泥顆?？稍?060 分鐘完全燃燼并通過焚燒爐落渣口進(jìn)入濕式除渣機(jī)。在停爐檢修期間本項(xiàng)目根據(jù)優(yōu)化后的方案對上料系統(tǒng)進(jìn)行了改造，整改方案費(fèi)用約100萬。 經(jīng)過優(yōu)化后，污泥沒有通過料斗進(jìn)料避開了與濕垃圾接觸的機(jī)會(huì)，并減少了爐內(nèi)停留時(shí)間； 直接進(jìn)入燃燒2段，使得污泥燃燒狀況更加穩(wěn)定。在保證污泥充分燃燒的同時(shí)，使燃燼后的 顆粒污泥仍能保持顆粒狀（見圖4），很好地改善了爐體結(jié)焦和積灰的現(xiàn)象，在保證排放指 標(biāo)的情況下?lián)綗勰嗔坑稍瓉淼?%提高到10%，項(xiàng)目檢修周期由原來的一年兩次減少到兩年 三次；因此本方案極大的節(jié)約了運(yùn)行成本、提高了焚燒廠年利用小時(shí)數(shù)。五：結(jié)論本文通過對上海某垃圾焚燒項(xiàng)目污泥協(xié)同處置項(xiàng)目污泥進(jìn)料方式的優(yōu)化改進(jìn)，減少了飛灰產(chǎn) 量、換熱面積灰、爐膛結(jié)焦、煙氣排放指標(biāo)不穩(wěn)定等現(xiàn)象的產(chǎn)生；取得了良好運(yùn)行效果。對 后續(xù)生活垃圾協(xié)同處置污泥項(xiàng)目進(jìn)料方式的選擇具有極大的指導(dǎo)意義。參考文獻(xiàn)：高亮,邵德洲，張曙光等.污泥摻燒技術(shù)研究J.環(huán)境衛(wèi)生工程,2008, 4:48-51.錢兵等.市政污泥與生活垃圾共處理工藝及其應(yīng)用J.環(huán)境衛(wèi)生