大型電站摻燒干化污泥對鍋爐的影響

舒 適

（皖能合肥發電有限公司，安徽 合肥230041）

1 概述

某城市每天污水處理廠產生的污泥在500 噸/天以上，目前利用該市熱電廠已建成的2 臺75 噸/時循環流化床鍋爐摻燒污泥，處理規模為120 噸/日。每天仍約有380 噸的污泥難于處理。隨著城市化進程的加快和人口不斷增加，城市污水越來越多，污泥總量還會不斷增加，現有污泥處理能力遠遠不夠，急需增加污泥處理容量，緩解污泥無法處置所帶來的各種社會矛盾。污水處理廠產生的污泥中富含病原微生物、有機污染物、重金屬等，很容易造成二次污染。某發電公司考慮環保效應，決定對600MW 機組鍋爐進行污泥摻燒。每日摻燒量約250 噸。將有效緩解、控制城市污泥帶來的環保問題。該系統的特點是不需對鍋爐燃燒系統進行改造，投資較省，但是需要深入考慮對原有燃煤系統，以及粉煤灰系統，煙氣凈化系統的影響。

2 污泥干化系統

2.1 污泥質量

該城市污泥中氨氮和磷酸鹽的含量較高，同時有機質、銅、鉻、鎳、鋅、鉛等因子出現超標現象。污泥的滲濾液自然流淌，對城市周邊的土壤、地下水等生態環境造成了不同程度的污染破壞。城市污泥影響燃燒的參數如下表：

污水廠污泥組分分析數據

從上表中看，污水廠的污泥Mar 較大（80%左右），Cad 和熱值較低，嚴重影響安全經濟燃燒。

2.2 污泥干化系統

污泥的含水量較大，直接燃燒對鍋爐設備產生較大的負面影響，可能導致嚴重的設備損壞。主要表現為：（1）對爐膛內爐墻沖刷加劇，磨損嚴重；（2）輸送設備及磨煤系統堵塞，造成停爐停機事件；（3）低負荷、斷煤等故障情況下導致鍋爐熄火等。

因此，為了保證設備的安全運行，污泥摻燒前一定要對污泥進行脫水干化。該發電公司準備上污泥干化系統出力為250 噸/天設備，工藝流程為：濕污泥分別通過汽車運送到干化場地內污泥倉，污泥倉下部配置移動滑架和雙螺旋污泥輸送機至干化機。干燥蒸汽選用600MW 機組的輔汽聯箱，參數為：0.8MPa，300℃減溫至180℃，蒸汽進入干化機內，通過釋放汽化潛熱來加熱污泥，析出水分。干化蒸汽放熱后作為回用。干化機頂部通過離心式吸風機產生的負壓，將污泥干化尾氣經冷凝后通過送風機送至鍋爐送風機入口處進入鍋爐高溫分解。冷凝器的冷卻水來源于廠內的工業水。污泥析出氣體冷凝后的污水收集后送入城市污水回收管網進行處理。干化均勻的污泥由出料口排出。污泥經過干化后成為顆粒狀污泥燃料，含水率約40%的污泥顆粒與煤粒相似，由皮帶輸送機及提升機送入干污泥儲存倉，最后通過皮帶機送往煤場與原煤混合摻燒。工藝流程圖如下圖：

3 污泥摻燒對鍋爐設備安全經濟的影響

高參數的發電機組進行污泥摻燒，產生較好的環境效益。但對設備本身的安全經濟是否產生不利的影響。下面從鍋爐燃燒工況、受熱面的磨損和腐蝕、制粉系統、粉煤灰品質、尾氣排放及鍋爐經濟性等方面進行逐一比較。

3.1 污泥摻入后對鍋爐燃燒工況的影響

由污水廠污泥組分分析可知污泥中含有的揮發份不是很低，污泥著火溫度不會比鍋爐燃煤高，因此煤中摻入污泥后，對燃料著火影響不大。

干化后污泥的含水率仍遠高于鍋爐燃煤含水，是否會影響爐內火焰的溫度水平，進而影響燃燒的穩定性。以每天250 噸污泥量,含水量由80%干燥到40%計算，入爐污泥量大約為6.25 噸/時，該污泥完全與入爐煤摻燒時，所占比例不大于2.5%，即使在鍋爐50%負荷下，入爐污泥量占入爐燃料量的5%左右。摻入的污泥比例較小，混合燃料的含水率增加有限，爐膛理論燃燒溫度變化幅度不會太大，煙氣流量略有上升，摻燒污泥后燃料平均熱值變化不大，水分、灰分、硫分等變化也不會太大，通過燃燒調整可以確保混合后實際燃燒的燃料組分特性在實際燃料組分變化范圍內。

3.2 污泥摻入后對受熱面的磨損和腐蝕影響

在其他條件相同的情況下，對流受熱面的磨損率與煙氣流速和煙氣中含灰濃度有關，可認為與煙氣流速的三次方和煙氣含灰濃度的一次方成正比。摻燒污泥后，煙氣流速略微增大，灰分變大，這些均會加大受熱面的磨損率，但是在少比例摻混情況下，該影響不大。

污泥中灰的特性不同于電站燃煤中灰的特性，需要對摻混后的燃料灰熔點特性進行實驗分析，以判斷對受熱面積灰特性的影響。污泥中攜帶重金屬隨著灰在受熱面的沉積，有加重受熱面腐蝕的可能。

3.3 污泥摻入后對制粉系統的影響

對于一次風機和磨煤機來說，由于污泥硬度特性與煤差異較大，而電廠磨煤機是根據設計燃料下考慮一定裕度進行選型的，特性較軟的污泥進入磨煤機后需要多次循環才能達到送入爐膛燃燒所需的細度，因此使風機和磨煤機的電耗增加，此外污泥中灰分比例有所增加，同樣要增加磨煤機的電耗及損耗。

3.4 污泥摻入后對粉煤灰品質的影響

粉煤灰是電廠重要的副產品，也是我國高品質水泥制品的材料來源，因此有必要根據國家標準《用于水泥和混凝土中的粉煤灰GB/T1596-2005》中關于粉煤灰品質等級的歸類標準，對污泥摻燒后對粉煤灰品質的影響進行評價。因為本項目摻燒污泥比例較小，所摻燒污泥重金屬含量沒有明顯超標，摻燒污泥后對原電廠燃煤粉煤灰基本沒有影響。

3.5 污泥摻入后對尾氣排放的影響

污泥摻燒后對鍋爐尾氣排放的主要影響是SO2，而氯化氫等則因為原始污泥中氯含量較少，可以忽略。由于該發電公司機組配置了尾部煙氣脫硝和脫硫裝置，因此污泥摻燒后對SO2的影響可以不用考慮。污泥摻燒后，煙氣中會存在少量二惡英，需在機組運行后進行監測，此影響需實驗進一步論證。

3.6 對鍋爐經濟性的影響

城市污泥中含有約8.36KJ/kg 的高位發熱量，鍋爐摻燒污泥后會帶來良好的收益。但是摻燒不同含水率污泥后，由于燃料含水率提高、灰分增加、煙氣流量上升，煙氣排煙溫度會略有上升，使得鍋爐效率略有下降。污泥的加入，使得入爐煤的品質下降，風機、磨煤機等電耗增加，廠用電率會增加，再考慮到灰分增加會加大鍋爐受熱面磨損，也會引起檢修費用的變化，可見在上述因素的綜合作用下，燃用污泥對鍋爐經濟性的負面影響也不可忽視，因此，在電廠摻燒污泥時需綜合考慮其經濟性。

[1]隋樹波,楊全業.污泥干化焚燒系統在燃煤電站鍋爐應用[J].山東電力技術，2010（06）.

[2]魏林清.煤粉鍋爐污泥摻燒技術的試驗研究[J].中國資源綜合利用，2008（08）.