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燃煤电厂污泥掺烧技术及其研究

随着我国城市化进程的加快,城市生活污水量急剧增加。污泥作为污水

处理后的附属产品,对环境影响极大,因此污泥的无害化、减量化、资源化

处理迫在眉睫。燃煤电厂污泥掺烧是实现最大体积减少污泥的处置方法之

一。发达国家和地区中,污泥掺烧工艺已逐渐成熟,在燃煤电厂的应用更为

广泛。综述了污泥掺烧技术的现状,分析了燃煤电厂掺烧污泥造成的影响,

并讨论了燃煤电厂污泥掺烧技术的未来发展方向。

我国城市化进程的加快，生物质垃圾处理需求逐渐增加。截至2018年6

月底，全国地市级城市建成城市污水处理厂累计5222座(不含乡镇污水处

理厂和工业)，污水处理能力达2.28亿m3/d。典型污泥成分复杂，由各种

有机相、无机相、水分以及水溶性物质构成。除此之外，还含有其他物质，

如:致病菌、病毒等有害微生物;铜、锌、汞等重金属;多氯联苯、二噁英等

难降解物质。如何采取有效措施，实现污泥处置“无害化、减量化、资源

化”是急需解决的问题。常见的污泥处理技术有堆肥处理、海洋倾倒、填

埋、农用和焚烧等。但以上几种方法存在有害物质残留、重金属污染、水

体污染、土地资源浪费、运行成本高等缺点。燃煤电厂掺烧污泥处理一般

是指将污泥送入锅炉与煤炭进行混烧。只要工艺选择恰当、设施设备运行

良好、操作运行规范，该方法可以减少甚至不添加辅助燃料，从而实现污

泥的无害化、资源化、减量化，是一种极具前途的处置方法。

01.燃煤电厂掺烧污泥研究现状

国外较早对燃煤电厂掺烧污泥进行了研究。世界上第1台焚烧污泥的流

化床锅炉在1962年建于美国华盛顿，至今仍在运行。目前，在众多污泥处

理处置工程中，污泥掺烧工艺被认为是污泥处理中的最有效技术之一。

1.1国外研究现状

污泥焚烧多段竖炉在德国首先得到应用，而后流化床炉逐渐占领了市

场，大约占90%以上份额。为减少CO2排放量，自2012年以来，韩国政府

对运行能力超过500MW的燃煤电厂的发电公司实施了限制性政策。此外，

煤电公司已尝试使用污泥作为可再生燃料资源。焚烧法处理污泥在日本应

用最为广泛，1992年共有1892座焚烧炉燃烧处置了75%的市政污泥。

KRUO等人发现燃烧半干污泥时，烟气中NOx的浓度高于湿污泥而低于

干污泥，一次风温较高时可以降低烟气中N2O,CO,NH3和Corg(有机碳)的浓

度;TANP等人研究了木质生物质及污水污泥混合燃料与煤共燃条件下的燃

烧情况和灰分行为，发现在燃料中加入大量木质生物质可降低挥发性、点

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火温度和燃尽温度，混合燃料导致各种灰分聚集倾向，高温和木质生物质

的添加导致灰分增加;FUB等人研究评估了来自6个污水处理厂和不同污泥

处理装置的干燥污水污泥样品的燃烧特性和共燃效率，发现与煤掺混比例

在30%以下时具有较高的热值(8083～16124J/g之间)。此外，在各种污

水污泥稳定化方案中，石灰稳定化影响热特性最多，厌氧稳定处理的污泥

的热值低于有氧稳定的污泥，随着混合物中污泥含量从5%增加到30%，燃

烧效率从99.5%逐渐降低到97.5%。AYSESA等人对污水污泥、煤和生物质

颗粒的燃烧机理和动力学进行了比较分析，认为与生物质相比，污水污泥

的着火点更高，生物质和污水污泥的性质会导致燃烧过程的强化。德国

Berlin-Ruhleben污泥焚烧厂采用流化床焚烧湿污泥，脱水后含水率为75%，

每天约产生45t灰分，烟气中SO2含量为30mg/m3。在烟气脱硫系统中，

每天消耗CaO约2.5t，并产生7t石膏。

1.2国内研究现状

我国燃煤电厂污泥掺烧技术要求污泥焚烧炉能处理65t/d的污水污泥

(含水量85.1%)，同时处理废塑料和废橡胶各2.5t/d。张成等人认为，在

相同掺烧比情况下，降低污泥的含水率会增加NOx的排放，但有利于改善

锅炉的燃烧特性;污泥掺烧比小于20%时，燃烧特性与污染物NOx的排放特

性与单煤燃烧情况基本类似;污泥掺烧比大于20%时，整体燃料特性出现显

著变化，锅炉燃烧效果变