入炉污泥含水率对污泥干化焚烧工艺影响研究

(6)  焚烧及烟气处理阶段设备的规格提高.由于入炉污泥含水率越大，入炉污泥总量越大，焚烧炉处理量越大，导致焚烧炉尺寸增大，同时也产生了较多的烟气，直接导致后续烟气处理设施规格提高.烟气中水分含量较高也会影响袋式除尘器的布袋材质和使用寿命[6].

(7) 干化后污泥储存及运输均需占用较大的空间，而且半干污泥的长期储存易造成板结等问题.

综上所述，在入炉污泥含水率为10%左右时：由于干化程度高，对干燥机处理能力要求较高，同时对干污泥储存及输送的要求较高;由于入炉热值高，宜采用流化床焚烧炉，并在炉内布置受热面，以确保炉内温度满足要求;由于烟气量较小，且含水率较低，烟气处理系统整体规模较小.

污泥在含水率40%左右进炉时，干燥机型式选择余地较大，焚烧宜采用流化床焚烧炉，并在炉内布置受热面，以确保达到炉内温度要求[9].

污泥在含水率60%左右进炉时，干燥机型式选择余地较大，同时由于干燥机产泥的含固率宜在60%以上，故适合采用干湿泥混合进炉.由于入炉热值低，可采用流化床等焚烧炉，同时可在焚烧炉后布置受热面，即采用余热锅炉.由于烟气量较大，且含水率较高，烟气处理系统整体规模较大，而且对相关设施的要求较高.但半干污泥的储存和输送较为不便[10].

理论上而言，污泥含水率在60%左右时即能在焚烧炉中维持稳定燃烧.干化焚烧工艺在该工况下外加能量最小，且此类工程在国外有较多的成功案例.而事实上国内城市污水处理厂脱水污泥的干基热值范围为5  844～19 303 kJ˙kg-1，均值为11 850  kJ˙kg-1，比欧美等发达地区的低22.4%～37.7%[11].在污泥干基热值低、波动大的情况下，很难保证污泥能在焚烧炉内稳定地自持燃烧.

3 结 论

本文针对上海某污水处理厂污泥，结合国内外主流的焚烧处理工艺，对不同污泥含水率下污泥干化焚烧处理的特点进行了研究分析.主要有以下结论：

(1) 随着干化程度的提高，对干燥机处理能力要求提高，干燥机型式的选择范围变小.

(2) 在入炉污泥含水率较低时，焚烧炉内需设置受热面(如埋管、水冷壁等)，以确保炉内温度处于850～950  ℃之间.当污泥含水率为60%时，可将受热面布置于其后的余热锅炉中.

(3) 当入炉污泥含水率高于60%，则焚烧温度不能达到850  ℃以上，必须添加辅助燃料，对焚烧的经济性不利，而且水分含量越高，进料量和烟气量越大，焚烧和烟气处理设备体积庞大.另外，烟气中水分含量高也会影响袋式除尘器的布袋材质和使用寿命.

(4)  污泥干化程度过高，在系统中易产生粉尘.此时全干化系统要求处在完全密闭的惰性环境，系统内要密切控制氧含量、粉尘浓度、温度和污泥散发的可燃性气体浓度，在储存和运输过程中同样要保持惰性环境.因此，在安全上对设备材质、系统安装、运行管理的要求高.

(5)  由于污泥泥质特性随时间变化大，且无规律可循，在污泥热值整体偏低的地区，采用60%的入炉污泥含水率存在一定的风险，增加了运行管理的难度.若实际运行时入炉污泥含水率偏离设计工况，将导致整体运行工况偏离设计工况，以及由于热量缺口导致炉内喷油枪常态化运行等.

综上所述，污泥入炉含水率对污泥焚烧处理工程中的工艺选择及布置影响较大.污泥焚烧处理工程设计时不宜照搬国内外类似工程的入炉含水率，应根据污水处理厂污泥泥质特性、热值、辅助热源和运行管理等实际情况，合理选择入炉污泥含水率.

根据本文中上海某污水处理厂污泥特性，结合工厂实际情况，建议入炉污泥含水率确定在40%左右.