城镇污泥干化焚烧处置技术与工艺简介

2.3垃圾焚烧炉掺烧工艺

垃圾发电厂具有完备的焚烧系统和尾气处理系统，为污泥掺烧提供了条件。将污泥和生活垃圾掺混入炉焚烧，在炉膛高温作用下，可将有毒有害有机物氧化分解，污泥焚烧产生的热量可回收用于发电。垃圾焚烧炉烟气出口温度高于850℃，炉内烟气停留时间大于2s，可有效抑制焚烧过程中二噁英及其它有害不完全燃烧产物的形成。常用的燃烧装置包括机械炉排炉和流化床炉等。

1934年，美国密歇根州安装的一套多层炉排炉污泥焚烧系统，至今已有80多年的历史。在日本，含水率80%左右的污泥大多数分散到各垃圾焚烧厂进行掺烧处置，如日本长野垃圾焚烧厂，处理量为180t/天，脱水污泥掺烧比例为5%～10%。深圳盐田垃圾焚烧厂是国内第一个自主设计炉排的垃圾焚烧发电厂，掺烧污泥约40t/天，处理设备和技术工艺比较先进，烟尘排放等各项指标均达到了欧共体标准，远远低于国家标准。

我国垃圾焚烧行业经过多年发展，以机械炉排炉为主的垃圾焚烧工艺逐渐完善，具有一定的规模，相对于新建一座污泥焚烧厂而言，大大降低投资。但是污泥与垃圾掺烧不可避免地存在一些问题:(1)炉排炉机械设备较多，结构复杂，运行控制和设备维护工作量大，热效率低;(2)含水率高的污泥与垃圾掺烧时会降低燃料的低位热值，需控制掺烧比例，污泥与垃圾在炉排上混合不理想时，也会引起焚烧波动;(3)为保证掺烧效果，往往向焚烧炉添加辅助燃料，增加运行成本等。以上因素制约了垃圾焚烧厂掺烧污泥发电技术的推广应用。

2.4水泥窑掺烧工艺

将干燥后的污泥或污泥焚烧后的焚烧灰投入水泥窑中混烧是污泥建材化利用的一种重要形式。水泥窑协同处置污水处理厂污泥，是将污泥采用密封的运输方式，输送到指定地点后利用水泥窑窑尾的高温进行锻烧处置，最终转化成水泥熟料产品，无废弃物遗留。

广州越堡水泥有限公司采用干化后计量入窑处置污泥，在6000t/天生产线上新建一座日处理污泥600t(含水率80%)的干化处置中心，将污泥干化后作为燃料进行焚烧，焚烧残渣替代黏土作为硅质、铝质原料，该工程的干化系统和水泥窑衔接布置，采用旋流喷腾直接干化工艺，利用窑尾废弃余热烘干污泥，提高热效率，实现规模化处置污泥的能力。

用水泥厂煅烧设备处理污水污泥，不仅解决了污泥的处理处置问题，还可以利用污泥替代部分水泥原料生产熟料。水泥回转窑的温度一般在1350℃以上，燃烧气体的总停留时间约为20s，有机物几乎全部分解，基本不排放二噁英类物质，并且回转窑工况稳定，处理量大，不会影响水泥产品的质量。

尽管不少企业在利用水泥窑协同处置污泥方面获得了成功，但其技术仍不够成熟，项目的生产和折旧成本较高，尤其是含水率高的湿污泥直接进入1000℃以上的烟室后，会造成烟室温度出现较大波动，使得能耗加大，且如果处置不当，会产生臭气污染。

2.5其它污泥焚烧工艺

除了上述主流技术外，还有污泥熔融焚烧、热解-焚烧、气化-焚烧等技术。比如，在日本东京以南的Nanbu污泥熔融焚烧厂每日处理含固量20%的湿污泥160t，是日本最大的污泥熔融焚烧厂[29]，湿污泥被预先干燥到含固率达80%以上，经磨制后送入旋风熔融炉同气体燃料混烧，烟气热量被余热锅炉和空气预热器利用，锅炉产生的蒸汽用于污泥的干燥;德国Obrigheim污水处理厂采用EcoDry污泥处理系统结合转鼓式干化系统与旋风炉焚烧系统，部分干化的污泥与湿污泥返混，使污泥含水率降低至35%左右，被热气流送入转鼓式干燥器，焚烧炉产生的高温烟气通过热交换器回收热量，经吸收塔净化处理后排入大气。目前，这些技术受到系统复杂、操作要求高等因素的制约，应用实例还比较少。

2.6污泥干化焚烧工艺的发展趋势

综观国内外污泥焚烧处置技术的研究和应用情况，污泥干化焚烧技术类型多样，采用烟气或蒸汽对污泥进行干化都是可行的，干化污泥单独焚烧、在电站锅炉上掺烧或者是水泥窑协同处置等都有成功案例，应根据具体情况因地制宜地选择合适的工艺。污泥焚烧系统的技术难点在于如何确保污泥输送的稳定性，提高干化机的效率和寿命，控制厂区内污泥臭气的扩散，以及焚烧烟气的净化处理。

相比之下，污泥焚烧最具应用前景的技术发展路线有两条:一是将污泥干化后利用流化床焚烧炉进行单独焚烧，二是将污泥干化后在电站锅炉上进行掺烧。当依托电站锅炉掺烧污泥时，通常采用蒸汽干化系统，可减少对现有系统的改造，获得较高的热效率;特别地，对于采用高温炉烟干燥的褐煤发电机组，可充分利用已有褐煤干燥系统对污泥进行高温烟气干化。当新建独立的污泥焚烧厂时，采用蒸汽干化与流化床锅炉相结合的方式可以减少辅助燃料的消耗，有利于重金属等污染物排放总量的控制。在处理规模、投资和运行成本方面，依托大型电站锅炉进行污泥掺烧更有优势。

3总结与展望

污泥处理问题已经成为目前我国亟待解决的环境问题之一，传统的污泥处置方法已不适应当今社会的发展要求。在土地资源日趋紧张，土壤和地下水保护问题日益突出的背景下，污泥焚烧具有占地面积小、处理量大、处理速度快、无害化相对彻底等优点，有良好的推广应用价值。

我国在污泥焚烧处置技术领域已进行大量的研究和应用，但也存在一些问题值得进一步深入探讨:

(1)污泥的输送。目前投运的污泥干化焚烧系统中，大多采用螺杆泵或柱塞泵进行湿污泥输送，用刮板输送机和卡车进行干化污泥的输送和转运。随着污水来源和处理工艺的多样化，送到焚烧厂的污泥的含水率和输送性能波动较大，杂质较多，对污泥输送系统的适应能力和运行稳定性提出了更高的要求。污泥输送和转运过程中的臭气扩散，对生产环境影响很大，制约了电厂掺烧污泥的积极性，也有待彻底解决;

(2)污泥干化新工艺开发和干化设备国产化。污泥干化是污泥焚烧系统中的关键环节，需要消耗大量的热量，成本很高，成为制约污泥焚烧工艺发展的关键因素之一，开发高效、节能、紧凑的干化新工艺具有重要意义。国内生产具有自主知识产权的大容量、高效率污泥干化设备的企业还比较少，许多工程中都采用进口设备;

(3)电站锅炉掺烧污泥的系统设计。现有的电站锅炉掺烧污泥项目，基本上都是原有发电系统投运多年后再建设的，污泥的输送和干化等系统与原有发电系统的集成难以达到最优化，造成污泥输送线路长、布置困难、运行成本高等问题。

总之，开发新型污泥焚烧处置技术，扩大处置容量，提高干化效率，降低系统能耗，实现污染物零排放，将是污泥处置领域的一个重要发展方向。

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