300MW燃煤电厂污泥掺烧技术研究及应用

掺烧污泥与燃烧单煤相比，CO和HCl及其他有机气体排放浓度基本相同，SO2和NOx排放变化不大，由于掺混污泥后混煤的含碳量下降，因此CO2排放浓度略有降低。污泥灰分比较多，掺烧后产生的飞灰有所增加，但由于发电厂配置了静电除尘和湿式电除尘设备，掺烧污泥后烟尘排放没有发生变化。

总体来说，在最大8%掺烧比例下，与燃烧单煤相比，在污染物排放方面没有产生明显的变化，未发现由于掺烧污泥带来明显的有害气体排放浓度显著升高的状况。

2.2 污泥掺烧对脱硝系统运行影响分析

污泥掺烧对脱硝系统运行的影响主要有烟气流量增加和灰分变化对催化剂磨损的影响以及碱金属中毒两方面。碱金属含量一类是活性碱，如氯化物、硫酸盐及碳酸盐等；另一类是非活性碱，主要存在于硅酸盐矿物中。碱金属引起催化剂中毒包括物理中毒和化学中毒，其中物理中毒是因为燃煤锅炉SCR脱硝系统中，碱金属通常不以液态形式存在，其盐颗粒只是沉积在催化剂表面或堵塞催化剂的部分孔洞，阻碍NO和NH3向催化剂内部扩散，从而使催化剂中毒失活。若有水蒸汽在催化剂上凝结，碱金属将引起化学中毒。

最大8%比例污泥掺烧后，烟气流量略有增加，灰分略有增加，幅度也很小，但由于目前常用的印尼褐煤灰分远低于设计煤种的灰分，因此对催化剂磨损影响较小。对于物理中毒，由于污泥灰中碱金属成分和发电厂常用煤种碱金属成分偏差不大，加上掺烧比例较低，基本没有发生变化。并且通过有效的吹灰，不会发生大量沉积，因此不会因为掺烧污泥导致物理中毒趋势增加。同样，由于SCR（选择性催化还原法）脱硝系统区域烟气温度控制较高，水蒸气不会在SCR脱硝系统区域凝结，化学中毒趋势也不会明显变化。总的来说掺烧最大8%污泥不会对锅炉掺烧对SCR脱硝系统运行带来明显影响。

2.3 污泥掺烧对锅炉结焦的影响分析

某发电厂常用煤种和掺烧的生活污泥的灰分情况见表5。

表5 电厂常用煤种和污泥的灰分情况%

从污泥和煤的灰成分分析可知，发电厂常用煤种和污泥的灰成分特性有一定差异。污泥灰成分与煤相比，污泥中有较高的磷化合物，P2O5含量在混泥灰中高达11.72%，而在煤中只有0.16%，Fe2O3含量在煤种高达14.98%，混泥灰中只有6.5%；SiO2和Al2O3含量在煤灰中分别为34.58%和11.29%，在混泥灰中分别占44.48%和22.29%，说明煤灰中的硅铝酸盐含量较泥灰中低；计算其结焦指数，发电厂常用煤种为3.98，生活污泥为2.11，污泥结焦指数都比常用煤种低，掺烧污泥有抑制常用印尼煤结焦的趋势。

2.4 污泥掺烧对制粉系统运行影响分析

由于污泥干化后的硬度与污泥的来源，不同时间段污泥的性质有很大联系。但相较于原煤污泥的物性还是偏软的。污泥水分与发电厂原来燃煤的水分比较接近，制粉系统干燥出力基本能满足要求，且掺烧比例只有最大8%，混合燃料热值最大下降4%，制粉系统锅炉燃料质量需要增加约4%，制粉系统出力基本没有影响。

3 污泥掺烧锅炉性能优化试验

3.1 性能试验目的

为了确保燃煤耦合污泥发电项目安全可靠运行，降低污泥掺烧过程中对机组原有的燃煤煤质和制粉系统的影响，降低对煤电机组运行安全、运行效率、负荷调节和经济性影响，基于GB/T 10184-2015《电站锅炉性能试验规程》，开展了300 MW燃煤电厂污泥掺烧优化试验。干化污泥掺烧试验在220～330 MW多个负荷下进行，分别进行了干化污泥质量掺混比为3%，4%，5%和7%的多项试验，整个试验过程中，锅炉燃烧稳定，制粉系统出力、锅炉带负荷能力满足生产要求，锅炉效率无明显变化。

3.2 性能试验结果

整个试验过程中，锅炉燃烧稳定，主、再热汽温基本达到设计值，制粉系统出力、锅炉带负荷能力满足生产要求，试验得出以下主要结论：

(1）在280 MW负荷下，进行了干化污泥质量掺混比分别为0%，3%，5%，7%的4个工况试验，锅炉热效率分别为92.50%，92.51%，92.72%和92.68%，修正后锅炉热效率分别为92.65%，92.75%，92.93%和92.87%。从干化污泥掺烧前、后，以及不同干化污泥掺混比例的锅炉热效率来看，锅炉热效率未发生明显变化，说明在目前试验比例下，干化污泥掺烧并未造成锅炉燃料燃尽率下降，未影响锅炉热效率。

(2）在220 MW负荷下，进行了干化污泥质量掺混比分别为0%，4%，7%的3个工况试验，锅炉热效率分别为92.15%，92.20%和92.08%，修正后锅炉热效率分别为92.38%，92.42%和92.28%。与280 MW负荷掺烧试验规律一致，220 MW负荷下干化污泥掺烧前、后锅炉热效率基本一致，说明在试验期间，试验比例下的干化污泥掺烧未影响锅炉燃料燃尽率，未影响锅炉热效率。

4 结论

针对300 MW燃煤电厂开展污泥掺烧下，现场实际掺烧过程中出现的关键问题进行了研究，提出了相应的解决策略，同时针对目前燃煤电厂掺烧生活污泥需要注意的关键问题进行了分析，得出主要结论如下：

(1）污泥来源多样，成分复杂，燃煤电厂环保设施缺少二噁英收集手段，建议发电厂掺烧污泥主要来源于生活污水处理厂，谨慎处置重金属含量较大的工业污泥，禁止处置危废类的污泥。

(2）国内没有针对燃煤电厂掺烧污泥的泥质标准，发电厂需要根据国家相关标准制定出符合自身的泥质标准，定期进行化验。燃煤电厂掺烧污泥建议参考GB 24188-2009《城镇污水处理厂污泥泥质》与GB/T 24602-2009《城镇污水处理厂污泥处置单独焚烧用泥质》，制定严格的污泥入炉标准，必须同时满足以上2个国标要求的污泥才允许掺烧。

(3）由于原煤重金属含量极低，国家没有针对燃煤电厂重金属排放制定标准，然而部分污泥重金属含量较高，燃煤电厂掺烧污泥，需要定期对重金属排放进行监测。燃煤电厂掺烧污泥根据GB 18485-2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》制定燃煤电厂掺烧污泥烟气排放标准，按照规定定期监测。

(4）燃煤电厂掺烧污泥，需要定期对灰渣进行化验，确保飞灰、炉渣等副产品的品质不受影响。经过现场长时间掺烧试验表明，燃煤电厂掺烧污泥比例在10%以内时，不会影响灰渣、石膏的品质。

(5）需要污泥掺烧对燃煤电厂锅炉及附属设备影响较少，经过现场长时间掺烧试验表明，在10%掺烧比例下，不会影响锅炉安全运行。

(6）由于污泥水分含量大，灰分大，热值较低，污泥掺烧对炉膛热负荷有一定影响，机组负荷在220 MW以上掺烧污泥，可以保证燃烧稳定。

(7）燃煤电厂掺烧污泥，在7%比例以内进行掺烧，对锅炉效率有影响，造成锅炉效率下降。

(8）燃煤电厂掺烧污泥，在8%比例以内进行掺烧，不会影响电厂烟气超低排放。

本文研究成果为我国燃煤电厂污泥掺烧提供了重要的参考，具有重要的理论价值和工程应用效果。

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