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污泥焚烧

发布时间:2020-11-25 20:15 作者:钱汇娱乐

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  污泥焚烧(sludge incineration )是污泥处理的一种工艺。它利用焚烧炉将脱水污泥加温干燥,再用高温氧化污泥中的有机物,使污泥成为少量灰烬。

  污泥由有机物和无机物组成,是一种含水率较高的复杂物质。一般污泥中含自由水70%~75%,絮状水20%~25%,毛细管水和结合水1%。高水分污泥直接进入焚烧炉内,对燃烧过程会产生一些不利的影响,如焚烧温度下降、着火过程延迟、炉内温度波动等。降低污泥含水率对降低遥店肯污泥焚烧设备及处理费用是至关重要的。一般来说,将污泥的船院格含水率降至与挥发物含量之比小于3.5,可以形成自燃,节约燃料。

  污泥含水率高,能量会在污泥燃烧的过程中随水分的蒸发而被带走,如果能量不足以维持污泥燃烧,就要添加辅助燃料。辅助燃元颂厦糊料的选择一般依赖于污泥的含水率、污泥性质和燃烧空气的温度。

  一般来讲,提高焚烧温度有利于废物中有机毒物的分解和破坏,并可抑制黑烟的产生。但是在高温情况下,污泥的升温速度快,水分和挥发分的析出速度也快,会使污泥在焚烧初始阶段易于破碎,增加飞灰损失。同时过高的焚烧温度不仅增加了燃料的消耗量,而且会使废纹归采物中氧化氮的数量增加,重金属的挥发性提高。引起二次污染。合适的温度是在一定的停留时间下由试验确定的。

  停留时间与固体废物粒度的1~2次方成正比,加热时间近似地与粒度的平方成比例。因此,确定废物的在燃烧室内的停留时间时,考虑固体粒度大小很重要。采用不同的投泥方式停留时间的特点不同。采用间断的投泥方式时,投加周期和污泥投入量是决定污泥在炉内停留时间的两个重要因素。停留时间越长焚烧的处理效果越好。采用腿页宙拘连续投入污泥的方式时,污泥投入量和其在炉内的停留时间是决定焚烧量的两个重要因素。此时,辅助燃料应提供的热量和焚烧污泥量取决于污泥在炉内的停留时间。停留时间越长焚烧处理效果越差。

  空气是影响污泥焚烧的一个重要因素。污泥焚烧时必须有氧气助燃,氧气通常由空气供应。空气量不足燃烧不充分,空气量过多时.加热空气会消耗过多的热量,一般以50%~100%的过量空气为宜。

  影响污泥焚烧的因素还包括挥发物含量以及泥气混合比等。污泥中挥发物含量越高,含水率越低,则越易于维持自燃,当含水与几记壳挥发物之比小于3.5时,能维持自燃

  污泥焚烧是一种常见的污泥处置方法,它可破坏全部有机质,杀死一切病原体,并最大限度地减少污泥体积,焚烧残渣相对含水率约为75%的污泥仅为原有体积的10%左右。当污泥自身的燃烧热值较高,城市卫生要求较高,或污泥有毒物质含量高,不能被综合利用时可采用污泥焚烧处理处置。污泥在焚烧前,一般应先进行脱水处理和热干化,以减少负荷和能耗,还应同步建设相应的烟气处理设施,保证烟气的达标排放。

  污泥焚烧还有利用垃圾焚烧炉焚烧、利用工业用炉焚烧、利用火力烧煤发电厂焚烧、污泥单独焚烧等多种方法。

  垃圾焚烧炉大都采用了先进的技术,配有完善的烟气处理装置,可以在垃圾中混入一定比例的污泥一起焚烧,一般混入比例可达30%左右。

  主要利用沥青或水泥的工业焚烧炉,焚烧干化后的污泥,污泥的无机部分(灰渣)可以完全地被利用于产品之中。通过高温焚烧至1200℃,污泥中有机物有害物质被完全分解,同时在焚烧中产生的细小水泥悬浮颗粒,会高效吸附有毒物质,而污泥灰粉一并熔融入水泥的产品之中。

  经过国外发电厂焚烧污泥研究证明,污泥投入量为耗煤总量的10%以内,对于烟气净化和发电站的正常运转没有不利影响

  污泥单独焚烧设备有多段炉、乎微回转炉、流化床炉、喷射式焚烧炉、热分解燃烧炉等。焚烧处理污泥速度快,不需要长期储存,可以回收能量,但是,其较高的造价和烟气处理问题也是制约污泥焚烧工艺发展的主要因素。当用地紧张、污泥中有毒有害物质含量较高、无法采用其他处置方式时,可以考虑污泥的干化焚烧。上海市桃浦污水处理厂和石洞口污水处理厂,由于污泥不适合土地利用,分别采用直接焚烧和干化焚烧工艺,并成功运行多年,取得了较好的效果,焚烧处理是一种有效的处理处置技术

  污泥焚烧工艺系统由三个子系统组成,分别为预处理、燃烧、烟气处理与余热利用。在预处理方面,主要表现为对前置处理过程的要求和预干燥技术的应用。污泥焚烧系统的原料一般以脱水污泥饼为主,前置处理过程包括浓缩、调理、消化和机械脱水等。考虑到焚烧对污泥热值的要求,一般拟焚烧的污泥不应再进行消化处理。污泥脱水的调理剂选用既要考虑其对污泥热值的影响,也要考虑其对燃烧设备安全性和燃烧传递条件的影响,因此腐蚀性强的氯化铁类调理剂应慎用;石灰有改善污泥焚烧传递性的作用,适量(量过大会使可燃分太低)使用是有利的。预干燥对污泥焚烧自持燃烧条件的达到有很大的帮助,1990年以后的新建大型污泥焚烧设施,均已应用了预干燥单元技术。

  应用较多的污泥焚烧炉形式主要是流化床和卧式州转窑两类。前者包括沸腾流化床和循环流化床两种。其共同特点是气、同相的传递条件均十分优越;气相湍流充分,固相颗粒小,受热均匀,已成为城市污水厂污泥焚烧的主流炉型。但流化床内的气流速度较高,为维持床内颗粒物的粒度均匀性,也不宜将焚烧温度提升过高(一般为900℃左右),因此对于有特定的耐热性有机物分解要求的工业源污水厂污泥(或工业与城市污水混合处理厂污泥)而言,在满足其温度、气相与固相停留时间要求方面,会有一些困难。因此,对此类污泥的焚烧,卧式回转窑成为较适宜的选择。污泥卧式回转窑焚烧炉,结构上与水平水泥窑十分相似,污泥在窑内因窑体转动和窑壁抄板的作用而翻动、抛落,动态地完成干燥、点燃、燃尽的焚烧过程;同转窑焚烧的污泥固相停留时间长(一般大于1h),且很少会出现“短流”现象;气相停留时间易于控制,设备在高温下操作的稳定件较好(一般水泥窑烧制最高温度大于1300℃):但逆流操作的卧式回转窑,尾气中含臭味物质多,另有部分挥发性的毒害物质,带配置消耗辅助燃料的二次燃烧室(除臭炉)进行处理;顺流操作回转窑则很难利用窑内烟气热量实现污泥的干燥与点燃,需配置炉头燃烧器(耗用辅助燃料)来使燃烧空气迅速升温,达到污泥干燥与点燃的目的。因此,水平回转窑焚烧的成本一般较高。

  污泥焚烧烟气处理子系统的技术单元组成在20世纪90年代主要包含酸性气体(SO

  、HCl、HF)和颗粒物净化两个单元。大型污泥焚烧厂酸性气体净化多采用炉内加石灰共燃(仅适用于流化床焚烧)、烟气中喷入干石灰粉(干式除酸)、喷人石灰乳浊浆(半干式除酸)三种方法之一。颗粒物净化采用高效电除尘器或布袋式过滤除尘器。小型焚烧装置则多用碱溶液洗涤和文丘里除尘方式进行酸性气体和颗粒物脱除操作。以后为了达到对重金属蒸气、二噁英类物质和NO

  的有效控制,逐步加入了水洗(降温冷凝洗涤重金属)、喷粉末活性炭和尿素还原脱氮等单元环节。这些烟气净化单元技术的联合应用可以在污泥充分燃烧的前提下,使尾气排放达到相应的排放标准。

  污泥焚烧烟气的余热利用,主要方向是自身工艺过程(以预干燥污泥或预热燃烧空气)为主.很少有余热发电的实例。关键是与城市生活垃圾相比,当量服务人口的污水厂污泥的低位热值量仅为垃圾的1/30左右,余热发电缺乏必要的规模和经济条件。焚烧烟气余热用于污泥干燥等时,既可采用直接换热方式,也可通过余热锅炉转化为蒸汽或热油能量间接利用

  (1) 可迅速、有效地使污泥得到无菌化和减量化的目的,其产物为无菌、无臭的无机残渣,含水率为零.其中多环芳烃类污染物不复存在,其他有机污染物含量出几乎为零(重金属离子不能被有效去除,沉积物、煤灰中),其体积大为缩小,且在恶劣的天气条件下不需存储设备,使污泥最终处置极为便利。

  (3) 污泥燃烧产物可以有效进行后续的处理与处置。从焚烧的产物来看,干污泥颗粒可用做发电厂燃料的掺和料,也可通过干馏提取焦油、焦炭、燃料油和燃气等;污泥焚烧灰可做水泥添加剂、污泥砖、污泥陶粒等建筑材料;污泥细菌蛋门可制造蛋白塑料、胶合生化纤维板等;污泥气可用做燃料,还可制造四氯化碳、氢氰酸、有机玻璃树脂、甲醛等化工产品;污泥灰也可以作为混凝土混料的细填料。

  (4) 污泥焚烧可以从废气中获得剩余能量,用来发电。在脱水污泥中加入引燃剂、催化剂、疏松剂和同硫剂等添加剂制成合成燃料,该合成燃料可用于工业和生活锅炉,燃烧稳定,热工测试和环保测试良好,是污泥有效利川的一种理想途径。

  焚烧是一种比较成熟的同体废物无害化处置技术,在世界范围内有着广泛的应用,但污泥焚烧成本高、污染物产生量大,虽然通过附加的烟气处理和飞灰处理等方法可以控制污染物的排放,但是需要投入大量的资金,增加了污泥的焚烧成本。因此,降低处理成本是焚烧处置亟待解决的问题。

  杨春平,罗胜朕主编;李荣喜,陈宏,余关龙等副主编,废水处理原理,湖南大学出版社,2012.12

  上海市政工程设计研究总院组织编写,污水处理厂改扩建设计,中国建筑工业出版社,2008.10

  李建华主编,环境科学与工程技术辞典 修订版 下,中国环境出版社,2005.10

  姬爱民,崔岩,马劲红,张荣华著,污泥热处理,冶金工业出版社,2014.08


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