100吨日循环流化床一体化污泥焚烧示范工程概况及运行特性 吕清刚1.docx

100吨/日循环流化床一体化污泥焚烧示范工程概况及运行特性吕清刚1，朱建国1，李诗媛1，任强强1，李云玉 1，那永洁1，包绍麟1，黄毅2，丁艳辉3(1. 中国科学院工程热物理研究所，北京，100190；2. 杭州市七格污水处理厂工程建设指挥部，浙江 杭州，310006；3. 中国市政工程华北设计研究总院，天津，300074)摘要：杭州七格100吨/日污泥焚烧示范工程采用了中国科学院工程热物理研究所自主研发的循环流化床一体化污泥焚烧工艺，彻底实现污泥的减量化、稳定化和无害化处置，该工程于2011年4月顺利通过了72小时运行考核。循环流化床一体化污泥焚烧的运行表明：含水率约80%的湿污泥在复合干化器内干化效果好，干化器热容量大，污泥干燥速率高；干污泥在循环流化床内焚烧，循环流化床运行平稳，炉内温度随时间的波动性小；污泥在循环流化床内焚烧的飞灰重金属浸出毒性低于标准限值，可按一般固废利用或处置。示范工程的连续平稳运行，验证了循环流化床一体化污泥焚烧工艺适合污泥的大规模和工业化处置。关键词：循环流化床一体化 污泥焚烧 示范工程 运行特性1引言截至2010年6月底，我国污水处理厂已建成2389座，日处理污水能力为1.15亿立方米。目前，我国污水处理厂年产生污泥大约3000万吨，污泥是一种高含水率、恶臭、含有病毒和重金属等有毒有害物质，污泥的处理处置已经引起了政府的高度重视。国家住房和城乡建设部、环保部、发改委等单位联合出台文件，对于填埋、堆肥和焚烧等污泥的处理处置方式提出了合理化建议。污泥焚烧处理可以达到其他方式不能达到的减量化、无害化和稳定化效果，已成为污泥处理处置的重要方向之一。在此背景下，杭州市七格污水处理厂工程建设指挥部决定，在七格污水处理厂采用中国科学院工程热物理研究所自主研发的循环流化床一体化污泥焚烧技术，建设100吨/日规模的示范工程，实现污泥的处置。2工艺流程杭州七格污水处理厂100t/d循环流化床一体化污泥焚烧系统工艺流程如图1。图1杭州七格100吨/日循环流化床一体化污泥焚烧工艺流程含水率约80%的湿污泥经过螺杆输送泵进入复合干化器，在破碎机的作用下，污泥打散后与循环热灰和导热油在鼓泡流化状态下分别进行直接、间接复合换热干化。污泥干化析出的水蒸气、流化气体和夹带的粉尘从干化器顶部进入细粉分离器分离固体，流化空气和水蒸气进入冷凝器和汽水分离器脱除水分，干净的流化气体通过高压风机进入复合干化器循环使用。污泥干化系统采用了全密封负压控制，无臭味外泄，实现了清洁生产。干污泥从复合干化器底部排出，经螺旋输送机进入焚烧炉焚烧。若污泥热值较低，则依靠辅助燃料维持焚烧温度。污泥循环流化床焚烧产生的高温烟气经焚烧炉尾部换热器加热导热油、预热送风，导热油吸收热量后被泵送到干化器内，为污泥的干化提供热量，预热的空气送入焚烧炉，提供热量利用效率，节省辅助燃料。3工程概况杭州七格100吨/日污泥焚烧示范工程业主是杭州七格污水处理厂工程建设指挥部，工程地点位于杭州下沙区七格污水处理厂内。设计单位是中国市政工程华北设计研究总院，建设单位是中建工业设备安装有限公司，由天津华北工程监理公司监理，焚烧炉本体由鞍山锅炉厂有限公司制造，其余设备总包商是江苏苏美达成套设备工程有限公司，运营单位是上海城环水务运营有限公司。该工程是国家“十一五”科技重大专项“水体污染控制与治理”中“城市污水处理厂污泥减量、无害化与综合利用关键技术研究和工程示范”课题的示范工程。2009年9月，杭州市七格污水处理厂100吨/日循环流化床一体化污泥焚烧示范工程开工建设。2010年8月该工程进入冷态调试阶段，9月进入热态调试运行。2011年4月28日，顺利通过72小时试运行考核。中国科学院工程热物理研究所负责示范工程的技术研究开发和设备研制，为示范工程提供核心技术和成套供应关键设备，配合设计院完成工艺、设备、自控等施工设计，编写调试建议书，指导调试运行，保证循环流化床一体化污泥焚烧性能指标达到设计要求。杭州市七格污水处理厂100吨/日循环流化床一体化焚烧示范工程设置污泥脱水和供应系统、一体化焚烧系统、烟气净化系统、导热油系统、自控系统和辅助系统。其中，辅助系统主要包括柴油系统、压缩空气系统、氮气供应系统、中水供应系统以及除臭系统等。4 运行分析4.1污泥特性杭州七格100吨/日污泥焚烧示范工程的泥水来自七格污水处理厂三期工程，经离心脱水后，污泥特性见表1。入炉污泥含水率为80.9%，干基热值为2476kcal/kg。表1 污泥的燃料特性名称单位数值收到基碳%24.96收到基氢%3.63收到基氧%14.12收到基氮%3.97收到基硫%0.66收到基水分%80.90收到基灰分%42.05收到基低位发热量kcal/kg2476由于杭州七格污水处理厂三期工程刚通水调试，进入示范工程的泥水性质尚不稳定，若污泥干基热值提高，则有利于降低辅助燃料消耗量和提高污泥的处理能力。4.2 干化系统运行特性干化系统由复合干化器、细粉分离器、冷凝器、汽水分离器、高压风机、干污泥卸料机等设备组成，干化器的稳定运行对于循环流化床一体化污泥焚烧系统的连续、安全运行至关重要。复合干化器出口温度随时间的变化见图2。可见，含水率80.9%的湿污泥进入复合干化器后，污泥干化过程非常平稳，干化器的出口温度随时间波动性小。在复合干化器内，可连续平稳的实现湿污泥的加入和干燥。图2 复合干化器出口温度随时间的变化复合干化器热灰室和导热油室不同位置的温度分布见图3。由图可知，干化器在热灰侧及导热油侧沿干化器高度方向温度分布均匀，表明运行过程中污泥在干化器内沿高度方向上的回混较强，干化器内物料已充分流化，湿污泥进入干化器后固体颗粒迅速混合均匀，整个干化器内处于等温状态。图3 干化器内温度分布4.4 焚烧系统运行特性干污泥从复合干化器底部排出，经螺旋输送机进入焚烧炉焚烧。由于污泥热值低，需要靠添加辅助燃料维持焚烧温度。在杭州七格工程中，辅助燃料是轻柴油，通过泵送的方式进入炉内与干污泥掺烧。循环环流化床焚烧炉内温度随时间的变化见图4，可见，干污泥焚烧过程中，循环流化床运行稳定，充分体现了循环流化床具有燃料适应性广的特点。图4 焚烧炉温度随时间的变化4.5 飞灰浸出毒性污泥焚烧后产生的灰基本上以飞灰的形式从焚烧炉的尾部排出，杭州七格污泥飞灰的重金属浸出毒性见表2，可见，飞灰中重金属的浸出值均低于危险废弃物鉴别标准浸出毒性鉴别（GB5085.3-2007）的限值，可按照一般固废进行综合利用或处置。表2 杭州七格飞灰重金属浸出毒性分析测试项目七格飞灰GB 5085.3-2007危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别标准限值汞（mg/L）0.0110.1铅（mg/L）0.1265镉（mg/L）0.0131铬（mg/L）N.D.15六价铬（mg/L）7.310-35铜（mg/L）N.D.100锌（mg/L）N.D.100铍（mg/L）N.D.0.02钡（mg/L）0.202100镍（mg/L）0.0485银（mg/L）N.D.5砷（mg/L）1.710-35硒（mg/L）2.010-31注： 1. N.D.为低于检出限；2.浸出方法执行HJ/T 299-2007固体废物 浸出毒性浸出方法 硫酸硝酸法此外，杭州七格的飞灰还按照生活垃圾填埋场污染控制标准（GB16889-2008）进行了测试，结果表明，各项重金属的浸出毒性均小于标准限值。5 结论本文对示范工程的运行特性进行了分析，主要结论如下：1) 采用循环流化床一体化污泥焚烧技术，可连续、稳定的实现污泥的减量化、稳定化和无害化处置；2) 干化器出口温度基本没有波动，干化器运行稳定；干化器内不同位置的温度分布均匀，没有温差，干化器内热容量大，污泥在干化器内换热均匀，干燥效果好；3） 干污泥进入循环流化床焚烧，依靠辅助燃料轻柴油保证焚烧温度，循环流化床运行平稳，充分体现了循环流化床具有燃料适应性广的特点，说明了循环流化床适合用于污泥的焚烧处置；4）污泥焚烧的飞灰测试表明，杭州七格污泥焚烧的飞灰重金属浸出毒性均小于标准限值，可按照一般固废进行利用或处置。参考文献：1中华人民共和国国家统计局2010年国民经济和社会发展统计公报EB/OL. 2011.02.282011.04.08./tjgb/ndtjgb/qgndtjgb/t20110228_402705692.htm.2中华人民共和国住房和城乡建设部城镇污水处理厂污泥处理处置技术政策(试行) EB/OL. 2009.02.182011.04.08. /zcfg/jswj/csjs/200903/t20090302_186623.htm.3D.Fytili, A.Zabaniotou. Utilization of sewage sludge in EU application of old a