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针对我国污泥干化焚烧利用技术探讨

发布时间:2020-7-21 18:06:46      点击次数:506

【摘要】随着社会经济的飞速发展,我国污泥的产量逐年增加。污泥是有害的,须以无害的方式进行处理。但是,目前,我国对污泥的无害化处理严重不足,不足30%。污泥的干燥和焚烧是无害化处理污泥的重要方法。本文介绍了污泥焚烧技术的特点,指出了焚烧面临的较大问题,阐述了污泥干燥技术的分类以及各种干燥技术的优缺点,并列举了污泥焚烧设备的主要类型。本文旨在通过讨论污泥干燥和焚烧利用技术为企业选择污泥处理和处置方法提供帮助。

污泥的来源可分为三类:城市污泥,工业污泥和疏ed污泥。城市污泥主要来自自来水厂和污水处理厂的水处理产生的污泥,工业污泥主要来自各个行业。生产过程和工业污水处理过程中产生的污泥,疏the污泥主要用于处理城市黑臭水体和河道整治。由于我国的污水没有划分,城市污水处理厂也接受预处理的工业废水,因此我国的主要污泥是城市污泥。

污泥具有以下特点:一是水分含量高,脱水前可达99%以上。二,有机物含量高,臭味令人讨厌。第三,重金属含量高。第四,它包含许多生物病原体。污泥未经处理就被随意处置,或简单地填埋,将造成严重的环境污染,对人类健康和环境构成较大威胁。

随着经济的发展和生活水平的提高,我国污水排放量不断增加,污水处理厂的污泥产量迅速增加。据测算,2016年我国污泥产量约为4000万吨,预计2020年我国污泥产量将达到6000万吨。长期以来,我国污水处理中一直存在“重水重泥”的现象。自2001年以来,城市污水的有效处理率一直稳定在85%以上,而污泥的处理和处置率不到30%。 2016年12月,国家发改委和住房和城乡建设部发布了《全国城市污水处理和循环利用设施建设“十三五”规划》。显然,要重视污泥的无害化处理和处置,要求到2020年,地级及以上城市的污泥无害化处理率要达到90%。

1污泥处理技术

1.1我国的污泥处理方法

当前主流的污泥处理技术路线包括厌氧消化,好氧发酵,干法焚烧和热解碳化。污泥经厌氧消化,好氧发酵后可用于土地利用,经干燥,焚烧后可用于建材利用或填埋。其中,干法焚烧是较好的污泥处理方法,可以大限度地减少污泥量,解决所有病原体,解决污泥的异味问题。另一方面,脱水污泥的发热量等于褐煤的发热量,可以回收能量用于发电和加热,从而较大限度地利用了能量并降低了处理成本。

1.2污泥焚烧技术特点

污泥焚烧主要包括单独焚烧和混合焚烧。单独焚烧投资较大,适用于大型污泥处理项目。混合焚烧处理的规模取决于混合锅炉的容量和污泥的混合比例。

有两种单独的焚烧过程:一种是将污泥脱水然后直接燃烧。该过程含水量高,不利于燃烧。通常需要添加辅助燃料并且焚化效率低。优点是过程简单,不需要太多的预处理过程,易于控制,投资和运行成本低。另一种是先将污泥干燥,以进一步降低污泥的水分含量并增加其热值,然后再将其放入焚化炉进行焚化。优点是燃烧过程不需要添加任何辅助燃料。然而,由于额外的干燥过程,并且干燥部分占投资的较大部分,因此与直接燃烧相比,投资大大增加了。

混合焚烧是将污泥与其他燃料(包括煤,生活垃圾和工业垃圾)一起燃烧,或将其按比例添加到工业炉中,例如将其添加到水泥窑中。这种处理方法的优势在于,它可以同时处理各种工业和生活垃圾,而无需建造用于焚烧污泥的锅炉,从而节省了设备投资和燃料成本。水泥窑共燃处理可以将污泥固定在水泥中,而又不影响水泥质量,可以处理污泥,节省设备投资,省去了污泥处置过程。应该注意的是,由于水分含量和热值的差异,污泥混合后会改变原始燃烧条件,并会增加烟气污染排放。注意混合污泥的比例,确保对原始燃烧的影响控制在合理范围内,污染物排放达到排放标准。

1.3污泥焚化问题

污泥焚化的较大问题是烟气污染物的排放。除了污泥中大量的氮和硫外,燃烧时还会产生诸如氮氧化物和二氧化硫之类的有害气体,对环境和人体健康构成巨大危害。污泥的燃烧产生大量的飞灰,粉尘污染严重。污泥中含有重金属,包括镉,汞和铅。在高温焚烧下,大多数金属会蒸发,当烟道气冷却时,它们会在飞灰颗粒的表面固化。研究表明,Cd,Cr,Cu,Ni,Pb和Zn中的78%至98%固定在粉煤灰中,而98%的Hg与烟气一起排放到大气中。这些重金属具有剧毒,在自然界中极难降解。如果不加以处理,它们将对环境造成不可逆转的污染。因此,使用焚烧法处理污泥须配备一套烟气处理装置,以确保烟气排放达到排放标准,这也增加了投资成本并使系统更加复杂。

1.4污泥干燥技术分类

污泥干燥的意义在于减少污泥的水分含量,增加污泥的热值,使其达到可燃标准。污泥干燥方法包括热干燥,电干燥,微波干燥和太阳能干燥。其中,热干燥法技术成熟可靠,在实际工程中得到广泛应用。热干燥技术使用热介质(高温烟道气,蒸汽,传热油等)加热污泥,以蒸发污泥中的全部或部分水。

根据热交换方法,热干燥可分为两类:直接干燥和间接干燥。直接干燥是指干燥介质与污泥直接接触以进行对流热交换。间接干燥是指传热介质(传热油,蒸汽或空气)进入热交换器,并且污泥通过热传导被加热。传热介质在闭环中循环使用,并且不与污泥接触。

直接干燥的优点是:

(1)传热效率较高,水蒸发速度较快;

(2)干燥污泥的固体含量高,高达85%至95%。

直接干燥的缺点是:

(1)加热介质直接接触污泥而被污染,废蒸汽和废水排放量大;

(2)所需的传热介质体积大,耗能大;

(3)工艺复杂,气味控制困难;

(4)粉尘含量高,易爆炸。

间接干燥的优点是:

(1)介质不限于气体,可以使用导热油;

(2)排气量小,稳定性能好;

(3)粉尘浓度低,氧含量低,稳定性能好;

(4)电耗热量小。

间接干燥的缺点是:

(1)传热效率低;

(2)水分蒸发率低。

直接干燥技术包括:直接鼓式,带式,流化床式等。

间接干燥技术包括:间接加热转盘,圆盘,螺旋,薄层,桨等。

污泥干燥的方法种类很多,各种方法各有利弊。市场上有实际应用成果,主流优势技术尚未形成。污泥干燥市场处于“百花开”状态。

2污泥焚烧设备

目前,我国的污泥焚烧主要使用焚烧炉。主要的炉子类型是立式多级炉,流化床焚烧炉和回转窑。

立式多级炉也称为多炉膛炉。它是一种垂直的圆柱形焚烧炉,具有从上到下排列的一系列水平绝热炉,可容纳4到14个炉,炉的中心从炉顶到炉底可旋转。轴。从污泥焚烧工艺的角度来看,多炉膛炉可分为三个区域。上面的几层是干燥区,用作干燥污泥。温度约425〜760℃。在此部分之后,污泥的水分含量可以降低到40%以下。中间为污泥焚烧区,温度为760〜925℃。上部是挥发性气体和一些固体的燃烧区,下部是固定碳的燃烧区。多炉膛炉底的几层称为慢冷却区,主要用于冷却残留物并预热空气。温度为260-350℃。

流化床焚烧技术是污泥焚烧的较为常用技术。流化床焚化炉的主要设备是一个带有塔板的圆形塔,塔板用于在底部分配气体。该塔装有定量的耐热粒状载体。用耐火材料作衬里,在流化床焚化炉中焚烧污泥分为两个区域。一个是床料流化区,污泥中的水分蒸发并分解有机物。二个是床料层上方的自由开放区域,相当于后燃烧室。在该区域,污泥中的碳继续与可燃气体一起燃烧,直到被燃烧掉。

回转窑采用水平圆筒形,外壳一般用钢板轧制而成。它内衬耐火材料。窑体的一端设有螺旋进料口,用于添加污泥和其他物料,另一端设有废料排出口。可以通过控制燃料量来调节窑内的温度,并且对于不同的燃料,窑内的温度是不同的。这种回转窑具有足够的操作空间和广泛的应用范围,特别适合于焚烧含水率高的污泥。

流化床焚烧炉的焚烧温度高,污泥在炉内的燃烧接触面积大,湍流强度大,停留时间长。污泥燃烧效率高,燃烧完成,燃尽程度好。流化床炉具有较大的处理能力,还可以根据污泥进料量自动调节污泥进料速度,控制负荷。流化床还可以实现高度自动化的自动调节。因此,污泥焚化炉主要是流化床。

3结论

污泥危害较大。我国污泥的产量逐年增加,对环境的影响很大。我国长期以来“污泥重水”,污泥处理处置率不到30%。资源和无害化利用污泥还有很长的路要走。干法焚烧是一种较好的污泥处理处置方法,是污泥处理的重要方向。污泥焚烧的较大问题是烟气污染高,须考虑增加烟气处理设备。污泥干燥过程的类型很多,并且各种过程都有工程应用。经过多年的发展,流化床燃烧已成为污泥焚烧的主要方法。

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