循环流化床锅炉掺烧污泥燃料的试验研究

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循环流化床锅炉掺烧污泥燃料的试验研究

摘 要: 利用电厂现有的循环流化床锅炉，将污泥与燃煤按一定比例混合使用，试验研究此工艺技术的可行性，分析掺烧污泥燃料后对锅炉燃烧工况、热工性能、经济运行及烟气治理等方面的影响，以此实现污泥的无害化、减量化以及资源化处理。
关键词: 循环流化床锅炉; 生物燃料; 试验; 研究
0 前言
伴随社会经济的发展，城市雨污分流覆盖面不断加大，市政污泥如何处理已经成为环境保护的关键瓶颈。污泥是污水处理的副产物，是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体，通常含有大量的有毒、有害物质，必须得到妥善处理。为此，友联热电利用无锡华光锅炉研发的循环流化床干化焚烧一体化技术，进行了锅炉性能测试及污染物排放测试，并对焚烧产生的灰渣重金属含量进行了测试分析。
1 循环流化床干化焚烧一体化工艺路线
无锡新城水处理厂和梅村水处理厂产生的污泥先通过板框压滤进行深度脱水，得到含水率约 60%的固体泥饼，然后在干化车间进行蒸汽干化，得到含水率约 38% 的污泥生物质固体燃料，采用带密封盖的自卸车将污泥固体生物质燃料运输并卸载到友联热电干煤棚加煤口处。在干煤棚按照试验比例混配后，进入滚筒筛、碎煤机破碎至 8 mm 粒径以下，再利用输煤皮带送入炉前给煤机进入炉膛焚烧，工艺路线如图 1。

2 测试内容及方法
按照循环流化床锅炉性能试验规程，进行了污泥燃料指标、掺烧量、燃料煤分析指标、锅炉热工性能等测试和化验，按照生活垃圾焚烧处理标准，进行了烟气排放指标、灰渣重金属指标的试验分析。
( 1） 污泥燃料的检测结果
对深度脱水后的污泥燃料进行了取样分析，燃料特性如表 1，含水率为 59． 1% ，重金属含量较低，含少量 As、Ba 等，符合 GB 24188—2009《城镇污水处理厂污泥泥质》标准限值。

（2） 燃煤的选取与采样分析
考虑污泥燃料水分高、发热量低的特点，为达到CFB 锅炉入炉热值，满足稳定燃烧和负荷要求，采用低灰高热值的蒙煤按比例掺烧。

（3） CFB 锅炉运行曲线
图 2 给出了在表 3 中不同的污泥燃料掺烧比例下，CFB 锅炉床温和负荷的曲线，可见，随着污泥掺烧比例的增加，同样锅炉负荷下，床温下降。由于床温低于 850 ℃时，将影响 SNCＲ 的脱硝效率，同时兼顾 SO2 的排放浓度，入炉热值不易偏离设计值，所以掺烧比例不宜高于 35% 。

（4） CFB 锅炉热工性能测试结果
表 4 给出了 3 种不同掺烧比例工况下的热工性能测试结果。3 种工况下热负荷均达到额定设计负荷( 100 t /h) 的 80% 以上，锅炉燃烧工况稳定，飞灰、渣含碳量较低，测试热效率为 89． 91% 、89． 93% 、 89． 89% 。

（5）CFB 锅炉运行经济性能结果
图 3 反映了在 3 种不同污泥燃料掺烧比例下的运行经济性能，包括产汽率、主蒸汽成本、脱硝、脱硫氨水、石灰石使用量等，测试结果表明随着掺烧比例增加，主蒸汽成本最大下降 2.34 元/t，综合考虑认为控制污泥燃料掺烧比例在 35% 范围内，将有助于提高锅炉运行的经济性能。如进一步提高掺烧比例，需要综合考虑传热效率降低对锅炉整体热效率的影响以及高浓度灰分对受热面磨损等不利因素。

（6）CFB 锅炉烟气排放测试结果
表 5 给出了 3 种工况下的烟气排放测试结果， SO2、Nox 脱硫塔出口排放浓度远低于 GB 13223— 2011《火电厂大气污染物排放标准》的限值，并达到江苏省超低排放特别限值要求，烟气中的铅，砷、铬、 镉、汞浓度远低于 GB 18485—2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》的限值。3 个工况下炉内焚烧温度均大于 850 ℃，产生的二恶英排放浓度远低于限值。

3 结论
依据国家相关的技术标准和方法，在 80% 额定负荷以上、连续平稳运行的工况下，对无锡友联热电100 t /hCFB 锅炉进行了蒙煤掺烧干化污泥燃料的研究测试。测试结果表明，在 CFB 锅炉上掺烧适当比例的干化污泥是经济可行的，烟气污染物的排放符合国家排放标准。该研究试验为 CFB 锅炉掺烧污泥发电及解决日益增加的污泥处理量，探索了一种新的工艺和途径，有良好的社会经济和环境效益。

内容来源：工业锅炉