污泥焚燒技術

工藝原理(li)

污泥(ni)焚燒是指在一定溫度和有氧條件下，污泥(ni)分別經(jing)蒸發、熱(re)解(jie)、氣化(hua)和燃燒等(deng)階段，  其有機組分 發生氧化(hua)（燃燒）反應生成 CO2 和 H2O 等(deng)氣相物質，無(wu)機組分形成爐灰/渣(zha)等(deng)固相惰性物質的過(guo)程。

工藝流程(cheng)及產污環節(jie)

污(wu)泥(ni)焚(fen)燒系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)主(zhu)要由污(wu)泥(ni)接收、貯存及給料(liao)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)、熱(re)干化系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)、焚(fen)燒系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)（包(bao)括輔助燃料(liao)添加(jia)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)）、 熱(re)能回收和利用(yong)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)、煙(yan)氣凈化系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)、灰/渣收集和處理系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)、自動監測和控(kong)制系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)及其他公共系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)等組  成。污(wu)泥(ni)干化焚(fen)燒工(gong)藝(yi)流程及產污(wu)環節見圖。

污泥焚(fen)燒過(guo)程排放的主要污染物有(you)惡(e)臭氣(qi)體(ti)、煙氣(qi)、灰(hui)渣、飛灰(hui)和廢(fei)水。

污泥焚燒工(gong)藝(yi)類型

前處(chu)理(li)技術

污(wu)泥焚燒前處理(li)技術通常指脫水或(huo)熱干化等工(gong)藝，以提高污(wu)泥熱值，降(jiang)低運輸和貯存成本，減少燃 料(liao)和其他(ta)物料(liao)的消耗。

熱(re)干化(hua)(hua)工藝有半干化(hua)(hua)（含固(gu)率達到 60％～80％）和全干化(hua)(hua)（含固(gu)率達到 80％～90％）兩(liang)種。

熱干化(hua)工藝(yi)一般 僅用(yong)于 處理 脫(tuo)水污(wu) 泥(ni)，主要技術性能指(zhi)標（以單機升(sheng)水蒸發(fa)量計）為：

熱能消耗(hao)2940~4200KJ/kgH2O；

電能消耗0.04~0.90kW/kgH2O。

污泥(ni)含固率(lv)(lv)在35％~45%時，熱值為(wei)4.8～6.5MJ/kg，可自持燃燒，通常(chang)后面(mian)直接(jie)接(jie)焚(fen)燒工藝。用作(zuo)土壤改良(liang)劑、肥料(liao)，或作(zuo)為(wei)水泥(ni)窯、發(fa)電(dian)廠(chang)和(he)焚(fen)燒爐燃料(liao)時，須將污泥(ni)含固率(lv)(lv)提高至80%~95%。

單獨焚燒

單(dan)獨焚(fen)(fen)(fen)燒(shao)(shao)是指在專(zhuan)用(yong)污(wu)(wu)泥(ni)焚(fen)(fen)(fen)燒(shao)(shao)爐(lu)內單(dan)獨處置(zhi)污(wu)(wu)泥(ni)。流(liu)化(hua)床焚(fen)(fen)(fen)燒(shao)(shao)爐(lu)是目前單(dan)獨焚(fen)(fen)(fen)燒(shao)(shao)技(ji)術(shu)中應用(yong)最多(duo)(duo)的焚(fen)(fen)(fen)燒(shao)(shao)裝置(zhi)，主要有(you)鼓泡(pao)式和循(xun)環式兩種(zhong)，其(qi)中尤以(yi)鼓泡(pao)流(liu)化(hua)床，焚(fen)(fen)(fen)燒(shao)(shao)爐(lu)應用(yong)較多(duo)(duo)。

鼓泡流(liu)化床

污(wu)泥(ni)單獨(du)焚(fen)燒時，在焚(fen)燒爐(lu)啟(qi)動階段，可通過安(an)裝(zhuang)啟(qi)動燃(ran)燒器或向(xiang)焚(fen)燒爐(lu)膛內添(tian)加輔助燃(ran)料等方式 將爐(lu)膛溫度預(yu)熱至 850℃以上，然后向(xiang)焚(fen)燒爐(lu)爐(lu)膛內供給污(wu)泥(ni)。

混合(he)焚燒技(ji)術

污泥(ni)與生活(huo)垃圾混燒

在生活(huo)垃圾(ji)焚燒廠(chang)的(de)機(ji)械(xie)爐排爐、流(liu)化床爐、回轉窯(yao)等焚燒設備(bei)中，污泥可以以直接(jie)進料(liao)或混合進料(liao)的(de)方式(shi)與生活(huo)垃圾(ji)混合焚燒。

污泥與生活垃(la)圾(ji)直接混(hun)合焚燒(shao)時會增(zeng)加煙(yan)氣(qi)和(he)飛(fei)灰產生量，降低(di)灰渣燃燼率(lv)，增(zeng)加煙(yan)氣(qi)凈(jing)化系(xi)統的(de)投(tou)資和(he)運(yun)行成本，降低(di)生活垃(la)圾(ji)發電廠的(de)發電效率(lv)和(he)垃(la)圾(ji)處理(li)能力。

污泥的(de)水泥窯協同處置

經水(shui)泥(ni)(ni)窯(yao)產生的高溫煙(yan)氣干(gan)化后(hou)的污泥(ni)(ni)進入(ru)水(shui)泥(ni)(ni)窯(yao)煅燒可替(ti)代部分黏土作(zuo)為水(shui)泥(ni)(ni)原(yuan)料，達到協(xie)同處 置(zhi)污泥(ni)(ni)的目的。干(gan)化后(hou)的污泥(ni)(ni)可在(zai)窯(yao)尾(wei)煙(yan)室（塊狀燃(ran)料）或上升煙(yan)道、預分解(jie)爐、分解(jie)爐喂料管（適用 于塊狀燃(ran)料）等(deng)處喂料。

利用水泥(ni)窯系(xi)統處置污(wu)(wu)(wu)泥(ni)時(shi)須控制污(wu)(wu)(wu)泥(ni)中硫、氯和堿等有害元(yuan)素(su)含量(liang)， 折合入窯生料其硫堿元(yuan)素(su)的當量(liang)比(bi) S/R應控制為0.6~1.0，氯元(yuan)素(su)應控制為0.03~0.04%。利用水泥(ni)窯焚燒污(wu)(wu)(wu)泥(ni)的直接運行成本為60～100 元(yuan)/t（80％濕(shi)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)）。 

污泥(ni)的燃煤電廠協同處(chu)置

可利用燃煤(mei)電廠的循環流化(hua)床鍋爐、煤(mei)粉鍋爐和鏈條爐等焚燒(shao)爐將(jiang)污(wu)泥與煤(mei)混(hun)合焚燒(shao)。為提(ti)高污(wu)泥 處置的經(jing)濟性，優先考慮利用電廠余熱干(gan)化(hua)污(wu)泥后進(jin)行混(hun)燒(shao)。

直接(jie)摻燒污泥會降低焚燒爐內溫度和焚燒灰(hui)的軟化(hua)點(dian)，增加飛灰(hui)產生量(liang)，增加除(chu)塵和煙氣凈化(hua)負荷(he)， 降低系(xi)統(tong)熱效率3％～4％，并(bing)引起(qi)低溫腐蝕等問題。

利(li)用火(huo)電廠焚燒污(wu)泥的單(dan)位運行成本為 100～120 元/t（80％濕(shi)污(wu)泥），系統改(gai)造成本約為 15 萬元/t （80%濕(shi)污(wu)泥）。

消耗及(ji)污染物排(pai)放

焚燒物料消(xiao)耗(hao)

污泥焚(fen)燒(shao)消(xiao)耗(hao)的物料(liao)主(zhu)要是燃料(liao)、水、堿(jian)性(xing)試劑(ji)和吸附劑(ji)（如(ru)活性(xing)炭）等(deng)。

為(wei)加熱和(he)輔(fu)助燃(ran)燒，需添加輔(fu)助燃(ran)料。將(jiang)重油作為(wei)輔(fu)助燃(ran)料時(shi)，其消耗為(wei) 0.03～0.06 m3/t 干污(wu)泥；將(jiang)天然氣作為(wei)輔(fu)助燃(ran)料時(shi)，其消耗 4.5～20 m3/t 干污(wu)泥。

污泥焚燒主(zhu)要用水單元(yuan)是煙(yan)氣(qi)(qi)凈化系(xi)統，水耗均值約為(wei) 15.5 m3/t 干污泥。其中， 干式(shi)煙(yan)氣(qi)(qi)凈化系(xi)統 基本不(bu)消(xiao)耗水，濕(shi)式(shi)系(xi)統耗水量最高，半(ban)濕(shi)式(shi)系(xi)統居于兩者之間。

堿性試劑如氫氧化鈉消(xiao)耗(hao)(hao)為 7.5~33 kg/t 干污泥(ni)，熟石(shi)灰(hui)乳(ru)消(xiao)耗(hao)(hao)為6～22 kg/t 干污泥(ni)。

焚燒(shao)能量消耗

污(wu)泥焚燒廠主要消(xiao)耗(hao)熱(re)能和(he)電能。熱(re)能產出量(liang)與污(wu)泥低(di)位熱(re)值高低(di)密切(qie)相關， 經由煙氣處(chu)理和(he)排放 造成的熱(re)量(liang)損(sun)失約占污(wu)泥焚燒輸出熱(re)量(liang)的13％～16％。

污(wu)泥(ni)焚燒(shao)廠消耗電(dian)(dian)能(neng)的主要工藝單元是(shi)機械設(she)備的運轉，電(dian)(dian)耗通常為 60~100kW·h/t（80%濕污(wu)泥(ni)）。

污泥焚(fen)燒的污染物排(pai)放 

大(da)氣污染物

由于(yu)國內污(wu)泥(ni)焚(fen)(fen)燒大氣(qi)污(wu)染物排放數據較少(shao)，根據對國外污(wu)泥(ni)焚(fen)(fen)燒廠大氣(qi)污(wu)染物排放統(tong)計，污(wu)泥(ni)焚(fen)(fen)  燒產生的煙氣(qi)經凈化(hua)處理后，通常

煙塵排放濃度為 0.6~30 mg/m3；

二氧化硫排放(fang)濃度為(wei) 50 mg/m3 以下；

氮氧(yang)化物（以 NO2 計）排放濃度(du)為 50~200 mg/m3 ；

二(er)噁英(ying)排放濃度在 0.1ngTEQ/Nm3 以下；

重金(jin)屬鎘(ge)排 放濃(nong)度為 0.0006~0.05 mg/m3 ，

汞排放濃(nong)度為(wei) 0.0015~0.05 mg/m3。

廢水

濕式煙氣凈(jing)化系統會(hui)產生工藝(yi)廢水(shui)。

灰渣(zha)收(shou)集、處理和(he)貯(zhu)存(cun)廢(fei)水(shui)：  采用濕式撈渣(zha)機收(shou)集灰渣(zha)時，會(hui)產生(sheng)灰渣(zha)廢(fei)水(shui)；污泥露天貯(zhu)存(cun)時，雨 水(shui)進入(ru)產生(sheng)廢(fei)水(shui)。

熱干化過(guo)程中產生冷凝水，其化學需氧(yang)量（CODCr）含量高(gao)（約(yue)(yue)為 2000 mg/L），氮也較高(gao)（約(yue)(yue)為 600~2000 mg/L），還(huan)含有一定量的重金屬。

固體殘留(liu)物(wu)

污泥焚燒產(chan)生的飛灰(hui)約占焚燒固(gu)(gu)體殘留物(wu)總量的 90%（流(liu)化床(chuang)）；灰(hui)渣和煙氣(qi)凈化固(gu)(gu)體殘留物(wu)合計 約占焚燒固(gu)(gu)體殘留物(wu)總量的 10%（流(liu)化床(chuang)）。

最佳可行工藝(yi)流程(cheng)

污泥(ni)焚(fen)(fen)燒污染(ran)防治最佳可行(xing)技術主要包括污泥(ni)接收、貯存(cun)及給料(liao)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)，干(gan)化系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)，焚(fen)(fen)燒系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)，余(yu)熱 回收及熱源(yuan)補(bu)充系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)，煙氣(qi)(qi)處(chu)理(li)(li)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)，臭氣(qi)(qi)收集及處(chu)理(li)(li)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)，給排水系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)，壓縮空氣(qi)(qi)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)，通風和空調(diao) 系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)，電(dian)氣(qi)(qi)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)和自控(kong)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)等。

污(wu)泥干化焚燒污(wu)染防治最(zui)佳(jia)可行技術工藝(yi)流程見圖 ： 

最佳可行(xing)工藝參(can)數 

污泥焚燒高溫煙(yan)氣在 850℃以上(shang)的(de)停(ting)留時間大于 2 秒，灰渣(zha)熱灼減(jian)率不大于 5%或總有(you)機碳（TOC） 不大于 3%。

循(xun)環流化(hua)(hua)床焚燒爐流化(hua)(hua)速(su)度(du)通(tong)(tong)常為(wei) 3.6～9 m/s，鼓泡流化(hua)(hua)床焚燒爐流化(hua)(hua)速(su)度(du)通(tong)(tong)常為(wei) 0.6～2m/s。

污泥與(yu)生(sheng)活(huo)垃圾混(hun)合焚燒時，污泥與(yu)生(sheng)活(huo)垃圾的質量之比不(bu)超(chao)過 1﹕4；利(li)用水泥窯爐混(hun)燒的污泥汞 含量小于 3 mg/kgDS，最大(da)進料(liao)比例不(bu)超(chao)過混(hun)合物料(liao)總(zong)量的 5%。

采用半干(gan)法(fa)煙(yan)氣(qi)凈化處理工藝時，煙(yan)氣(qi)停留時間 10~15s，堿性(xing)吸附劑過量(liang)系數 1.5~2.5，脫酸效率 >98%。為防止(zhi)布袋除塵器發生露點腐蝕，入口氣(qi)體溫度(du)應為 130～140℃。

污染物削(xue)減及(ji)污染防治措施

預除(chu)(chu)塵＋半干法是最佳煙氣凈化(hua)(hua)組合(he)系(xi)統之一。預除(chu)(chu)塵可(ke)選用旋風除(chu)(chu)塵器(qi)， 半干法可(ke)選用噴霧洗滌器(qi)與袋式(shi)除(chu)(chu)塵器(qi)的(de)(de)組合(he)。添加(jia)堿性吸附(fu)劑后的(de)(de)脫酸效率可(ke)達(da) 90%以(yi)(yi)上，可(ke)去除(chu)(chu)0.05~20μm 的(de)(de)粉塵，除(chu)(chu)塵效率可(ke)達(da)99%以(yi)(yi)上。在(zai)布袋除(chu)(chu)塵器(qi)后采用選擇性非催(cui)化(hua)(hua)還原法（SNCR），可(ke)達(da)到(dao)30%~70%的(de)(de)脫硝效率。在(zai)標準狀(zhuang)態(tai)下，干煙氣含氧(yang)量(liang)以(yi)(yi)6％計，煙塵排放濃度不大(da)于(yu)30 mg/m3，二氧(yang)化(hua)(hua)硫不大(da)于(yu) 350mg/m3 ，  氮氧(yang)化(hua)(hua)物不大(da)于(yu)450 mg/m3。

為避免二噁(wu)英的(de)生(sheng)成及其前驅物(wu)的(de)合成，應通過優(you)化爐(lu)膛(tang)設計、優(you)化過量空(kong)氣(qi)系數、優(you)化一次風(feng)和(he)(he)二次風(feng)的(de)供給和(he)(he)分配(pei)、優(you)化燃燒(shao)區域內(nei)煙氣(qi)停(ting)留時間(jian)、溫度、湍流(liu)(liu)度和(he)(he)氧濃度等設計和(he)(he)運行控制方式(shi)；避免或加(jia)快（<1S）在(zai)250～400℃的(de)溫度范圍內(nei)去除粉塵。在(zai)除塵器(qi)之(zhi)前的(de)煙氣(qi)流(liu)(liu)中噴射含碳物(wu)質、活(huo) 性炭(tan)或焦炭(tan)等吸附劑(ji)，可降低二噁(wu)英排放。污(wu)泥焚燒(shao)系統(tong)產生(sheng)的(de)廢水集中收(shou)集處理。

污(wu)泥焚燒(shao)過程(cheng)產生的灰渣(zha)以及煙氣凈化產生的飛灰分別(bie)收集(ji)和儲存。灰渣(zha)集(ji)中收集(ji)處(chu)置， 飛灰經鑒 別(bie)屬于危(wei)險廢(fei)物(wu)的，按危(wei)險廢(fei)物(wu)進行處(chu)置。

技術經(jing)濟適用性

在大(da)(da)中型城(cheng)市(shi)且經(jing)濟發達(da)的(de)地區、大(da)(da)型城(cheng)鎮(zhen)污水處(chu)理廠或部分(fen)污泥中有(you)毒有(you)害物質含量較高的(de)城(cheng)鎮(zhen)污水處(chu)理廠，可采(cai)用(yong)污泥干化焚燒(shao)技術處(chu)置污泥。

污泥焚(fen)燒以流化(hua)床焚(fen)燒爐應(ying)用最(zui)為普遍。流化(hua)床焚(fen)燒爐通(tong)常適(shi)合污泥大(da)規(gui)模集中處置。鼓泡流化(hua)床 適(shi)用于焚(fen)燒熱(re)值較(jiao)低(di)的污泥，循環式(shi)流化(hua)床適(shi)用于焚(fen)燒熱(re)值較(jiao)高的污泥。

若(ruo)干(gan)化(hua)和焚(fen)燒系統均采用國產(chan)設備(bei)，干(gan)化(hua)焚(fen)燒項(xiang)目的投(tou)資成本(ben)為(wei)30～35萬(wan)(wan)/噸(dun)脫水(shui)污泥(ni)（含水(shui)率(lv)以(yi)80%計(ji)）；若(ruo)全部采用進口設備(bei)，干(gan)化(hua)焚(fen)燒項(xiang)目的投(tou)資成本(ben)為(wei) 40～50萬(wan)(wan)/噸(dun)脫水(shui)污泥(ni)（含水(shui)率(lv)以(yi)80%計(ji)）。污泥(ni)干(gan)化(hua)焚(fen)燒的直(zhi)接(jie)運行成本(ben)約為(wei) 100-150 元/噸(dun)脫水(shui)污泥(ni)（含水(shui)率(lv)以(yi)80%計(ji)，不(bu)包括固定資產(chan)折舊）。

最(zui)佳環境管理實(shi)踐

污(wu)泥(ni)(ni)干化(hua)焚(fen)燒廠的(de)選址遵循就近原則，優先考(kao)慮充分利用污(wu)泥(ni)(ni)焚(fen)燒產生(sheng)的(de)熱量和附近穩定的(de)熱源對污(wu)泥(ni)(ni)進行干化(hua)后再(zai)焚(fen)燒處(chu)置。

建立入(ru)廠污泥(ni)質量(liang)控制系統，并定期對污泥(ni)中砷、鎘、鉻(ge)、鉛和鎳等重金屬進行監測。

安(an)裝自動輔助(zhu)燃燒(shao)器，使(shi)焚燒(shao)爐(lu)啟動和運行期間燃燒(shao)室保持850℃以上的燃燒(shao)溫(wen)度。連續在線監測和調控(kong)爐(lu)膛溫(wen)度、氧氣含量、壓(ya)力、煙氣出(chu)口溫(wen)度和水蒸氣含量等工(gong)藝(yi)運行參數。

安裝大氣污(wu)染物(wu)連續在線監(jian)測裝置，監(jian)測粉塵、氯化氫、二氧化硫、一氧化碳、碳氫化合物(wu)和氮氧化物(wu)，定期(qi)監(jian)測重金(jin)屬和二噁英(ying)，每(mei)年至少2～4 次。

脫水污泥(ni)貯存區（包括貯存罐和(he)貯存倉）加蓋并保持(chi)微負(fu)壓。空(kong)氣中(zhong)甲烷含量不(bu)應(ying)超過(guo)(guo)1.25%，并宜將貯存區空(kong)氣抽做焚(fen)燒爐(lu)(lu)一次風。焚(fen)燒爐(lu)(lu)不(bu)運行期間，應(ying)避免污泥(ni)貯存過(guo)(guo)量。

干化污泥貯(zhu)存時，其溫度(du)不(bu)宜高于40℃,貯(zhu)存罐須(xu)保持良好通風，并設置(zhi)除(chu)臭系統。

制定應急預案，防止事故的(de)發生。污(wu)泥(ni)焚燒廠(chang)安裝消(xiao)防、防爆(bao)、自動監測和(he)報(bao)警系統，確保焚燒設備安全、穩定、連續達標運行。

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