[发明专利]一种垃圾焚烧炉污泥直接混合掺烧方法和系统

说明书

技术领域

本申请涉及一种垃圾焚烧炉污泥直接混合掺烧方法和系统，其可广泛地应用于城市污泥处理与垃圾焚烧领域中。

背景技术

随着我国污水处理设施的增加、处理率的提高和处理程度的深化,污水处理厂的污泥产量急剧增加。以北京市为例，2015年北京市污泥产量达5000吨/日(含水率80％)，根据《北京城市总体规化(2004年一2020年)》预计到2020年,北京市全年污泥(含水率80％)产量将达200万吨。目前只有不足50％的污泥进行了堆肥和建材利用等处置和资源化利用，其余污泥仅进行简单临时堆置，缺乏有效的最终处置。污泥含有病原体、重金属等有毒有害物质，未经有效处理处置，极易对土壤、地表水、地下水等造成二次污染，直接威胁环境安全和公众健康，使污水处理设施的环境效益大大降低。

2015年4月2日国务院颁发《水污染防治行动计划》(简称“水十条”)规定：“推进污泥处理处置，污水处理设施产生的污泥应进行稳定化、无害化和资源化处理处置，禁止处理处置不达标的污泥进入耕地。非法污泥堆放点一律予以取缔。现有污泥处理处置设施应于2017年底前基本完成达标改造，地级及以上城市污泥无害化处理处置率应于2020年底前达到90％以上”(住房城乡建设部牵头，发展改革委、工业和信息化部、环境保护部、农业部等参与)。

另一方面随着人们生活水平的提高，随着垃圾热值的提升由于受到垃圾焚烧炉热负荷的限制，造成每天的入炉焚烧量减少，也将对公司的经济效益产生一定影响。《城镇污水处理厂污泥处理处置技术规范》(环保部2010年)、《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南》(住房城乡建设部、发展改革委2011年)要求：“已有或规划建有生活垃圾焚烧发电厂的城市，宜优先选择采用污泥与生活垃圾混合焚烧方式处理处置污泥，既可以利用垃圾焚烧厂的焚烧和尾气处理设备，又可以节省投资和运行成本”。污泥和生活垃圾混合比例不超过20％时，混合后的低位热值不低于5360kJ/kg，焚烧炉可以稳定焚烧发电，既实现了污泥焚烧处理处置稳定化、无害化、减量化、资源化的目标，又有很好的经济效益。

(1)污泥水分对焚烧的影响

污泥是含水极高的物质，目前焚烧炉的排烟温度大都在100℃以上，所以污泥带入炉内的水分最后都是以蒸汽的形态排出焚烧炉的。这些蒸汽以汽化潜热的形式带走了燃料中的部分能量，剩余的热量才可被利用。脱水后的污泥含水率一般在80％左右，因而水分的蒸发过程在污泥的整个燃烧过程占有很大的比重，水分对于污泥焚烧影响较大。对于1个标准大气压下，水汽化潜热为2510kJ/kg，根据含水率等可以得出不同含水率下的能量损失份额。从图1可以看出，对于干基低位热值为10000kJ/kg的污泥，水分达到79.9％时，其损失达到100％，即无能量可用了。

(2)污泥热值对焚烧的影响

污泥的成分变化较大，不同的污泥的来源与形成过程复杂，不同地区不同污水厂的污泥有不同的组成。从污泥焚烧的角度来说，污泥由水分、不可燃的矿物杂质(灰份)和可燃质(污泥中挥发份)组成，挥发份的含量决定了污泥的热值。污泥的可燃成分越多，热值越高，越易着火，燃烧过程越易进行，燃烧的效果也越好。

如以污泥中挥发份的含量来计算热值的。计算公式如下：

式中：Q—干污泥的燃烧热值，kJ/kg；

PV—挥发份的含量，％；

G—机械脱水时添加的污泥混凝剂的量(g/100g干污泥)，投加有机混凝剂或未投混凝剂时，G＝0；

a、b—经验系数,新鲜污泥与消化污泥a＝131,b＝10，新鲜活性污泥a＝107，b＝5。

例如，北京市污水处理厂污泥挥发分按65％计，根据上述计算公式计算污泥干基热值为：

查阅相关资料，2010年3月至2010年12月，北京4个污水处理厂污泥样品热值测定结果如表1所示：

表1

(3)污泥和生活垃圾掺烧比例

从以上两点可以看出，污泥的含水率及热值对燃烧具有重要影响，但对于混合垃圾掺烧选择合适的掺烧比例就变得尤为重要。