隨(sui)著(zhu)經(jing)濟(ji)的高速發(fa)展、城市(shi)(shi)化進程的不斷(duan)加(jia)快，污(wu)泥(ni)(ni)(ni)等(deng)固(gu)體(ti)廢(fei)(fei)棄(qi)物(wu)(wu)(wu)產(chan)量不斷(duan)增加(jia)，環境污(wu)染(ran)問題日益嚴峻。據報(bao)道，我(wo)國(guo)市(shi)(shi)政污(wu)泥(ni)(ni)(ni)年(nian)總產(chan)量逐年(nian)增大，2017年(nian)底已(yi)超過了4000萬t，預計到2020年(nian)將達到6000萬~9000萬t，約(yue)(yue)合170萬~255萬t標(biao)準煤。為此，習(xi)近(jin)平(ping)總書記在十九(jiu)大報(bao)告中著(zhu)重(zhong)強(qiang)調“加(jia)強(qiang)固(gu)體(ti)廢(fei)(fei)棄(qi)物(wu)(wu)(wu)和(he)垃圾(ji)處(chu)置”，把堅持“節約(yue)(yue)資源和(he)保護環境”作為一項基本(ben)國(guo)策，強(qiang)化社會的節能(neng)環保意識。《“十三五(wu)”節能(neng)減排綜合工作方(fang)案》提(ti)出，推(tui)動城市(shi)(shi)污(wu)泥(ni)(ni)(ni)等(deng)典型廢(fei)(fei)棄(qi)物(wu)(wu)(wu)集中處(chu)理(li)(li)和(he)資源化利(li)用，推(tui)進燃(ran)煤耦合污(wu)泥(ni)(ni)(ni)等(deng)城市(shi)(shi)廢(fei)(fei)棄(qi)物(wu)(wu)(wu)發(fa)電技(ji)術研究(jiu)。2018年(nian)6月，國(guo)家能(neng)源局、生(sheng)態環境部(bu)聯合發(fa)布了84個(ge)污(wu)泥(ni)(ni)(ni)、農林廢(fei)(fei)棄(qi)物(wu)(wu)(wu)燃(ran)煤耦合生(sheng)物(wu)(wu)(wu)質(zhi)發(fa)電技(ji)改項目試點(dian)。可見，發(fa)展污(wu)泥(ni)(ni)(ni)處(chu)置處(chu)理(li)(li)技(ji)術，加(jia)速燃(ran)煤耦合污(wu)泥(ni)(ni)(ni)等(deng)固(gu)體(ti)廢(fei)(fei)棄(qi)物(wu)(wu)(wu)處(chu)理(li)(li)技(ji)術創新和(he)產(chan)業化推(tui)廣，已(yi)經(jing)上(shang)升(sheng)為國(guo)家戰略，成為我(wo)國(guo)生(sheng)態文明(ming)建設(she)不可缺少的重(zhong)要內容(rong)。

在能源和環保政(zheng)策等影(ying)響下(xia)，燃煤耦(ou)合污泥研究受到廣泛關注；電力等企業也(ye)開始摻燒(shao)污泥或生物質等燃料，實現了(le)經濟效益和社會效益的雙贏(ying)。

為保證鍋爐燃(ran)燒系統的安全(quan)穩定(ding)運行，燃(ran)煤(mei)(mei)鍋爐摻(chan)燒污(wu)泥(ni)(ni)的工業(ye)應用一般是(shi)以煤(mei)(mei)粉燃(ran)燒為主，污(wu)泥(ni)(ni)摻(chan)燒為輔。由(you)于煤(mei)(mei)中固定(ding)碳較(jiao)高(gao)、灰分較(jiao)低，與(yu)含水率很高(gao)的污(wu)泥(ni)(ni)相比，煤(mei)(mei)熱值(zhi)很高(gao)，煤(mei)(mei)粉與(yu)污(wu)泥(ni)(ni)的混合燃(ran)料(liao)熱值(zhi)遠遠高(gao)于污(wu)泥(ni)(ni)熱值(zhi)。

PIODT等利用中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)試鼓(gu)泡(pao)流(liu)化(hua)床(chuang)裝(zhuang)置研究(jiu)了(le)農林(lin)廢(fei)棄物和污泥(ni)的(de)(de)燃(ran)(ran)(ran)燒(shao)(shao)特性。結果(guo)表明，二者(zhe)可實(shi)(shi)(shi)現穩(wen)定燃(ran)(ran)(ran)燒(shao)(shao)，并且(qie)污泥(ni)的(de)(de)加入未帶來NO、CO和HCl排(pai)放增加。COIMBRA等人(ren)(ren)研究(jiu)了(le)煙(yan)煤與(yu)紙漿污泥(ni)混燃(ran)(ran)(ran)的(de)(de)可行(xing)性，結果(guo)證實(shi)(shi)(shi)該方法可有(you)效處理紙漿污泥(ni)，同(tong)時(shi)減少了(le)CO2和NOx的(de)(de)排(pai)放。YANG等人(ren)(ren)進行(xing)了(le)干態污泥(ni)顆粒與(yu)煤矸石的(de)(de)摻燒(shao)(shao)實(shi)(shi)(shi)驗。LIAO等人(ren)(ren)和HU等人(ren)(ren)進行(xing)了(le)無(wu)煙(yan)煤和紙漿污泥(ni)的(de)(de)摻燒(shao)(shao)性能實(shi)(shi)(shi)驗，揭示了(le)2種材料在共燃(ran)(ran)(ran)過程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)協同(tong)作用。FUBiao等研究(jiu)了(le)水煤漿和市政污泥(ni)共燃(ran)(ran)(ran)過程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)熱化(hua)學機制及(ji)重金屬排(pai)放行(xing)為，證明了(le)二者(zhe)燃(ran)(ran)(ran)燒(shao)(shao)過程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)協同(tong)效應。

由于(yu)循環流(liu)化床（circulatedfluidizedbed，CFB）鍋(guo)(guo)爐(lu)燃料適應(ying)性廣、污染(ran)物排放低、負荷調節(jie)范圍大，基于(yu)CFB鍋(guo)(guo)爐(lu)的(de)(de)燃煤耦(ou)合污泥(ni)技(ji)術也受到了廣泛關(guan)注。DONG等(deng)人在(zai)(zai)220t/h的(de)(de)CFB鍋(guo)(guo)爐(lu)上(shang)進行了皮(pi)革(ge)污泥(ni)摻(chan)燒煙煤的(de)(de)研究。結果表明，相比于(yu)煙煤，皮(pi)革(ge)污泥(ni)表現出更高的(de)(de)反應(ying)活性，皮(pi)革(ge)污泥(ni)的(de)(de)存在(zai)(zai)更有益(yi)于(yu)煙煤的(de)(de)著(zhu)火。由于(yu)污泥(ni)灰分(fen)較(jiao)高，在(zai)(zai)CFB鍋(guo)(guo)爐(lu)摻(chan)燒過程中，普遍存在(zai)(zai)爐(lu)膛內壁磨損問題。LOUBo等(deng)針(zhen)對污泥(ni)摻(chan)燒后(hou)，CFB鍋(guo)(guo)爐(lu)內壁耐(nai)磨特性及耐(nai)磨材(cai)料展開了研究。

雖然CFB鍋爐燃煤耦合污(wu)(wu)泥(ni)研究取(qu)得了(le)部(bu)分成(cheng)果，但總體來說，研究系統性(xing)有待加強，研究方向也有待進一步明確，尚需在有關污(wu)(wu)泥(ni)摻(chan)燒可行性(xing)、污(wu)(wu)泥(ni)燃燒工況評價、污(wu)(wu)染物(wu)一體化(hua)脫除(chu)等(deng)領域開展標準制訂(ding)、技術研發等(deng)工作(zuo)。

本文(wen)從(cong)燃(ran)燒工(gong)(gong)況、污(wu)染物控(kong)制與排放、數(shu)值(zhi)模擬(ni)等方面綜述了CFB鍋爐燃(ran)煤耦(ou)合(he)污(wu)泥研究進展，相(xiang)關結論對于優化燃(ran)煤耦(ou)合(he)污(wu)泥處(chu)理工(gong)(gong)藝、明確CFB鍋爐燃(ran)煤耦(ou)合(he)污(wu)泥研究方向、指導(dao)污(wu)泥合(he)理利(li)用、保護綠水青(qing)山具有重要意(yi)義。

1、CFB鍋爐燃煤耦合污泥燃燒工況

CFB鍋爐燃煤耦合污(wu)(wu)(wu)(wu)泥運行(xing)實踐表明，污(wu)(wu)(wu)(wu)泥水(shui)分(fen)和灰(hui)(hui)分(fen)是(shi)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥摻(chan)燒企業最為關注(zhu)的兩大指標。污(wu)(wu)(wu)(wu)泥收到(dao)基含水(shui)率很高(gao)，一般(ban)在50%~80%，有(you)的甚(shen)至高(gao)達90%；污(wu)(wu)(wu)(wu)泥灰(hui)(hui)分(fen)也(ye)較高(gao)，一般(ban)高(gao)于(yu)20%，電鍍(du)等工業污(wu)(wu)(wu)(wu)泥灰(hui)(hui)分(fen)可高(gao)于(yu)80%。受水(shui)分(fen)和灰(hui)(hui)分(fen)等因(yin)素影響，污(wu)(wu)(wu)(wu)泥收到(dao)基熱(re)值很低，一般(ban)為0.1~15MJ/kg，大多在10MJ/kg以下。這是(shi)燃煤耦合污(wu)(wu)(wu)(wu)泥摻(chan)燒可行(xing)性的可選參(can)考指標。

摻燒(shao)比例(li)是影響CFB鍋爐燃煤耦合污泥(ni)燃燒(shao)狀況的重(zhong)要因素。污泥(ni)摻燒(shao)比例(li)越(yue)高，對混合燃料水分和灰分的影響越(yue)大。

此外(wai)，燃料粒徑也會對CFB鍋爐(lu)燃煤耦(ou)合(he)污泥燃燒狀況產生影響。

 因此，以下將詳細分析污(wu)(wu)泥水分、灰分、摻燒比例、燃(ran)(ran)料(liao)粒徑等對CFB鍋爐燃(ran)(ran)煤耦合污(wu)(wu)泥燃(ran)(ran)燒狀況的(de)影響(xiang)。

1.1 污泥水分對CFB鍋爐燃煤耦合污泥影響

污泥(ni)含水率(lv)高，在摻(chan)(chan)燒(shao)污泥(ni)過程中容易出現貼壁粘連、抱團堵塞問題。改變(bian)污泥(ni)摻(chan)(chan)燒(shao)比例(li)，可引起混合燃料(liao)水分、灰(hui)分和(he)發熱(re)量發生變(bian)化，帶來床壓波動；增加(jia)污泥(ni)摻(chan)(chan)燒(shao)比例(li)，煙(yan)氣(qi)含水率(lv)升高，引起低(di)溫腐蝕，增加(jia)CFB鍋(guo)爐尾(wei)部(bu)受(shou)熱(re)面積灰(hui)或結渣的可能性(xing)，影(ying)響風機(ji)電耗和(he)煤耗、物(wu)料(liao)循環(huan)倍率(lv)和(he)分離器效(xiao)率(lv)，降低(di)鍋(guo)爐熱(re)效(xiao)率(lv)，影(ying)響煙(yan)氣(qi)污染物(wu)處理水平。

針(zhen)對(dui)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)含(han)(han)水率(lv)(lv)高(gao)(gao)引(yin)起(qi)的(de)(de)(de)上述問(wen)題，山東某(mou)熱(re)(re)(re)電企業(ye)(ye)CFB鍋(guo)爐(lu)(lu)通過壓濾、增加生(sheng)(sheng)(sheng)活污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)倉內(nei)(nei)攪拌頻率(lv)(lv)、高(gao)(gao)溫(wen)爐(lu)(lu)渣或灰與(yu)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)摻(chan)混(hun)(hun)、加裝疏松器等方式降低(di)了污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)水分和(he)黏性(xing)，提(ti)高(gao)(gao)了生(sheng)(sheng)(sheng)活污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)燃用(yong)(yong)量和(he)燃用(yong)(yong)效率(lv)(lv)。將(jiang)機械脫(tuo)水污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)與(yu)稻(dao)殼(ke)、鋸木、生(sheng)(sheng)(sheng)物秸稈(gan)等混(hun)(hun)合(he)，可(ke)(ke)降低(di)燃料的(de)(de)(de)含(han)(han)水率(lv)(lv)。徐正坦和(he)吳(wu)松發研究(jiu)了利用(yong)(yong)CFB鍋(guo)爐(lu)(lu)生(sheng)(sheng)(sheng)活垃圾(ji)(ji)焚(fen)燒(shao)(shao)發電的(de)(de)(de)煙氣余(yu)熱(re)(re)(re)干(gan)(gan)化污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)，并(bing)將(jiang)干(gan)(gan)化后(hou)的(de)(de)(de)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)與(yu)垃圾(ji)(ji)一起(qi)焚(fen)燒(shao)(shao)發電的(de)(de)(de)技術，實現了煙氣余(yu)熱(re)(re)(re)和(he)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)熱(re)(re)(re)值的(de)(de)(de)充分回收利用(yong)(yong)。工業(ye)(ye)鍋(guo)爐(lu)(lu)和(he)發電企業(ye)(ye)鍋(guo)爐(lu)(lu)煙氣排放溫(wen)度(du)(du)在100~200℃，可(ke)(ke)利用(yong)(yong)電廠(chang)尾部煙氣余(yu)熱(re)(re)(re)或低(di)品(pin)位蒸汽(qi)干(gan)(gan)化污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)，之后(hou)進(jin)行(xing)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)焚(fen)燒(shao)(shao)處置。污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)干(gan)(gan)燥系統內(nei)(nei)應貧氧(yang)，并(bing)且需及時將(jiang)密閉干(gan)(gan)燥系統內(nei)(nei)氣體抽吸至鍋(guo)爐(lu)(lu)內(nei)(nei)燃燒(shao)(shao)處理。將(jiang)機械脫(tuo)水污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)經尾部煙氣余(yu)熱(re)(re)(re)或低(di)品(pin)位蒸汽(qi)爐(lu)(lu)外干(gan)(gan)燥后(hou)，與(yu)煤(mei)、生(sheng)(sheng)(sheng)物質、垃圾(ji)(ji)等混(hun)(hun)合(he)燃燒(shao)(shao)，不僅(jin)可(ke)(ke)降低(di)煙氣濕度(du)(du)，還提(ti)高(gao)(gao)了鍋(guo)爐(lu)(lu)熱(re)(re)(re)效率(lv)(lv)，是目前較為推薦的(de)(de)(de)摻(chan)燒(shao)(shao)方法。

1.2 污泥灰分對CFB鍋爐燃煤耦合影響

相較于煤粉，污(wu)泥灰(hui)分較高。污(wu)泥摻燒比例加(jia)大，可引起尾部出渣揚塵或(huo)煙道(dao)積灰(hui)等(deng)問題，并且較高的(de)灰(hui)分也會對(dui)料(liao)層壓差和爐膛壓差帶(dai)來影響。現有燃(ran)煤耦合污(wu)泥運行(xing)實(shi)踐表明(ming)，可通過調整(zheng)除塵管路降(jiang)低揚塵，增加(jia)吹灰(hui)頻次改善尾部換熱(re)面傳熱(re)，配燒煤矸石或(huo)洗混煤等(deng)劣質(zhi)燃(ran)料(liao)保證床層料(liao)位和爐膛差壓。

以市政(zheng)污泥(ni)(ni)為(wei)例(li)，由于污泥(ni)(ni)灰(hui)(hui)(hui)熔(rong)融(rong)性溫度(du)（變形溫度(du)、軟化溫度(du)和流動(dong)溫度(du)）均在(zai)1167℃以上，而通常CFB鍋爐(lu)爐(lu)膛溫度(du)在(zai)800~950℃，并且污泥(ni)(ni)與(yu)煤(mei)粉摻燒(shao)狀況(kuang)下床溫的(de)最佳(jia)控制溫度(du)為(wei)900℃，因此，燃(ran)煤(mei)耦合污泥(ni)(ni)技術對于減緩CFB鍋爐(lu)高溫結渣將具有積(ji)極(ji)作用(yong)。QIXiaobin等對準東(dong)煤(mei)和市政(zheng)污泥(ni)(ni)的(de)混合燃(ran)燒(shao)特性研(yan)究也(ye)表(biao)明，市政(zheng)污泥(ni)(ni)的(de)加(jia)入可減緩鍋爐(lu)尾部(bu)受(shou)熱(re)面積(ji)灰(hui)(hui)(hui)，提高混合燃(ran)料灰(hui)(hui)(hui)熔(rong)融(rong)性，避免低溫燒(shao)結情況(kuang)的(de)發生(sheng)。

針對(dui)污(wu)泥燃燒(shao)過(guo)(guo)程中的(de)(de)沉積問題，李廉明等研究了(le)在混燒(shao)干(gan)化污(wu)泥與(yu)煤的(de)(de)CFB鍋爐(lu)爐(lu)內受熱(re)面沉積層各層成分，晶相分析顯示均為(wei)CaSO4，并且認為(wei)氯(lv)的(de)(de)大量(liang)存在是受熱(re)面沉積的(de)(de)根本原因。CaSO4熔(rong)點(dian)(dian)高達1450℃，不具備在受熱(re)面上直接沉積的(de)(de)條件。因此，Ca可能(neng)是先(xian)與(yu)污(wu)泥本身和預處理過(guo)(guo)程中氯(lv)元素結合形成熔(rong)點(dian)(dian)較(jiao)低(di)的(de)(de)CaCl2（熔(rong)點(dian)(dian)782℃），形成黏(nian)性的(de)(de)初始沉積層，而后轉化為(wei)CaSO4進一步(bu)沉積。

污(wu)(wu)(wu)泥(ni)與煤(mei)粉(fen)摻燒(shao)(shao)，會引起飛(fei)(fei)灰(hui)或底灰(hui)含量增(zeng)加，為后續除(chu)塵設(she)(she)備運行帶來壓(ya)力。HAORunlong等基于CFB鍋(guo)爐的(de)木(mu)業(ye)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)和無(wu)煙煤(mei)摻燒(shao)(shao)研究表明：摻燒(shao)(shao)木(mu)業(ye)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)后，尾部(bu)煙氣飛(fei)(fei)灰(hui)含量增(zeng)多；隨著木(mu)業(ye)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)摻燒(shao)(shao)比例由0增(zeng)大至70%，飛(fei)(fei)灰(hui)排放(fang)因子呈(cheng)現線性增(zeng)長趨勢；當摻燒(shao)(shao)比例進(jin)一步(bu)增(zeng)加至100%時(shi)，飛(fei)(fei)灰(hui)產率略(lve)有下降，這體現了木(mu)業(ye)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)和無(wu)煙煤(mei)在(zai)提(ti)高飛(fei)(fei)灰(hui)排放(fang)過程中(zhong)的(de)耦合作用。在(zai)無(wu)煙煤(mei)-木(mu)業(ye)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)共(gong)燃過程中(zhong)，為保證煙氣顆(ke)粒(li)物(wu)達標排放(fang)，建議采用電-袋組合式(shi)除(chu)塵器等更為高效的(de)除(chu)塵設(she)(she)備，以提(ti)高細顆(ke)粒(li)物(wu)脫除(chu)技術(shu)水平。

值得注意(yi)的是，城市污泥中(zhong)(zhong)Na、Mg、Al、Si、Ca、Fe、S、F、P、Zn、Cu、Mn、Ni、Cr、As等元素含量較高，摻燒(shao)后(hou)各(ge)元素更易(yi)在飛灰和底灰中(zhong)(zhong)富集。因此，燃煤耦合(he)污泥灰分處(chu)理或建材資源化利用(yong)需得到進一(yi)步重視。

1.3 摻燒比例對CFB鍋爐燃煤耦合污泥影響

有關污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)與煤粉摻燒(shao)(shao)(shao)計算(suan)模擬(ni)結(jie)果表明(ming)，針(zhen)對某一(yi)特定種類(lei)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)，CFB鍋爐爐膛平(ping)均溫度(du)(du)(du)隨污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)摻混比例的(de)增加而降低(di)，燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)劇烈程(cheng)度(du)(du)(du)及火焰充滿度(du)(du)(du)越(yue)來越(yue)差(cha)。這(zhe)主要是因(yin)為污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)熱值較低(di)，含有大量水分，燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)特性(xing)較差(cha)，嚴重影響(xiang)了煤粉在CFB鍋爐中的(de)穩定燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)。采用CFB鍋爐焚燒(shao)(shao)(shao)不同種類(lei)的(de)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)時(shi)，城市(shi)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)與工業污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)的(de)燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)特性(xing)相近，摻燒(shao)(shao)(shao)不同種類(lei)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)的(de)CFB鍋爐運(yun)行參(can)數(shu)變(bian)化較小。

采(cai)用CFB鍋爐(lu)(lu)摻(chan)燒(shao)(shao)(shao)(shao)污(wu)泥(ni)時(shi)，小比(bi)(bi)(bi)例(li)摻(chan)燒(shao)(shao)(shao)(shao)（污(wu)泥(ni)摻(chan)燒(shao)(shao)(shao)(shao)比(bi)(bi)(bi)例(li)小于(yu)20%）對鍋爐(lu)(lu)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao)參數，如爐(lu)(lu)內溫(wen)度場變化影響(xiang)不(bu)大(da)。通過適(shi)當調整過量空(kong)氣系數、一二次(ci)風配比(bi)(bi)(bi)、燃(ran)(ran)料在(zai)爐(lu)(lu)膛的停留時(shi)間等(deng)參數即可滿足運行要(yao)求。但(dan)是(shi)當大(da)比(bi)(bi)(bi)例(li)摻(chan)燒(shao)(shao)(shao)(shao)污(wu)泥(ni)時(shi)，如摻(chan)燒(shao)(shao)(shao)(shao)比(bi)(bi)(bi)例(li)超(chao)過20%，甚至大(da)于(yu)30%時(shi)，燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao)區(qu)平均(jun)溫(wen)度和最(zui)高溫(wen)度均(jun)大(da)幅下(xia)降(jiang)，爐(lu)(lu)內燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao)不(bu)穩定(ding)(ding)；并且，由于(yu)污(wu)泥(ni)快(kuai)速燃(ran)(ran)盡，需不(bu)斷(duan)向爐(lu)(lu)內添加(jia)煤粉穩定(ding)(ding)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao)，這就增(zeng)加(jia)了煤耗，降(jiang)低了運行經濟性。

另有研究(jiu)和實(shi)踐表(biao)明(ming)，相(xiang)較于單獨(du)燃燒(shao)(shao)(shao)煤粉，當污(wu)泥(ni)(ni)摻燒(shao)(shao)(shao)比(bi)(bi)例(li)約7.50%時(shi)，可使CFB鍋(guo)爐(lu)(lu)爐(lu)(lu)膛(tang)(tang)溫度降(jiang)(jiang)低(di)約20℃，此(ci)時(shi)鍋(guo)爐(lu)(lu)熱(re)效率(lv)約為85%~87%；當污(wu)泥(ni)(ni)摻燒(shao)(shao)(shao)比(bi)(bi)例(li)繼(ji)續增大(da)(da)到31.94%時(shi)，爐(lu)(lu)膛(tang)(tang)溫度逐漸降(jiang)(jiang)低(di)，鍋(guo)爐(lu)(lu)熱(re)效率(lv)也(ye)隨之降(jiang)(jiang)低(di)。這是(shi)由于污(wu)泥(ni)(ni)含水率(lv)很高(gao)，更(geng)多(duo)污(wu)泥(ni)(ni)摻燒(shao)(shao)(shao)進(jin)(jin)入爐(lu)(lu)膛(tang)(tang)，水分蒸發吸收了爐(lu)(lu)膛(tang)(tang)中更(geng)多(duo)熱(re)量(liang)，引起(qi)爐(lu)(lu)膛(tang)(tang)溫度下(xia)降(jiang)(jiang)，排煙體(ti)積增大(da)(da)，排煙熱(re)損失升(sheng)高(gao)，機(ji)械不完(wan)全燃燒(shao)(shao)(shao)熱(re)損失也(ye)可能加(jia)大(da)(da)，最終造成鍋(guo)爐(lu)(lu)熱(re)效率(lv)降(jiang)(jiang)低(di)。因此(ci)，燃煤電站(zhan)協同處置污(wu)泥(ni)(ni)時(shi)，應盡量(liang)避免大(da)(da)比(bi)(bi)例(li)摻燒(shao)(shao)(shao)污(wu)泥(ni)(ni)。若進(jin)(jin)行大(da)(da)比(bi)(bi)例(li)摻燒(shao)(shao)(shao)，則需要(yao)對(dui)污(wu)泥(ni)(ni)燃燒(shao)(shao)(shao)特(te)性及含水率(lv)等進(jin)(jin)行嚴(yan)格(ge)分析。

相對(dui)于(yu)煤(mei)粉(fen)單獨燃燒(shao)，20%的污(wu)泥(ni)(ni)摻燒(shao)比例(li)已足夠(gou)改變煤(mei)粉(fen)的某些燃燒(shao)特性，這(zhe)也與(yu)實(shi)際(ji)中電廠(chang)協(xie)同處置(zhi)污(wu)泥(ni)(ni)時(shi)摻燒(shao)比例(li)普(pu)遍(bian)較低相對(dui)應。在CFB鍋爐富氧燃燒(shao)過程中，煤(mei)粉(fen)和污(wu)泥(ni)(ni)混合比可適當提高至1:1。

綜(zong)上，考慮工業運行實(shi)際，在保證污泥摻燒總量的前提下，針(zhen)對不同種類、不同來(lai)源污泥，CFB鍋(guo)爐燃煤耦合(he)污泥摻燒比例不宜大(da)于30%。

1.4 燃料粒徑對CFB鍋爐燃煤耦合污泥影響

合理的燃料粒徑應依(yi)據燃料燃盡特性確定。根據煤粉最(zui)佳經(jing)濟細(xi)度經(jing)驗式，若(ruo)污(wu)泥干燥(zao)無灰基揮發分wdaf(V)大于25%，則污(wu)泥最(zui)佳經(jing)濟細(xi)度R90經(jing)驗式為

由式(1)顯見，R90與wdaf(V)成正比。以福建無煙煤(mei)(mei)為(wei)例(li)，其(qi)揮發(fa)分(fen)一般低(di)于5%。相(xiang)比于普(pu)通市政污泥，木屑(xie)污泥、印染污泥等一般工業污泥wdaf(V)較高。因此(ci)，這些污泥與福建無煙煤(mei)(mei)摻燒后，混合燃料揮發(fa)分(fen)升高，其(qi)可燃性相(xiang)較于福建無煙煤(mei)(mei)增強(qiang)。混合燃料相(xiang)較于福建無煙煤(mei)(mei)較易(yi)燃盡(jin)，因此(ci)其(qi)粒徑(jing)取值可偏大。

2、CFB鍋爐燃煤耦合污泥污染物排放研究分析

2.1 摻燒污泥對NOx、SOx生成和排放的影響

岳峻峰等認為，一般情況(kuang)下，CFB鍋爐(lu)摻(chan)燒污泥(ni)對NOx生成和排放(fang)影(ying)響有限(xian)。這是因為，可通(tong)過空氣分級燃(ran)燒、燃(ran)料分級燃(ran)燒、煙氣再循環(huan)、污泥(ni)中可能含有的尿(niao)素或(huo)氨(an)水、現有NOx脫除設備等措(cuo)施控(kong)制(zhi)NOx生成和排放(fang)。

同時，SOx尤其是SO2排(pai)放濃度受摻(chan)燒(shao)污泥后(hou)燃(ran)料硫分(fen)決定(ding)，生成(cheng)的SO2也可能與灰中氧(yang)化物反應生成(cheng)硫酸鹽，因此(ci)，摻(chan)燒(shao)污泥對最終SO2排(pai)放濃度影響也不大(da)。

李志(zhi)偉在(zai)CFB試驗臺上開展了城市污(wu)(wu)(wu)泥與(yu)煤的(de)(de)焚燒(shao)試驗，研(yan)究了過(guo)量空氣系數對(dui)SO2、NOx排放(fang)特性的(de)(de)影(ying)響(xiang)。結果(guo)(guo)表明(ming)(ming)(ming)，過(guo)量空氣系數的(de)(de)增(zeng)加(jia)導致N2O排放(fang)濃(nong)(nong)(nong)度(du)和(he)燃料(liao)氮(dan)向N2O轉化(hua)(hua)率降低(di)，NO排放(fang)濃(nong)(nong)(nong)度(du)和(he)燃料(liao)氮(dan)向NO轉化(hua)(hua)率增(zeng)加(jia)，燃料(liao)硫向SO2轉化(hua)(hua)率上升(sheng)。朱化(hua)(hua)軍等研(yan)究表明(ming)(ming)(ming)：隨(sui)著(zhu)污(wu)(wu)(wu)泥摻(chan)燒(shao)量增(zeng)大，CFB鍋爐(lu)流(liu)化(hua)(hua)床(chuang)密相(xiang)區和(he)稀相(xiang)區的(de)(de)溫度(du)均明(ming)(ming)(ming)顯(xian)下(xia)降；煙氣中自(zi)由基O、OH、H的(de)(de)濃(nong)(nong)(nong)度(du)降低(di)，從(cong)而(er)使得形成NO的(de)(de)最主要均相(xiang)反應(ying)減弱，最終導致NOx排放(fang)濃(nong)(nong)(nong)度(du)隨(sui)著(zhu)污(wu)(wu)(wu)泥摻(chan)燒(shao)量增(zeng)大而(er)下(xia)降。需要說(shuo)明(ming)(ming)(ming)的(de)(de)是，在(zai)污(wu)(wu)(wu)泥投入爐(lu)內的(de)(de)瞬間，SO2、NOx瞬時排放(fang)較(jiao)(jiao)(jiao)燃煤時高(gao)出許(xu)多(duo)，說(shuo)明(ming)(ming)(ming)了較(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)揮發分(fen)的(de)(de)污(wu)(wu)(wu)泥對(dui)燃燒(shao)的(de)(de)促進作用。ZHAOZhenghui等研(yan)究表明(ming)(ming)(ming)：在(zai)煤粉(fen)與(yu)污(wu)(wu)(wu)泥混(hun)合燃燒(shao)的(de)(de)揮發分(fen)析出燃燒(shao)階(jie)段，隨(sui)著(zhu)污(wu)(wu)(wu)泥摻(chan)燒(shao)比例(li)增(zeng)加(jia)，SO2釋放(fang)量隨(sui)之(zhi)增(zeng)加(jia)；但由于污(wu)(wu)(wu)泥灰(hui)分(fen)較(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)，同時灰(hui)分(fen)對(dui)含(han)硫成分(fen)具(ju)有保留作用，焦炭燃燒(shao)階(jie)段SO2釋放(fang)受到(dao)抑制。這與(yu)文獻(xian)有關(guan)煤粉(fen)與(yu)污(wu)(wu)(wu)泥燃燒(shao)初期SO2快速釋放(fang)的(de)(de)研(yan)究成果(guo)(guo)一致。

總體而(er)言，污泥摻燒(shao)對于SO2和(he)NOx排(pai)放的影響有限。

2.2 摻燒污泥對二噁英的生成和排放的影響

童敏等研究表明，城市污(wu)泥(ni)中(zhong)氯元素含量(liang)較(jiao)高，摻(chan)燒(shao)污(wu)泥(ni)需考慮二(er)噁英（PCDD/Fs）生成(cheng)與排放問題。污(wu)泥(ni)中(zhong)有機硫(liu)在(zai)燃(ran)(ran)燒(shao)環境中(zhong)可將活性(xing)氯氧化成(cheng)氯化氫；煙(yan)氣中(zhong)二(er)噁英也較(jiao)易吸(xi)附在(zai)飛灰顆粒上，并(bing)經除塵系統吸(xi)附捕集。一(yi)般而言(yan)，可以從燃(ran)(ran)料源頭和燃(ran)(ran)燒(shao)中(zhong)、燃(ran)(ran)燒(shao)后控制角度考慮污(wu)泥(ni)摻(chan)燒(shao)過程中(zhong)二(er)噁英的控制措(cuo)施。

1）在燃(ran)料源頭方面，可(ke)以選擇(ze)摻燒(shao)含(han)(han)氯有機物低或不含(han)(han)氯元素(su)的污(wu)泥。考慮到金(jin)(jin)屬元素(su)在高溫燃(ran)燒(shao)過程中可(ke)能存在的對二噁英(ying)等(deng)污(wu)染物生成(cheng)的催化作(zuo)用，摻燒(shao)污(wu)泥種(zhong)類也盡量選擇(ze)金(jin)(jin)屬含(han)(han)量低或者(zhe)不含(han)(han)金(jin)(jin)屬的污(wu)泥。

2）在燃(ran)(ran)燒(shao)中控制(zhi)技術方面，需要(yao)對燃(ran)(ran)燒(shao)溫(wen)度、停(ting)(ting)留(liu)時間(jian)、氧氣供給量、煙氣紊流等燃(ran)(ran)燒(shao)條(tiao)件(jian)進(jin)行優(you)化(hua)控制(zhi)。若燃(ran)(ran)燒(shao)溫(wen)度為(wei)(wei)850℃，則煙氣停(ting)(ting)留(liu)時間(jian)至(zhi)少保(bao)證(zheng)2s以上；若燃(ran)(ran)燒(shao)溫(wen)度為(wei)(wei)1000℃，則停(ting)(ting)留(liu)時間(jian)至(zhi)少保(bao)證(zheng)1s以上，以此(ci)來降低(di)二噁英的生成(cheng)和(he)排放濃度。

3）在燃燒后控(kong)制方(fang)(fang)面，一(yi)(yi)種(zhong)方(fang)(fang)式是快速降低尾部煙(yan)氣(qi)(qi)(qi)在煙(yan)道停(ting)留時間(jian)或者(zhe)實現煙(yan)氣(qi)(qi)(qi)快速冷卻(que)。但受限(xian)于燃煤發電企業煙(yan)氣(qi)(qi)(qi)量大(da)等因(yin)素影響，煙(yan)氣(qi)(qi)(qi)快速冷卻(que)操作(zuo)難度較(jiao)(jiao)大(da)。另一(yi)(yi)種(zhong)方(fang)(fang)式是保證較(jiao)(jiao)高飛灰脫(tuo)除(chu)率。因(yin)為(wei)飛灰可以為(wei)二噁(wu)英反應提供活性表面，所以采用電袋復合除(chu)塵器等高效(xiao)除(chu)塵技(ji)術保證飛灰高效(xiao)脫(tuo)除(chu)也是控(kong)制污泥摻燒過程中(zhong)二噁(wu)英生成(cheng)與排(pai)放的有(you)效(xiao)方(fang)(fang)式。

2.3 摻燒污泥后的重金屬排放問題

除(chu)SOx、NOx、二噁英外，污(wu)泥摻燒后重金屬(shu)排放問題(ti)也需得到重視(shi)。

ZHANGShaorui等(deng)(deng)研(yan)究表(biao)明，隨著污(wu)(wu)泥(ni)(ni)摻(chan)燒(shao)量的(de)增加，煙氣中重(zhong)金(jin)屬排放也明顯(xian)增加。為滿足國(guo)家有(you)關重(zhong)金(jin)屬排放標準(zhun)，污(wu)(wu)泥(ni)(ni)摻(chan)燒(shao)量應控制(zhi)在10%以下；并且由于(yu)Cr、Ni、Cu和Pb等(deng)(deng)重(zhong)金(jin)屬浸出毒(du)性的(de)影(ying)(ying)響，除塵(chen)設(she)備捕集的(de)飛灰(hui)需進(jin)(jin)一步處置后(hou)才能(neng)進(jin)(jin)行填埋或再利用。M.HelenaLOPES等(deng)(deng)認(ren)為：與市政污(wu)(wu)泥(ni)(ni)的(de)重(zhong)金(jin)屬含(han)量相(xiang)比，除塵(chen)設(she)備底(di)灰(hui)中重(zhong)金(jin)屬含(han)量較(jiao)高(gao)，但(dan)浸出毒(du)性較(jiao)低，這也為底(di)灰(hui)的(de)進(jin)(jin)一步利用提供了機(ji)會(hui)；然(ran)而，由于(yu)旋風分離設(she)備中未燃盡碳的(de)影(ying)(ying)響，該處灰(hui)樣中汞含(han)量較(jiao)高(gao)，有(you)關污(wu)(wu)泥(ni)(ni)摻(chan)燒(shao)后(hou)汞污(wu)(wu)染物控制(zhi)需重(zhong)點(dian)關注。

3、CFB鍋爐燃煤耦合污泥燃燒機理分析

研(yan)究表明，污泥中可燃(ran)(ran)成分(fen)主(zhu)(zhu)要是揮發分(fen)，固定(ding)碳含(han)量較少。燃(ran)(ran)煤(mei)(mei)耦(ou)合(he)污泥技術可借助煤(mei)(mei)中較高的固定(ding)碳含(han)量促使混(hun)合(he)燃(ran)(ran)料穩定(ding)持續燃(ran)(ran)燒(shao)，即混(hun)合(he)試樣燃(ran)(ran)燒(shao)速(su)率(lv)主(zhu)(zhu)要取決于煤(mei)(mei)粉燃(ran)(ran)燒(shao)。在燃(ran)(ran)燒(shao)的低溫階(jie)段(duan)（約500℃以下），污泥著(zhu)火方式可認為是均相燃(ran)(ran)燒(shao)；在高溫段(duan)（高于500℃），燃(ran)(ran)燒(shao)方式應為多相燃(ran)(ran)燒(shao)。

不同污(wu)泥和煤(mei)粉摻燒(shao)(shao)比的(de)(de)(de)(de)試樣(yang)的(de)(de)(de)(de)燃(ran)燒(shao)(shao)都可分(fen)為干(gan)燥(zao)脫水、揮發(fa)(fa)(fa)分(fen)等有(you)機物析(xi)出和燃(ran)燒(shao)(shao)、高分(fen)子大沸點有(you)機物分(fen)解燃(ran)燒(shao)(shao)、固定碳(tan)及殘留物燃(ran)燒(shao)(shao)分(fen)解4個階(jie)段，這(zhe)與煤(mei)粉燃(ran)燒(shao)(shao)過(guo)程大致相同。其(qi)中(zhong)，揮發(fa)(fa)(fa)分(fen)的(de)(de)(de)(de)析(xi)出與燃(ran)燒(shao)(shao)是燃(ran)燒(shao)(shao)的(de)(de)(de)(de)初始階(jie)段，對(dui)燃(ran)料(liao)的(de)(de)(de)(de)著火、燃(ran)燒(shao)(shao)的(de)(de)(de)(de)穩定性(xing)及燃(ran)盡有(you)著重要影(ying)響。一方面，揮發(fa)(fa)(fa)分(fen)析(xi)出使(shi)得(de)燃(ran)料(liao)顆(ke)粒質量降低(di)，揮發(fa)(fa)(fa)分(fen)燃(ran)燒(shao)(shao)又在氣(qi)相加速了(le)燃(ran)料(liao)的(de)(de)(de)(de)著火與燃(ran)燒(shao)(shao)，提高了(le)燃(ran)燒(shao)(shao)反(fan)應(ying)前期(qi)的(de)(de)(de)(de)反(fan)應(ying)能(neng)力；另一方面，揮發(fa)(fa)(fa)分(fen)的(de)(de)(de)(de)析(xi)出與燃(ran)燒(shao)(shao)使(shi)得(de)顆(ke)粒化(hua)學結(jie)構(gou)﹑表面形態及孔隙(xi)結(jie)構(gou)發(fa)(fa)(fa)生很大變化(hua)，影(ying)響了(le)O2向顆(ke)粒表面和孔隙(xi)內(nei)擴散能(neng)力，改變了(le)焦炭(tan)的(de)(de)(de)(de)反(fan)應(ying)能(neng)力和燃(ran)燒(shao)(shao)速率(lv)，提高了(le)混合燃(ran)料(liao)的(de)(de)(de)(de)綜合燃(ran)燒(shao)(shao)燃(ran)盡能(neng)力。

基于木屑污泥(ni)(ni)、印染(ran)污泥(ni)(ni)、市(shi)政污泥(ni)(ni)等(deng)揮發分較(jiao)高的(de)特(te)性，將污泥(ni)(ni)與無(wu)煙煤或(huo)其他煤粉(fen)進行摻燒，充(chong)分利(li)用混合燃(ran)料(liao)揮發分析出和(he)燃(ran)燒釋放的(de)熱量(liang)，有利(li)于混合燃(ran)料(liao)的(de)著火和(he)燃(ran)盡。

4、CFB鍋爐燃煤耦合污泥數值模擬

目前，CFB鍋(guo)爐燃煤耦合污泥的整體數學模型基本可以分為兩大類：

1）以設計CFB鍋(guo)爐控制(zhi)系統為主要目的，主要關注重要輸入(ru)輸出(chu)參數，通(tong)過系統辨識CFB鍋(guo)爐動態過程(cheng)的“控制(zhi)模型”；

2）依據CFB燃(ran)燒(shao)理(li)論、實驗成果和經驗公(gong)式(shi)，結(jie)合(he)CFB床內流動、燃(ran)燒(shao)、傳熱等建立起(qi)來的“機理(li)分析模(mo)型”，主要用(yong)于燃(ran)煤耦合(he)污(wu)泥(ni)CFB鍋(guo)爐結(jie)構設計(ji)優(you)化與運行指導。

目前，涉及燃煤(mei)耦合污泥CFB鍋爐固(gu)體(ti)物料(liao)破碎(sui)、磨損、燃燒(shao)、傳熱等系統(tong)過程的計(ji)算流體(ti)力(li)學模(mo)型還(huan)未出(chu)現，已有(you)的燃煤(mei)流化(hua)CFB鍋爐計(ji)算流體(ti)力(li)學數學模(mo)型也有(you)待完善(shan)。

5、總結與建議

1）采用現有(you)CFB鍋爐(lu)技術，進(jin)(jin)行(xing)煤(mei)粉與城市(shi)污(wu)泥(ni)摻燒，相比于新建污(wu)泥(ni)焚燒爐(lu)具有(you)投(tou)資(zi)省(sheng)、成本低(di)等(deng)優點。對城市(shi)污(wu)泥(ni)進(jin)(jin)行(xing)焚燒處(chu)理不但能(neng)回收能(neng)源(yuan)，還能(neng)實現最大程度的減量化，是城市(shi)污(wu)泥(ni)最佳處(chu)置技術之一(yi)。

2）在CFB鍋爐燃(ran)煤耦合污(wu)(wu)泥摻燒(shao)運(yun)行(xing)和(he)設(she)計過程中(zhong)，需(xu)注意(yi)污(wu)(wu)泥水分(fen)、灰分(fen)對燃(ran)燒(shao)狀況的影響，保證爐膛溫度和(he)燃(ran)燒(shao)的穩定(ding)性(xing)，避免由于(yu)污(wu)(wu)泥摻燒(shao)比(bi)例(li)過大，煙氣(qi)含水率和(he)酸露點升高(gao)，引起尾部(bu)受熱面(mian)低溫腐蝕(shi)，污(wu)(wu)泥摻燒(shao)比(bi)例(li)不宜大于(yu)30%。

3）根據(ju)污泥種類和(he)污泥中硫、氮等元素含量變化，調整原有煙氣污染(ran)物(wu)處理工藝參數，可(ke)保(bao)證污染(ran)物(wu)達標(biao)排(pai)放。調整爐(lu)膛燃燒溫度、煙氣停留(liu)時間和(he)尾部煙氣溫度等運(yun)行參數變化，可(ke)避免由于污泥摻(chan)燒帶(dai)來的二噁英(ying)生成與排(pai)放問題(ti)。加強對污泥的吹洗(xi)清理，可(ke)減(jian)少污泥輸送和(he)噴(pen)入過程中的粘結和(he)板結。

4）為提高污(wu)(wu)泥焚(fen)燒技術的資源化(hua)利(li)(li)用程度(du)，還需(xu)開展如污(wu)(wu)泥干(gan)化(hua)、灰(hui)(hui)渣中重金屬含量(liang)、固(gu)化(hua)與回收(shou)，飛灰(hui)(hui)浸出(chu)毒性、制(zhi)磚和水泥綜合利(li)(li)用評價(jia)等(deng)研究(jiu)工作。其中，污(wu)(wu)泥干(gan)化(hua)后廢(fei)汽(qi)可(ke)通過密封管道與空氣(qi)一同(tong)輸入(ru)鍋爐爐膛進行(xing)燃燒，廢(fei)水經檢測(ce)若無(wu)有(you)害成(cheng)分(fen)，可(ke)排(pai)入(ru)污(wu)(wu)水管網，否則(ze)需(xu)按照危險廢(fei)物(wu)有(you)關(guan)標準進行(xing)妥善處置。

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