隨著經濟的(de)高速(su)發(fa)(fa)展(zhan)、城市化(hua)(hua)進程的(de)不(bu)斷加(jia)(jia)快，污(wu)泥(ni)(ni)等固(gu)體廢(fei)(fei)棄(qi)(qi)物(wu)(wu)(wu)產(chan)量不(bu)斷增(zeng)加(jia)(jia)，環(huan)(huan)境污(wu)染(ran)問題(ti)日益嚴峻(jun)。據(ju)報道，我(wo)國(guo)(guo)市政(zheng)污(wu)泥(ni)(ni)年(nian)(nian)(nian)總產(chan)量逐年(nian)(nian)(nian)增(zeng)大，2017年(nian)(nian)(nian)底(di)已(yi)超過了(le)4000萬(wan)t，預(yu)計到(dao)2020年(nian)(nian)(nian)將達到(dao)6000萬(wan)~9000萬(wan)t，約(yue)合170萬(wan)~255萬(wan)t標(biao)準煤(mei)。為此，習近平總書記在(zai)十九(jiu)大報告中(zhong)著重強調“加(jia)(jia)強固(gu)體廢(fei)(fei)棄(qi)(qi)物(wu)(wu)(wu)和垃圾處置”，把(ba)堅持“節(jie)(jie)約(yue)資源(yuan)和保護(hu)環(huan)(huan)境”作為一項(xiang)基本國(guo)(guo)策，強化(hua)(hua)社(she)會(hui)的(de)節(jie)(jie)能環(huan)(huan)保意識。《“十三五”節(jie)(jie)能減排綜(zong)合工作方案》提(ti)出，推(tui)動城市污(wu)泥(ni)(ni)等典(dian)型廢(fei)(fei)棄(qi)(qi)物(wu)(wu)(wu)集中(zhong)處理和資源(yuan)化(hua)(hua)利(li)用(yong)，推(tui)進燃(ran)煤(mei)耦(ou)合污(wu)泥(ni)(ni)等城市廢(fei)(fei)棄(qi)(qi)物(wu)(wu)(wu)發(fa)(fa)電(dian)技(ji)(ji)術研究。2018年(nian)(nian)(nian)6月，國(guo)(guo)家(jia)(jia)能源(yuan)局(ju)、生(sheng)態(tai)環(huan)(huan)境部(bu)聯合發(fa)(fa)布了(le)84個(ge)污(wu)泥(ni)(ni)、農(nong)林廢(fei)(fei)棄(qi)(qi)物(wu)(wu)(wu)燃(ran)煤(mei)耦(ou)合生(sheng)物(wu)(wu)(wu)質發(fa)(fa)電(dian)技(ji)(ji)改(gai)項(xiang)目(mu)試點(dian)。可(ke)見，發(fa)(fa)展(zhan)污(wu)泥(ni)(ni)處置處理技(ji)(ji)術，加(jia)(jia)速(su)燃(ran)煤(mei)耦(ou)合污(wu)泥(ni)(ni)等固(gu)體廢(fei)(fei)棄(qi)(qi)物(wu)(wu)(wu)處理技(ji)(ji)術創新和產(chan)業化(hua)(hua)推(tui)廣，已(yi)經上升為國(guo)(guo)家(jia)(jia)戰略，成(cheng)為我(wo)國(guo)(guo)生(sheng)態(tai)文明建設不(bu)可(ke)缺少的(de)重要(yao)內容。

在能(neng)源和環保政(zheng)策等影響下，燃(ran)煤耦合污泥研究受到(dao)廣泛關注；電(dian)力等企業也開始摻燒污泥或(huo)生物質等燃(ran)料，實現了經濟效益和社會效益的(de)雙贏(ying)。

為(wei)保證(zheng)鍋爐燃(ran)(ran)(ran)燒系(xi)統的(de)安全(quan)穩定運行，燃(ran)(ran)(ran)煤鍋爐摻燒污泥的(de)工業(ye)應(ying)用一(yi)般是以煤粉燃(ran)(ran)(ran)燒為(wei)主，污泥摻燒為(wei)輔。由(you)于(yu)煤中固定碳較(jiao)高、灰分較(jiao)低，與(yu)含水率很(hen)(hen)高的(de)污泥相比，煤熱值(zhi)很(hen)(hen)高，煤粉與(yu)污泥的(de)混(hun)合(he)燃(ran)(ran)(ran)料熱值(zhi)遠(yuan)遠(yuan)高于(yu)污泥熱值(zhi)。

PIODT等(deng)利(li)用中(zhong)(zhong)試鼓泡(pao)流化(hua)床裝置研究(jiu)了(le)(le)(le)農林(lin)廢棄物和(he)(he)污泥(ni)的燃(ran)(ran)燒(shao)特性(xing)。結果(guo)表明，二(er)者(zhe)可實現穩定燃(ran)(ran)燒(shao)，并且污泥(ni)的加入(ru)未帶來NO、CO和(he)(he)HCl排放增加。COIMBRA等(deng)人(ren)研究(jiu)了(le)(le)(le)煙煤(mei)與紙漿(jiang)污泥(ni)混燃(ran)(ran)的可行(xing)(xing)性(xing)，結果(guo)證實該方法可有效處理紙漿(jiang)污泥(ni)，同時(shi)減(jian)少了(le)(le)(le)CO2和(he)(he)NOx的排放。YANG等(deng)人(ren)進(jin)行(xing)(xing)了(le)(le)(le)干態污泥(ni)顆粒與煤(mei)矸(gan)石(shi)的摻燒(shao)實驗。LIAO等(deng)人(ren)和(he)(he)HU等(deng)人(ren)進(jin)行(xing)(xing)了(le)(le)(le)無煙煤(mei)和(he)(he)紙漿(jiang)污泥(ni)的摻燒(shao)性(xing)能(neng)實驗，揭示了(le)(le)(le)2種材料在共燃(ran)(ran)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)的協(xie)同作(zuo)用。FUBiao等(deng)研究(jiu)了(le)(le)(le)水煤(mei)漿(jiang)和(he)(he)市政(zheng)污泥(ni)共燃(ran)(ran)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)的熱化(hua)學機制及重(zhong)金屬排放行(xing)(xing)為，證明了(le)(le)(le)二(er)者(zhe)燃(ran)(ran)燒(shao)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)的協(xie)同效應。

由于(yu)(yu)循環流化床（circulatedfluidizedbed，CFB）鍋爐(lu)燃料適應(ying)性廣、污(wu)染物排放低(di)、負荷調(diao)節范圍大，基于(yu)(yu)CFB鍋爐(lu)的(de)燃煤耦(ou)合(he)污(wu)泥(ni)技術也受到了(le)廣泛關注。DONG等人在(zai)220t/h的(de)CFB鍋爐(lu)上進行了(le)皮革(ge)污(wu)泥(ni)摻(chan)燒煙(yan)煤的(de)研究。結果表(biao)明，相比于(yu)(yu)煙(yan)煤，皮革(ge)污(wu)泥(ni)表(biao)現出更(geng)高的(de)反(fan)應(ying)活性，皮革(ge)污(wu)泥(ni)的(de)存在(zai)更(geng)有益(yi)于(yu)(yu)煙(yan)煤的(de)著(zhu)火(huo)。由于(yu)(yu)污(wu)泥(ni)灰分較高，在(zai)CFB鍋爐(lu)摻(chan)燒過程中，普遍存在(zai)爐(lu)膛(tang)內壁(bi)磨損(sun)問(wen)題。LOUBo等針對污(wu)泥(ni)摻(chan)燒后，CFB鍋爐(lu)內壁(bi)耐(nai)磨特性及耐(nai)磨材料展開了(le)研究。

雖然(ran)CFB鍋爐(lu)燃(ran)煤耦合污(wu)(wu)(wu)泥研(yan)究取得了部分成果，但(dan)總體來說，研(yan)究系統性(xing)有(you)(you)待(dai)加強，研(yan)究方向也有(you)(you)待(dai)進(jin)一步明確，尚需(xu)在(zai)有(you)(you)關(guan)污(wu)(wu)(wu)泥摻(chan)燒可行(xing)性(xing)、污(wu)(wu)(wu)泥燃(ran)燒工況評價、污(wu)(wu)(wu)染物一體化脫除等(deng)領域(yu)開(kai)展(zhan)標準制訂、技術研(yan)發等(deng)工作。

本文從燃(ran)(ran)燒工況、污(wu)染物控(kong)制與排放、數值模擬等方面(mian)綜述了(le)CFB鍋爐燃(ran)(ran)煤(mei)耦(ou)合(he)污(wu)泥研究進展，相關結論對于優化燃(ran)(ran)煤(mei)耦(ou)合(he)污(wu)泥處理(li)工藝、明(ming)確CFB鍋爐燃(ran)(ran)煤(mei)耦(ou)合(he)污(wu)泥研究方向、指導污(wu)泥合(he)理(li)利用(yong)、保護(hu)綠水(shui)青山具有重要意義。

1、CFB鍋爐燃煤耦合污泥燃燒工況

CFB鍋爐燃煤耦(ou)合污(wu)(wu)泥(ni)運行實踐表明，污(wu)(wu)泥(ni)水分和(he)灰分是污(wu)(wu)泥(ni)摻(chan)燒(shao)企業(ye)最為關注的兩大指標。污(wu)(wu)泥(ni)收到基含水率很高(gao)(gao)，一般在(zai)50%~80%，有(you)的甚(shen)至高(gao)(gao)達90%；污(wu)(wu)泥(ni)灰分也較(jiao)高(gao)(gao)，一般高(gao)(gao)于20%，電鍍(du)等工業(ye)污(wu)(wu)泥(ni)灰分可高(gao)(gao)于80%。受水分和(he)灰分等因(yin)素影(ying)響，污(wu)(wu)泥(ni)收到基熱值很低，一般為0.1~15MJ/kg，大多(duo)在(zai)10MJ/kg以下。這是燃煤耦(ou)合污(wu)(wu)泥(ni)摻(chan)燒(shao)可行性的可選(xuan)參考(kao)指標。

摻(chan)燒比(bi)(bi)例(li)是影(ying)響CFB鍋爐燃煤耦合(he)污(wu)泥(ni)(ni)燃燒狀況的重(zhong)要因素(su)。污(wu)泥(ni)(ni)摻(chan)燒比(bi)(bi)例(li)越高，對混合(he)燃料水分和灰分的影(ying)響越大。

此外，燃料粒徑也(ye)會對CFB鍋爐燃煤(mei)耦合(he)污泥燃燒狀況產生影響。

因此，以下將詳細分析污(wu)泥水分、灰分、摻(chan)燒(shao)(shao)比例、燃(ran)料粒徑(jing)等對CFB鍋爐燃(ran)煤耦(ou)合污(wu)泥燃(ran)燒(shao)(shao)狀況的影響。

1.1 污泥水分對CFB鍋爐燃煤耦合污泥影響

污(wu)泥含(han)水率(lv)(lv)高(gao)，在摻燒污(wu)泥過程中容易(yi)出現貼(tie)壁粘連、抱團堵塞問題。改變污(wu)泥摻燒比例，可引起(qi)混(hun)合(he)燃(ran)料水分、灰分和發(fa)熱量發(fa)生變化(hua)，帶來床壓波動；增(zeng)加(jia)污(wu)泥摻燒比例，煙(yan)氣(qi)含(han)水率(lv)(lv)升高(gao)，引起(qi)低溫腐(fu)蝕，增(zeng)加(jia)CFB鍋(guo)爐尾部受(shou)熱面積灰或結渣的可能(neng)性，影響(xiang)風(feng)機電耗和煤耗、物(wu)料循環倍率(lv)(lv)和分離器(qi)效率(lv)(lv)，降低鍋(guo)爐熱效率(lv)(lv)，影響(xiang)煙(yan)氣(qi)污(wu)染(ran)物(wu)處理水平(ping)。

針對(dui)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)含水(shui)(shui)率(lv)高(gao)引(yin)起的(de)(de)(de)上述問題，山東某熱(re)(re)(re)電(dian)(dian)(dian)企(qi)(qi)業(ye)(ye)CFB鍋(guo)爐(lu)通過(guo)壓(ya)濾、增加生活(huo)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)倉內攪拌頻(pin)率(lv)、高(gao)溫(wen)爐(lu)渣或灰(hui)與(yu)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)摻(chan)(chan)混(hun)、加裝疏松器等方式(shi)降低(di)了(le)(le)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)水(shui)(shui)分(fen)和(he)(he)黏性，提(ti)高(gao)了(le)(le)生活(huo)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)燃用(yong)(yong)量和(he)(he)燃用(yong)(yong)效(xiao)(xiao)率(lv)。將(jiang)機械脫水(shui)(shui)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)與(yu)稻殼、鋸木、生物秸稈等混(hun)合，可(ke)降低(di)燃料的(de)(de)(de)含水(shui)(shui)率(lv)。徐正坦和(he)(he)吳松發(fa)研究了(le)(le)利(li)(li)用(yong)(yong)CFB鍋(guo)爐(lu)生活(huo)垃(la)(la)圾焚(fen)燒(shao)發(fa)電(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)煙(yan)氣(qi)余(yu)熱(re)(re)(re)干(gan)(gan)化污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)，并將(jiang)干(gan)(gan)化后(hou)(hou)的(de)(de)(de)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)與(yu)垃(la)(la)圾一起焚(fen)燒(shao)發(fa)電(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)技術，實現了(le)(le)煙(yan)氣(qi)余(yu)熱(re)(re)(re)和(he)(he)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)熱(re)(re)(re)值(zhi)的(de)(de)(de)充分(fen)回收利(li)(li)用(yong)(yong)。工業(ye)(ye)鍋(guo)爐(lu)和(he)(he)發(fa)電(dian)(dian)(dian)企(qi)(qi)業(ye)(ye)鍋(guo)爐(lu)煙(yan)氣(qi)排放溫(wen)度(du)(du)在100~200℃，可(ke)利(li)(li)用(yong)(yong)電(dian)(dian)(dian)廠尾部煙(yan)氣(qi)余(yu)熱(re)(re)(re)或低(di)品位蒸汽(qi)干(gan)(gan)化污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)，之后(hou)(hou)進行污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)焚(fen)燒(shao)處置。污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)干(gan)(gan)燥系統內應貧氧，并且需及(ji)時將(jiang)密閉干(gan)(gan)燥系統內氣(qi)體抽吸至鍋(guo)爐(lu)內燃燒(shao)處理(li)。將(jiang)機械脫水(shui)(shui)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)經(jing)尾部煙(yan)氣(qi)余(yu)熱(re)(re)(re)或低(di)品位蒸汽(qi)爐(lu)外干(gan)(gan)燥后(hou)(hou)，與(yu)煤、生物質、垃(la)(la)圾等混(hun)合燃燒(shao)，不僅(jin)可(ke)降低(di)煙(yan)氣(qi)濕度(du)(du)，還提(ti)高(gao)了(le)(le)鍋(guo)爐(lu)熱(re)(re)(re)效(xiao)(xiao)率(lv)，是目前(qian)較(jiao)為(wei)推薦的(de)(de)(de)摻(chan)(chan)燒(shao)方法。

1.2 污泥灰分對CFB鍋爐燃煤耦合影響

相較(jiao)于煤(mei)粉(fen)，污泥灰(hui)分(fen)較(jiao)高。污泥摻燒比(bi)例(li)加大，可引起尾部(bu)出渣揚塵或煙道積灰(hui)等(deng)問題，并且(qie)較(jiao)高的灰(hui)分(fen)也會對料層壓(ya)差(cha)和(he)爐膛壓(ya)差(cha)帶來影響。現(xian)有燃(ran)(ran)煤(mei)耦合污泥運行(xing)實踐表(biao)明，可通(tong)過調整除(chu)塵管路(lu)降低揚塵，增加吹灰(hui)頻次改善(shan)尾部(bu)換熱面傳熱，配燒煤(mei)矸石或洗混煤(mei)等(deng)劣(lie)質燃(ran)(ran)料保證(zheng)床層料位和(he)爐膛差(cha)壓(ya)。

以市政污(wu)泥為(wei)例，由于污(wu)泥灰熔融性溫(wen)(wen)(wen)度(du)（變形溫(wen)(wen)(wen)度(du)、軟化溫(wen)(wen)(wen)度(du)和流動溫(wen)(wen)(wen)度(du)）均在(zai)1167℃以上，而通常CFB鍋(guo)爐(lu)爐(lu)膛溫(wen)(wen)(wen)度(du)在(zai)800~950℃，并(bing)且污(wu)泥與煤(mei)粉摻燒狀況(kuang)(kuang)下床溫(wen)(wen)(wen)的最佳控(kong)制(zhi)溫(wen)(wen)(wen)度(du)為(wei)900℃，因此，燃煤(mei)耦(ou)合污(wu)泥技術對于減(jian)緩CFB鍋(guo)爐(lu)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)結(jie)渣將具有積(ji)極作用(yong)。QIXiaobin等對準東(dong)煤(mei)和市政污(wu)泥的混(hun)合燃燒特(te)性研究也表(biao)明(ming)，市政污(wu)泥的加入可減(jian)緩鍋(guo)爐(lu)尾部(bu)受熱面積(ji)灰，提(ti)高(gao)混(hun)合燃料灰熔融性，避免低溫(wen)(wen)(wen)燒結(jie)情況(kuang)(kuang)的發生。

針對(dui)污(wu)(wu)泥燃燒(shao)過程中的沉積問題(ti)，李廉明(ming)等研究了(le)在(zai)混(hun)燒(shao)干化污(wu)(wu)泥與煤(mei)的CFB鍋爐爐內受(shou)(shou)熱(re)面沉積層各層成分，晶(jing)相分析顯示(shi)均為CaSO4，并(bing)且認為氯的大量存在(zai)是(shi)受(shou)(shou)熱(re)面沉積的根本(ben)原因。CaSO4熔(rong)點高(gao)達1450℃，不(bu)具備在(zai)受(shou)(shou)熱(re)面上直接沉積的條件。因此，Ca可能是(shi)先與污(wu)(wu)泥本(ben)身和預處理過程中氯元素結合形成熔(rong)點較低的CaCl2（熔(rong)點782℃），形成黏(nian)性的初始沉積層，而后轉化為CaSO4進一(yi)步沉積。

污泥與(yu)煤(mei)(mei)(mei)(mei)粉摻燒(shao)，會(hui)引起飛(fei)灰或(huo)底灰含(han)量增(zeng)加，為后續(xu)除(chu)塵(chen)(chen)設備(bei)運行帶來壓力。HAORunlong等基于CFB鍋爐的木業(ye)(ye)污泥和無(wu)煙煤(mei)(mei)(mei)(mei)摻燒(shao)研究表明：摻燒(shao)木業(ye)(ye)污泥后，尾(wei)部煙氣飛(fei)灰含(han)量增(zeng)多；隨著木業(ye)(ye)污泥摻燒(shao)比例由0增(zeng)大(da)至70%，飛(fei)灰排(pai)(pai)放因(yin)子呈現(xian)(xian)線性增(zeng)長趨(qu)勢；當摻燒(shao)比例進一步增(zeng)加至100%時，飛(fei)灰產率略有下降，這(zhe)體(ti)現(xian)(xian)了木業(ye)(ye)污泥和無(wu)煙煤(mei)(mei)(mei)(mei)在提高(gao)飛(fei)灰排(pai)(pai)放過程中的耦合作用。在無(wu)煙煤(mei)(mei)(mei)(mei)-木業(ye)(ye)污泥共(gong)燃(ran)過程中，為保證煙氣顆粒(li)物達(da)標排(pai)(pai)放，建議采用電-袋組合式(shi)除(chu)塵(chen)(chen)器等更為高(gao)效的除(chu)塵(chen)(chen)設備(bei)，以提高(gao)細顆粒(li)物脫(tuo)除(chu)技術(shu)水平。

值(zhi)得注(zhu)意的(de)是(shi)，城(cheng)市(shi)污(wu)泥中(zhong)Na、Mg、Al、Si、Ca、Fe、S、F、P、Zn、Cu、Mn、Ni、Cr、As等元(yuan)素(su)含量較高，摻燒(shao)后各元(yuan)素(su)更(geng)易在飛灰和底灰中(zhong)富(fu)集(ji)。因此，燃煤耦合污(wu)泥灰分處理(li)或建材(cai)資源化利用需得到(dao)進一步重視(shi)。

1.3 摻燒比例對CFB鍋爐燃煤耦合污泥影響

有關污(wu)泥(ni)(ni)與煤(mei)粉摻(chan)燒計算模擬結果表明，針(zhen)對(dui)某(mou)一特定(ding)種(zhong)類(lei)(lei)污(wu)泥(ni)(ni)，CFB鍋(guo)爐(lu)爐(lu)膛平均溫度(du)隨污(wu)泥(ni)(ni)摻(chan)混比例的增加而(er)降低(di)，燃(ran)燒劇烈程度(du)及火焰充滿度(du)越來越差(cha)。這(zhe)主要是(shi)因為污(wu)泥(ni)(ni)熱值較低(di)，含有大量水分，燃(ran)燒特性較差(cha)，嚴重(zhong)影響了煤(mei)粉在CFB鍋(guo)爐(lu)中的穩定(ding)燃(ran)燒。采用(yong)CFB鍋(guo)爐(lu)焚燒不同種(zhong)類(lei)(lei)的污(wu)泥(ni)(ni)時，城市污(wu)泥(ni)(ni)與工業污(wu)泥(ni)(ni)的燃(ran)燒特性相近，摻(chan)燒不同種(zhong)類(lei)(lei)污(wu)泥(ni)(ni)的CFB鍋(guo)爐(lu)運行參數變化較小。

采用CFB鍋爐(lu)摻(chan)燒(shao)(shao)污(wu)泥(ni)時，小比(bi)例(li)(li)摻(chan)燒(shao)(shao)（污(wu)泥(ni)摻(chan)燒(shao)(shao)比(bi)例(li)(li)小于20%）對鍋爐(lu)燃燒(shao)(shao)參數(shu)(shu)，如爐(lu)內(nei)溫度(du)場變化影響不大。通過適當(dang)調(diao)整(zheng)過量空氣系數(shu)(shu)、一二次風配比(bi)、燃料(liao)在爐(lu)膛的停留(liu)時間等參數(shu)(shu)即可滿足(zu)運(yun)(yun)行要(yao)求。但是當(dang)大比(bi)例(li)(li)摻(chan)燒(shao)(shao)污(wu)泥(ni)時，如摻(chan)燒(shao)(shao)比(bi)例(li)(li)超(chao)過20%，甚至大于30%時，燃燒(shao)(shao)區平均溫度(du)和最高(gao)溫度(du)均大幅下降，爐(lu)內(nei)燃燒(shao)(shao)不穩定；并且，由(you)于污(wu)泥(ni)快速燃盡，需不斷向爐(lu)內(nei)添(tian)加(jia)煤粉(fen)穩定燃燒(shao)(shao)，這就增(zeng)加(jia)了(le)煤耗，降低(di)了(le)運(yun)(yun)行經濟(ji)性。

另有研究和(he)實踐表明，相較(jiao)于單(dan)獨燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)煤粉，當(dang)污(wu)(wu)泥(ni)摻(chan)(chan)燒(shao)(shao)(shao)比(bi)例(li)(li)(li)約(yue)7.50%時(shi)(shi)，可使CFB鍋爐(lu)(lu)爐(lu)(lu)膛(tang)(tang)溫(wen)度降低約(yue)20℃，此時(shi)(shi)鍋爐(lu)(lu)熱(re)效率(lv)(lv)(lv)約(yue)為85%~87%；當(dang)污(wu)(wu)泥(ni)摻(chan)(chan)燒(shao)(shao)(shao)比(bi)例(li)(li)(li)繼續增大到31.94%時(shi)(shi)，爐(lu)(lu)膛(tang)(tang)溫(wen)度逐漸降低，鍋爐(lu)(lu)熱(re)效率(lv)(lv)(lv)也(ye)隨之降低。這是由于污(wu)(wu)泥(ni)含水率(lv)(lv)(lv)很高(gao)，更多(duo)污(wu)(wu)泥(ni)摻(chan)(chan)燒(shao)(shao)(shao)進(jin)入爐(lu)(lu)膛(tang)(tang)，水分(fen)蒸發吸收了爐(lu)(lu)膛(tang)(tang)中更多(duo)熱(re)量(liang)，引起爐(lu)(lu)膛(tang)(tang)溫(wen)度下降，排(pai)煙體(ti)積增大，排(pai)煙熱(re)損失升高(gao)，機械不完全燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)熱(re)損失也(ye)可能加大，最(zui)終造成鍋爐(lu)(lu)熱(re)效率(lv)(lv)(lv)降低。因此，燃(ran)煤電站協同處置污(wu)(wu)泥(ni)時(shi)(shi)，應(ying)盡量(liang)避免大比(bi)例(li)(li)(li)摻(chan)(chan)燒(shao)(shao)(shao)污(wu)(wu)泥(ni)。若進(jin)行大比(bi)例(li)(li)(li)摻(chan)(chan)燒(shao)(shao)(shao)，則需要對污(wu)(wu)泥(ni)燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)特性及含水率(lv)(lv)(lv)等進(jin)行嚴格分(fen)析。

相(xiang)對于煤粉單獨燃(ran)燒(shao)(shao)，20%的污(wu)泥摻燒(shao)(shao)比(bi)例(li)已足夠(gou)改變煤粉的某些燃(ran)燒(shao)(shao)特性，這(zhe)也與實(shi)際中電(dian)廠協同處置污(wu)泥時摻燒(shao)(shao)比(bi)例(li)普遍(bian)較低相(xiang)對應。在CFB鍋爐(lu)富氧燃(ran)燒(shao)(shao)過程中，煤粉和污(wu)泥混(hun)合比(bi)可適當(dang)提高(gao)至(zhi)1:1。

綜上，考(kao)慮工業運行實際(ji)，在(zai)保(bao)證污泥(ni)摻燒總量的前提下(xia)，針(zhen)對不同(tong)種類、不同(tong)來(lai)源污泥(ni)，CFB鍋爐燃煤耦合污泥(ni)摻燒比(bi)例(li)不宜大于(yu)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(te)性確定。根據煤粉最佳(jia)經濟細度(du)經驗(yan)式(shi)，若(ruo)污(wu)泥干燥無灰(hui)基揮發分wdaf(V)大于25%，則污(wu)泥最佳(jia)經濟細度(du)R90經驗(yan)式(shi)為

由式(1)顯見，R90與wdaf(V)成(cheng)正(zheng)比。以福建(jian)無煙(yan)(yan)煤(mei)為例，其揮發(fa)(fa)分(fen)一般低于(yu)(yu)5%。相(xiang)(xiang)比于(yu)(yu)普通(tong)市(shi)政污(wu)(wu)泥(ni)(ni)，木屑污(wu)(wu)泥(ni)(ni)、印染污(wu)(wu)泥(ni)(ni)等一般工業污(wu)(wu)泥(ni)(ni)wdaf(V)較高。因此，這(zhe)些污(wu)(wu)泥(ni)(ni)與福建(jian)無煙(yan)(yan)煤(mei)摻燒(shao)后，混合燃(ran)料揮發(fa)(fa)分(fen)升高，其可燃(ran)性相(xiang)(xiang)較于(yu)(yu)福建(jian)無煙(yan)(yan)煤(mei)增強。混合燃(ran)料相(xiang)(xiang)較于(yu)(yu)福建(jian)無煙(yan)(yan)煤(mei)較易燃(ran)盡(jin)，因此其粒徑取值可偏(pian)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(jun)峰等(deng)認為，一般情況(kuang)下，CFB鍋爐摻(chan)燒污泥(ni)對NOx生成(cheng)和排放影(ying)響有限。這是因為，可通過空(kong)氣(qi)分(fen)級(ji)燃燒、燃料分(fen)級(ji)燃燒、煙(yan)氣(qi)再循環、污泥(ni)中可能(neng)含(han)有的尿素或氨水、現(xian)有NOx脫(tuo)除(chu)設備(bei)等(deng)措施控(kong)制NOx生成(cheng)和排放。

同(tong)時，SOx尤其是SO2排(pai)放(fang)濃度(du)受摻燒(shao)污泥后(hou)燃(ran)料硫分決定，生(sheng)成的SO2也(ye)可能與灰中氧化(hua)物(wu)反應生(sheng)成硫酸鹽，因此，摻燒(shao)污泥對最終(zhong)SO2排(pai)放(fang)濃度(du)影響也(ye)不大。

李志偉在(zai)CFB試(shi)驗臺(tai)上開展了(le)(le)城(cheng)市污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)與(yu)煤的(de)(de)(de)焚燒(shao)(shao)(shao)試(shi)驗，研(yan)究了(le)(le)過(guo)量(liang)空(kong)氣(qi)(qi)系數對(dui)SO2、NOx排放(fang)(fang)特性的(de)(de)(de)影響(xiang)。結(jie)果表(biao)明，過(guo)量(liang)空(kong)氣(qi)(qi)系數的(de)(de)(de)增加導(dao)(dao)致(zhi)N2O排放(fang)(fang)濃度(du)和燃(ran)(ran)料(liao)氮向N2O轉(zhuan)化(hua)率降低，NO排放(fang)(fang)濃度(du)和燃(ran)(ran)料(liao)氮向NO轉(zhuan)化(hua)率增加，燃(ran)(ran)料(liao)硫向SO2轉(zhuan)化(hua)率上升。朱化(hua)軍等(deng)研(yan)究表(biao)明：隨(sui)著污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)摻(chan)燒(shao)(shao)(shao)量(liang)增大(da)，CFB鍋爐(lu)(lu)流化(hua)床密(mi)相區和稀相區的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)均明顯下降；煙氣(qi)(qi)中自由基O、OH、H的(de)(de)(de)濃度(du)降低，從而使得(de)形成NO的(de)(de)(de)最主要均相反應(ying)減弱，最終導(dao)(dao)致(zhi)NOx排放(fang)(fang)濃度(du)隨(sui)著污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)摻(chan)燒(shao)(shao)(shao)量(liang)增大(da)而下降。需要說明的(de)(de)(de)是，在(zai)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)投入爐(lu)(lu)內的(de)(de)(de)瞬(shun)間，SO2、NOx瞬(shun)時(shi)排放(fang)(fang)較(jiao)燃(ran)(ran)煤時(shi)高出(chu)許多，說明了(le)(le)較(jiao)高揮(hui)發分的(de)(de)(de)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)對(dui)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)的(de)(de)(de)促進作用(yong)。ZHAOZhenghui等(deng)研(yan)究表(biao)明：在(zai)煤粉(fen)與(yu)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)混合燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)的(de)(de)(de)揮(hui)發分析出(chu)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)階(jie)段，隨(sui)著污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)摻(chan)燒(shao)(shao)(shao)比例增加，SO2釋(shi)放(fang)(fang)量(liang)隨(sui)之增加；但由于污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)灰分較(jiao)高，同時(shi)灰分對(dui)含硫成分具(ju)有保留作用(yong)，焦炭(tan)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)階(jie)段SO2釋(shi)放(fang)(fang)受到抑制。這與(yu)文獻有關煤粉(fen)與(yu)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)初期SO2快速(su)釋(shi)放(fang)(fang)的(de)(de)(de)研(yan)究成果一致(zhi)。

總體而(er)言，污泥摻(chan)燒對于SO2和NOx排(pai)放的(de)影響有限(xian)。

2.2 摻燒污泥對二噁英的生成和排放的影響

童敏等研究(jiu)表明(ming)，城市(shi)污(wu)泥(ni)中(zhong)(zhong)氯元素(su)含量較高，摻燒(shao)污(wu)泥(ni)需考慮二噁英（PCDD/Fs）生成與排放問(wen)題(ti)。污(wu)泥(ni)中(zhong)(zhong)有機硫(liu)在燃燒(shao)環境(jing)中(zhong)(zhong)可將活性氯氧化(hua)成氯化(hua)氫；煙氣(qi)中(zhong)(zhong)二噁英也較易(yi)吸附在飛灰顆粒上，并(bing)經除塵(chen)系統吸附捕集。一般(ban)而言，可以(yi)從燃料源頭和燃燒(shao)中(zhong)(zhong)、燃燒(shao)后控制角(jiao)度考慮污(wu)泥(ni)摻燒(shao)過(guo)程中(zhong)(zhong)二噁英的控制措施。

1）在(zai)燃料(liao)源頭(tou)方面(mian)，可(ke)以選擇摻燒(shao)(shao)含(han)氯有機物低或(huo)不(bu)含(han)氯元(yuan)素的(de)污(wu)泥。考慮到(dao)金(jin)(jin)屬元(yuan)素在(zai)高溫燃燒(shao)(shao)過(guo)程(cheng)中可(ke)能存在(zai)的(de)對二噁(wu)英等污(wu)染(ran)物生成的(de)催化作用，摻燒(shao)(shao)污(wu)泥種(zhong)類也盡量選擇金(jin)(jin)屬含(han)量低或(huo)者不(bu)含(han)金(jin)(jin)屬的(de)污(wu)泥。

2）在燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)中控制(zhi)技術方(fang)面，需(xu)要對燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)溫(wen)(wen)度(du)、停(ting)留時(shi)間(jian)、氧氣供給量(liang)、煙(yan)氣紊流(liu)等(deng)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)條件(jian)進行(xing)優化控制(zhi)。若(ruo)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)溫(wen)(wen)度(du)為850℃，則(ze)煙(yan)氣停(ting)留時(shi)間(jian)至少保證2s以(yi)上；若(ruo)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)溫(wen)(wen)度(du)為1000℃，則(ze)停(ting)留時(shi)間(jian)至少保證1s以(yi)上，以(yi)此來(lai)降(jiang)低二噁英的生成(cheng)和排放濃度(du)。

3）在(zai)燃燒(shao)后控制(zhi)方(fang)(fang)面，一(yi)種方(fang)(fang)式是(shi)(shi)快速(su)(su)降低尾(wei)部煙(yan)(yan)(yan)氣在(zai)煙(yan)(yan)(yan)道停留時間或者(zhe)實(shi)現煙(yan)(yan)(yan)氣快速(su)(su)冷卻。但受(shou)限于(yu)燃煤發電(dian)企(qi)業煙(yan)(yan)(yan)氣量大等因素影響，煙(yan)(yan)(yan)氣快速(su)(su)冷卻操作難度較大。另一(yi)種方(fang)(fang)式是(shi)(shi)保證較高飛灰(hui)脫除率。因為飛灰(hui)可以為二(er)噁英反應提供活性表面，所以采(cai)用電(dian)袋(dai)復合除塵器等高效(xiao)除塵技(ji)術(shu)保證飛灰(hui)高效(xiao)脫除也是(shi)(shi)控制(zhi)污泥摻燒(shao)過程中二(er)噁英生成與排放的(de)有效(xiao)方(fang)(fang)式。

2.3 摻燒污泥后的重金屬排放問題

除SOx、NOx、二噁英外，污泥摻燒后(hou)重金(jin)屬排(pai)放問題也需得(de)到(dao)重視(shi)。

ZHANGShaorui等(deng)研(yan)究(jiu)表明，隨著污(wu)泥摻燒量(liang)(liang)的(de)增加，煙氣(qi)中(zhong)重(zhong)金(jin)屬(shu)排(pai)放(fang)也明顯增加。為滿足國家有關(guan)(guan)重(zhong)金(jin)屬(shu)排(pai)放(fang)標準(zhun)，污(wu)泥摻燒量(liang)(liang)應控(kong)制在10%以(yi)下(xia)；并(bing)且由(you)于Cr、Ni、Cu和Pb等(deng)重(zhong)金(jin)屬(shu)浸出毒性的(de)影響，除塵設備捕集的(de)飛(fei)灰需進(jin)一步處置后(hou)(hou)才能進(jin)行填埋或再利(li)用。M.HelenaLOPES等(deng)認為：與市政污(wu)泥的(de)重(zhong)金(jin)屬(shu)含量(liang)(liang)相比，除塵設備底灰中(zhong)重(zhong)金(jin)屬(shu)含量(liang)(liang)較(jiao)(jiao)高，但浸出毒性較(jiao)(jiao)低(di)，這也為底灰的(de)進(jin)一步利(li)用提供了機會；然而，由(you)于旋風分離設備中(zhong)未燃(ran)盡碳的(de)影響，該處灰樣中(zhong)汞含量(liang)(liang)較(jiao)(jiao)高，有關(guan)(guan)污(wu)泥摻燒后(hou)(hou)汞污(wu)染(ran)物控(kong)制需重(zhong)點關(guan)(guan)注。

3、CFB鍋爐燃煤耦合污泥燃燒機理分析

研究表明，污(wu)(wu)泥(ni)中可(ke)燃(ran)成分(fen)主要是揮發分(fen)，固定(ding)碳含量(liang)較少。燃(ran)煤耦合污(wu)(wu)泥(ni)技術可(ke)借助煤中較高的固定(ding)碳含量(liang)促使(shi)混合燃(ran)料穩定(ding)持續燃(ran)燒(shao)，即混合試樣燃(ran)燒(shao)速率主要取決于煤粉燃(ran)燒(shao)。在燃(ran)燒(shao)的低(di)溫(wen)階(jie)段（約500℃以下），污(wu)(wu)泥(ni)著火(huo)方式可(ke)認(ren)為(wei)是均(jun)相(xiang)燃(ran)燒(shao)；在高溫(wen)段（高于500℃），燃(ran)燒(shao)方式應(ying)為(wei)多相(xiang)燃(ran)燒(shao)。

不同污泥(ni)和煤粉摻(chan)燒(shao)(shao)(shao)比的(de)(de)(de)試樣的(de)(de)(de)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)都可分(fen)為干燥脫水、揮(hui)(hui)發分(fen)等有機(ji)物(wu)(wu)析出(chu)和燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)、高(gao)(gao)分(fen)子大(da)沸點有機(ji)物(wu)(wu)分(fen)解燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)、固(gu)定碳及殘留物(wu)(wu)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)分(fen)解4個階(jie)段，這與(yu)(yu)煤粉燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)過程大(da)致(zhi)相同。其中，揮(hui)(hui)發分(fen)的(de)(de)(de)析出(chu)與(yu)(yu)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)是燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)的(de)(de)(de)初始(shi)階(jie)段，對燃(ran)(ran)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)著(zhu)火、燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)的(de)(de)(de)穩定性及燃(ran)(ran)盡有著(zhu)重要影響。一方(fang)面(mian)(mian)，揮(hui)(hui)發分(fen)析出(chu)使得燃(ran)(ran)料(liao)(liao)顆(ke)粒(li)質量降(jiang)低(di)，揮(hui)(hui)發分(fen)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)又在(zai)氣相加(jia)速(su)了(le)燃(ran)(ran)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)著(zhu)火與(yu)(yu)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)，提高(gao)(gao)了(le)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)反(fan)應前期(qi)的(de)(de)(de)反(fan)應能力；另一方(fang)面(mian)(mian)，揮(hui)(hui)發分(fen)的(de)(de)(de)析出(chu)與(yu)(yu)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)使得顆(ke)粒(li)化學結(jie)(jie)構(gou)﹑表面(mian)(mian)形態及孔隙(xi)(xi)結(jie)(jie)構(gou)發生很大(da)變(bian)化，影響了(le)O2向顆(ke)粒(li)表面(mian)(mian)和孔隙(xi)(xi)內(nei)擴散能力，改變(bian)了(le)焦炭的(de)(de)(de)反(fan)應能力和燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)速(su)率，提高(gao)(gao)了(le)混合燃(ran)(ran)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)綜合燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)燃(ran)(ran)盡能力。

基于木(mu)屑污(wu)泥(ni)、印染(ran)污(wu)泥(ni)、市政污(wu)泥(ni)等揮發分(fen)較高的特性(xing)，將污(wu)泥(ni)與(yu)無煙(yan)煤(mei)或其(qi)他煤(mei)粉進行摻(chan)燒(shao)，充分(fen)利用混合燃(ran)料(liao)揮發分(fen)析出和燃(ran)燒(shao)釋放的熱量，有利于混合燃(ran)料(liao)的著火和燃(ran)盡。

4、CFB鍋爐燃煤耦合污泥數值模擬

目前，CFB鍋爐燃煤耦合污泥的整體(ti)數學(xue)模型(xing)基本可以分為(wei)兩大(da)類：

1）以設(she)計(ji)CFB鍋爐(lu)控制系統(tong)為(wei)主(zhu)要目的(de)(de)，主(zhu)要關注重要輸入輸出參數，通過系統(tong)辨識CFB鍋爐(lu)動態過程的(de)(de)“控制模型(xing)”；

2）依據CFB燃(ran)燒(shao)(shao)理(li)論(lun)、實驗成果和經驗公式，結(jie)合CFB床內流動(dong)、燃(ran)燒(shao)(shao)、傳(chuan)熱等建立(li)起來的“機理(li)分析模型”，主要用于燃(ran)煤耦(ou)合污泥CFB鍋爐結(jie)構設計優化與運行指(zhi)導。

目(mu)前，涉及燃煤耦合(he)污泥(ni)CFB鍋(guo)爐固體(ti)物料破碎(sui)、磨(mo)損、燃燒、傳熱等系統(tong)過程的(de)計(ji)算流(liu)體(ti)力學(xue)模型(xing)還未出現(xian)，已有(you)的(de)燃煤流(liu)化CFB鍋(guo)爐計(ji)算流(liu)體(ti)力學(xue)數(shu)學(xue)模型(xing)也有(you)待(dai)完善。

5、總結與建議

1）采用(yong)現有CFB鍋爐(lu)技術(shu)，進(jin)行(xing)煤粉與(yu)城市污泥摻燒(shao)(shao)，相比于(yu)新建污泥焚燒(shao)(shao)爐(lu)具有投資省、成本低等優(you)點(dian)。對城市污泥進(jin)行(xing)焚燒(shao)(shao)處理不但能(neng)回收能(neng)源，還能(neng)實現最(zui)大程度(du)的減量化，是城市污泥最(zui)佳處置技術(shu)之(zhi)一。

2）在CFB鍋爐燃(ran)(ran)煤(mei)耦合污(wu)泥(ni)(ni)摻(chan)燒(shao)運行和(he)(he)設計過程中，需(xu)注(zhu)意污(wu)泥(ni)(ni)水分、灰分對燃(ran)(ran)燒(shao)狀況的影響，保證爐膛溫(wen)度和(he)(he)燃(ran)(ran)燒(shao)的穩定性，避免由于污(wu)泥(ni)(ni)摻(chan)燒(shao)比例(li)過大，煙氣含水率和(he)(he)酸露點(dian)升高，引起尾(wei)部受熱面低(di)溫(wen)腐蝕，污(wu)泥(ni)(ni)摻(chan)燒(shao)比例(li)不宜(yi)大于30%。

3）根據(ju)污(wu)(wu)(wu)泥種(zhong)類和(he)污(wu)(wu)(wu)泥中(zhong)(zhong)硫、氮等元素含(han)量變化，調整原有煙氣(qi)污(wu)(wu)(wu)染物處(chu)理(li)工(gong)藝參數，可(ke)保證污(wu)(wu)(wu)染物達(da)標排放(fang)。調整爐膛燃燒溫度(du)、煙氣(qi)停留時間(jian)和(he)尾(wei)部(bu)煙氣(qi)溫度(du)等運行(xing)參數變化，可(ke)避免由于污(wu)(wu)(wu)泥摻(chan)燒帶來的(de)二噁英生成與排放(fang)問題。加強對污(wu)(wu)(wu)泥的(de)吹洗清理(li)，可(ke)減少污(wu)(wu)(wu)泥輸送和(he)噴入過程中(zhong)(zhong)的(de)粘結和(he)板結。

4）為提高污(wu)(wu)泥(ni)焚燒技術(shu)的資源化(hua)利用(yong)程度，還需(xu)開(kai)展如(ru)污(wu)(wu)泥(ni)干(gan)化(hua)、灰(hui)渣中重金(jin)屬含量、固(gu)化(hua)與(yu)回(hui)收，飛灰(hui)浸(jin)出毒性(xing)、制磚和水泥(ni)綜合利用(yong)評(ping)價等研究工作(zuo)。其中，污(wu)(wu)泥(ni)干(gan)化(hua)后廢(fei)汽可通(tong)過密封管(guan)道與(yu)空氣一(yi)同(tong)輸入鍋爐爐膛進行燃燒，廢(fei)水經檢(jian)測若無有害(hai)成分，可排入污(wu)(wu)水管(guan)網，否則需(xu)按(an)照危險廢(fei)物有關標準(zhun)進行妥善處置。

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”

相關文章