科技论文与案例交流
205
浅析生活垃圾焚烧炉焚烧生活污泥
郗青旗
（太仓协鑫垃圾焚烧发电有限公司江苏太仓２１５４１６）
本文从我国城市生活污泥处理现状和生活污摘要：
泥处置发展趋势着手，针对目前焚烧生活污泥存在的主要问题，结合已成熟运行的垃圾焚烧炉的特点，分析了焚烧生活污泥对垃圾焚烧炉的影响，并进行了初步的成本测算，对垃圾焚烧炉焚烧生活污泥具有参考意义。
生活污泥；焚烧；分析关键词：
根据有关资料，截止到２００９年年底，全国城镇污水处理量达
到２８０亿立方米，湿污泥（含水率８０％）产生量突破２０００万吨。我国污水处理厂所产生的污泥，有８０％没有得到妥善处理。污泥散发的臭气污染空气，病原菌对人类健康产生潜在威胁，重金属和有毒有机物污染地表和地下水系统，因此当前污泥处置面临不少问题。
本文将从生活污泥的无害化处置角度出发，对生活垃圾焚烧炉处理生活污泥的影响展开进一步的分析。
3.2重金属问题
重金属一般以固态和气态形式存在于烟气中。因此重金属的净化主要是在“高效捕集”和“低温控制”两个方面采取措施。由于重金属的净化工艺与有机类污染物相似，即喷入活性炭进行吸附，然后由袋式除尘器对其捕集，在有机物净化工序中，重金属被同时净化。3.3恶臭问题
严格控制整个湿污泥系统以及炉膛内都处于可靠的负压状态，以保证处理现场无恶臭外溢，这需要增加相应的设备投资和精细的运行管理；同时燃烧室内必须维持高温，炉膛出口烟气温度不低于８５０℃，以保证消除烟气的恶臭。
4垃圾焚烧炉排炉处理污泥的技术优势
4.1先进的污水处理系统，可实现废水的综合治理
垃圾焚烧发电厂采用的污水工艺多为ＭＢＲ＋超滤＋纳滤＋
（ＧＢ反渗透工艺，处理后达到《生活垃圾填埋污染控制标准》
１６８８９－２００８）表三标准，出水指标达到以下标准：即指标
氨氮＜８ｍｇ／Ｌ、ｐＨ６－９。处理的垃圾渗滤液ＣＯＤ浓ＣＯＤ＜６０ｍｇ／Ｌ、
度高达８００００ｍｇ／ｌ左右，完全有能力处理生活污泥机械干化排放的污水。
处理后的反渗透产淡水至垃圾焚烧电厂循环水池，用于主辅机冷却水，并循环使用。处理后的纳滤及反渗透浓水经锅炉回喷、锅炉出渣机冷却水、烟气处理急冷塔用水全部内部消化，最终实现了中水回用和零排放。4.2先进的焚烧控制系统，杜绝产生二次污染。
垃圾焚烧炉排炉优先采用控制焚烧技术避免二恶英类物质的产生：ａ、在焚烧过程中对生活垃圾进行充分的翻动和混合，确保燃烧均匀与完全；ｂ、控制烟气在焚烧炉炉膛内８５０℃以上的高温区停
尽量缩短烟气留时间大于２秒，保证二恶英类物质的充分分解；ｃ、
在３００～５００℃温度区的停留时间，减少二恶英类物质的重新生成。
此外，在后续过程中也采取了必要的治理措施，即将活性炭喷入反应塔后的烟气管道中，用以吸收烟气中的微量二恶英。活性炭粉经计量装置计量后，以压缩空气为动力，经喷嘴送入袋式
重金属颗粒除尘器烟气入口管道内，使烟气中的二恶英类物质、
吸附在活性炭粉上，被袋式除尘器捕获，达到净化的目的。4.3可靠的恶臭处理系统，防止臭气外溢
垃圾焚烧炉排炉在运行时，其一次风从设置在垃圾仓上部的吸风口取风，垃圾仓中含有臭味物质的空气作为燃烧空气被送入
氧化、分解，同焚烧炉内，在高温的焚烧炉内臭气污染物被燃烧、
时抽气使垃圾仓内形成微负压，能防止臭气外逸，保持垃圾仓外空气清新和使得大气环境不受臭气污染。
1城市生活污泥的处置趋势
1.1生活污泥的来源
城市污泥成分及其复杂，通常是由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的非均质体。从外观上看，城市污泥呈黑色或黑褐色的流体状或泥饼状物质，含水量高、易腐败、有恶臭、有毒有害的特点，如果不加处理，任意排放，将会引起严重的二次污染。1.2生活污泥处置趋势
目前生活污泥处置的主要方法有污泥填埋、污泥焚烧和污泥回收利用三种，从处置的效果看，以焚烧为核心的污泥处理技术是最彻底的污泥专业化处理方法。它可以使污泥中有机物全部碳化、烧死病原体，可以对含有重金属或化学污染物的污泥实现完全的惰性化处理，可最大限度减少污染。
节
能实践
2生活污泥处理方法的确定
污泥干化处理是对生活污泥的预处理，是任何处置方法的第一步。污泥的干化分为全干化和半干化两种方式。在确定污泥处理方案时，不仅要考虑到技术的可行性，还要考虑投资和运行的
合理的技术方案应该是先将含水率８０％左右的脱水污泥经济性。
干燥到含水率为５５％左右的颗粒状污泥，机械干燥后的污泥与生活垃圾混合后进入焚烧炉焚烧。
3目前焚烧污泥存在的主要问题
当前湿污泥直接焚烧的主流技术是：与煤混烧，同时必须采
煤粉混烧、用油气助燃，所用的燃烧方式主要有循环流化床混烧、
造粒后在火床炉内混烧。随着国家环境标准趋于严格，焚烧生活污泥主要体现在以下几个问题：3.1二恶英问题
二恶英是一类剧毒物质，其急性毒性相当于氰化钾的１０００倍，大量的动物实验表明很低浓度的二恶英类就对动物表现出致死效应。二恶英类属于高度持久性化合物，对土壤和底泥具有强烈的亲和性，很容易在生物组织中积累。
5生活污泥焚烧的影响分析
5.1生活污泥焚烧对锅炉经济性影响分析
由于泥污含水率在５０％左右，虽然其有机质存在一定的发热量，但是污泥中大量的水分汽化吸热量大大高于其发热量，使锅炉的效率有一定程度下降：(下转第207页)
《资源节约与环保》２０１３年第７期
科技论文与案例交流
207
时允许的排放速率为０．７７ｋｇ／ｈ，因此本项目可采用最高允许排放Ｂ槽：解吸—吸附—解吸
浓度２２ｍｇ／ｍ３、烟囱高度１５ｍ为验收标准。每个吸附周期大约１５分钟。3.3处理工艺选择
吸附饱和后的活性炭纤维，通入低压饱和蒸汽，进行解析。解国内对高浓度丙烯腈废气的处理，目前仍然以“吸附＋催化析后的含丙烯腈的废热蒸汽进入冷凝器通入冷却水冷却。冷凝下燃烧”的联合处理工艺为主，该法占地面积大、工艺过程复杂、控来的含丙烯腈的蒸汽凝液进入储槽集中收集和处理。未冷凝部制要求严格，而且造价昂贵。而随着工艺技术的进步，利用活性炭
分，则循环至系统前置过滤器内，重新经过风机送入吸附装置内
纤维作为吸附介质，通过提高吸附剂的吸附效率、
吸附能力和吸进行重复处理。处理后的达标废气，
直接通过设置的排气筒高点附／解析的稳定性，能够实现对废气一次吸附处理即可达标排放，
直接排放。
而且在占地省、
投资少、控制灵活的基础上，还能回收丙烯腈，减处理过程采用ＰＬＣ控制系统，实现全自动操作，最大限度的少燃料消耗，降低装置能耗，提高项目的经济效益。
保证处理过程的稳定性、可靠性和安全性。
下表给出了采用的活性炭纤维的主要性能参数。
处理过程的示意流程如下：
3.4处理流程
来自储罐顶部的废气，通过鼓风机鼓入新鲜空气，一方面对废气加压输送，另一方面将废气稀释至５ｇ／ｍ３，方便处理。首先经4结论
过前过滤系统除去杂质并预热后，进入活性炭纤维吸附槽内。吸工程运行结果显示，采用的活性炭纤维具有吸附速度快、吸附
附系统设置两组独立的吸附槽，按照以下程序连续运行，对废气量大、寿命长、再生稳定等优点，对丙烯腈的吸附率达到９９．５％以中的丙烯腈进行吸附回收：
上，处理后的废气中丙烯腈含量不超过２２ｍｇ／ｍ３，满足规范要求，表Ａ槽：吸附—解吸—吸附
明采用活性炭吸附法处理含丙烯腈废气得到了成功的应用
。
(上接第205页)
①燃烧过程中需要吸收大量的炉排热量，这样使锅炉一次风④５０％水分的生活污泥由于流动性较大，单独无法直接入量和二次风量明显升高，同时使排烟容积增大，排烟热损失增大，炉，必须与生活垃圾进行充分的混合，期间会增加设备系统的损锅炉效率降低，增大锅炉引风量。
耗和维护量，同时由于生活污泥灰分较大，焚烧炉吹灰设备系统、②污泥掺烧后，由于其本身成分较为复杂，燃烧后会造成烟空气压缩机系统维护量也会增大，该部分的成本与生活污泥量有气排放指标上升，特别是烟尘、酸性气体及重金属指标上升，将增关，经初步测算，生活污泥处置量在５０吨／日的情况下，成本费用加系统石灰耗量和活性碳耗用量。
约为２０元／吨。
③生活污泥与生活垃圾配比的分析：焚烧水分为５０％的生根据以上的分析，垃圾焚烧炉处理约５０吨／日的生活污泥，活污泥是放热过程，由于热值低污泥燃烧后温度不足以升至８５０各项成本费用在１６０元／吨左右。当然焚烧生活污泥量应与垃圾度及以上，所以在生活污泥焚烧过程中以吸收炉膛热量为主，会
焚烧炉规模相适应，对于垃圾焚烧炉规模为８００吨／日的情况下，使炉膛温度下降。
生活垃圾热值普遍在１２００大卡左右，是生活污在保证焚烧炉正常的燃烧和环保达标排放的情况下，处置生活污泥的３倍，要通过生活垃圾焚烧放热平衡污泥热量的不足，在保泥宜在５０吨左右为宜。
证正常燃烧的情况下，每吨污泥需要掺烧８－１０吨左右生活垃圾进行平衡，因此配比比例应在１：８左右为宜。6结论
5.2生活污泥焚烧后的成本分析
生活污泥焚烧处理是生活污泥处置发展的趋势，而生活垃①吨垃圾发电量：垃圾焚烧炉的吨垃圾平均发电量在圾焚烧发电厂焚烧生活污泥具有技术和环保的优势，是可行３３０ｋＷｈ，根据配比比例，焚烧污泥和生活垃圾混合物吨垃圾发电的，虽然焚烧生活污泥会增加生产成本，但随着国家环保要求量在３００ｋＷｈ垃圾左右。焚烧污泥后吨垃圾发电量下降约３０ｋＷｈ进一步严格，是符合国家资源无害化处置政策，可彻底解决生左右。经推算减少上网电量费用约为９０元／吨左右。
活污泥处置问题，并真正做到污泥减量化、稳定化、无害化和②污泥由于含有５０％的水分，为保持正常燃烧状况，垃圾焚资源化利用。烧炉将增大风量调整，这样会造成锅炉烟气量明显上升，锅炉风参考文献机单耗、排烟温度也会同比增长，锅炉效率将直接下降。增加的电［１］．张益，赵有才．《生活垃圾焚烧技术》，化学工业出版社量费用成本约２０元／吨。
［２］．俞珏瑾．《污泥干化焚烧处理工艺和设计要点》，中国市政工程③根据污泥成份含量，污泥掺烧对烟气环保排放指标有一定［３］．污泥处理现状及发展前景预测中国拟在建项目网的影响，需要增加烟气净化系统耗材使用量，即增加石灰及活性作者简介
碳耗量。这部分环保耗材耗量约增加成本为３０元左右。
郗青旗（１９７７．７－－），男，籍贯：陕西渭南人，本科，工程师。
《资源节约与环保》２０１３年第７期
节能实践
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浅析生活垃圾焚烧炉焚烧生活污泥
郗青旗
（太仓协鑫垃圾焚烧发电有限公司江苏太仓２１５４１６）
本文从我国城市生活污泥处理现状和生活污摘要：
泥处置发展趋势着手，针对目前焚烧生活污泥存在的主要问题，结合已成熟运行的垃圾焚烧炉的特点，分析了焚烧生活污泥对垃圾焚烧炉的影响，并进行了初步的成本测算，对垃圾焚烧炉焚烧生活污泥具有参考意义。
生活污泥；焚烧；分析关键词：
根据有关资料，截止到２００９年年底，全国城镇污水处理量达
到２８０亿立方米，湿污泥（含水率８０％）产生量突破２０００万吨。我国污水处理厂所产生的污泥，有８０％没有得到妥善处理。污泥散发的臭气污染空气，病原菌对人类健康产生潜在威胁，重金属和有毒有机物污染地表和地下水系统，因此当前污泥处置面临不少问题。
本文将从生活污泥的无害化处置角度出发，对生活垃圾焚烧炉处理生活污泥的影响展开进一步的分析。
3.2重金属问题
重金属一般以固态和气态形式存在于烟气中。因此重金属的净化主要是在“高效捕集”和“低温控制”两个方面采取措施。由于重金属的净化工艺与有机类污染物相似，即喷入活性炭进行吸附，然后由袋式除尘器对其捕集，在有机物净化工序中，重金属被同时净化。3.3恶臭问题
严格控制整个湿污泥系统以及炉膛内都处于可靠的负压状态，以保证处理现场无恶臭外溢，这需要增加相应的设备投资和精细的运行管理；同时燃烧室内必须维持高温，炉膛出口烟气温度不低于８５０℃，以保证消除烟气的恶臭。
4垃圾焚烧炉排炉处理污泥的技术优势
4.1先进的污水处理系统，可实现废水的综合治理
垃圾焚烧发电厂采用的污水工艺多为ＭＢＲ＋超滤＋纳滤＋
（ＧＢ反渗透工艺，处理后达到《生活垃圾填埋污染控制标准》
１６８８９－２００８）表三标准，出水指标达到以下标准：即指标
氨氮＜８ｍｇ／Ｌ、ｐＨ６－９。处理的垃圾渗滤液ＣＯＤ浓ＣＯＤ＜６０ｍｇ／Ｌ、
度高达８００００ｍｇ／ｌ左右，完全有能力处理生活污泥机械干化排放的污水。
处理后的反渗透产淡水至垃圾焚烧电厂循环水池，用于主辅机冷却水，并循环使用。处理后的纳滤及反渗透浓水经锅炉回喷、锅炉出渣机冷却水、烟气处理急冷塔用水全部内部消化，最终实现了中水回用和零排放。4.2先进的焚烧控制系统，杜绝产生二次污染。
垃圾焚烧炉排炉优先采用控制焚烧技术避免二恶英类物质的产生：ａ、在焚烧过程中对生活垃圾进行充分的翻动和混合，确保燃烧均匀与完全；ｂ、控制烟气在焚烧炉炉膛内８５０℃以上的高温区停
尽量缩短烟气留时间大于２秒，保证二恶英类物质的充分分解；ｃ、
在３００～５００℃温度区的停留时间，减少二恶英类物质的重新生成。
此外，在后续过程中也采取了必要的治理措施，即将活性炭喷入反应塔后的烟气管道中，用以吸收烟气中的微量二恶英。活性炭粉经计量装置计量后，以压缩空气为动力，经喷嘴送入袋式
重金属颗粒除尘器烟气入口管道内，使烟气中的二恶英类物质、
吸附在活性炭粉上，被袋式除尘器捕获，达到净化的目的。4.3可靠的恶臭处理系统，防止臭气外溢
垃圾焚烧炉排炉在运行时，其一次风从设置在垃圾仓上部的吸风口取风，垃圾仓中含有臭味物质的空气作为燃烧空气被送入
氧化、分解，同焚烧炉内，在高温的焚烧炉内臭气污染物被燃烧、
时抽气使垃圾仓内形成微负压，能防止臭气外逸，保持垃圾仓外空气清新和使得大气环境不受臭气污染。
1城市生活污泥的处置趋势
1.1生活污泥的来源
城市污泥成分及其复杂，通常是由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的非均质体。从外观上看，城市污泥呈黑色或黑褐色的流体状或泥饼状物质，含水量高、易腐败、有恶臭、有毒有害的特点，如果不加处理，任意排放，将会引起严重的二次污染。1.2生活污泥处置趋势
目前生活污泥处置的主要方法有污泥填埋、污泥焚烧和污泥回收利用三种，从处置的效果看，以焚烧为核心的污泥处理技术是最彻底的污泥专业化处理方法。它可以使污泥中有机物全部碳化、烧死病原体，可以对含有重金属或化学污染物的污泥实现完全的惰性化处理，可最大限度减少污染。
节
能实践
2生活污泥处理方法的确定
污泥干化处理是对生活污泥的预处理，是任何处置方法的第一步。污泥的干化分为全干化和半干化两种方式。在确定污泥处理方案时，不仅要考虑到技术的可行性，还要考虑投资和运行的
合理的技术方案应该是先将含水率８０％左右的脱水污泥经济性。
干燥到含水率为５５％左右的颗粒状污泥，机械干燥后的污泥与生活垃圾混合后进入焚烧炉焚烧。
3目前焚烧污泥存在的主要问题
当前湿污泥直接焚烧的主流技术是：与煤混烧，同时必须采
煤粉混烧、用油气助燃，所用的燃烧方式主要有循环流化床混烧、
造粒后在火床炉内混烧。随着国家环境标准趋于严格，焚烧生活污泥主要体现在以下几个问题：3.1二恶英问题
二恶英是一类剧毒物质，其急性毒性相当于氰化钾的１０００倍，大量的动物实验表明很低浓度的二恶英类就对动物表现出致死效应。二恶英类属于高度持久性化合物，对土壤和底泥具有强烈的亲和性，很容易在生物组织中积累。
5生活污泥焚烧的影响分析
5.1生活污泥焚烧对锅炉经济性影响分析
由于泥污含水率在５０％左右，虽然其有机质存在一定的发热量，但是污泥中大量的水分汽化吸热量大大高于其发热量，使锅炉的效率有一定程度下降：(下转第207页)
《资源节约与环保》２０１３年第７期
科技论文与案例交流
207
时允许的排放速率为０．７７ｋｇ／ｈ，因此本项目可采用最高允许排放Ｂ槽：解吸—吸附—解吸
浓度２２ｍｇ／ｍ３、烟囱高度１５ｍ为验收标准。每个吸附周期大约１５分钟。3.3处理工艺选择
吸附饱和后的活性炭纤维，通入低压饱和蒸汽，进行解析。解国内对高浓度丙烯腈废气的处理，目前仍然以“吸附＋催化析后的含丙烯腈的废热蒸汽进入冷凝器通入冷却水冷却。冷凝下燃烧”的联合处理工艺为主，该法占地面积大、工艺过程复杂、控来的含丙烯腈的蒸汽凝液进入储槽集中收集和处理。未冷凝部制要求严格，而且造价昂贵。而随着工艺技术的进步，利用活性炭
分，则循环至系统前置过滤器内，重新经过风机送入吸附装置内
纤维作为吸附介质，通过提高吸附剂的吸附效率、
吸附能力和吸进行重复处理。处理后的达标废气，
直接通过设置的排气筒高点附／解析的稳定性，能够实现对废气一次吸附处理即可达标排放，
直接排放。
而且在占地省、
投资少、控制灵活的基础上，还能回收丙烯腈，减处理过程采用ＰＬＣ控制系统，实现全自动操作，最大限度的少燃料消耗，降低装置能耗，提高项目的经济效益。
保证处理过程的稳定性、可靠性和安全性。
下表给出了采用的活性炭纤维的主要性能参数。
处理过程的示意流程如下：
3.4处理流程
来自储罐顶部的废气，通过鼓风机鼓入新鲜空气，一方面对废气加压输送，另一方面将废气稀释至５ｇ／ｍ３，方便处理。首先经4结论
过前过滤系统除去杂质并预热后，进入活性炭纤维吸附槽内。吸工程运行结果显示，采用的活性炭纤维具有吸附速度快、吸附
附系统设置两组独立的吸附槽，按照以下程序连续运行，对废气量大、寿命长、再生稳定等优点，对丙烯腈的吸附率达到９９．５％以中的丙烯腈进行吸附回收：
上，处理后的废气中丙烯腈含量不超过２２ｍｇ／ｍ３，满足规范要求，表Ａ槽：吸附—解吸—吸附
明采用活性炭吸附法处理含丙烯腈废气得到了成功的应用
。
(上接第205页)
①燃烧过程中需要吸收大量的炉排热量，这样使锅炉一次风④５０％水分的生活污泥由于流动性较大，单独无法直接入量和二次风量明显升高，同时使排烟容积增大，排烟热损失增大，炉，必须与生活垃圾进行充分的混合，期间会增加设备系统的损锅炉效率降低，增大锅炉引风量。
耗和维护量，同时由于生活污泥灰分较大，焚烧炉吹灰设备系统、②污泥掺烧后，由于其本身成分较为复杂，燃烧后会造成烟空气压缩机系统维护量也会增大，该部分的成本与生活污泥量有气排放指标上升，特别是烟尘、酸性气体及重金属指标上升，将增关，经初步测算，生活污泥处置量在５０吨／日的情况下，成本费用加系统石灰耗量和活性碳耗用量。
约为２０元／吨。
③生活污泥与生活垃圾配比的分析：焚烧水分为５０％的生根据以上的分析，垃圾焚烧炉处理约５０吨／日的生活污泥，活污泥是放热过程，由于热值低污泥燃烧后温度不足以升至８５０各项成本费用在１６０元／吨左右。当然焚烧生活污泥量应与垃圾度及以上，所以在生活污泥焚烧过程中以吸收炉膛热量为主，会
焚烧炉规模相适应，对于垃圾焚烧炉规模为８００吨／日的情况下，使炉膛温度下降。
生活垃圾热值普遍在１２００大卡左右，是生活污在保证焚烧炉正常的燃烧和环保达标排放的情况下，处置生活污泥的３倍，要通过生活垃圾焚烧放热平衡污泥热量的不足，在保泥宜在５０吨左右为宜。
证正常燃烧的情况下，每吨污泥需要掺烧８－１０吨左右生活垃圾进行平衡，因此配比比例应在１：８左右为宜。6结论
5.2生活污泥焚烧后的成本分析
生活污泥焚烧处理是生活污泥处置发展的趋势，而生活垃①吨垃圾发电量：垃圾焚烧炉的吨垃圾平均发电量在圾焚烧发电厂焚烧生活污泥具有技术和环保的优势，是可行３３０ｋＷｈ，根据配比比例，焚烧污泥和生活垃圾混合物吨垃圾发电的，虽然焚烧生活污泥会增加生产成本，但随着国家环保要求量在３００ｋＷｈ垃圾左右。焚烧污泥后吨垃圾发电量下降约３０ｋＷｈ进一步严格，是符合国家资源无害化处置政策，可彻底解决生左右。经推算减少上网电量费用约为９０元／吨左右。
活污泥处置问题，并真正做到污泥减量化、稳定化、无害化和②污泥由于含有５０％的水分，为保持正常燃烧状况，垃圾焚资源化利用。烧炉将增大风量调整，这样会造成锅炉烟气量明显上升，锅炉风参考文献机单耗、排烟温度也会同比增长，锅炉效率将直接下降。增加的电［１］．张益，赵有才．《生活垃圾焚烧技术》，化学工业出版社量费用成本约２０元／吨。
［２］．俞珏瑾．《污泥干化焚烧处理工艺和设计要点》，中国市政工程③根据污泥成份含量，污泥掺烧对烟气环保排放指标有一定［３］．污泥处理现状及发展前景预测中国拟在建项目网的影响，需要增加烟气净化系统耗材使用量，即增加石灰及活性作者简介
碳耗量。这部分环保耗材耗量约增加成本为３０元左右。
郗青旗（１９７７．７－－），男，籍贯：陕西渭南人，本科，工程师。
《资源节约与环保》２０１３年第７期
节能实践