【導(dǎo)讀】境，還會(huì)影響到人類健康。目前，我國對(duì)污泥一般采取填埋的處理方式而以燃燒的方式處。理污泥的做法還不普及，并且在技術(shù)上也落后于發(fā)達(dá)國家。本文以城市生活污泥為研究對(duì)。根據(jù)污泥的特點(diǎn)，分析發(fā)現(xiàn)如果想通過焚。燒污泥得到高品質(zhì)的工質(zhì)可以采用與煤粉混燃的技術(shù)。后的燃燒特性以及對(duì)煙氣中有害物質(zhì)的排放的影響。分析現(xiàn)行可燃燒污泥的燃燒設(shè)備及特。點(diǎn)，從中選用了循環(huán)流化床鍋爐焚燒污泥與煤粉的混合燃料的技術(shù)。析了污泥與煤粉在循環(huán)流化床鍋爐中焚燒對(duì)實(shí)際運(yùn)行的影響。通過分析和計(jì)算獲得污泥摻。目前國內(nèi)污泥的來源與危害···················3. 常見幾種類型的污泥工業(yè)分析··················5

　　

【正文】 爐膛而言，α的大小與燃燒設(shè)備的形式、燃燒種類有關(guān)。通常 α1=~。 燃燒 1kg 固體燃料所產(chǎn)生的實(shí)際煙氣量 Vy（ m3/kg）可按公式（ 42）計(jì)算。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 Vy=VRO2+VN2+VH20+(α1)V0 (42) 其中 VRO2=+ VN2=+ VH20=++ 由以上公式 計(jì)算可得 Vy= 鍋爐機(jī)組熱平衡計(jì)算 送入循環(huán)流化床的熱量應(yīng)等于鍋爐輸出的熱量。這種關(guān)系稱為鍋爐熱平衡，可用熱量平衡方程式表示，既有 Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6 (43) 式中 Qr—— 進(jìn)入鍋爐的熱量 Q1—— 鍋爐機(jī)組有效利用的熱量 Q2—— 排煙帶走的熱量損失 Q3—— 化學(xué)不完全燃燒熱量損失 Q4—— 機(jī)械 部完全燃燒熱量損失 Q5—— 鍋爐散失的熱量損失 Q6—— 灰渣帶走的物理熱量損失 其熱損失形式為： q1+q2+q3+Q4+q5+q6=100% (44) 其中 q1=Q1/Qr 100% ?? q6=Q6/Qr 100% 送入鍋爐的熱量 Qr=Q， ar+hr+Qw （ 45） 循環(huán)流化床鍋爐機(jī)械不完全燃燒損失 （ q4），對(duì)于循環(huán)流化床鍋爐，是由冷渣、溢流渣、沉降灰和飛灰中含有的固定碳造成的。冷渣和溢流渣是從流化床床層 排除的粗渣，沉降灰和飛灰是由煙氣帶出爐膛的細(xì)灰。 q4的近似公式為 : q4= Aar（ aoaCoa/(100Coa)+acaCca/(100Cca)+adaCda(100Cda)+afaCfa/(100Cfa)） /Qr% (46) 式中 aoa， aca， ada， afa—— 溢流渣，冷渣，沉降灰，飛灰中的灰占入爐燃料 總 灰分的質(zhì)量份額 ， aoa+aca+ada+afa=1， afa= afh； Coa， Cca， Cda， Cfa—— 溢流渣，冷渣，沉降灰，飛灰中可燃物含量的百分?jǐn)?shù) 。 對(duì)于循環(huán)流化床鍋 爐，由于飛出爐膛的細(xì)灰可通過性能好的循環(huán)灰分離器補(bǔ)集下來，并送回爐膛內(nèi)再進(jìn)行循環(huán)燃燒，機(jī)械不完全燃燒損失大大降低，通?？扇?q4=2%~8%； q4計(jì)算結(jié)果見 表 44。 化學(xué)不完全燃燒熱損失（ q3）其所占比例較小。一般可取 q3=0%~1%； q3取用 見 表 44。 排煙熱損失（ q2）是由于循環(huán)流化床鍋爐排煙溫度高于外界溫度所造成的熱損失，它等于排煙焓與進(jìn)入鍋爐的冷空氣的焓值的差，可按常規(guī)公式計(jì)算。 q2=(hpyapyhlk0)(100q4)/Qr （ 47） 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 這里取進(jìn)入鍋爐的冷空氣溫度為 θ=20℃，查焓溫表得理論冷空氣焓 hlk0=；排煙溫度取 150 攝氏度，根據(jù)煙氣焓溫表得 hpy=。根據(jù) 設(shè)計(jì)煤種應(yīng)用級(jí)低位發(fā)熱量 可對(duì) q2進(jìn)行修正，即用設(shè)計(jì)低位發(fā)熱量 Qr’進(jìn)行計(jì)算修正。 q2 計(jì)算結(jié)果見 表 44。 循環(huán)流化床鍋爐與煤粉爐相比，由于高溫部分外表面積要增大，所以散熱損失（ q5）會(huì)比后者大一些。散熱損失與爐型、爐墻質(zhì)量、水冷壁敷設(shè)情況和管道的絕熱情況等因素有關(guān)。作為一般估算，可以取 q5=%~%。 對(duì)于 400t/h 以上鍋爐一般不大于 %。 本設(shè)計(jì)中取 q5=% 流化床鍋爐的灰渣物理熱損失（ q6）可按式（ 48）進(jìn)行估算： q6=Aarahzhhz/Qr 100% (48) 本設(shè)計(jì)種取鍋爐排渣率 ahz=60%，灰渣比焓按 600℃查表可得 hhz=554kj/kg。 q6 計(jì)算結(jié)果見 表 44。 鍋爐熱效率按反平衡法計(jì)算（ 49） η =100（ q2+q3+q4+q5+q6） (%) (49) 鍋爐實(shí)際燃料消耗量 B 可按式（ 410）計(jì)算 ，即 B=100 (Dgq(hgqhgs)+Dbq(hbqhgs)+Dps(hpshgs)+Qqt)/η Qr (410) 其中， Dgq=440t/h， Dbq=0， Qqt=0；另外當(dāng)鍋爐排污水量小于鍋爐蒸發(fā)量的 2%時(shí)，排污熱量可忽略不計(jì)，即可取 Dps=0。則鍋爐燃料消耗量計(jì)算公式只包含過熱蒸汽有效利用熱量一項(xiàng)。根據(jù)過熱蒸汽壓力 pgq=，過熱蒸汽溫度 tgq=540，查水蒸氣熱力性質(zhì)表可得到過熱蒸汽的焓 hgq= kj/kg；根據(jù)給水溫度 tgs=，查水的熱力性質(zhì)表，可得到給水焓 hgs= kj/kg。 因?yàn)槿剂媳炔捎?7： 3 的混合比例故污泥的燃燒消耗量為 。即大約每小時(shí)可消耗 19 噸污泥。如按照全年工作 300 天計(jì)算，則每年可消耗污泥 *104噸 ?；緷M足消耗城市污泥產(chǎn)量。 在計(jì)算中選取較高的過量空氣系數(shù)（ 見 表 44）作為對(duì)比，發(fā)現(xiàn)當(dāng)過量空氣系數(shù)上升 后鍋爐效率下降了約 1%，燃料消耗量增加了約 1 kg/h?？梢娪醚h(huán)流化床鍋爐焚燒污泥與煤粉的混合燃料雖可進(jìn)行富氧燃燒，單過量空氣系數(shù)不易過大，否則將嚴(yán)重影響鍋爐效率。 表 44燃燒效率計(jì)算 項(xiàng) 目 符 號(hào) 單 位 數(shù)值 低過量空氣系數(shù) 高過量空氣系 數(shù) 碳 含 量 C % 氫 含 量 H % 氧 含 量 O % 氮 含 量 N % 硫 含 量 S % 灰 含 量 A % 水 含 量 W % 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 應(yīng)用基低位發(fā)熱量 Qd kJ/kg 設(shè)計(jì)煤種應(yīng)用級(jí)低位發(fā)熱量 Q39。d kJ/kg 干燥基 比熱 Crg kJ/ 比熱 Cr kJ/ 燃料溫度 tr ℃ 燃料帶入熱量 Qr kJ/kg 飛灰系數(shù) afh 冷渣系數(shù) aca 溢流渣系數(shù) aoa 灰渣系數(shù) ahz 灰渣含炭量 Chz % 冷渣碳含量 Cca % 溢流渣碳含量 Coa % 飛灰含炭量 Cfh % 燃料應(yīng)用基實(shí)際燒掉的碳質(zhì)量含量百分率 Cry % 機(jī)械未完全燃燒損失 q4 % 煙氣一氧化碳百分量 CO % 化學(xué)未完全燃燒損失 q3 % 煙氣中氧氣百分量 O2 % 排煙處過量空氣系數(shù) ?py? 理論空氣量 V0 Nm3/kg 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 相對(duì)濕度 φ RH 實(shí)測(cè)排煙溫度 θ py ℃ 修正后的排煙溫度 θbpy ℃ 設(shè)計(jì)進(jìn)風(fēng)溫度 tb0 ℃ 實(shí)測(cè)進(jìn)風(fēng)溫度 t0 ℃ 空預(yù)器進(jìn)口實(shí)測(cè)煙氣溫度 θ`ky ℃ 三原子氣體量 VRO2 Nm3/kg 煙氣中氮?dú)饬? V0N2 Nm3/kg 煙氣中水蒸氣量 V0H2O Nm3/kg 三原子氣體焓 ?C??RO2? kJ/kg 氮?dú)忪? ?C????? kJ/kg 水蒸氣焓 ?C?????? kJ/kg 理論煙氣焓 ?y0? kJ/kg 過量空氣焓 ?k0? kJ/kg 每千克灰焓 ?C??h? kJ/kg 飛灰焓 Ifh kJ/kg 煙氣焓 Iy kJ/kg 冷空氣焓 ?Ct?lk? kJ/Nm3 排煙熱損失 q2 % 修正排煙熱損失 q39。2 % 鍋爐負(fù)荷 D39。/D % 散熱損失 q5 % 灰渣物理熱損失 q6 % 總 損 失 Σ qi % 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 修正總損失 Σ q39。i % 熱 效 率 q1 % 修正熱效率 q39。1 % 實(shí)際燃料消耗量 B kg/h 對(duì) 循環(huán)流化床鍋爐摻燒污泥在運(yùn)行中的問題 的分析 摻燒污泥存在問題 污泥水分較高，易引起低溫腐蝕，尤其對(duì)末級(jí) 空氣預(yù)熱器影響較大，而且難以維持床溫，不利于燃料著火和燃盡。污泥流動(dòng)性不強(qiáng)，裝卸和運(yùn)輸困難，且易造成二次污染。 污泥顆料細(xì)小，要求旋風(fēng)分離器捕集的飛灰量更大，粒度更細(xì)。 分析相 關(guān)的解決方法 ①合理的排煙溫度和耐腐蝕材料 污泥水分高，達(dá) 50%。為了防止 低溫腐蝕，排煙溫度設(shè)計(jì)為 150℃。末級(jí)空氣預(yù)熱器采用耐腐蝕的考登鋼 (10CrNICuP)。 ②可靠的污泥輸送系統(tǒng) 污泥管道輸送系統(tǒng)配置 MNS 型柱塞泵，結(jié)構(gòu)簡單，使用壽命長，性能可靠，不僅能有效防止固體析出、沉淀、結(jié)塊、起拱及空氣穿孔，而且輸送系統(tǒng)出口壓力可達(dá) 24MPa，流量可達(dá) 60耐 /h，輸送距離可達(dá) 1000m。輸送系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了無級(jí)調(diào)節(jié)、遠(yuǎn)程控制，而且管道布置靈活，對(duì)環(huán)境不造成污染。 ③高效的蝸殼旋風(fēng)分離器 常規(guī)的切向進(jìn)口旋風(fēng)分離器，不 適合分離 以下的小粒徑污泥顆粒。這是由于其進(jìn)口通道對(duì)物料顆粒的加速不利、流場(chǎng)不均勻，易導(dǎo)致分離效率不高、捕集的循環(huán)物料太少。改進(jìn)后的蝸殼旋風(fēng)分離器采用等通道截面，煙氣及其夾帶物料在進(jìn)入旋風(fēng)分離器之前可以得到較為均勻的流場(chǎng)，使得旋風(fēng)分離器的分離性能大幅度提高，捕集到的飛灰粒度更細(xì)、含碳量降低、循環(huán)物料增多。因此，可極大地減輕尾部受熱面的磨損和尾部復(fù)燃。為防止分離器的回料腿堵塞，導(dǎo)致物料循環(huán)不暢，采用了加水冷回料腿的高效蝸殼旋風(fēng)分離器。在返料器處，配有專門的高壓頭低風(fēng)量的回料松動(dòng)風(fēng)和從一次風(fēng)機(jī)引人低壓頭 高風(fēng)量的送料風(fēng)，保證了返料、送料的通暢。 ④采用高位給料、加高衛(wèi)燃帶 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 由于 污泥水分高，采用特制污泥噴槍高位給料，使污泥在下降過程中水分不斷蒸發(fā)，揮發(fā)分不斷析出，顆粒不斷爆燃分裂，使其達(dá)到正常燃燒要求的粒度。在爐膛濃相區(qū)，給煤機(jī)送人一定粒度的煤作為底料，使?jié)庀鄥^(qū)有足夠的物料濃度，保證污泥正常和完全燃燒。為了保持流化床的溫度和減少底料對(duì)水冷壁的磨損，鍋爐內(nèi)壁敷設(shè)防磨耐溫澆注料的加高衛(wèi)燃帶。華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 第 5 章 全文總結(jié) 本文以城市生活污泥為研究對(duì)象，分析了污泥的 主要來源及產(chǎn)量，污泥的 基本特性，污泥的燃燒特性。 城市污泥中含 有較多的揮發(fā)分和固定碳，致使污泥發(fā)熱量很高。由于城市污泥中含有較高的熱值，其在循環(huán)流化床鍋爐中焚燒時(shí)可以替代部分燃料，但要適當(dāng)?shù)恼{(diào)整用煤量。 污泥 揮發(fā)分含量高、灰分少、含碳量也少 ,因此與煤相比污泥的著火溫度低，燃盡溫度也低 。 污泥的 燃燒過程可分為三個(gè)階段 :①水分析出的階段；②揮發(fā)分析出燃燒階段；③焦碳燃燒的階段。 當(dāng)煤和城市污泥混合后盡管著火溫度和燃盡溫度有所提前但是燃燒的劇烈程度明顯下降 ， 其綜合燃燒性能下降。 混合燃燒后相比于煤粉單獨(dú)燃燒 CO 排放量略有增加，其他有機(jī)物排放量基本不變。污泥與煤粉混合燃燒能降低 NOx 的排放量。隨著含水量上升，會(huì)使有害物質(zhì)的排放量上升。 焚燒爐主要有：爐排爐、旋轉(zhuǎn)窯爐、循環(huán)流化床爐及融融焚燒爐。相比較下循環(huán)流化床鍋爐更適合大規(guī)模焚燒城市污泥用于發(fā)電。 而熔融爐具有很高的發(fā)展?jié)摿Α? 通過分析和計(jì)算獲得污泥 以 3： 7 的比例 摻混煤粉后在循環(huán)流化床鍋爐中燃燒發(fā)電的燃燒效率 ，及燃料消耗量 。 在不同的過量空氣系數(shù)下進(jìn)行了對(duì)比計(jì)算，發(fā)現(xiàn)過高的過量空氣系數(shù)會(huì)使得燃燒熱效率明顯下降。通過計(jì)算 得出以污泥混合煤粉在循環(huán)流化床鍋爐中焚燒進(jìn)行發(fā)電是消除污泥的有效措施。 并且針對(duì) 在本設(shè)計(jì)種對(duì) 污泥燃燒特性 的分析，提出了 在 實(shí)際運(yùn)行過程中容易出現(xiàn)的問題，并提出采用高性能材料和替換部分輔助設(shè)備 的解決方案。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 參 考 文 獻(xiàn) [1] 卜淑君 .石油化學(xué) 工業(yè) 固體廢物治理 .中國 環(huán)境 科學(xué) 出版社， 1992； 12 [2] 李丹梅、王艷霞、余慶中等．含油污泥調(diào)剖技術(shù)的研究與應(yīng)用．石油鉆采工 藝， 2021；3(25)： 74～ 76 [3]張辰，王國華，孫曉 .污泥處理處置技術(shù)與工程實(shí)例 .北京化學(xué)廠業(yè)出版社， 2021 [4] 張翠玲 ,麻紅磊 ,池 涌 ,馬增益 . 污泥和煤混燒發(fā)電系統(tǒng)的 (火用 )分析和優(yōu)化 .動(dòng)力工程 .2021。10(29) 984~988 [5] 姬鵬 ,韓向新 ,姜秀民 .干化污泥燃燒特性的研究 . 熱能動(dòng)力工程 . 2021； 4（ 24） 533~539 [6] 華玉龍 ,陸繼東 ,孫路石 .污水污泥的燃燒特性 . 燃料化學(xué)學(xué)報(bào) . 2021。6(28) 542~545 [7] 王紅 ,周浩生 ,孫學(xué)信 ,周琥 . 應(yīng) 用 TGAFTIR 研究污泥與煤的熱解規(guī)律 . 華中理工大學(xué)學(xué)報(bào) .1999。9(27) 38~40 [8] 王興潤 ,金宜英 等 . 應(yīng)用 TGAFTIR 研究不同來源污泥的燃燒和熱解特性 .燃料化學(xué)學(xué)報(bào) .2021。1(35) 27~31 [9] 李 睿 ,金保升 ,賈相如 . 污泥熱解油的燃燒特性及動(dòng)力學(xué)模型 . 燃燒科學(xué)與技術(shù) .2021。4(15) 376~380 [11] 王裕明，胡建紅，冉景煜 等 . 混合工業(yè)污泥燃燒及動(dòng)力學(xué)特性實(shí)驗(yàn)研究 . 中國 電機(jī)工程學(xué)報(bào) .2021。17(27) 44~50 [11] 李愛民 ,劉淑靜 ,王偉 云 . 大物料量污泥燃燒機(jī)理及表觀動(dòng)力學(xué)特性 . 燃燒科學(xué)與技術(shù) .2021。 5(15) 381~387 [12] 劉亮 ,李錄平 等 . 污泥燃燒的熱重實(shí)驗(yàn)研究 . 電站系統(tǒng)工程 .2021。1(22) 11~13 [13] 周陵生 ,姜秀民 ,劉建國 ,王 輝 . 勝利油田含油污泥的燃燒特性分析 .2021。1(44) 80~84 [14] 岳曉明 ,張雙全 等 . 城市污泥燃燒特性及動(dòng)力學(xué)研究 . 中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) .2021。5(38) 741~744 [15] 廖艷芬 ,馬曉茜 .城市污水污泥燃燒特性和動(dòng)力學(xué)特性分析 . 燃料化學(xué)學(xué)報(bào) .2021。3(37) 296~301 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 [16] 汪玉林 .垃圾發(fā)電技術(shù)及工程實(shí)例 .化學(xué)工業(yè)出版社 [17] 張 清 ,楊 磊 等 . 污泥與煤在流化床內(nèi)混燃特性的試驗(yàn)研究 . 鍋爐技 術(shù) .2021。4(40) 40~43 [18] 芮新紅 ,周強(qiáng)泰 ,