工業(yè)廢水處理剩余污泥的燃燒試驗(yàn)

1、.：.；工業(yè)廢水處置剩余污泥的熄滅實(shí)驗(yàn) 魏昆生1，徐品虎1，丁大勇1，芮新紅2，周強(qiáng)黍3，張寧生3 轉(zhuǎn)貼自：工業(yè)用水與廢水摘要：將脫水后含水率為85的化工污水處置的剩余污泥，按不同的比例摻混在燃煤中，經(jīng)過CRF半工業(yè)化熱態(tài)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的模擬熄滅，研討了污泥摻混后對(duì)鍋爐受熱面的任務(wù)平安性、熄滅穩(wěn)定性、熄滅效率以及煙氣排放、灰渣成分的變化情況。污泥摻混比例不大于6，對(duì)煤粉鍋爐受熱面任務(wù)平安性不會(huì)產(chǎn)生不良影響，摻混比例不大于2時(shí)，排放的煙氣可以滿足環(huán)保要求。最正確摻混比例為2。關(guān)鍵詞：污水處置；污泥處置；煤粉鍋爐；熄滅實(shí)驗(yàn)中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2455(2003)05-

2、004704 A Combustion Test of Residual Sludge from Industrial Wastewater TreatmentWEI Kun-sheng1，XU Pin-hu1，DING Da-yong1，RUI Xin-hong2，ZHOU Qiang-tai3，ZHANG Ning-sheng3(1.The Water Supply and Drainage Plant of SINOPEC Yizheng Chemical Fibre CO.，Ltd.，yizheng 211900,China；2.The Power Engineering Depart

3、ment of Nanjing Engineering Institute，Nanjing 210013，Chin；3.The Power Engineering Department of Southeast University, Nanjing 210018, China) Abstract：The dehydrated residual sludge with a water content of 85 from the treatment of chemical wastewater was mixed into fuel coal in different proportionsT

4、hen，an analog combustion of the mixture was performed in a CRF semi-industrial thermal combustion test rig to test working safety of the heated surface of the boiler，the stability and efficiency of the combustion and the changes of off gas discharging and of dregs composition. When the mixing ratio

5、of sludge was below 6 percent，the combustion did not produce harmful effect to the working safety of the heated surface of the pulverized coal boiler；and when the mixing ratio was 2 percent，the off gas discharging could meet the environmental protection requirements，the optimum mixing ratio being 2

6、percentKey words： wastewater treatment；s1udge disposal；pulverized coal boiler；combustion test污水處置產(chǎn)生的污泥是一種不穩(wěn)定的、含水率較高的廢棄物。根據(jù)固體廢棄物的鑒別規(guī)范，城市污水處置廠產(chǎn)生的污泥屬于普通廢棄物，而精對(duì)苯二甲酸(PTA)化工污水處置安裝產(chǎn)生的污泥屬于危險(xiǎn)廢棄物，其綜合利用途徑更為狹窄。目前同類企業(yè)的污水處置廠對(duì)脫水后的污泥進(jìn)展無(wú)害化處置的主要方法是干化或熄滅，主要設(shè)備根本上是引進(jìn)國(guó)外的干化或熄滅設(shè)備，引進(jìn)的設(shè)備一次性投資較大，處置85含水率的污泥普通噸投資在25-40萬(wàn)元之間，噸運(yùn)，行

7、費(fèi)用在100-200元之間，如此高昂的費(fèi)用普通企業(yè)難以接受。結(jié)合企業(yè)的實(shí)踐，提出了污泥與熱電廠煤粉鍋爐燃煤摻混熄滅的污泥處置方法。煤粉鍋爐摻混工業(yè)廢水處置脫水污泥熄滅，目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)先例，要利用熱電廠鍋爐對(duì)污泥進(jìn)展摻混熄滅，需了解煤摻混污泥后熄滅的穩(wěn)定性、熄滅效率、排放特性、結(jié)渣特性以及煤泥摻混熄滅對(duì)鍋爐受熱面的影響情況，確保鍋爐系統(tǒng)的平安穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。1 實(shí)驗(yàn)安裝、實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)條件1.1 實(shí)驗(yàn)安裝及工藝流程本實(shí)驗(yàn)是在遼寧省熄滅工程技術(shù)中心從加拿大引進(jìn)的CRFCombustion Research Facility)實(shí)驗(yàn)臺(tái)和引進(jìn)德國(guó)NETZSCH公司的STA409型熱分析天平上進(jìn)展的1，實(shí)驗(yàn)安裝工

8、藝流程見圖1。CRF是一套模擬電廠煤粉鍋爐熄滅的半工業(yè)化熱態(tài)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，最大給煤量為30kg/h，熄滅熱功率為1000MJ/h。主要由制粉、熄滅、除塵、緊縮空氣和水冷卻、數(shù)據(jù)采集和控制、煙氣在線取樣分析系統(tǒng)等六部分組成。爐膛分為5節(jié)，從上到下依次標(biāo)志為M1,M2,M3,M4,M5，為5臺(tái)在線煙氣分析儀分別延續(xù)丈量煙氣中的O2,CO2,CO,SO2及NOx。STA409型熱分析天平式樣最大分量20g，丈量分量變化范圍0-5000mg,最大升溫速率100min，最高爐溫為1500，利用少量樣品，在恒定升溫速率下，對(duì)樣品進(jìn)展分量變化的熱重分析(TC)、樣品與惰性氣體之間的差熱分析(DTA)和熄滅分布的曲

9、線熱重微分(DTG)研討。1.2 實(shí)驗(yàn)方法與實(shí)驗(yàn)條件：1.2.1 實(shí)驗(yàn)方法將320kg原煤分成四等份。一份為原煤樣，其他三份分別與1.633kg，3.333kg，5.106kg的污泥進(jìn)展摻混，配制成0，2，4和6的4種不同比例的試樣，用混煤機(jī)混合均勻，分別經(jīng)磨煤機(jī)磨制成煤粉，在M1,M2,M3和M4布置4只硅碳棒，作為結(jié)渣試件。利用CRF在一樣及熄滅穩(wěn)定的條件下，測(cè)定樣品熄滅時(shí)爐內(nèi)溫度場(chǎng)分布，測(cè)定煙氣成分及飛灰中重金屬及有害成分，飛灰及灰渣中可燃物含量。利用熱分析天平測(cè)定上述試樣的著火性能。1.2.2 實(shí)驗(yàn)條件實(shí)驗(yàn)資料本實(shí)驗(yàn)資料污泥取自儀化給排水廠污水處置安裝的脫水污泥和儀化熱電廠儲(chǔ)煤場(chǎng)原煤，

10、其主要成分見表1。 表1 實(shí)驗(yàn)物料元素分析及工業(yè)分析 物料基準(zhǔn)碳 w(C)/%氫 wH)/%氧 w(O)/%氮 w(N)/%硫 w(S)/%灰分 w(A)/$水分 w(M)/%揮發(fā)分 w(V)/%固定碳 w(FC)/%發(fā)熱量Q/kJkg-1)低位高位煤空氣枯燥基ad)59.614.277.211.20.3525.51.8630.5642.0824508枯燥基d60.744.357.341.220.3625.9831.1442.882395724972收到基ar)57.764.146.991.160.3424.714.9029.6140.782278323748枯燥無(wú)灰基daf)82.065.8

11、89.921.650.4842.0757.933236733738污泥空氣枯燥基ad)32.814.5218.195.761.2628.668.8053.429.129388枯燥基d35.984.9519.956.325.7631.4358.5710.0010294收到基ar)4.940.682.740.870.194.3286.268.051.3701414枯燥無(wú)灰基daf)52.467.2229.099.212.0185.4214.58015011注：C，H，O，N，S為元素分析，其他為工業(yè)分析。 CRF熱態(tài)實(shí)驗(yàn)條件 試樣煤粉細(xì)度控制在月R90=25；給粉量堅(jiān)持在16-18kgh；爐膛負(fù)壓

12、控制在-33Pa；爐膛出口氧量為3-5；M1溫度控制在01400。 熱分析天平實(shí)驗(yàn)條件 試樣煤粉細(xì)度控制在R90=25；升溫速率控制為20min；氧氣流量堅(jiān)持在20mLmin。2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論2.1 各工況實(shí)驗(yàn)結(jié)果為便于研討和討論，將試樣進(jìn)展編號(hào)。1#為對(duì)照實(shí)驗(yàn)的未摻污泥試樣，2#，3#，4#為摻泥2，4，6的實(shí)驗(yàn)樣本，并分別記為工況1、工況2，工況3和工況4。本研討各工況測(cè)得的M節(jié)爐膛平均溫度、著火溫度和固定碳熄滅速率、煙氣排放、飛灰可燃物含量及重金屬和有害成分含量實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。 表2 各工況實(shí)驗(yàn)敷據(jù)平均值匯總 序號(hào)工程工況1工況2工況3工況41實(shí)驗(yàn)樣本1#2#3#4#1-1污泥摻混比例

13、02462著火、燃盡性能目的2-1著火溫度t441.7448.6439.1441.22-2固定碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)%40.7840.039.2038.422-3燃盡時(shí)間min10.38.510.010.32-4固定碳平均熄滅數(shù)速率VFC/(kgmin-1)0.3960.470.3920.3732-5最大平均熄滅數(shù)速率dW/dt)80/(kgmin-1)0.6880.6650.6750.7552-6熄滅失重開場(chǎng)溫度/318.8308.6307.1298.02-7熄滅失重終了溫度/748.7766.0783.8738.22-8失重%71.0572.7868.1880.013爐膛溫度變化情況3-1爐膛平均溫

14、度M1/1327.91327.41318.81317.23-2爐膛平均溫度M2/1291.41298.81249.01250.83-3爐膛平均溫度M3/1115.51114.11034.41052.23-4爐膛平均溫度M4/840.6831.5737.4759.13-5給煤量/(kgh-115.9616.0016.8016.673-6負(fù)壓/Pa-0.33-0.30-0.33-0.334煙氣排放物4-1w(O2)/%4.014.133.033.264-2w(CO2)/%14.314.7515.7125.644-3CO)/(gm-3)410.9402.3301574.44-4(SO2)/(gm-3

15、)438.1542.8851.7859.24-5(NOx)/(gm-3)333.9355.8480.3519.04-6(HCL)/mgm-3)1.911.2854.78511.644-7(HF)/(mgm-3)0.050.030.170.1152.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果闡明2.2.1 鍋爐受熱面任務(wù)情況著火溫度和固定碳熄滅速率從表2可以看出，各工況燃料著火溫度相差不大，工況2的燃料著火溫度最高，闡明污泥摻入比例對(duì)混煤的著火溫度影響不大?；烀旱墓潭ㄌ计骄缢俾蔞FC介于構(gòu)成混煤的各成分的相應(yīng)參數(shù)值之間，并且接近于占主要成分的煤。所以煤所占比例越大，其VFC與原煤的VFC值差就越小，驗(yàn)證了工況2的燃料固定

16、碳平均熄滅速率最大?；烀合绲姆€(wěn)定性在各個(gè)工況進(jìn)展過程中，經(jīng)過CRF熱態(tài)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的火焰察看孔對(duì)爐內(nèi)的熄滅進(jìn)展察看，發(fā)現(xiàn)各工況火焰均很亮堂，熄滅穩(wěn)定，且差別不大。樣品分量變化熱重分析(TC)、樣品與惰性氣體之間的差熱分析(DTA)和熄滅分布的曲線熱重微分(DTC)曲線無(wú)拖尾景象，各種比例混煤的燃料燃盡特性較好，其燃盡特性幾乎沒有改動(dòng)?；烀合绲臓t膛溫度根據(jù)爐膛溫度分布的曲線變化(見圖2)，對(duì)比4個(gè)工況的爐膛M1,M2,M3和M4位置平均溫度的變化，可知隨著摻人污泥的比例逐漸升高，在給煤量差別不大的情況下，爐膛溫度有所下降，緣由是燃料的發(fā)熱量下降而導(dǎo)致的結(jié)果。機(jī)械不完全熄滅損失由表3可見，飛灰中的可

17、燃物含量較高，使得機(jī)械不完全熄滅損失增大。由于CRF熱態(tài)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上完全模擬現(xiàn)場(chǎng)的任務(wù)條件，難度很大，在熄滅過程中， CO的濃度不斷堅(jiān)持著很高的程度，呵斥熄滅效率下降，實(shí)踐運(yùn)轉(zhuǎn)中可采取適當(dāng)措施防止這種情況的出現(xiàn)。 表3 飛灰可燃物含量 序號(hào)工程工況1工況2工況3工況45-1可燃物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)ad)/%9.213.8813.087.885-2大渣中可燃物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)ad)/%0.593.180.185.022.2.2 排放物的變化情況煙氣排放特性的變化圖3、圖4為各工況煙氣排放物隨污泥摻混量變化的曲線，從圖3、圖4中可以看出，隨著摻入污泥比例的添加，SO2，NOx，HCl和HF的排放濃度均有所添加。HC

18、l和HF的排放濃度都較低，符合國(guó)標(biāo)(GB18484-2001)2的要求。國(guó)標(biāo)(CB 13223-1996)3，未對(duì)NOx作規(guī)定，新、改、擴(kuò)建的火電廠，SO2的最高允許排放濃度為2100mgm3，依此規(guī)范，工況3和工況4的SO2的排放濃度已超標(biāo)，根據(jù)圖3曲線分析達(dá)標(biāo)的摻混比例約為2.2，超出此比例，煙氣需進(jìn)展脫硫處置。飛灰中重金屬及有害成分表4列出的各工況飛灰的浸出毒性，均符合國(guó)標(biāo)4的要求，飛灰中重金屬及有害成分的含量都未超越國(guó)家排放規(guī)范。 表4 各工況飛灰的漫出毒性 mgL-1序號(hào)工程工況1工況2工況3工況4規(guī)范允許值6-1總鉛0.520.460.530.6936-2總鉛0.540.310.846.09106-3六價(jià)錢0.0160.0030.0040.0021.56-4總鋅0.220.240.190.3503 結(jié)論經(jīng)過爐膛溫度的變化分析，從燃料在4種工況下的熄滅穩(wěn)定，火焰亮堂，燃料著火溫度相差不大，燃料燃盡特性均較好的情況來(lái)看，在燃煤中摻混污泥的比例不大于6，對(duì)鍋爐熄滅的穩(wěn)定性和鍋爐參數(shù)沒有明顯的影響，對(duì)鍋爐受熱面任務(wù)的平安性不會(huì)產(chǎn)生不良影響。摻混燃料的水分隨摻