造纸污泥的流化床焚烧技术研究
造纸污泥流化床燃烧特性及燃烧过程数学模型
造纸污泥流化床燃烧特性及燃烧过程数学模型
蒋旭光;黄国权
【期刊名称】《燃烧科学与技术》
【年(卷),期】1999(005)004
【摘要】对造纸污泥在流化床中燃烧时的失重、粒径和密度变化，水分蒸发和挥
发分析出等过程进行了试验研究，提出了一种适用于高水分的多也介质污泥并综合考虑传热传质过程的水分蒸发和挥发分析出数学模型，通过求解能量方程和组分守恒方程，用数学方法描述并预测了造纸污泥在流化床内的水分蒸发和分析出过程，并将理论结果与试验结果进行对比，二者事较好。
【总页数】9页(P394-402)
【作者】蒋旭光;黄国权
【作者单位】浙江大学热能工程研究所;浙江大学热能工程研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TK229.66
【相关文献】
1.循环流化床锅炉掺烧市政污泥燃烧特性分析 [J], 夏平;
2.污泥在流化床内燃烧过程及结团微观机理分析 [J], 蒋旭光
3.循环流化床锅炉掺烧市政污泥燃烧特性分析 [J], 夏平
4.城市污泥流化床燃烧过程中气态污染物排放特性 [J], 江子箫;陈晓平;蒋志坚;宋联;朱葛;梁财;刘道银;马吉亮
5.造纸污泥与废水污泥流化床焚烧时NO_x和SO_2的排放特性研究 [J], 李斌;池涌;李爱民;曾庭华;严建华;蒋旭光;岑可法
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
城市废弃物循环流化床气化—焚烧技术研究的开题报告
城市废弃物循环流化床气化—焚烧技术研究的开题报告一、研究背景和意义随着城市化进程的加速，城市产生的废弃物量不断增加，给城市环境带来了严重的污染和资源浪费问题。
传统的废弃物处理方式，如垃圾填埋和焚烧，存在着环境污染、资源浪费等问题。
因此，在城市废弃物处理中，采用资源化、无害化、减量化的处理技术势在必行。
循环流化床气化—焚烧技术是一种能够实现城市废弃物无害化、减量化和资源化的新型处理技术，具有很大的发展前景和应用价值。
二、研究目的和方法本项目旨在开展城市废弃物循环流化床气化—焚烧技术研究，以提高城市废弃物无害化、减量化和资源化的处理效果。
具体研究内容包括：气化炉的设计和优化、基于循环流化床技术的气化反应特性研究、多组分混合废弃物的处理技术研究、环境污染控制技术研究等方面。
在研究方法上，本项目将采用实验室试验和数值模拟相结合的方法，通过对样品进行物理性质、热力学特性、燃烧和气化反应性能等方面的分析研究，来探究城市废弃物循环流化床气化—焚烧技术的处理效果和机制。
三、研究预期成果本项目的研究成果主要包括：1.建立城市废弃物循环流化床气化—焚烧处理技术流程和工艺参数，并制定实践应用指南。
2.设计并制造出具有较高效率和环保水平的循环流化床气化炉。
3.对多组分混合废弃物进行处理技术研究，提出具有实际应用价值的废弃物分选和分类处理方法。
4.研究城市废弃物气化反应的特性和机制，探索循环流化床技术的优化方案。
5.探究城市废弃物循环流化床气化—焚烧技术的环境污染控制技术。
四、预期应用前景该研究成果可以为城市废弃物处理提供一种新的可行性技术，具有很大的市场潜力和经济效益。
本项目研究成果的应用领域包括：城市垃圾处理厂、工业废弃物处理厂、生活垃圾处理厂等。
因此，该技术将对促进工业化进程、提高城市垃圾处理的环境保护和经济效益产生积极的推动作用，具有广阔的应用前景。
垃圾流化床焚烧技术
流化床垃圾焚烧技术1.概述目前普遍认为，用流化床焚烧垃圾对燃料的适应性好，能完全燃烧各类城市垃圾或有机的工业垃圾等；而且对于垃圾预处理的要求比较小，适合我国的国情。
对于流化床的研究，国内外在很早的时候就开始了，将流化床技术应用到垃圾焚烧上，也不是最近的事：多年前，欧洲在燃用煤、积淤物等均质燃料时已采用沙床流化床技术。
而25年前，日本因垃圾的发热量低、水份高及资源有限等原因已应用循环流化床技术焚烧垃圾这类非均质燃料，克服了固定流化床燃用非均质燃料时燃料分布不匀，局部过热和局部微燃的缺陷，且具备了灰渣深度惰性化、污染释放物少及易于自动控制等优越性能。
截止98年底的数据表明，日本已有60多套焚烧各种垃圾的循环流化床，欧洲也已开始起步，今后10年欧洲将大量建设这种小型化的垃圾焚烧设备。
1994年在柏林市郊的一座已停运的垃圾焚烧场安装了一套ROWITEC式循环流化床生活垃圾焚烧设备，每小时焚烧垃圾8.5t，热功率为20MW，产生470℃、74MPa的蒸汽19-25t，用来供热和发电。
在国内，有关学者也早就开始关注流化床用于垃圾焚烧方面的研究。
并且通过多年的积累，已经开发出用于实际工程中的流化床垃圾焚烧炉，并有成功的应用先例。
2. 我国的垃圾概况我国经济的持续发展和人民生活水平的不断提高，城市生活垃圾的产量逐年增加，年均增长率接近9%。
虽然我国城市居民人均日产垃圾不足1kg，低于大多数发达国家，但其总产量却相当高，预计到2000年我国城市垃圾的产量将达到19000万吨左右。
但我国的垃圾和国外的相比较也有很大区别：无机物含量高于有机物含量，不可燃成分高于可燃成分。
中小城市垃圾的有机质含量多为20%左右，一些大城市如北京市的垃圾有机质含量可高达40%以上。
有机成分中，以生物质所占比例为大，纸张较少，而国外垃圾中纸张所占比例较大。
无机成分中，以灰土砖石为主，玻璃、金属等含量很低。
下表为我国的垃圾和国外垃圾发热量及成分的比较。
造纸污泥的燃烧处理研究现状与展望
我 国纸和 纸板 年 产量 已经 超 过 美 国 成 为 纸 和纸 板 年 产量 世界第 一 大 国Ｈ Ｊ 。然 而在 产量 增 长 的 同 时 ， 伴
随着 大量污 染物 的产 生 。据 统计 ， 仅 造 纸 工业 污水 排 放量 就 占我 国污水 总 排放 总量 的 １ ０ ％ 一１ ２ ％ 。 造
挥发分 、 高 灰分 、 低热 值 的特点 ， 燃 烧过 程 分 为挥 发分
会危害水土环境 和造成土壤盐碱化 。随着人们 环保
意 识 的加深 ， 这种处 理方 式将 逐步 被淘 汰 。 造 纸污 泥作为 优质 的有 机肥 料 ， 进 行 好 氧堆 肥 化 后 农用 ， 可 以 提 高 农 作 物 产 量 。 同 时 污 泥 中 的有 机 质， 腐 殖质 可改善 土壤 结构 。污 泥堆 肥 处理 因其 耗 能
造纸污 泥 的处理 技术 主要 分 为卫 生填 埋 法 、 堆 肥
法、 脱 水法 、 直接 排海 法和 焚烧 法 。 造 纸污 泥 的卫 生 填 埋 技术 是 造 纸 污泥 处 理 采 用 的最广 泛 的方式 ， 具体 是指 采用 防渗 、 覆盖 、 渗 滤液 等
一
是 废纸 在浮 选脱 墨过程 中形 成 的废 渣 ； 废 纸和 活性 污
煳 ： ｝ ｝ 迭 纸 ２ ０ １ ４ 年 第 ４ 期
・
环 境保 护 ・
造纸 污 泥 的 燃 烧 处 理研 究现 状 与展 望
汪 文 忠
（ 浙 江 省 造 纸 工 业 学校 ３ １ ０ ０ ０ ４ ）
摘
要
随着造纸产业的发展 和污染 防治设施 的建设 ， 造纸废 水经 治理设施 处理后产 生的 污泥成为
新的污染源。据 了解 ， 截止到 ２ ０ １ ２年我 国纸及纸板 生产企 业约 ３ ５ ０ ０家， 纸及 纸板 生产量达 １ ０ ２ ５ ０万 吨， 较上年增长 ３ ． ２ ２ ％。而早 在 ２ ０ ０ ８我 国纸 和纸板年 产量 已经超过 美 国成为纸和 纸板年产 量世 界第
流化床焚烧处理污泥工艺设计(方案)
流化床焚烧处理污泥工艺设计一、绪论1.1前言随着经济的发展和城市化的进程，污泥的产量、有机组分含量以及热值也日益增加。
大量的污泥对人们生活环境和城市发展造成了巨大的压力和危害，如何实现污泥无害化、减量化和资源化的“三化”处理已成为研究的焦点。
污泥通常的处理方法有填埋、堆肥和焚烧等，实践证明，填埋和堆肥两种方法不仅占用大量土地，耗用时间长，而且垃圾的渗滤液对填埋场及堆肥场附近环境会造成严重影响，破坏生态环境。
采用焚烧方法处理污泥是目前国内外一种比较先进的垃圾处理方法，它能使垃圾处理有效无害化、减量化和资源化，并且污泥自身含的有机物具有很高的热值，可以实现依靠自身热量达到处理的流程。
1.2污泥处理的方法1.2.1堆肥法是将污泥中的可降解的有机成分经无害化处理转变成肥料。
堆肥处理对垃圾要进行分拣、分类、要求垃圾的有机含量要高。
垃圾分类筛选，高温发酵，恶臭排放物控制等工艺水平还不够高，所得肥料质量不高，且处理垃圾量大，劳动强度大，与化肥相比不占优势，市场正变得越来越小。
该处理方法很难推广应用。
1.2.2填埋法，也是越来越显露了许多弊端。
首先填埋要耗用大片土地资源；第二是环境保护要求填埋技术条件十分严格，处理难度和成本必然增加；第三是填埋后的垃圾经长期发酵，会产生可然、有害气体，引发爆炸事故等，并加剧地球温室效应；第四，垃圾中的重金属和化学毒物渗入地下后污染地下水并造成永久性积聚。
同时垃圾中有害成分对大气、土壤及水源造成严重污染。
不仅破坏了生态环境，而且也严重危害人体健康。
采用卫生填埋方式要重点解决填埋工艺、渗沥液处理和填埋气体输导利用等关键技术。
1.2.3焚烧法是一种高温热解处理技术，即以一定量的过量空气与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧化燃烧反应，废物中的有害有毒物质在800~1200℃的高温下氧化、热解而被破坏，是一种可同时实现废物无害化、减量化、资源化的处理技术。
焚烧的目的是尽可能焚毁废物，是被焚烧的物质变为无害和最大限度地减容，并尽可能减少新的污染物质产生，避免造成二次污染。
浅谈污泥流化床焚烧技术
浅谈污泥流化床焚烧技术摘要：随着我国社会经济的快速发展和城市化水平的不断提高，工业废水和生活污水排放量逐年攀升。
污泥的处置途径很多，因国家情况的不同存在一定差异。
目前，最常用的污泥处理方式主要有卫生填埋、海洋倾倒、土地利用和焚烧。
近年来，基于流化床燃烧方式的污泥焚烧法得到了较大的发展，本文对污泥流化床焚烧技术进行了分析。
关键词：污泥；流化床；焚烧1.背景随着我国社会经济的快速发展和城市化水平的不断提高，工业废水和生活污水排放量逐年攀升。
若按每1万吨污水产生1.5吨干污泥计算，2020年全国干污泥的产量约1163万吨，折合成80%含水率的脱水污泥近6000万吨。
如何对产量巨大、成分复杂的污泥进行减量化、稳定化及无害化处理处置，并寻求经济上可支撑的可持续性发展技术己经迫在眉睫。
2.常见处理方法污泥的处置途径很多，目前，最常用的污泥处理方式主要有卫生填埋、海洋倾倒、土地利用和焚烧。
卫生填埋的运输费用昂贵、占大地面积大且十分容易对附近土壤以及地下水造成二次污染。
由于海洋倾倒方法的禁止，卫生填埋和土地利用的局限性，焚烧法可使污泥中可燃成分在高温下充分燃烧，在回收焚烧产生的能量的同时杀灭一切病原体，产生的灰渣体积不足原来脱水污泥的十分之一且可以用于制作水泥等建筑材料。
3.污泥流化床焚烧简介近年来，基于流化床燃烧方式的污泥焚烧法得到了较大的发展。
这是由于污泥是一种高水分、低热值的燃料，对于这种高水分、低热值燃料焚烧，与其他焚烧方法相比，污泥流化床焚烧有以下几个突出的优点：（1）燃料适应性强：循环流化床燃烧稳定，炉内温度场均匀,特别适合焚烧这种高水分、低发热值的劣质燃料。
（2）焚烧效率高：由于炉内气体和固体，固体和固体之间的强烈混合，使污泥与灼热的床料直接接触，增大了污泥的热解率。
（3）烟气排放性能好：由于循环流化床采用低温（850~950℃）、分级燃烧，限制了热力型氮氧化物的形成，在循环流化床中加入合适的吸附剂（如石灰石），可以大大降低SO2和HCl的排放。
污泥流化床焚烧技术的研究及应用
Ｋｅ ｗｏｒ ｙ ｄｓ： ｌ ｇ ｆ ｓ ｕｄ ｅ：ｈｄｄｉｅ ｅ ａ ｏｍ ｅ ａ ｉｎ ；ｎｃｎ ａｄｏ ｚ ｄ ｂ ｄ； ｇｇｌ ｒ ｔｏ ｉ ｊｅｒ ｎ
害 化 。污 泥 处 置 的 方 法 有 填 埋 法 、 用 堆 肥 及 焚 烧 法 。 农
置方 面进行 了一些 研 究 ． 也取 得 了一定 成绩 ， 大部 分 但
的 研 究 局 限 于 污 泥 堆 肥 农 田一 ， 国 外 先 进 国 家 相 比 “ 同 。
有 较大 差距 。污水 处理 厂污泥 未作 任何 处理直 接用 作 农 肥 ， 将对 土壤 和农作 物造成 严重 荇 染 必 即使 有 消化 池的 污水厂 ， 消化后 的污泥 只经脱水 就 直接用 于农 业 ． 未经任何 无害化 处理 ， 污染情 况虽较 第 一种 轻 ， 但仍 造 成二次 污染 ． 不符 合农用 污 泥的卫生 标 准 。另一方 面 ，
厦 中试 研 究结 果 ， 究 开 发 出污 混流 化 麻 焚 烧 新 技 术 结 果 表 明 ， 混 水 分 将使 污 泥 能 量 利 用 率 降 低 ｌ 泥 的结 团 研 污 污 性 能 有 利 于 在 流 化床 中 的 焚 烧 ， 良好 的结 团 特 性 有 利 ｌ 流化 床 的 稳 定 运 行 和 减 少 飞 灰 损 失 ， 化 床 焚 烧 处理 技 术 十 流
污 泥 是 各 种 废 水 的 产 物 ． 污 染 同 废 水 相 似 ， 要 其 主
我 国 污 泥 的 处 理 和 处 置 起 步 较 晚 ， 然 在 污 泥 处 虽
某公司废纸造纸废水处理污泥焚烧回收热值可行性研究
某公司废纸造纸废水处理污泥焚烧回收热值可行性研究摘要：废纸造纸废水处理产生的污泥利用焚烧处理方式，既可以实现废物资源化和再生资源回收利用，达到清洁生产的目的，又可以为企业提供了大量的热能。
通过分析项目造纸废水处理污泥的性质，以及污泥处置工程的原料、燃料消耗情况及热平衡情况，得出本公司废水处理污泥通过焚烧可以回收热值。
关键词：废纸造纸污泥焚烧回收热值可行性废纸作为一种重要的可再生资源，其回收利用具有良好的经济、社会和环境效益，不仅可减少森林等资源的使用，而且可减少废纸处理的环境污染，符合生态文明建设的要求。
但废纸造纸废水处理污泥主要为白土、滑石粉和碳酸钙等无机物以及细小纤维、短纤维、粗渣、碳黑、天然或合成黏合剂等有机物。
根据《广东省严控废物处理行政许可实施办法》，废纸造纸废水处理产生的污泥属于（HY03）广东省严控废物。
现在废纸造纸废水处理产生的污泥主要采用填埋、倾倒和焚烧等处理处置方式。
其中污泥焚烧既可以实现废物再生资源回收利用，达到清洁生产的目的，又可以为企业提供了大量的热能。
因此焚烧法处理尤其是流化床锅炉焚烧法处理在发达国家和我国部分外资造纸企业得到了广泛应用。
通过分析某公司造纸废水处理污泥的性质，以及污泥处置工程的热平衡情况，研究焚烧回收热值的可行性。
一、污泥来源和数量某公司利用废纸造纸，废水处理过程产生两部分污泥，好氧生化污泥和物化处理污泥。
好氧生化污泥循环回用至深度厌氧使用，所排放污泥只是物化处理（一体化）环节其中纤维没有利用价值的，此污泥经离心脱水后每天产生量约45t，污泥含水率约75%。
这部分污泥大部分回用，每天委外处置约10～15t。
物化污泥有很高的纤维含量，进入压滤机前加入适量聚丙酰烯胺就能达到较好的脱水效果；而生化处理系统排出的污泥则加入适量聚合氯化铝，结合聚丙酰烯胺使用。
该公司采用废纸制浆工艺用于生产包装用纸，因此不需要脱墨、漂白工序。
因此，本次污泥工程处置的物化污泥中可能诱发二噁英前置物质的含量较低。
污泥焚烧工艺研究与进展
常 用 污 泥 处 理 方 法 有 填 埋 ． 肥 ， 海 和 焚 烧 等 ： 填 堆 填
从 ２ ０ 年 １月 １日起 禁 止 污 水 厂 的 污 泥 用 于农 业 。所 有 污 ０３ 水 厂 的 污 泥 都 要 进 行 焚 烧 处 理 ．瑞 士 政 府 每 年 将 耗 资 ５０ ８０
污 泥 巾 含有 的 污 染 物 质 如 重 金 属 、 原 菌 、 生 虫 、 机 病 寄 有
污 染 物 及 臭 气 等 ．已经 成 为影 响 城 市 环 境 卫 生 的 一 大 公 害 ， 而 且 直 接 对 人 类 的健 康 与 生 存 环 境 造 成 威 胁 报 道 预计 到 据
２１ ０ ０年 我 国 的 污 泥 产 量 将 达 到 ７０ ５ ０万 ｔ ． 江 省 的 污 泥 ／ 浙 ａ
Ｅ本 所 有 较 大 规模 的 污水 处 理 厂 均 采 用 焚烧 法 处 理 污 泥 ｔ
埋 法 大 量 占用 土 地 ． 剧 土 地 资 源 的 紧 张 ． 处 理 不 当 可 加 且
能 造 成 土 壤 和地 下 水 的 污 染 ： 于 污 泥 中成 分 复 杂 ． 害 物 南 有
质 较 多 ． 致 污 泥 堆 肥 在 实 际 应 用 中存 在 较 多 的 限 制 ： 泥 导 污
研 究 局 限 于 污 泥 的 堆 肥 作 用 ．而 对 污 泥 的 能 源 利 用 很 少 ． 造
焚烧 处 理 不 但 可 以 大 大 减 少 污 泥 的体 积 和 重 量 ｆ 烧 后 体 积 焚
循环流化床污湿泥焚烧一体化工艺的应用研究
循环流化床污湿泥焚烧一体化工艺的应用研究循环流化床污泥焚烧一体化工艺的研究与应用贠小银，吕清刚，那永杰，马人熊，矫维红，贺军中国科学院工程热物理研究所，北京100080 T el ：010-********，Email ：**************摘要：采用焚烧技术处理污泥，并最大限度地利用污泥中的能量，可以彻底实现污泥的无害化、减量化以及资源化。
本文提出了一种循环流化床污泥无害化焚烧一体化技术工艺，可以实现含水率75%的污泥不添加辅助燃料，能量实现自持平衡，以350吨/天污泥处理工程为例，介绍了工艺的主要流程特点以及技术经济性分析。
关键词：循环流化床，污泥，一体化，焚烧1引言随着社会经济的快速发展以及污水处理覆盖率的增加，污水处理产生的污泥已经成为污水处理工艺的瓶颈。
污泥中含有大量的病原菌、寄生虫、致病微生物，以及砷、铜、铬、汞等重金属和有毒有害物质；而且污泥含水率高、体积大，给堆放和运输带来困难。
如果处理不当或不规范处理，如随意弃置，农地滥用等，将对生态环境造成严重的潜在威胁。
图1给出了污泥处理的几种方式，污泥的直接填埋，占地面积大，污染严重，尤其是地下水资源污染严重，这种污泥处置方式最终将被淘汰。
污泥堆肥农用在欧洲大部分国家已经开始立法禁止，使用污泥肥料的农产品将不得进入超级市场[1]。
我国污泥农用也面临很多困难，这种处置方式日逐渐被边缘化。
污泥干化成本高，技术要求高，干化后污泥依然存在出路问题。
污泥的焚烧处理，可以在高温燃烧状态下有效的去除污泥中的有毒物质，灰渣可以综合利用，真正实现了污泥减量化、无害化和资源化处理，代表了当前国际上污泥处理的主流方向[2,3]。
国内引进的干化焚烧技术，其工艺系统控制复杂而且设备昂贵[4]。
本文提出了循环流化床污泥无害化焚烧一体化的技术工艺路线，采用相对简单化的污泥预处理装置，最大限度利用了污泥焚烧后热量，技术工艺简单、可靠，投资及运行成本大大降低。
2循环流化床污泥无害化焚烧一体化技术工艺图2所示污泥循环流化床无害化焚烧一体化技术工艺流程。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第33卷第3期1999年5月Jou rnal of Zhejiang U n iversity(自然科学版)(N atural Science )V o l .33№.3M ay .1999收稿日期:1996206221基金项目:国家自然科学基金资助项目(59408004)作者简介:曾庭华(1969-),男,浙江淳安人,浙江大学博士.文章编号:025329861(1999)0320254205造纸污泥的流化床焚烧技术研究曾庭华,严建华,蒋旭光,池 涌,岑可法(浙江大学能源工程系,浙江杭州310027)摘 要:通过对污泥在流化床中的能量利用、结团特性及燃烧过程的分析,并在大型流化床上进行了焚烧试验,测定了烟气排放及灰渣中重金属的排放.结果表明,造纸污泥在流化床内有着十分利于焚烧的结团特性,污泥在流化床内能稳定运行并能得到较高的燃烧效率,烟气排放及重金属含量都可以满足环保要求,而不会造成二次污染.这为造纸厂废水污泥的处置开辟了一条新的有效的途径.关键词:造纸污泥;流化床;焚烧文献标识码:A0 引 言造纸污泥是造纸厂废水处理后排放出来的终端产物,主要由短纤维质和大部分水分构成,还含有一些有害人类健康的致病菌、寄生虫和重金属等.目前国内污泥处理与处置技术尚属起步阶段,大部分污泥未作无害化处理就用于农田,或抛海、填埋,污泥处理设备落后,未形成标准化和系列化[1].这不仅给人类环境带来极大危害,而且也严重制约了造纸厂的发展.例如浙江省宁波白纸板厂目前只是将污泥弃于垃圾场,但随着二期工程的上马,污泥产量增加十几倍,简单的处置已无法满足日益严格的环保要求,污泥必须寻求新的出路.近年来,焚烧法在发达国家受到了广泛重视,和其它方法相比,焚烧法有以下几个突出的优点[2]:(1)大大减少了污泥的体积和重量,因而最终需要处理的物质很少,有时焚烧灰可制成有用的产品;(2)污泥处理速度快,不需长期储存;(3)污泥可就地焚烧,不需长距离运输;(4)可以回收能量,用于发电或供热.焚烧装置有回转炉、多膛炉、流化床炉等等,其中流化床炉备受青睐,美国Pyropow er 公司[3]、日本O ji 纸业公司[4]、加拿大能源矿物研究中心[5]、韩国现代重工业公司[6]等都进行了这方面的研究和应用.浙江大学热能工程研究所自1992年始在国内首先系统地进行了污泥流化床焚烧技术的研究,以期为我国的污泥处置寻求一条可行的途径.本文以浙江省宁波白纸板厂造纸污泥为对象(成份分析见表1),详细分析了污泥在流化床中的能量利用、结团特性及燃烧过程,并进行了污泥的大型焚烧试验研究,测定了焚烧的烟气排放和灰渣中重金属含量.结果表明,造纸污泥的流化床焚烧在技术上完全可行,在应用上有着广阔的前景.表1 造纸污泥与辅助燃料煤的成份分析%名称元素分析CH O N S 工业分析M V FC A 低位发热量(kJ kg )造纸污泥煤(应用基)33.5960.674.623.8030.488.810.310.780.181.3005.6458.2029.5310.9845.8330.8219.013250.724041.31 造纸污泥在流化床中的能量利用目前锅炉的排烟温度大都在100℃以上,因此污泥带入炉内的水分最后都是以蒸汽的形态被排出锅炉的,这些蒸汽以汽化潜热的形式带走了燃料中的能量,剩余的热量才有可能为锅炉所利用.图1是造纸污泥在流化床中的可用能份额与水分的关系.由图1可见,污泥中高水分使得其能量利用率降低.为减少能量损失,需深度脱水,但这又将增加费用,因而不同的使用者可根据各自的客观条件和焚烧目的综合考虑,选择适当的入炉水分,能达到主要目的即可.图1 污泥可用能份额与水分的关系 图2 污泥理论燃烧温度与水分的关系图2给出了不同水分的造纸污泥在流化床中的理论燃烧温度,即没有任何散热时完全燃烧可达的最高温度(计算时假定过量空气系数为1.2,粗线对应于送风温度为0℃,细线为300℃).流化床燃烧的正常温度一般在800℃～1000℃.由图2可见,扣除燃烧损失和散热损失,60%水分的污泥还可以维护800℃以上的床温,而高于此水分的造纸污泥,则需加入一定量的辅助燃料.2 造纸污泥的结团特性和燃烧过程造纸污泥进入流化床后,并不破碎成细粒,而会形成一定强度的污泥结团,这是污泥流化床稳定运行和高效燃烧的基础.在 60mm 的小型热态流化床上,将污泥处理成12mm ×12mm 的圆柱形,从上部给入稳定床温的沙层内,经一定时间后取出污泥结团,在测压机上测定结团破碎前所达到的最大压力,即结团强度S p .图3、图4反映了污泥结团强度与床温、水分的关系.由此可知,在各种床温和水分下,造纸污泥都能很好地结团,并且存在最大的强度.经过一定时间后,各强度都趋于一较小值.结合图5可以清楚地看出,结团强度的变化对于组织污泥的流化床焚烧是极其有利的.在污泥中固定碳、挥发分燃烧时,有着较高的结团强度,从而减少了飞灰损失.当污泥中可燃物燃烬时,结团强度也急剧减少,此时污泥灰壳易被破碎成细粉而以飞灰形式排出床层,从而实现无溢流稳定运行和获得较高的燃烧效率.552第3期 曾庭华等:造纸污泥的流化床焚烧技术研究图3 结团强度与床温的关系 图4 结团强度与水分的关系3 造纸污泥在大型热态流化床上的焚烧试验污泥在流化床中能否稳定燃烧,主要反映在床层温度与料层阻力的变化上.我们在图6所示的500mm×500mm床截面的流化床上进行了多种工况的试验,因污泥水分较高(77%～80%),故用大同煤作辅助燃料(成份分析见表1).污泥与煤的重量比从1∶4.2至1∶2.27共6个工况(见表2,见表3),结果表明各工况运行都非常稳定,燃烧效率达到92.22%～93.65%.在m(污泥):m (煤)=1∶2.54的工况下,床温上下波动不到20℃,且料层非常稳定. 图5 污泥颗粒的燃烧过程 图6 500mm×500mm流化床试验台简图4 造纸污泥焚烧排放结果4.1 烟气排放在上述试验中,采用了M S I2000P自动多功能烟气分析仪测量了烟气中备受关注的NO x,SO2和CO排放,同时用甲基橙分光光度法和硫氰酸汞分光光度法测定了烟气中C l2,HC l的含量[7].结果见表2和表3.表2 污泥和煤预混给料时污染物排放浓度表(折算至7%O2)工况一次风速(Nm s)m(污泥):m(煤)NO x(×10-6)SO2(×10-6)CO(×10-6)C l2(×10-6)HC l(×10-6)1 20.650.651∶31∶41771707528473211591.181.28--652浙 江 大 学 学 报(自然科学版) 1999年表3 污泥和煤单独给料时污染物排放浓度表(折算至7%O 2)工况一次风速(Nm s )m (污泥):m (煤)二次风率(%)NO x (×10-6)SO 2(×10-6)CO (×10-6)C l 2(×10-6)HC l (×10-6)30.951∶3.15010183910950.31未测出40.951∶4.201159023200.34未测出50.951∶2.27012491210610.421.5660.741∶2.54211177782960.866.62 总的来说,在污泥与大同煤混烧试验中NO x 排放值在(101～177)×10-6之间,SO 2排放在(685～912)×10-6之间.说明NO x 排放不高,而SO 2排放值高于GB 13271291SO 2标准1200m gNm 3(420×10-6),因此在锅炉设计时应加入一定量的石灰石进行脱硫,以降低SO 2排放浓度.氯气的排放浓度均不到2×10-6,HC l 有一个工况测出的值为6.62和1.56×10-6,其它工况采用该法未测到.由于我国还没有锅炉烟气中C l 2和HC l 的排放标准,参考国外文献如加拿大CC M E 标准,允许HC l 的排放浓度为50×10-6.因此,按上述试验结果,HC l 排放浓度低于发达国家的标准,因而不必担心污泥焚烧时C l 2和HC l 的排放造成二次污染的问题.4.2 灰渣中重金属的排放污泥焚烧后的灰渣会不会引起重金属的污染呢?为此我们将焚烧后的纯污泥灰样送往设在杭州的地质矿产部中心实验室进行重金属分析,结果如表4所示.表4 灰中重金属含量及国标m g kg重金属元素锌铜铅铬镉汞污泥灰样90018510042<50.26酸性土壤(国标)50030025060055碱性土壤(国标)1000500100010002015 由于国内目前尚无灰渣排放标准,为了便于比较,我们借鉴国标中“农用污泥中有害物质最高允许浓度”[8],其值也列于表4中.这一想法的出发点是这样的:把污泥灰当作农用污泥来用,看它是否满足国家标准.从表4数据可以看出,除锌外,其它五种重金属的含量都远低与国标中规定的浓度,锌的含量高于酸性土壤的允许浓度,但符合碱性土壤的排放要求.因此可以说,流化床焚烧造纸污泥不会引起重金属污染.5 结 论通过对宁波白纸板厂污泥的流化床焚烧研究,结果表明:(1)水分使得造纸污泥在流化床中的能量利用率降低,当水分超过60%时,需加辅助燃料.(2)造纸污泥在不同床温、不同水分下都有着很好的结团特性,这十分利于流化床的稳定运行和减少飞灰损失.(3)大型试验台上的污泥和煤混烧试验结果表明,流化床运行稳定,燃烧效率高于92%.(4)造纸污泥焚烧时的烟气排放和灰渣中重金属排放完全可以满足环保要求,不会引起二次污染.因此,造纸污泥的流化床焚烧技术为解决污泥的回收利用,防止环境污染开辟了一条现实的途径,具有广阔的应用前景,值得大力推广.752第3期 曾庭华等:造纸污泥的流化床焚烧技术研究852浙 江 大 学 学 报(自然科学版) 1999年参 考 文 献[1] 薛文源.城市污水污泥处理与处置的途径[J].中国给水排水,1992,8(1):41～45.[2] A nn Chesnu t H asbach.Pu tting sludge to w o rk[J].Po llu ti on Engineering,1991,12:62～69.[3] Chelian E lanchezh ian.Successfu l firing of paper m ill sludges in A h lstrom Pyroflow CFB bo ilers[A].In:L ynnN R ubow ed.P roceeding of12th In ternati onal Conference on FBC[C].San D iege,Califo rn ia,N Y U SA:A S M E,1993.231～237.[4] Kanada S.Fuel evaluati on and operating experiences of Babcock H itach i m u lti p le fuel flu idized bed bo iler inJapan[A].In:Jonhn P.M u ston ed.P roceeding of12th In ternati onal Conference on FBC[C].Bo ston,M as2 sachu setts,N Y U SA:A S M E,1987.405～414.[5] A n thony E J.T he techn ical,environm en tal and econom ic feasib ility of recovering energy from paper m illresidual fiber[A].In L ynn N.R ubow ed.P roceeding of12th In ternati onal Conference on FBC[C].SanD iego,Califo rn ia,N Y U SA:A S M E,1993.239～247.[6] Jai Soo Cho.Operati on experience in flu idized bed bo ilers w ith deep shallow bed in ko rea[A].In:John P M u2stonen ed.P roc.of9th Conf.on FBC[C].Bo ston,M assachu setts,N Y U SA:A S M E,1987.424～429.[7] 国家环境保护局.空气和废气监测分析方法[M].北京:中国环境科学出版社,1990.[8] 胡名操.环境保护实用数据手册[M].北京:机械工业出版社,1990.Research of f luid ized bed i nc i nerationtechnology for paper m ill sludgeZEN G T ing2hua,YAN J ian2hua,J I AN G Xu2guang,CH I Yong,CEN Ke2fa (In stitu te fo r T herm al Pow er Engineering,Zhejiang U n iv.,H angzhou310027,Ch ina)Abstract:In th is p ap er,the new techno logy of p ap er m ill sludge incinerati on in flu idized bed(FB) is develop ed.Sludge energy recover、agglom erati on and com bu sti on p rocess in FB are analyzed.In the m ean ti m e,exp eri m en ts of sludge incinerati on in a p ilo t2scale FB has been carried ou t,emm is2 si on of NO x、SO2、CO、C l2、HC l and som e heavy m etals in ash are also m easu red.T he resu lts show that the sludge has a good p henom en ton of agglom erati on,w h ich is very help fu l to its com p lete com bu sti on.T he FB op erates steady and a h igh com bu sti on efficiency is ob tained,in additi on the emm issi on of flue gas and ash can m eet environm en tal li m its very w ell.T herefo re,the new tech2 no logy w ill p rovide a clean、effective、advanced m ethod fo r treatm en t of p ap er m ill sludges and has a w idely app licati on.Key words:p ap er m ill sludge;flu idized bed;incinerati on(责任编辑:宗贤钧)。