鍋爐流化床焚燒工藝在污泥處理中的研究進展
1、污泥焚燒工藝的興起與發展
目前在世界各國、填埋、堆肥和焚燒是處理市政污泥的幾種主要方法。
填埋在污泥處置的各種方法中簡便易行，但是各國并不對這種方法看好。因為人們逐漸考慮到填埋要占用大量的土地和花費大量的運輸費用。而且填埋場周圍的環境也會惡化，遭受滲瀝水、臭氣的困撓。另外，適合填埋的土地逐年減少。在美國，估計今后20年內，6500個填埋場中將有5000個被關閉；在歐洲，2000年后填埋在污泥處置中占的比例會迅速降低，到2005年將降低到10%左右，所填埋的物質僅限于有機物含量小于5%的廢棄物。
各國廣泛地將污泥用于農業堆肥，這種趨勢在今后一段時間內將仍然會得以延續，污泥農用的比例將平穩增加：從1985年的35%左右到2005年的45%左右。這種方式其實是最符合自然循環利用的觀念的，同時也是較為經濟的一種污泥處置的方法。但是，由于污泥中重金屬的沉積和有機污染問題，用于農業堆肥的污泥必須被有選擇的使用。Poletschny對德國的6800多種污泥樣品做了試驗，試驗結果同普通的農用土壤進行了對比，結果表明無限地將污泥應用于土壤之中可能導致在農用土地中重金屬的積聚。因此，目前對于污泥在農業和林業方面的應用有了嚴格的限定。為了規范污泥的使用，歐洲各國和美國均制定了相應的標準：如 ECDIRECTIVE（86／278／EEC）和 US503條例。我國政府也規定對于運用于農業的污泥必須符合農業部制定的《農用污泥中污染物質控制標準》（CB4284－84）的要求。
焚燒工藝的應用前景則越來越被看好，這種技術在目前為止是處理污泥的最好方法之一。第一，焚燒可以大量減少污泥的體積，相對于機械脫水的污泥來說，最終的焚燒產物體積只相當于最初產物的10%。第二，焚燒也可以殺死一切病原體，一切有機物在燃燒過程中都會最大程度的被分解，病原體和細菌也不例外。通過高溫處理，在燃燒殘渣內幾乎沒有病原體存在。此外，焚燒還可以解決污泥的惡臭問題。第三，經過脫水后的污泥的熱值相當于褐煤的水平，因此在一定條件下污泥可以自燃。這樣可以在一定程度上減輕污泥焚燒的費用。同時由于焚燒設備的結構不斷完善和有關焚燒技術的突破，原來存在的煙氣二次污染問題也得到了妥善的解決。焚燒技術成為了一項十分環保的污泥處置技術。據預測，焚燒所占的比重將由1992年的10%提高到2005年的38%。
2、國外污泥焚燒工藝的研究與應用
歐洲許多國家諸如德國、丹麥、瑞典、瑞士等國以及日本從90年代起就開始以焚燒工藝作為處理市政污泥的主要方法。德國已有將近40個污水處理廠擁有多年污泥焚燒工藝的實際運行經驗。其中10家工廠混燒生活垃圾和污泥，20多家焚燒城市污水污泥，9家工廠專門進行工業廢水污泥的焚燒處理。在德國，污泥焚燒爐首先始于多段豎爐。
目前，流化床焚燒爐的市場占有率超過了90%。丹麥，每年約有25%的污泥在32座焚燒廠中處理。瑞士政府2002年5月宣布：從2003年1月1日起瑞士將禁止污水廠的污泥用于農業，所有污水廠的污泥都要進行焚燒處理，這也意味著瑞士政府每年將額外耗資5800萬歐元用于污泥焚燒工藝。焚燒法處理污泥在日本應用得最廣，1984年處理量占72%。現在日本規模較大的污水處理廠大都采用焚燒法處理污泥，1992年，日本有1892座焚燒爐處理75%的市政污泥。
3、國內污泥焚燒工藝的研究與應用
在污泥處理方面，目前我國大部分的研究局限于污泥的堆肥作用，而對污泥的能源化利用很少，造成很大的能源浪費。尤其是對污泥的焚燒處理方面，由于耗資巨大、設備復雜、對操作人員的素質和技術水平要求高，因此這方面開展的工作就更少。目前只有浙江大學、中國科學研究院、清華大學和華中理工大學對污泥的焚燒原理進行了一定的研究。在實際工程方面，尤其是對運營多年、處理效果良好的工程實例的分析，在國內鮮有報導。在城市污水廠中，只有深圳特區污水處理廠用于焚燒。
浙江大學熱能所在用異重流化床燃用洗煤泥的基礎上，從1992年起就在國內首先系統地開展了污泥流化床焚燒技術的研究，井已取得很大成功。清華大學的碩士研究生奉華在2001年首次對北京地區的城市市政污泥的焚燒處理進行了研究。他以高碑店污水廠的污泥為主要研究對象，分析了污泥的成分特點和燃燒特性，并在預防二次污染方面，通過分析重金屬元素在污泥中的存在形式及對污泥焚燒前后重金屬含量的變化進行檢測，研究了重金屬在焚燒過程中的遷徙特性，并提出污泥灰渣處理的建議。
4、流化床焚燒工藝
流化床自從作為氣體發生爐工業化以來廣泛用于以化學工業為主的各種工業的各個工藝過程。
流化床焚燒爐的構造很簡單，主體設備是一個圓形塔體，下部設有分配氣體的分配板，塔內壁襯耐火材料，并裝有一定量的耐熱粒狀載體。氣體分配板有的由多孔板做成，有的平板上穿有一定形狀和數量的專業泵嘴。氣體從下部通人，并以一定速度通過分配板，使床內載體“沸騰”呈流化狀態。廢物從塔側或塔頂加人，在流化床層內進行于燥、粉碎、氣化等過程后，迅速燃燒。燃燒氣從塔頂排出，尾氣中夾帶的載體粒子和灰渣一般用于除塵器捕集后．載體可返回流化床內。流化床焚燒爐有如下特點：
（1）單位面積的處理能力很大；
（2）加到流化床的固體廢物，可以瞬間分散均勻（除特別粗大的塊體之外）
（3）不會產生急冷或急熱現象（即使一次投入較多量的可燃性廢棄物體）；
（4）在處理大量易揮發性物質時（如含油污泥）、也不會像多段爐那樣有引起爆炸的危險。
（5）流化床的結構簡單，設有機械傳動部件，故障少，建造費用低。
（6）空氣過量系數可以較少。
特別是，流化床焚燒爐還具有其本身獨特的優點：燃料適應性廣，易于實現對有害氣體SO2和NOX等的控制，還可獲得較高的燃燒效率等等。
5、污泥焚燒工藝的影響因素
焚燒必然以良好的燃燒為基礎，要使燃料完全燃燒，支配燃燒過程的有三個因素：時間、溫度、廢物和空氣之間的混合程度。這三個因素有著相互依賴的關系，而每一個因素又可單獨對燃燒產生影響。
5.1 時間
燃燒時間與固體廢物粒度的1～2次成正比，加熱時間近似地與粒度的平方成正比例。因此，確定廢物在燃燒室內的停留時間時，考慮固體粒度大小很重要。
5.2 溫度
一般來說，溫度高則燃燒速度快，廢物在爐內停留的時間短，而且此時燃燒速度受擴散控制，溫度的影響較小，即使溫度上升40℃，燃燒時間只減少1%，但爐壁及管道等容易損壞，當溫度較低時，燃燒速度受化學反應控制，溫度影響大，溫度上升40T，燃燒時間減少50%，所以，控制合適的溫度十分重要。
5.3 廢物和空氣之間的混合程度
為了使固體廢物燃燒完全，必須往燃燒室內鼓人過量的空氣，氧濃度高，燃燒速度快。但除了空氣供應充足，還要注意空氣在燃燒室內的分布，燃料和空氣中氧的混合如湍流程度，混合不充分，將導致不完全燃燒產物的生成。
6、結束語
焚燒法具有以下突出優點：大大減少了污泥的體積和重量；殺死一切病原體，污泥處理速度快，不需要長期儲存；污泥可就地焚燒，不需要長距離運輸月以回收能量用于發電和供熱。
但是，另一方面隨著焚燒工藝的引進使用，它所存在的若干基本問題也日漸暴露出來。其高昂的造價和煙氣處理問題已經成為制約污泥焚燒工藝的主要因素。所以，開發熱效率高，并能把環境污染控制在最小限度的焚燒工藝成為當務之急。
目前有關污泥焚燒工藝的研究大多集中在燃燒時重金屬和一些有毒有害氣體的去除效果方面。而有關污泥焚燒工藝操作條件對處理效果的影響，以及操作條件的優化方面（缺乏確切的數學模型）尚未見有系統的研究報告。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”
