印染污泥干化回用于火电厂的技术研究

李菲菲　陈晓青　宋勇　余莉

摘 要：随着印染废水处理量的增大，产生的污泥量也不断增大，因此，实现污泥的减量化、稳定化和无害化，鼓励回收和利用污泥中的能源和资源成为污泥处置的热点。本文将污泥与煤混合回用于火电厂，探究了污泥含水率和对灰分、挥发分和剩余热值的影响，从而确定最佳的污泥含水率和污泥和煤的混合比例。结果表明：污泥和煤混合使用于火电厂发电时，含水率不宜超过40%，污泥和煤的混合比例不宜超过1：4。

关键词：污泥焚烧;火电厂;热值;含水率

1 引言

印染污泥是指污水处理厂在污水处理过程中产生的污泥。近年来，印染污水处理的发展增加了污水污泥的数量，因此，污泥的安全处理处置问题日益突出。目前，国内外污泥处理处置技术主要有卫生填埋、园林用土、建材利用、污泥焚烧、污泥堆肥等。中国工业污泥的主要处理方法为卫生填埋。但是，废水污泥是一种可生物降解材料，如果填埋，会产生大量的甲烷排放。此外，填埋占用大量土地，当前我国土地资源紧缺。因此，污泥应尽可能得到有效的处理和利用途径。污泥单独焚烧时效果不稳定且热值较低，消耗的辅助能源也较多，所需的前期投资成本和运行成本较高，工艺操作繁琐，焚烧后排放的烟气中颗粒物浓度也较大，易发生事故，对工艺运行过程的管理要求较高。因此，采用将污泥和煤混合焚燒用于火电厂发电的处置技术，既可以实现污泥的减量化，又可以节省热电厂煤的使用量，也不用单独建设污泥焚烧炉，节省投资和运行成本。本文将污泥和煤混合回用于火电厂发电，探索了污泥含水率和污泥和煤混合比例对灰分、挥发分和剩余热值的影响。

2 材料与方法

污泥和煤的热值用氧弹热量计测定。灰分和挥发分采用马弗炉测定。

3 实验结果

3.1 不同含水率污泥与煤混合实验结果

将煤和一定含水率（30%、40%、50%）的污泥按一定比例（1：4）混合均匀后测定其灰分、挥发分和剩余热值。

由图1（左侧）可以看出污泥和煤混合的样品灰分都低于纯煤的灰分，同时挥发分大于纯煤的挥发分。这说明污泥和煤混合后残渣中的可燃成分增多，燃烧不完全。此外，随着污泥含水率的增加，混合样品的挥发分增加，灰分减小，由此可见污泥含水率越大，污泥和煤进行混合后的残渣中的可燃成分越多，燃烧越不完全。因此，污泥含水率越小，混合样品的焚烧效果越好。

图1（右侧）可以看出，随着污泥含水率的增加，污泥和煤进行混合后残渣的剩余热值逐渐增大。在煤中混入污泥后，其剩余热值有均高于煤单独进行焚烧时的剩余热值，这说明混入污泥后，样品的焚烧效果变差，燃烧不完全。而且，随着污泥含水率的增加，污泥和煤混合样品的残渣中剩余热值也随着增加。这进一步证明污泥和煤进行混合时，污泥的含水率越低，焚烧效果越好，焚烧效率越高。综合分析，可以看出污泥在和煤混合后用于火电厂发电时，污泥的含水率不宜超过40%。

3.2 不同泥煤比的掺烧实验结果

将一定含水率（40%）的污泥和煤按一定比例（1：1、1：3、1：4、1：5）混合均匀后测定其灰分、挥发分和剩余热值。

由图2（左侧）可以看出，随着污泥和煤混合比例的不断增大，其灰分越小而挥发分含量越大。而且，混合样品的灰分含量均低于纯煤的灰分，挥发分均高于纯煤的挥发分。当污泥和煤的比例超过1：3时，灰分降低趋势比较显著，同时挥发分增加趋势比较显著。这说明污泥和煤混合后用于火电厂发电时，污泥所占的比例越小，燃烧效果越好。

由图2（右侧）可以看出，污泥和煤进行混合时，随着污泥和煤混合比例的不断增大其剩余热值也越大，当污泥和煤的比例超过1：4时，污泥的剩余热值显著增加。当污泥和煤的比例为1：1时，剩余热值相当大，说明燃烧效率很不理想。从经济角度来考虑，当污泥和煤混合后用于火电厂发电时，应将经济污泥和煤的比例确定为1：4。

4 结论

不同含水率的污泥混合时，污泥含水率超过40%时，挥发分增加幅度较大，同时灰分、剩余热值下降幅度增大。不同比例的混合时，污泥和煤的比例超过1：4时，灰分下降增大，挥发分和剩余热值增加幅度增大。从经济方面考虑，污泥和煤掺烧使用于火电厂发电时，含水率不宜超过40%，污泥和煤的比例不宜超过1：4。

参考文献：

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[2]戎淑群，洪禹.污泥干化协同焚烧技术在燃煤电厂应用的探讨[J].能源与环境，2014（05）：75-77.

[3]孙明华.城市污泥“两段式”干化及协同焚烧研究[D].清华大学，2015.

基金项目：国家重点研发计划项目，水资源高效开发利用专项【2016YFC0400507】

通讯作者：余莉