工业废水处理剩余污泥的燃烧试验

1、.：.；工业废水处置剩余污泥的熄灭实验 魏昆生1，徐品虎1，丁大勇1，芮新红2，周强黍3，张宁生3 转贴自：工业用水与废水摘要：将脱水后含水率为85的化工污水处置的剩余污泥，按不同的比例掺混在燃煤中，经过CRF半工业化热态实验台的模拟熄灭，研讨了污泥掺混后对锅炉受热面的任务平安性、熄灭稳定性、熄灭效率以及烟气排放、灰渣成分的变化情况。污泥掺混比例不大于6，对煤粉锅炉受热面任务平安性不会产生不良影响，掺混比例不大于2时，排放的烟气可以满足环保要求。最正确掺混比例为2。关键词：污水处置；污泥处置；煤粉锅炉；熄灭实验中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：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污水处置产生的污泥是一种不稳定的、含水率较高的废弃物。根据固体废弃物的鉴别规范，城市污水处置厂产生的污泥属于普通废弃物，而精对苯二甲酸(PTA)化工污水处置安装产生的污泥属于危险废弃物，其综合利用途径更为狭窄。目前同类企业的污水处置厂对脱水后的污泥进展无害化处置的主要方法是干化或熄灭，主要设备根本上是引进国外的干化或熄灭设备，引进的设备一次性投资较大，处置85含水率的污泥普通吨投资在25-40万元之间，吨运，行

7、费用在100-200元之间，如此高昂的费用普通企业难以接受。结合企业的实践，提出了污泥与热电厂煤粉锅炉燃煤掺混熄灭的污泥处置方法。煤粉锅炉掺混工业废水处置脱水污泥熄灭，目前国内尚无先例，要利用热电厂锅炉对污泥进展掺混熄灭，需了解煤掺混污泥后熄灭的稳定性、熄灭效率、排放特性、结渣特性以及煤泥掺混熄灭对锅炉受热面的影响情况，确保锅炉系统的平安稳定运转。1 实验安装、实验方法及实验条件1.1 实验安装及工艺流程本实验是在辽宁省熄灭工程技术中心从加拿大引进的CRFCombustion Research Facility)实验台和引进德国NETZSCH公司的STA409型热分析天平上进展的1，实验安装工

8、艺流程见图1。CRF是一套模拟电厂煤粉锅炉熄灭的半工业化热态实验台，最大给煤量为30kg/h，熄灭热功率为1000MJ/h。主要由制粉、熄灭、除尘、紧缩空气和水冷却、数据采集和控制、烟气在线取样分析系统等六部分组成。炉膛分为5节，从上到下依次标志为M1,M2,M3,M4,M5，为5台在线烟气分析仪分别延续丈量烟气中的O2,CO2,CO,SO2及NOx。STA409型热分析天平式样最大分量20g，丈量分量变化范围0-5000mg,最大升温速率100min，最高炉温为1500，利用少量样品，在恒定升温速率下，对样品进展分量变化的热重分析(TC)、样品与惰性气体之间的差热分析(DTA)和熄灭分布的曲

9、线热重微分(DTG)研讨。1.2 实验方法与实验条件：1.2.1 实验方法将320kg原煤分成四等份。一份为原煤样，其他三份分别与1.633kg，3.333kg，5.106kg的污泥进展掺混，配制成0，2，4和6的4种不同比例的试样，用混煤机混合均匀，分别经磨煤机磨制成煤粉，在M1,M2,M3和M4布置4只硅碳棒，作为结渣试件。利用CRF在一样及熄灭稳定的条件下，测定样品熄灭时炉内温度场分布，测定烟气成分及飞灰中重金属及有害成分，飞灰及灰渣中可燃物含量。利用热分析天平测定上述试样的着火性能。1.2.2 实验条件实验资料本实验资料污泥取自仪化给排水厂污水处置安装的脱水污泥和仪化热电厂储煤场原煤，

10、其主要成分见表1。 表1 实验物料元素分析及工业分析 物料基准碳 w(C)/%氢 wH)/%氧 w(O)/%氮 w(N)/%硫 w(S)/%灰分 w(A)/$水分 w(M)/%挥发分 w(V)/%固定碳 w(FC)/%发热量Q/kJkg-1)低位高位煤空气枯燥基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枯燥无灰基daf)82.065.8

11、89.921.650.4842.0757.933236733738污泥空气枯燥基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枯燥无灰基daf)52.467.2229.099.212.0185.4214.58015011注：C，H，O，N，S为元素分析，其他为工业分析。 CRF热态实验条件 试样煤粉细度控制在月R90=25；给粉量坚持在16-18kgh；炉膛负压

12、控制在-33Pa；炉膛出口氧量为3-5；M1温度控制在01400。 热分析天平实验条件 试样煤粉细度控制在R90=25；升温速率控制为20min；氧气流量坚持在20mLmin。2 实验结果与讨论2.1 各工况实验结果为便于研讨和讨论，将试样进展编号。1#为对照实验的未掺污泥试样，2#，3#，4#为掺泥2，4，6的实验样本，并分别记为工况1、工况2，工况3和工况4。本研讨各工况测得的M节炉膛平均温度、着火温度和固定碳熄灭速率、烟气排放、飞灰可燃物含量及重金属和有害成分含量实验结果见表2。 表2 各工况实验敷据平均值汇总 序号工程工况1工况2工况3工况41实验样本1#2#3#4#1-1污泥掺混比例

13、02462着火、燃尽性能目的2-1着火温度t441.7448.6439.1441.22-2固定碳的质量分数%40.7840.039.2038.422-3燃尽时间min10.38.510.010.32-4固定碳平均熄灭数速率VFC/(kgmin-1)0.3960.470.3920.3732-5最大平均熄灭数速率dW/dt)80/(kgmin-1)0.6880.6650.6750.7552-6熄灭失重开场温度/318.8308.6307.1298.02-7熄灭失重终了温度/748.7766.0783.8738.22-8失重%71.0572.7868.1880.013炉膛温度变化情况3-1炉膛平均温

14、度M1/1327.91327.41318.81317.23-2炉膛平均温度M2/1291.41298.81249.01250.83-3炉膛平均温度M3/1115.51114.11034.41052.23-4炉膛平均温度M4/840.6831.5737.4759.13-5给煤量/(kgh-115.9616.0016.8016.673-6负压/Pa-0.33-0.30-0.33-0.334烟气排放物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 实验结果阐明2.2.1 锅炉受热面任务情况着火温度和固定碳熄灭速率从表2可以看出，各工况燃料着火温度相差不大，工况2的燃料着火温度最高，阐明污泥掺入比例对混煤的着火温度影响不大。混煤的固定碳平均熄灭速率VFC介于构成混煤的各成分的相应参数值之间，并且接近于占主要成分的煤。所以煤所占比例越大，其VFC与原煤的VFC值差就越小，验证了工况2的燃料固定

16、碳平均熄灭速率最大。混煤熄灭的稳定性在各个工况进展过程中，经过CRF热态实验台的火焰察看孔对炉内的熄灭进展察看，发现各工况火焰均很亮堂，熄灭稳定，且差别不大。样品分量变化热重分析(TC)、样品与惰性气体之间的差热分析(DTA)和熄灭分布的曲线热重微分(DTC)曲线无拖尾景象，各种比例混煤的燃料燃尽特性较好，其燃尽特性几乎没有改动。混煤熄灭的炉膛温度根据炉膛温度分布的曲线变化(见图2)，对比4个工况的炉膛M1,M2,M3和M4位置平均温度的变化，可知随着掺人污泥的比例逐渐升高，在给煤量差别不大的情况下，炉膛温度有所下降，缘由是燃料的发热量下降而导致的结果。机械不完全熄灭损失由表3可见，飞灰中的可

17、燃物含量较高，使得机械不完全熄灭损失增大。由于CRF热态实验台上完全模拟现场的任务条件，难度很大，在熄灭过程中， CO的浓度不断坚持着很高的程度，呵斥熄灭效率下降，实践运转中可采取适当措施防止这种情况的出现。 表3 飞灰可燃物含量 序号工程工况1工况2工况3工况45-1可燃物的质量分数ad)/%9.213.8813.087.885-2大渣中可燃物的质量分数ad)/%0.593.180.185.022.2.2 排放物的变化情况烟气排放特性的变化图3、图4为各工况烟气排放物随污泥掺混量变化的曲线，从图3、图4中可以看出，随着掺入污泥比例的添加，SO2，NOx，HCl和HF的排放浓度均有所添加。HC

18、l和HF的排放浓度都较低，符合国标(GB18484-2001)2的要求。国标(CB 13223-1996)3，未对NOx作规定，新、改、扩建的火电厂，SO2的最高允许排放浓度为2100mgm3，依此规范，工况3和工况4的SO2的排放浓度已超标，根据图3曲线分析达标的掺混比例约为2.2，超出此比例，烟气需进展脱硫处置。飞灰中重金属及有害成分表4列出的各工况飞灰的浸出毒性，均符合国标4的要求，飞灰中重金属及有害成分的含量都未超越国家排放规范。 表4 各工况飞灰的漫出毒性 mgL-1序号工程工况1工况2工况3工况4规范允许值6-1总铅0.520.460.530.6936-2总铅0.540.310.846.09106-3六价钱0.0160.0030.0040.0021.56-4总锌0.220.240.190.3503 结论经过炉膛温度的变化分析，从燃料在4种工况下的熄灭稳定，火焰亮堂，燃料着火温度相差不大，燃料燃尽特性均较好的情况来看，在燃煤中掺混污泥的比例不大于6，对锅炉熄灭的稳定性和锅炉参数没有明显的影响，对锅炉受热面任务的平安性不会产生不良影响。掺混燃料的水分随掺