工业废水处理剩余污泥的燃烧试验

工业废水处处理剩余余污泥的的燃烧试试验[作者：：魏昆生生1，徐徐品虎11，丁大大勇1，芮芮新红22，周强强黍3，张张宁生33

]转贴自：工工业用水水与废水水摘要：将脱脱水后含含水率为为85％％的化工工污水处处理的剩剩余污泥泥，按不不同的比比例掺混混在燃煤煤中，通通过CRRF半工工业化热热态试验验台的模模拟燃烧烧，研究究了污泥泥掺混后后对锅炉炉受热面面的工作作安全性性、燃烧烧稳定性性、燃烧烧效率以以及烟气气排放、灰灰渣成分分的变化化情况。污污泥掺混混比例不不大于66％，对对煤粉锅锅炉受热热面工作作安全性性不会产产生不良良影响，掺掺混比例例不大于于2％时时，排放放的烟气气能够满满足环保保要求。最最佳掺混混比例为为2％。

关键词：污水处理；污泥处置；煤粉锅炉；燃烧试验

中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1009-2455(2003)05-0047—04ACommbusstioonTTesttoffReesidduallSlludggeffrommInndusstriialWasstewwateerTTreaatmeent

WWEIKunn-shhengg1，XUUPiin-hhu1，DIINGDa--yonng1，RUUIXXin--honng2，ZHHOUQiaang--taii3，ZHHANGGNiing--sheeng33

(1..TheeWaaterrSuuppllyaandDraainaagePlaantofSINNOPEECYYizhhenggChhemiicallFiibreeCOO.，LLtd..，yiizheeng

21119000,CChinna；22.ThhePPoweerEEngiineeerinngDDepaartmmenttoffNaanjiingEnggineeeriingInsstittutee，Naanjiing21000133，Chhin；；3.TThePowwerEnggineeeriingDepparttmenntoofSSouttheaastUniiverrsitty,Nannjinng22100018,,Chhinaa)Abstrractt：Thheddehyydraateddreesidduallslludggewwithhawatterconntenntoof885％froomtthetreeatmmenttoffchhemiicallwaasteewatterwassmiixeddinntofueelccoallinndiiffeerenntppropporttionns．TThenn，annannaloogccombbusttionnoffthhemmixttureewaaspperfformmedinaCCRFsemmi-iinduustrriallthhermmalcommbusstioonttesttriigttottesttwoorkiingsaffetyyoffthhehheattedsurrfacceoofttheboiilerr，thhesstabbiliityanddeffficcienncyoftheecoombuustiionanddthhecchanngessoffofffggasdisschaargiinganddoffdrregsscoompoosittionn.WWhennthhemmixiingrattioofsluudgeewaasbbeloow66peerceent，tthecommbusstioonddidnottprroduuceharrmfuuleeffeecttotheewoorkiingsaffetyyoffthhehheattedsurrfacceooftthepullverrizeedccoallbooileer；aandwheentthemixxinggraatioowaas≤≤2perrcennt，ttheofffgaasddisccharrginngccoulldmmeettthheeenviironnmenntallprroteectiionreqquirremeentss，thheooptiimummmiixinngrratiiobbeinng22peerceent．．

Keeywwordds：wasstewwateerttreaatmeent；；s1uudgeediispoosall；puulveerizzedcoaalbboiller；；commbusstioonttestt污水处处理产生生的污泥泥是一种种不稳定定的、含含水率较较高的废废弃物。根根据固体体废弃物物的鉴别别标准，城城市污水水处理厂厂产生的的污泥属属于一般般废弃物物，而精精对苯二二甲酸((PTAA)化工工污水处处理装置置产生的的污泥属属于危险险废弃物物，其综综合利用用途径更更为狭窄窄。目前前同类企企业的污污水处理理厂对脱脱水后的的污泥进进行无害害化处理理的主要要方法是是干化或或焚烧，主主要设备备基本上上是引进进国外的的干化或或焚烧设设备，引引进的设设备一次次性投资资较大，处处理855％含水水率的污污泥一般般吨投资资在255-400万元之之间，吨吨运，行行费用在在1000-2000元之之间，如如此高昂昂的费用用一般企企业难以以承受。结结合企业业的实际际，提出出了污泥泥与热电电厂煤粉粉锅炉燃燃煤掺混混燃烧的的污泥处处理方法法。

煤粉锅锅炉掺混混工业废废水处理理脱水污污泥燃烧烧，目前前国内尚尚无先例例，要利利用热电电厂锅炉炉对污泥泥进行掺掺混燃烧烧，需了了解煤掺掺混污泥泥后燃烧烧的稳定定性、燃燃烧效率率、排放放特性、结结渣特性性以及煤煤泥掺混混燃烧对对锅炉受受热面的的影响情情况，确确保锅炉炉系统的的安全稳稳定运行行。1实验装装置、试试验方法法及试验验条件1.1试试验装置置及工艺艺流程

本试试验是在在辽宁省省燃烧工工程技术术中心从从加拿大大引进的的CRFF（CoombuustiionRessearrchFacciliity))试验台台和引进进德国NNETZZSCHH公司的的STAA4099型热分分析天平平上进行行的[11]，试试验装置置工艺流流程见图图1。CCRF是是一套模模拟电厂厂煤粉锅锅炉燃烧烧的半工工业化热热态试验验台，最最大给煤煤量为330kgg/h，燃燃烧热功功率为110000MJ//h。主主要由制制粉、燃燃烧、除除尘、压压缩空气气和水冷冷却、数数据采集集和控制制、烟气气在线取取样分析析系统等等六部分分组成。炉炉膛分为为5节，从从上到下下依次标标记为MM1,M2,M3,M4,M5，为55台在线线烟气分分析仪分分别连续续测量烟烟气中的的O2,COO2,COO,SOO2及NOOx。SSTA4409型型热分析析天平式式样最大大重量220g，测测量重量量变化范范围0--50000mgg,最大大升温速速率1000℃／miin，最最高炉温温为15500℃℃，利用用少量样样品，在在恒定升升温速率率下，对对样品进进行重量量变化的的热重分分析(TTC)、样样品与惰惰性气体体之间的的差热分分析(DDTA))和燃烧烧分布的的曲线热热重微分分(DTTG)研研究。1.2试试验方法法与试验验条件：：

1.22.1试验方方法

将将3200kg原原煤分成成四等份份。一份份为原煤煤样，其其余三份份分别与与1.6633kkg，3.3333kkg，5.1106kkg的污污泥进行行掺混，配配制成00％，22％，44％和66％的44种不同同比例的的试样，用用混煤机机混合均均匀，分分别经磨磨煤机磨磨制成煤煤粉，在在M1,,M2,M3和M4布置44只硅碳碳棒，作作为结渣渣试件。利利用CRRF在相相同及燃燃烧稳定定的条件件下，测测定样品品燃烧时时炉内温温度场分分布，测测定烟气气成分及及飞灰中中重金属属及有害害成分，飞飞灰及灰灰渣中可可燃物含含量。利利用热分分析天平平测定上上述试样样的着火火性能。

1.2.2试验条件

①试验材料

本试验材料污泥取自仪化给排水厂污水处理装置的脱水污泥和仪化热电厂储煤场原煤，其主要成分见表1。表1

试试验物料料元素分分析及工工业分析析物料基准碳w(C)/%氢w（H)/%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/（kJ·kg-1)低位高位煤空气干燥基（ad)59.614.277.211.20.3525.51.8630.5642.0824508干燥基（d）60.744.357.341.220.3625.9831.1442.882395724972收到基（ar)57.764.146.991.160.3424.714.9029.6140.782278323748干燥无灰基（daf)82.065.889.921.650.4842.0757.933236733738污泥空气干燥基（ad)32.814.5218.195.761.2628.668.8053.429.129388干燥基（d）35.984.9519.956.325.7631.4358.5710.0010294收到基（ar)4.940.682.740.870.194.3286.268.051.3701414干燥无灰基（daf)52.467.2229.099.212.0185.4214.58015011注：C，HH，O，NN，S为为元素分分析，其其余为工工业分析析。

②CRFF热态试试验条件件

试样煤煤粉细度度控制在在月R990=225％；；给粉量量保持在在16--18kkg／hh；炉膛膛负压控控制在--33PPa；炉炉膛出口口氧量为为3％--5％；；M1温度控控制在113500—14000℃。

③热分析析天平试试验条件件

试样煤煤粉细度度控制在在R900=255％；升升温速率率控制为为20℃／miin；氧氧气流量量保持在在20mmL／mmin。2试验结结果与讨讨论2.1各各工况试试验结果果

为为便于研研究和讨讨论，将将试样进进行编号号。1##为对照照试验的的未掺污污泥试样样，2##，3##，4##为掺泥泥2％，44％，66％的试试验样本本，并分分别记为为工况11、工况况2，工工况3和和工况44。

本研究究各工况况测得的的M节炉炉膛平均均温度、着着火温度度和固定定碳燃烧烧速率、烟烟气排放放、飞灰灰可燃物物含量及及重金属属和有害害成分含含量试验验结果见见表2。表2各工工况试验验敷据平平均值汇汇总序号项目工况1工况2工况3工况41试验样本1#2#3#4#1-1污泥掺混比例／％02462着火、燃尽性能指标

2-1着火温度t／℃441.7448.6439.1441.22-2固定碳的质量分数／%40.7840.039.2038.422-3燃尽时间／min10.38.510.010.32-4固定碳平均燃烧数速率VFC/(kg·min-1)0.3960.470.3920.3732-5最大平均燃烧数速率（dW/dt)80/(kg·min-1)0.6880.6650.6750.7552-6燃烧失重开始温度/℃318.8308.6307.1298.02-7燃烧失重结束温度/℃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/(kg·h-1）15.9616.0016.8016.673-6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)/%14.314.7515.7125.644-3ρ（CO)/(g·m-3)410.9402.3301574.44-4ρ(SO2)/(g·m-3)438.1542.8851.7859.24-5ρ(NOx)/(g·m-3)333.9355.8480.3519.04-6ρ(HCL)/mg·m-3)1.911.2854.78511.644-7ρ(HF)/(mg·m-3)0.05＜0.030.170.1152.2试试验结果果表明

22.2..1锅炉炉受热面面工作情情况

①着火温温度和固固定碳燃燃烧速率率从表22可以看看出，各各工况燃燃料着火火温度相相差不大大，工况况2的燃燃料着火火温度最最高，说说明污泥泥掺入比比例对混混煤的着着火温度度影响不不大。混混煤的固固定碳平平均燃烧烧速率VVFC介于于构成混混煤的各各成分的的相应参参数值之之间，并并且接近近于占主主要成分分的煤。所所以煤所所占比例例越大，其其VFCC与原煤煤的VFFC值差差就越小小，验证证了工况况2的燃燃料固定定碳平均均燃烧速速率最大大。

②混煤燃燃烧的稳稳定性

在各各个工况况进行过过程中，通通过CRRF热态态试验台台的火焰焰观察孔孔对炉内内的燃烧烧进行观观察，发发现各工工况火焰焰均很明明亮，燃燃烧稳定定，且差差别不大大。样品品重量变变化热重重分析((TC))、样品品与惰性性气体之之间的差差热分析析(DTTA)和和燃烧分分布的曲曲线热重重微分((DTCC)曲线线无拖尾尾现象，各各种比例例混煤的的燃料燃燃尽特性性较好，其其燃尽特特性几乎乎没有改改变。

③混煤燃燃烧的炉炉膛温度度

根根据炉膛膛温度分分布的曲曲线变化化(见图图2)，对对比4个个工况的的炉膛MM1,M2,M3和M4位置平平均温度度的变化化，可知知随着掺掺人污泥泥的比例例逐渐升升高，在在给煤量量差别不不大的情情况下，炉炉膛温度度有所下下降，原原因是燃燃料的发发热量下下降而导导致的结结果。④机械不完完全燃烧烧损失

由表表3可见见，飞灰灰中的可可燃物含含量较高高，使得得机械不不完全燃燃烧损失失增大。由由于CRRF热态态试验台台上完全全模拟现现场的工工作条件件，难度度很大，在在燃烧过过程中，CO的的浓度一一直保持持着很高高的水平平，造成成燃烧效效率下降降，实际际运行中中可采取取适当措措施避免免这种情情况的出出现。表3飞灰灰可燃物物含量序号项目工况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)/%0.593.180.185.022.2.22排放放物的变变化情况况

①烟气排排放特性性的变化化

图图3、图图4为各各工况烟烟气排放放物随污污泥掺混混量变化化的曲线线，从图图3、图图4中可可以看出出，随着着掺入污污泥比例例的增加加，SOO2，NOOx，HCCl和HHF的排排放浓度度均有所所增加。HCll和HFF的排放放浓度都都较低，符符合国标标(GBB184484--20001)《危危险废弃弃物焚烧烧污染控控制标准准》[22]的要要求。国国标(CCB1132223-119966)《火火电厂大大气污染染排放标标准》[[3]，未未对NOOx作规定定，新、改改、扩建建的火电电厂，SSO2的最高高允许排排放浓度度为21100mmg／mm3，依此此标准，工工况3和和工况44的SOO2的排放放浓度已已超标，根根据图33曲线分分析达标标的掺混混比例约约为2..2％，超超出此比比例，烟烟气需进进行脱硫硫处理。

②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《危险废弃物鉴别标准——浸出毒性鉴别》[4]的要求，飞灰中重金属及有害成分的含量都未超过国家排放标准。表4各工工况飞灰灰的漫出出毒性

mgg·L-1序号项目工况1工况2工况3工况4标准允许值6-1总铅0.520.460.530.69＜36-2总铅0.540.310.846.09＜106-3六价格0.0160.0030.004＜0.002＜1.56-4总锌0.220.240.190.3＜503结论①通过炉膛膛温度的的变化分分析，从从燃料在在4种工工况下的的燃烧稳稳定，火火焰明亮亮，燃料料着火温温度相差差不大，燃燃料燃尽尽特性均均较好的的情况来来看，在在燃煤中中掺混污污泥的比比例不大大于6％％，对锅锅炉燃烧烧的稳定定性和锅锅炉参数数没有明明显的影影响，对对锅炉受受热面工工作的安安全性不不会产生生不良影影响。

②掺混燃燃料的水水分随掺掺混污泥泥量的增增加而上上升，当当掺混比比例为44％时，掺掺混燃