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详解 | 剩余污泥焚烧稳定化技术之工艺控制及其他

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为了使焚烧工艺高效运行,需从以下几方面进行考虑。
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1.脱水
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© 环保之家[2tech.cn]1 Z5 }) {! X7 |0 `* N3 O应重点考虑在污泥进行干燥或焚烧处理前对脱水工艺进行优化,从而节省燃料。对给定的污泥,若其泥饼的挥发性固体(VS)含量升高,每吨污泥的辅助燃料费用降低(U.S.EPA,1986)。若泥饼的VS含量足够高,污泥可自燃,不必舔加辅助燃料。所需的! ]5 k/ ?9 Q8 ]. H: o5 T# z© 2tech.cn
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辅助燃料和进料污泥的固体浓度之间的关系如下图。
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© 环保之家[2tech.cn]$ M+ a% E4 k4 F2.热量回收& ?' h9 R2 r) d" d, ]3 {: z8 n© 2tech.cn
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通过循环工艺气体可回收热量对助燃空气进行预热。对于固体含量一定的泥饼,只有提供足够的热量才能使水分温度升高,焚烧产品达到最高温度。然而通过热量回收,温度可升高到更高温度进行脱臭。8 a. [: F) x+ Z; s9 z3 D© 2tech.cn
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3.气体要求
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燃烧需要的空气包括为保证完全燃烧所需过盘空气的化学计量。过量空气量随焚烧炉类型、污泥类型和烟道气最终处置方式的不同而变化。由于过量空气需要燃料对其进行加热,所以在保证发生完全燃烧和除臭的前提下提供最少的过盘空气量。空气量过少会导致不完全燃烧,影响除臭。
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4.污混的热值7 g% K) _0 u. P; E4 d© 2tech.cn
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污泥的热值对于降低辅助燃料消耗很重要。污泥中的可燃元素包括碳、硫和氢,它们主要存在于油脂、糖类和蛋白质等有机物中。这些物质与氧气结合释放出热量,井释放出二氧化碳、二氧化硫和水。
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© 环保之家[2tech.cn]4 y+ G6 w; E1 K7 _& C/ W不同污泥及其组分的典型热值列于下表。0 {; Q6 {6 x% y8 H8 j8 Q© 2tech.cn

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经消化处理后污泥中的挥发性物质含量降低,从而大大降低污泥的热值。随着精泥挥发性物质含盘增加,辅助燃料消耗减少。提高污泥挥发性物质含量的方法有:除去污泥中的砂粒等无机物;污泥脱水工艺避免使用氯化铁和石灰等无机化学药品;污泥焚烧前避免采用消化等生物处理工艺。
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© 环保之家[2tech.cn]. M" C+ X4 B: N- ?/ J5.多段式焚烧炉
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与干燥工艺一样,多段式焚烧炉可连续操作或间歇操作。但是当多段炉来运行时,需向炉内输入辅助燃料以维持温度来保护耐火材料(U.S.EPA,1986)。. d' u7 O: I7 _' w2 l© 2tech.cn
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尽管在不同的设备中温度不尽相同,但任何一个给定的炉膛内需保持温度恒定,以确保运行条件一致。温度通常与下列因素关联:进料污泥和供气系统或辅助燃料进料和供气系统。如果温度降低,则需补充更多的污泥或辅助燃料和空气,反之亦然。5 q5 D& c* x( j) E© 2tech.cn
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通常多段式焚烧炉运行时有3个不同的燃烧段:$ ~: x3 R! o4 {: w8 \/ ?© 2tech.cn
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(1)2层或2层以上上层炉层,大部分自由水在此蒸发;) N' L, G! m' ]© 2tech.cn
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(2)2层或2层以上中间炉层,温度超过820℃,污泥挥发性物质在此处燃烧;
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© 环保之家[2tech.cn]! a6 |: J: w9 |! f% C1 [(3)底层炉层,灰烬通过加热冷却器进入的空气而在此冷却。在水分蒸发的第一段,污泥温度不跑过约60℃,在此温度下,挥发性物质无明显去1 G+ y) _8 S6 h9 Q. T7 b+ c& b" z© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]/ M0 N/ W# l& B2 V' U# }- L除,也不产生臭味。污泥含水率为75%时,不发生挥发性物质的蒸馆,直到80-90%的水被蒸发后才发生。此时,在焚烧炉内移动了相当距离后的污泥和高温气体接触,挥发性物质燃烧,产生臭味。通常,当需要添加辅助燃料维持多段式焚烧炉的燃烧时,排气口温度超过480℃即表明太多的燃料已被燃烧。( n6 Z& F. p% P/ a) S7 B7 X: n© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]$ y+ U. v+ _8 X. M& Z6 m& ~. ~$ \对烟道排放参数的分析可用来确定焚烧炉的典型操作条件。通常对烟道中的氧气、二氧化碳和一氧化碳进行自动监测并与预设值进行比较。一氧化碳含量升高说明发生了不完全燃烧;与此同时若氧气含量与预设值相当,说明污泥和空气的搅拌效率下降或者进料污泥的含水率高于正常值而导致温度降低。当空气从焚烧段鼓入,可能使瘟度误读过高。任何情况下,可对烟道气进行分析以确定系统是否正常运行,井发现故障。
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通过采取适当的措施可排除故障,恢复正常运行。6 }4 K; C$ R# h( \© 2tech.cn
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6.流化床焚烧炉
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多段式焚烧炉运行的基本原则同样适用于流化床焚烧炉的运行(U.S.EPA,1986)。流化床焚烧炉的一个优势是:间歇操作时无需消耗辅助燃料。这是因为流化床焚烧炉的沙床就像一个巨大的热库,可在较长时间内维持焚烧炉热量。另外,流化床焚烧炉的温度控制也更简单。
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鼓入流化床焚烧炉的空气量是一个重要的变量。过多的空气量会吹走沙子并使烟道气中含有不完全燃烧产物,还会造成不必要的燃料消辑。空气量不足则导致排放的废气中含有来燃烧的可燃组分。流化床焚烧炉一般采用20%-40%的过盘空气。实际应用中,通过测定焚烧炉废气中的氧气含盘对空气量进行调节,以维持空气中的氧气含量在4%-6%。
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由于理论空气盘不足以使燃料完全燃烧,故应加入过量的空气。过量的空气用理论空气量的百分比来表示。例如,如果燃料燃烧需要的理论空气量为1000标准立方英尺空气每分钟(SCFM),实际空气量为1200SCFM,则过盘空气百分比为:+ T% ^! v- E9 k6 t. @' p$ o© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]4 r: a6 h% D& F& c4 l(实际空气量 - 理论空气量)×100/理论空气量9 o) h1 K( I: V. L4 g" P© 2tech.cn
= (1200-1000)×100/1000 = 20%过量空气( c8 N& j: {8 I# }  T© 2tech.cn
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在启动过程中,添加辅助燃料以提高抄床层温度到约650℃左右。一旦污泥开始进入焚烧炉,逐步调整降低辅助燃料量使窍泥最大程度地释放出热量,避免燃料浪费。逐渐减少辅助燃料的加入量,使其降至维持床层温度在680-700℃的最少辅助燃料需要量。
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通常运行时,无空气预热器的流化床所需的燃料虽多于多段式焚烧炉,但如果多段式焚烧炉需要进行气体脱臭处理,则两者的燃料需要盘基本相等。: s$ H1 B" Y! O. h) C) I* h# T© 2tech.cn
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7.安全与健康保护
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通常情况下,以上工艺都在密闭容器中进行,使工作人员暴露的可能性减少到最低。但是,这些在高温下运行的设备可能造成危险,在这些设备、阔门、风扇、鼓风机、反应器和热交换器内部或周围工作的职员应采取基本的预防措施。设备,阀门、风扇和鼓风机应装有护栏、盖子和标志以防不慎接触造成灼伤。! d, p' w7 i, I# C4 C© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]- [1 u- P# n% Y! J5 s: \" h5 K7 A8.故障排除
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© 环保之家[2tech.cn]2 n# n# M. e$ t' N8 k, h1 c- f) F焚烧处理故障险断排除指南列于下表,这将有助于运营者发现问题并制定解决方案。: v% B8 i/ J& x4 ?© 2tech.cn
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