污泥焚烧具有处理速度快，处理量大，占地面积小，不需要长期储存，可就地焚烧，不需要长距离运输，可以回收能量用于供热或发电等特点，被认为是污泥处置技术中最有发展前景的方法之一。
1 污泥焚烧分类
污泥焚烧是指污泥中的有机质在一定温度、气相充分有氧的条件下发生燃烧反应，并转化成CO2和H2O等无害物质的处理方法。目前，污泥焚烧技术可大致分为两类，即直接焚烧技术和混合焚烧技术。
1.1直接燃烧技术
直接焚烧技术是在污泥含水率较低和热值较高的前提条件下，添加少量辅助燃料或不添加辅助燃料进行焚烧处理。但当污泥含水率较高，热值较低时，直接进入焚烧炉焚烧会消耗大量的辅助燃料，能量利用率低，运行费用高。
1.2混合燃烧技术
混合焚烧技术是指将污泥与其他可燃物(如煤、生活垃圾和生物质等)进行混合燃烧。与污泥干化焚烧的处理技术相比，混合燃烧技术只需要建立污泥输送系统，而省去了污泥干化系统的投资与建设，系统简单，操作方便，但是存在以下问题：
1)污泥含水率高、热值低和掺烧比例大时，不易燃烧，需要补充大量辅助燃料，增加运行费用。
2)作为污染物的污泥在焚烧时需要较大的空气过剩系数，而且污泥含水率过高，导致烟气排量增大，锅炉效率降低，烟气系统磨损严重。
3)污泥脱水后，含水率仍较高，掺烧比例一般在10%左右，污泥处理的能力有限。污泥脱水到60%左右时，黏度系数较大，输送能耗高且易堵塞。
2 污泥焚烧设备
焚烧污泥可采用流化床、竖式多层炉、回转窑、旋风炉和其它不同形式的熔炼炉,而流化床焚烧炉的应用最为广泛。
2.1流化床焚烧炉
流化床自从作为气体发生炉工业化以来，广泛用于以化学工业为主的各种工业的各个工艺过程。20世纪早期开始将流化床焚烧炉应用于污泥焚烧领域。1962年，德国建议并开始运行了欧洲第1座污泥焚烧厂。
流化床焚烧炉主体设备是一个圆形塔体，塔内壁衬耐火材料，炉膛下部布置有耐高温的布风板，布风板上装有惰性颗粒，通过床下布风使床内载体“沸腾”呈流化状态。污泥加入后与载体接触实现快速的传质传热，污泥处于激烈的翻腾和循环流动中，污泥燃烬率高。
图1 流化床焚烧炉
流化床焚烧炉可以直接焚烧机械脱水污泥，也可以焚烧干化后的污泥。两种工艺配合适当的烟气净化系统都能使烟气达到严格的排放标准。流化床用于污泥焚烧处理具有以下优点：
（1）由于流化层内粒子处于激烈运动状态，粒子与气体之间的传质与传热速度很快，单位面积的处理能力很大。
（2）流化床层内处于完全混合状态，所以加到流化床的固体废物，除特别粗大的块体之外，都可以瞬间分散均匀。
（3）由于载体本身可以蓄存大量热量，并且处于流动状态，所以床层反应温度均匀，很少发生局部过热现象，床内温度容易控制。
（4）在处理含有大量易挥发性物质时（如含油污泥），也不会像多段炉那样有引起爆炸的危险。
（5）空气过剩系数可以较小。
（6）能减少有害气体SO2和NOx等的排放，对环境更友好等。因此，流化床焚烧炉得到了较好的应用，其型式有道尔－奥利弗(Dorr-Oliver)流化床焚烧炉、回旋型流化床焚烧炉、带干燥段的流化床焚烧炉等。
2.2多层炉排炉
发达国家早期的污泥焚烧厂基本均采用多层炉排炉，多层炉一般直径为8m，高14m，由14层炉排组成，污泥从多层炉顶部加入，在旋转耙的作用下一层层落入下部炉排。污泥从上部炉排到下部炉排的燃烧可分为3个阶段:第1段为加热段，污泥被预热气化；第2段为燃烧段，污泥在这里进行焚烧；第3段为燃尽段，污泥燃烧完全，并排出炉渣。这种炉排是由耐磨和耐高温的特殊合金制成的，炉膛侧壁和天井由水冷或耐火砖炉壁构成，能保证污泥在控制的温度条件下燃烧、燃尽。
图2 多层炉排炉
多层炉排炉的优点为热烟气直接接触污泥，热效率很高。多层炉排炉存在的问题主要是干燥和燃烧分多段，物料处理缓慢，温度控制、运转操作等较复杂，且需要较多的燃料。
2.3回转窑炉
回转窑炉在工业上应用比较广泛。回转窑炉一般由一个内衬耐火材料或管式水冷壁的旋转圆筒组成。物料从回转式转筒的上端送入，污泥在滚筒中缓慢翻滚，与热烟气充分接触混合，在高温状态下(800～1000℃)与助燃空气充分接触，经过升温、干燥、着火、焚烧和燃尽过程。通过改变回转窑的转速可以控制污泥在窑中的停留时间。该技术也有一些明显的缺点，如炉体转动缓慢，污泥处理量不大，燃烧不易控制，耐火材料衬里磨损严重，维修频率较高。回转窑炉效率不是很高，主要原因是污泥在回转过程中形成球团，外部被烧结而内部没有完全燃烧。
图3 回转窑焚烧炉
2.4带式炉
带式炉结合多层炉排炉和流化床的优点,炉体上端为多层炉,用于干燥,下端是流化床,用于焚烧,不需添加辅助燃料。1981年,在法国法兰克福建造出这种炉型用于处理污泥,其上端有5个室,容量为2 t/h。含干物质28%～30%的污泥从顶端室进入,50%～60%的烟气从流化床引入用来做干燥热源,整个过程可以脱水50%,炉灰通过废热锅炉和静电除尘器排出。
图4 带式炉
2.5熔融炉
燃烧温度低于灰熔点的焚烧炉存在的主要缺点是会产生大量的灰。灰中重金属浓度较高,从而增加了灰处理成本。熔融焚烧技术可以在污泥焚烧过程解决这一问题。预先干燥的污泥在超过灰熔点温度的焚烧炉内焚烧,不仅使污泥中的有机物完全分解,而且形成的熔融灰密度是飞灰的2～3倍,从而大大减小了灰的体积。此外,熔融灰冷却后形成玻璃态物质,可将灰中的重金属永久固化在其中,进而可作建材等使用,减容效果非常明显。
图5 熔融炉
2.6旋风炉
通常旋风炉和流化床炉结合使用,一次风和二次风分别进入炉膛形成旋转气流,使污泥颗粒停留时间延长,多用来进行污泥干燥处理。
图6 Hugo Petersen的旋风炉流程
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