生物質煤漿及其相關技術

1、生物質煤漿及其相關技術生物質煤漿及其相關技術作者資料11污泥、廢液111污泥在處理城鎮(zhèn)污水的過程中會產生大量的污泥，又稱生物污泥。生物污泥之所以必須處理，一是由于有機物含量高，容易腐化發(fā)臭，并往往含有許多病菌、寄生蟲卵；二是因為含水率高，不便于車船運輸；三是污泥中含有重金屬；四是污泥若處置不當，會直接影響污水處理。而采用傳統(tǒng)處理方式進行污泥處理，工藝繁雜，成本過高。且經處理的污泥去向，又是相當棘手的難題。經過簡單處理后的污泥，穩(wěn)定狀態(tài)很

2、容易被打破。一旦遇水，就可使污泥恢復原態(tài)。工業(yè)污泥，來自各類工礦企業(yè)生產過程中所產生的固體與水、油、化學污染、有機質的混合物。工業(yè)污泥的類別、來源及其組分列于表1。按照目前的處理方法，污泥存在著較大的污染，像其中的重金屬、病原體和其它難以實現(xiàn)生物降解的有機物等。表1污泥分類類別來源組分親水性有機污泥生活污水；食品工業(yè)廢液；印染工業(yè)廢液揮發(fā)性物質30～90%；動物脂肪；蛋白質病原微生物；金屬氫氧化物；植物及動物廢物；其它碳氫化合物親水性無

3、機污泥金屬加工工業(yè)廢液；染料工業(yè)廢液；無機化工工業(yè)廢液；其它工業(yè)廢液金屬氫氧化物；揮發(fā)性物質約30%；動物脂及少量其它有機物疏水性含油污泥鋼鐵加工工業(yè)廢液大多為氧化鐵、礦物油和油脂疏水性無機污泥鋼鐵工業(yè)等廢液大部分為疏水性物質；親水性氫氧化物脫水－干化－運輸－填埋費堆肥：濃縮－脫水－運輸－堆肥－運輸焚燒：濃縮－脫水－干化－運輸－焚燒費－運輸－填埋費解決水煤漿霧化燃燒難以解決的問題。特別是為解決我國眾多的中小容量鍋爐燃用水煤漿提供了一條極

4、為有效的途徑。固體粒子經與氣體或液體接觸而轉變?yōu)轭愃屏黧w的過程，稱為流化過程。流化過程用于燃料燃燒，即為流化燃燒，其爐型稱為流化床鍋爐。流化燃燒是一種介于層狀燃燒與懸浮燃燒之間的燃燒方式。燃料（顆粒一般為0～3mm）置于布風板上，空氣則通過布風板由下向上吹送。當空氣以較低的氣流速度通過料層時，燃料顆粒在布風板上靜止不動，料層厚度不變，這一階段稱為固定床。這正是燃料在層燃爐中的狀態(tài)。如果氣流速度繼續(xù)增大，燃料顆粒間的空隙加大，料層膨脹增高

5、，所有的燃料顆粒、灰渣顆粒紛亂混雜，上下翻騰不已，顆粒和氣流之間的相對運動十分強烈。這種處于沸騰狀態(tài)的料床，稱為流化床。這種燃燒方式即為流化燃燒。當風速繼續(xù)增大并超過一定限度時，穩(wěn)定的沸騰工況就被破壞，顆粒將全部隨氣流飛走。物料的這種運動形式叫做氣力輸送，這正是煤粉在煤粉爐中隨氣流懸浮燃燒的情景。在流化床鍋爐中按重量計，燃料僅占床料的1～3%，其余是不可燃的固體顆粒。因此，加到床層中的新鮮燃料顆粒被相當于一個“大蓄熱池”的灼熱灰渣顆粒所

6、包圍。由于床內混合劇烈，這些灼熱的灰渣顆粒實際上起到了無窮的“理想拱”的作用，把燃料加熱到著火溫度而開始燃燒。在這個加熱過程中，所吸收的熱量只占床層總熱容量的千分之幾，因而對床層溫度影響很小，而燃料顆粒的燃燒，又釋放出熱量，從而能使床層保持在一定的溫度水平，這就是流化床一般著火沒有困難，并且燃料適應性很廣的原因所在。流化燃燒原理（燃油點火）：先用柴油通過油槍噴射到鍋爐底部進風道燃燒，并將熱風送進爐膛，當爐膛內的溫度達到400℃以上時，將

7、水煤漿通過供漿泵從儲罐中抽出送到鍋爐頂部，噴灑到燃燒室（漿壓力在0.3MPa左右），燃燒室下部床層的溫度在850～950℃之間。水煤漿在灼熱灰渣顆粒加熱下迅速析出水分、揮發(fā)分并完成著火燃燒及焦碳燃燒過程，在流化狀態(tài)下顆粒狀水煤漿進一步解體為細顆粒進入懸浮室繼續(xù)燃燒。燃燒室出口處設置分離器，較大顆粒水煤漿和床料被分離、捕捉，返回燃燒室下部繼續(xù)燃燒。這樣既減少了床料的損失，又實現(xiàn)了煤漿循環(huán)燃燒，提高了燃燒效率。流化燃燒原理（無油點火）：等離

8、子點火技術是以大功率電弧直接點燃煤粉，使爐膛內的溫度達到400℃以上，而煤粉又能助燃，其余過程基本與上段所述相同。由于制漿技術可制得微米級的煤粉，適宜等離子點火。采用等離子點火燃燒器冷態(tài)點火起動，并在低負荷工況下使用等離子點火技術助燃，完全實現(xiàn)了水煤漿鍋爐點火與助燃的無油化，可大大減少昂貴的燃油和運行成本。配置等離子點火燃燒器的生物質煤漿鍋爐實現(xiàn)了燃料的循環(huán)懸浮—流化、高效潔凈燃燒，克服了水煤漿霧化燃燒方式在小容量鍋爐應用上存在的所有缺

9、陷。既可用于單一燃料采用懸浮—流化的形式組織燃燒，又可用于固體燃料采用流化的形式，漿體燃料采用霧化的形式組織混合燃燒。需要強調的是，對煙氣中有害物質，特別是二惡英類物質二次污染的防治措施，在整個系統(tǒng)中占重要地位，它的成敗直接影響到利用生物質煤漿技術處置污泥與廢液產業(yè)化的進程。懸浮—流化燃燒技術采取三項措施，通過改善爐內燃燒狀態(tài)，使其不產生二惡英類物質的前期物質。一是保持燃燒氣體的充分滯留時間（＞2S）；二是保持合適的燃燒溫度（＞850℃

10、）；三是使燃燒氣體形成擾動，達到氣體充分混合，實現(xiàn)完全燃燒，抑制CO的生成，從而達到抑制二惡英類物質生成的目的（二惡英類物質的發(fā)生量與CO的值成正比）。23生物質煤漿燃燒特點⑴生物質煤漿采用懸浮—流化燃燒技術，有其特有的優(yōu)勢：①煤漿的制備無需添加劑，漿的顆粒度要求甚至可以放寬至3mm，粉煤（粒度≤3mm）與污泥（廢液）攪拌成漿即可；②燃料品種適應性強；③爐前制漿和供漿系統(tǒng)簡單，對煤漿的黏度和純凈度要求低，無需介質霧化，無需濾漿，無需專用

11、的耐磨噴嘴；④在保證流化良好的前提下，可有效防止結渣現(xiàn)象的發(fā)生；⑤可采用不排渣的運行方式，既減少高密度床料的消耗，又避免可燃物的排渣損失；⑥燃燒效率較高，可達99%以上。⑵由于水的緣故，生物質煤漿有著自身的燃燒特點，大致表現(xiàn)為水分有降低漿滴著火溫度，提高漿滴的氧化反應速度的作用。但事物都是一分為二的，在肯定水分的正面作用的同時，又不可忽視水分的負面影響。過量水分可使煤漿著火熱增加，燃燼時間延長。鍋爐煙氣的特點為：煙氣中含有一部分熱量，且

12、煙氣量增加。這是因為漿中的水分是不發(fā)熱的，水分以常溫液態(tài)水進入燃燒室變成高溫氣態(tài)水要帶走一部分熱量。同時，漿中的水分以水蒸汽排出，體積增加了約1800倍，必然增加煙氣量。循環(huán)懸浮—流化燃燒技術很好地解決了生物質煤漿著火熱增加，漿滴燃燼時間長的難題。生物質煤漿燃燒后的煙氣量大，并含有部分熱量，這正是需要我們加以利用和開發(fā)的。像水煤漿熱風爐恰恰利用了這一特點而有所作為的。量大又高溫的燃漿煙氣可以開發(fā)為高溫氣化反應的氣化劑、固態(tài)漿制備或生物質