摘要: 为响应国家能源局关于开展燃煤耦合生物质发电技改试点工作的文件精神，上海上电漕泾发电有限公司全力推进构建清洁低碳、安全高效的生态环保平台，将生活污泥与动力煤掺混所得的“污泥混煤”送入磨煤机，利用一次热风在磨煤机中直接烘干磨碎，并送入锅炉燃烧，记录磨煤机运行参数，并与日常参数进行比较。试验表明，污泥含水率、生产工艺均会对磨煤机运行稳定性造成影响；磨煤机出口的煤粉细度变化不大，制粉单耗则会因掺配污泥而略有上升。
关键词: 污泥、掺烧、磨煤机
1、污泥掺烧国内外研究现状
基于已建成投产的燃煤发电机组，利用其原有配套的环保设备，进行合理的改造来实现城市生活污泥的掺混燃烧，相较于新建专门的污泥焚烧厂具有节省用地且投资低的优势[1]。浙江大学刘永付[2]等人通过对污泥特性的研究分析，将污泥与电站锅炉燃料煤协同焚烧，并利用燃煤电站已有的燃烧设备和烟气净化系统，证明污泥可在电站燃煤锅炉中掺烧，并且符合中国国情。Peng Tan等人[3]通过采用三种不同的燃烧模型，包括不同的湍流气相燃烧和焦炭表面燃烧子模型，模拟100 MW切向燃煤电站锅炉中共燃污泥与煤的燃烧和排放特性，发现与煤共同燃烧污泥会导致燃料点火的轻微延迟和炭燃烧的下降。也有很多学者对煤耦合生物质燃料在流化床锅炉内的燃烧进行了大量研究，结果表明流化床锅炉在燃烧生物质燃料时具有燃烧稳定的优点[4-5]。王飞等人［6］的研究表明，生活污泥的掺烧可能使锅炉烟气中的NOx 浓度出现轻微下降，原因在于污泥中的尿素、氨水灰尘等物质，具有一定的吸收及吸附作用。
2、试验方法
在百万机组掺烧污泥时，选择俄罗斯动力煤作为与污泥混合的煤种，掺配比例约为3:1，利用锅炉一次热风在磨煤机中将燃料进行加热烘干，之后磨成煤粉进入锅炉燃烧。磨煤机最大出力、电流、磨辊差压、制粉单耗及煤粉细度作为磨煤机重要运行参数，反映了设备的运行状态。因此选择上述参数对制粉系统运行状态进行比较研究。
3 试验结果分析
3.1 污泥水分对磨煤机运行的影响
选择同样来自青浦的进行比较，保持机组负荷稳定，分别掺烧青浦低水分污泥（水分16.1%）和高水分污泥（水分55.9%）时，磨煤机最大出力、磨煤机电流、磨辊差压、分离器转速记录如表3-1。
表3-1 掺烧青浦不同水分污泥时磨煤机主要参数表
不难发现，当污泥水分高时，污泥混煤的粘度较高，且热值降低，为维持磨煤机出口燃烧稳定，需适当降低分离器转速，同时出现磨煤机最大出力减小，电流增大，磨辊差压增大的情况。在掺烧青浦高水分污泥时甚至出现了磨煤机堵煤现象，被迫停运连续吹扫后才能继续运行，磨煤机运行稳定性明显降低。
3.2 污泥干化方式对磨煤机运行的影响
分别选择两组水分相近，干化方式不同的污泥进行掺烧对比，第一组：水分58%、板框压滤的金山朱泾污泥与水分58.1%、生石灰干化的嘉定污泥；第二组：水分64.9%、板框压滤的金山朱泾污泥与水分64.1%、木屑干化的嘉定污泥。磨煤机运行数据如表3-2。
表3-2 掺烧青浦不同水分污泥时磨煤机主要参数表
由表可见，当污泥中混有木屑时为维持磨煤机出口燃烧稳定，分离器转速需减低，同时磨煤机最大出力减小，电流增大，磨辊差压增大。当污泥中混有木屑时为维持磨煤机出口燃烧稳定，分离器转速需减低，同时磨煤机最大出力减小，电流增大，磨辊差压增大。
在掺烧奉贤木屑干化污泥时出现了磨煤机堵煤现象，被迫停运连续吹扫后才能继续运行，另外由于木屑的混入，需要每隔30-45分钟清理一次石子煤斗，且斗内有明火，这极大的降低了磨煤机运行时的安全性和可靠性。
3、结论
污泥水分越高，热值越低，最大可掺配比例越低，具体限额因磨煤机本身性能差异而变化，无法给出具体数值，但可以明确一点：磨煤机运行稳定性随掺烧污泥含水量的升高而降低。木屑干化和生石灰干化的污泥在掺烧时均会严重影响磨煤机运行稳定性，在今后大规模常态化掺烧污泥时，应避免上述两种干化方式生产的污泥。
参考文献
[1]王丹.煤与污泥的混燃特性研究[D].华中科技大学,2011.
[2]刘永付.污泥干化与电站燃煤锅炉协同焚烧处置的实验研究[D]浙江大学,2014.
[3]Tan Peng,Ma Lun,Fang Qingyan, et al.Application of Different Combustion Models for Simulating the Co-combustion of Sludge with Coal in a 100 MW Tangentially Coal-Fired Utility Boiler[J].Energy & Fuels,2016,30(3):1685-1692.
[4]C Vandecasteele,G Wauters,J Van Caneghem, et al.Mass balance for POPs in a real scale fluidized bed combustor co-incinerating automotive shredder residue[J].Journal of hazardous materials,2010,181(1/3):827-835.
[5]Yuheng Feng,Xuguang Jiang,Guojun Lv.Bioferment Residue: TG-FTIR Study and Cocombustion in a MSW Incineration Plant[J].Environmental Science & Technology: ES&T,2012,46(24):13539-13544.
[6]王飞,朱小玲,李博,等.污泥干化焚烧过程中污染物排放的研究[J].给水排水,2011,37(5):22-26. DOI:10.3969/j.issn.1002-8471.2011.05.005.