焚烧产热的能量平衡

污泥焚烧技术最初的思路是实现污泥的稳定化、无害化、减量化，将该技术作为污泥能源化途径的候选技术之一，能否直接实现其焚烧发电取决于污泥本身的热值和污泥的含水率。一般来讲，污泥的热值很低，为了提高其热值品质，需要通过干化降低其含水率，污泥干化过程将消耗大量能量；而干化污泥焚烧过程又会产生能量。要提高污泥干化焚烧的经济性，需要提高污泥能量的利用效率，降低处理过程的能量消耗。

01污泥焚烧产热能力

据统计，污泥的干基热值范围为7471.37～17931.37kJ/kg（一般生活污水处理厂生化工艺产生的污泥热值14942.74kJ/kg左右），所以干污泥具有很好的可焚烧性。而污水厂排放的脱水污泥含水率为70%～80%，考虑到湿污泥焚烧时水分的去除还需消耗能量，因此，湿污泥的焚烧性并不理想，新鲜污泥热值相对较高，消化污泥热值偏低，一般需加辅助燃料才能稳定焚烧。

02焚烧产热利用

污泥焚烧产生的高温烟气的热量回收是靠锅炉来实现的，高温烟气通过锅炉将热量传递给蒸汽或导热油，蒸汽可以推动蒸汽轮机做功发电。因此保证锅炉产生最大蒸发量，提高锅炉热效率，同时充分利用以蒸汽形式回收的热量，是提高污泥焚烧热能利用效率的极为重要的因素。

对于干基低位发热量为8374kJ/kg（2000kcal/kg）的污泥，若水分达76.9%时，其能量损失就达100%，亦即无能量可用了。污泥水分高，焚烧时需加辅助燃料，因此，为减少能量损失，需要实现对污泥脱水乃至干燥，但这又涉及脱水和干燥的能耗问题。下表为两种城市污泥的基本工业分析及干基热值，从中可以看出，两种城市污泥的干基热值都在16736kJ/kg左右，但由于其含水率分别达到80%左右，因此，其低位热值还不到1500kJ/kg。主要原因是污泥中存在的不同形式水分在污泥燃烧过程中先转变为蒸汽，并以汽化潜热的形式带走部分能量，引起污泥低位热值的降低。由此可见，污泥的含水率是影响污泥燃烧热值的一个重要因素。

03烟气余热利用

污泥焚烧烟气余热利用的主要方向是用于自身工艺过程，包括污泥预干燥或助燃空气（预热为主）。焚烧烟气余热用于污泥干燥等时，可采用直接换热方式或通过余热锅炉转化为蒸汽或热油能量间接利用的方式。以燃煤电厂为例，前者抽取部分锅炉蒸汽或汽轮机排汽用于干化污泥，锅炉及汽轮机抽汽回热系统需改造；后者利用锅炉烟道抽取的高温烟气或锅炉排烟，直接或间接干燥污泥，或换热后生成低压蒸汽干燥污泥。直接加热干燥时烟气与污泥直接接触，低速通过污泥层，处理后的干污泥与热介质进行分离，排出的废气需经无害化处理后排放，废气处理成本相对较高。常用设备有流化床干燥器、转鼓干燥器、闪蒸干燥器等类型。间接加热干燥是将烟气热能通过热交换器传递给湿污泥，干燥蒸发的水分在冷凝器中冷凝，一部分热介质回流到原系统中进行再利用。此种技术可以利用大部分烟气凝结后的潜热，热效率利用率高，不易产生二次污染，对气体的控制、净化及臭味的控制较容易，不存有爆炸或着火的危险。典型设备有机械流化床干燥器、顺流式干燥器、转鼓干燥器和垂直多段圆盘干燥器等。