小型熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電機組摻燒污泥的分析

郭世剛

（天津市電力公司 天津 300010）

1、問題的提出

由于我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，城市化和工業(yè)化進程加快，城市人口和工業(yè)企業(yè)的數(shù)量快速增加，導致城市污水處理量和污泥產(chǎn)量也隨之大幅度增加，污泥的處置是我國城市面臨的新問題。按《農(nóng)用污泥中污染物控制標準》(GB4284-84） ，城市污水處理廠經(jīng)過穩(wěn)定化處理的污泥用于農(nóng)田時，不得含有超標的重金屬和其它有害物質(zhì)；對于符合標準的污泥，在每畝土地的用量、使用期限也受有一定限制；為防止對地下水的污染，在砂質(zhì)土壤和地下水位較高的農(nóng)田不宜施用污泥；在飲水水源保護地帶不能施用污泥。

填埋是污泥處置的另一種方式，但污泥填埋不僅耗費大量的資金，占用大量土地，對周邊環(huán)境造成巨大的破壞，而且存在汞、鉛、鉻等重金屬滲透問題，造成對地下水的污染。因此農(nóng)田處理和填埋處理污泥都不是有效的解決方式。

2、問題解決對策

2007年國務院下發(fā)了《國務院批轉(zhuǎn)發(fā)展改革委、能源辦關于加快關停小火電機組若干意見的通知》，文件明確指出在大電網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)逐步關停以下燃煤（油）機組（含企業(yè)自備電廠機組和躉售電網(wǎng)機組）：單機容量5萬千瓦以下的常規(guī)火電機組；運行滿20年、單機10萬千瓦級以下的常規(guī)火電機組；按照設計壽命服役期滿、單機20萬千瓦以下的各類機組；供電標準煤耗高出2005年本?。▍^(qū)、市）平均水平10%或全國平均水平15%的各類燃煤機組；未達到環(huán)保排放標準的各類機組；按照有關法律、法規(guī)應予關?；驀鴦赵河嘘P部門明確要求關停的機組。

為解決這一問題，可依據(jù)國務院《國務院批轉(zhuǎn)發(fā)展改革委、能源辦關于加快關停小火電機組若干意見的通知》文件中第5條內(nèi)容：“支持按照生物質(zhì)能開發(fā)利用規(guī)劃和城鎮(zhèn)集中供熱規(guī)劃，已落實生物質(zhì)能來源、同步建設熱網(wǎng)并落實熱負荷的地區(qū)，將運行滿15年、具備改造條件的應關停機組改造為符合國家有關規(guī)定要求的生物質(zhì)能發(fā)電或熱電聯(lián)產(chǎn)機組?！钡恼摺＝?jīng)分析，摻燒污泥發(fā)電運行是一種具有發(fā)展前景的項目。

污泥燃燒發(fā)電是一項技術成熟、節(jié)約能源、符合國家能源政策的環(huán)保項目，是目前處理污水處理產(chǎn)生污泥的最有效辦法。

當前污泥焚燒技術已經(jīng)成為污泥處置的主流，愈來愈受到重視。這是因為與其它污泥處理、處置方法相比較，具有突出的優(yōu)勢。

污泥焚燒技術特點是：⑴技術成熟，可利用現(xiàn)有循環(huán)流化床鍋爐直接燃燒；⑵污泥燃燒發(fā)電是目前污水處理產(chǎn)生污泥的最好、最有效的處理方式，可有效解決當?shù)噩F(xiàn)有污水處理廠污泥的處置及規(guī)劃建設中的污水處理廠污泥的處置問題，環(huán)保意義重大；⑶燃燒后可綜合利用，不會造成二次污染；⑷煙氣排放合格，經(jīng)處理后，可完全達到各級環(huán)保要求；⑸節(jié)約能源，大大減少了對燃煤的利用，是非常好的節(jié)能項目，符合國家支持鼓勵的能源政策。

3、焚燒污泥發(fā)電的幾種方式

方式Ⅰ 脫水污泥直接加入流化床鍋爐內(nèi)與煤混燒

這種方式充分利用了流化床鍋爐對多種燃料，特別是多水分、低熱值燃料的適應性，只需在鍋爐頂部或側(cè)墻，開一個或幾個孔，通過一套專用的輸送設備，將含有約80%水份的污泥塊直接送入爐內(nèi)，利用污泥中的水份在高溫下蒸發(fā)汽化，體積膨脹，污泥塊爆破使污泥細化，參與爐內(nèi)的流化過程，與煤混合燃燒。

污泥輸送是這種焚燒方式的關鍵設備，該系統(tǒng)使高含固率的污泥能夠在高壓、全封閉的狀態(tài)下進行長距離輸送，使污泥與外界隔離，不影響電廠的環(huán)境，系統(tǒng)可實現(xiàn)全自動控制。

脫水污泥直接加入流化床鍋爐內(nèi)與煤混燒是目前國內(nèi)污泥焚燒發(fā)電普遍采用的方式。

方式Ⅱ 干化污泥在煤粉爐(或其它爐型）中與煤混燒

這種方案的特點是利用電廠的余熱將污泥烘烤，減少污泥的含水量，使污泥的低位發(fā)熱量增加，有利于鍋爐燃燒；可在煤粉爐中燃燒，也可在其它爐型燃燒，增加了使用范圍。污泥加熱溫度應控制在200℃以下，以防止可燃氣體析出。干燥污泥可采用蒸汽、空氣或煙氣，間接或直接加熱。污泥處理，除加熱設備外，還需考慮氣體、疏水排放的環(huán)保處理，污泥儲藏等，占地面積較大。污泥干燥器，國內(nèi)還沒有定型產(chǎn)品，進口設備費用較高。

方式Ⅲ 干化污泥與垃圾同時在流化床鍋爐內(nèi)燃燒

本方案生產(chǎn)流程是利用汽動給水泵排汽（3-4Kg/cm2, 35t/h），通過漿葉式干燥器干燥，把含水80%以上的脫水污泥,干化成含水份40%的半干污泥，與生活垃圾和10%左右的煤混燒，產(chǎn)生的蒸汽供發(fā)電和供熱。利用余熱干燥污泥提高了污泥的可用發(fā)熱量，提高了電廠的熱效率。

4、焚燒污泥發(fā)電方案比較

三種方式中，Ⅰ、Ⅱ兩種方式屬于老設備改造，只有方式Ⅲ是一個完整的工程投資項目。

(1） 方案比較考慮的特殊因素

①污泥做為可再生能源的條件

污泥中含有豐富的有機物質(zhì)，有一定的熱值可以利用，這就使得污泥焚燒發(fā)電項目具有環(huán)保和綜合利用雙重效應。污泥的發(fā)熱量究竟有多大，首先與地區(qū)、人口密度和經(jīng)濟發(fā)達程度有關，與污水的來源有關。

以實測的天津紀莊子污水處理廠污泥為例，高位發(fā)熱量為2544.5大卡／千克(水分為74.1%,）， 扣除水蒸汽的汽化潛熱后所得的發(fā)熱量僅為213大卡／千克。因此，焚燒濕污泥發(fā)電的效果不明顯，很難享受可再生能源優(yōu)惠政策。其他兩種方式都將污泥先進行了熱干化處理，發(fā)熱量明顯提高，做為可再生能源發(fā)電的效果明顯。但按國家規(guī)定，可再生能源摻燒比例超過80%才能享受有關優(yōu)惠政策，因此只有方式Ⅲ由于與垃圾(可再生能源）一起摻燒的比例超過了80%，才可以充分享受可再生能源優(yōu)惠政策，其他兩種方式即使爭取也只能享受一部分可再生能源優(yōu)惠政策。

②不論哪種方式，污泥補貼政策都是必須落實的，而且是項目收益的主要來源，因此多燒污泥的方式，項目的經(jīng)濟效益就好。

(2） 方案比較

方式Ⅰ的優(yōu)點是投資少、工程量小、簡單易行、技術成熟，投入少，見效快。已在江蘇、浙江普遍推廣使用，運行情況穩(wěn)定，污泥得到了處置，補助政策落實，經(jīng)營者不僅能消化成本，還有一定的利潤，投資風險很小。缺點是焚燒污泥量小，僅占鍋爐燃燒量的20%(重量比），很難享受綜合利用及可再生能源的有關優(yōu)惠政策。

方式Ⅱ從技術上是可行的，其優(yōu)點是摻燒比例大，可以多燒污泥，多拿補貼。但受腐蝕（Cl、SO2）和空氣污染標準的限制，干泥摻燒比例也有限制，不能太多，應小于5-10%(相當濕泥15-30%）。缺點是干燥設備投資大，占地大 (在老廠改造有困難），特別是設備、運行、經(jīng)營情況在國內(nèi)尚無先例可供參考。

方式Ⅲ從國家環(huán)境保護和可再生能源政策要求來講，是最理想的方式。被國家發(fā)改委列為可再生資源綜合利用示范項目，既享受垃圾、污泥焚燒補貼，又享受可再生能源優(yōu)惠政策，經(jīng)濟效益有保證。缺點是投資大、工期長、技術相對復雜。

5、分析

由于污泥焚燒發(fā)電項目在國內(nèi)尚處于開發(fā)和起步階段，焚燒技術、設備帶有科研性質(zhì)，但目前焚燒工藝被世界各國認為是污泥處理中的最佳實用技術。在歐洲、美國、日本等國家，該工藝已日漸成熟，它以處理速度快，減量化程度高，能源再利用等突出特點而著稱。污泥焚燒發(fā)電是一個好項目。

污泥焚燒發(fā)電項目的另一個明顯的效益是以污泥定電量。南京項目可研報告的風險評估中曾提出摻燒污泥以后，電、熱、泥按重要性怎么排位的問題，江蘇雖然還沒有定位，但已提出一旦燒泥就不能中斷，要考慮備用容量及其投資，實際上已經(jīng)把泥排在第一位。從以下情況可以看出，電廠一旦燒污泥，就不能停爐。

① 合同中有污泥停燒(超過5天）對電廠罰款的條款。

② 要求有備用設備容量及投資，保證污泥不停燒。

③ 污泥到廠噸數(shù)低與合同數(shù)，仍按合同數(shù)付補貼費;高于合同數(shù)，按實際數(shù)付補貼費。由于摻燒污泥，機組的發(fā)電利用小時大大提高，只要燒污泥，發(fā)電就不能停，不參與電網(wǎng)調(diào)峰，這一點對于發(fā)電前景不看好的小機組最為有利，可以充分調(diào)動電廠的積極性，有利于項目的實施。