利用S109E聯(lián)合循環(huán)機(jī)組余熱進(jìn)行污泥干化

文 黃志強(qiáng) 深圳南山熱電股份有限公司

隨著城市污水處理率的提高，污泥的處理問題越來越突出。在污泥的處理過程中，干化是一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，而干化最主要的成本是熱源成本。無論是采用天然氣燃料，還是使用蒸汽，每噸泥的干化處理熱源成本均在200元左右，因此結(jié)合城市的特點(diǎn)，將電廠排放的一些廢熱進(jìn)行利用作為干化熱源，不僅可以大幅降低干化熱源成本，而且減少了排放，對于構(gòu)建綠色城市，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)具有重要意義。

1 S109E聯(lián)合循環(huán)機(jī)組余熱改造

1.1 聯(lián)合循環(huán)電廠可利用余熱情況

廣東某S109E聯(lián)合循環(huán)電廠，單臺聯(lián)合循環(huán)機(jī)組裝機(jī)容量180MW，采用天然氣作為燃料。

發(fā)電后鍋爐煙氣溫度為130℃左右，通過分析，完全可以增加換熱器，將余熱回收利用。由于排煙溫度不高，回收的余熱只能以熱水的形式存在，熱水的溫度約110℃。

1.2 余熱利用改造

余熱利用改造的核心在于在聯(lián)合循環(huán)余熱鍋爐的尾部，即煙囪部位新增換熱器，降低排煙溫度，產(chǎn)生熱水。換熱器的選擇可以采用余熱鍋爐通用翅片式換熱器，但在改造時要注意下列幾點(diǎn)：

（1）改造應(yīng)最大回收煙氣余熱，允許爐排煙溫度降至100℃以下，為保證余熱熱水的穩(wěn)定性，可以增加除氧蒸發(fā)系統(tǒng)和凝結(jié)水加熱系統(tǒng)。

（2）改造一般采用在原鍋爐上部增裝受熱面的方案，必須對原鍋爐的鋼架進(jìn)行校核計(jì)算和加強(qiáng)。

（3）為滿足污泥干化處理的不同工況，凝結(jié)水加熱系統(tǒng)的受熱面能根據(jù)不同的運(yùn)行工況進(jìn)行分段控制，且能實(shí)現(xiàn)在線切換。

（4）改造后的余熱鍋爐應(yīng)能在燃?xì)廨啓C(jī)燒氣的任何正常工況下安全穩(wěn)定地運(yùn)行，且不改變快速啟停性能。從啟動到滿負(fù)荷蒸發(fā)量時間分別為：冷態(tài)≤50min，熱態(tài)≤30min。

（5）爐調(diào)整和增加受熱面后考核工況下運(yùn)行整臺爐煙氣阻力不應(yīng)超過400mmH2O。

1.3 改造實(shí)例運(yùn)行情況

電廠的改造實(shí)踐表明，單臺機(jī)組余熱利用可以產(chǎn)生110℃，約600t/h的熱水，完全可以滿足每天400t污泥的干化熱源需求。改造前后的參數(shù)見表1。表1顯示了余熱鍋爐改造后，整個聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的性能情況。

表1

2 中低溫帶式污泥干化技術(shù)

結(jié)合余熱利用得到的110℃熱水，來選擇合適的污泥干化工藝。傳統(tǒng)的高溫干化工藝，如轉(zhuǎn)鼓干化工藝、流化床干化工藝、渦輪薄層干化工藝、槳葉式干化工藝等，由于所需熱源溫度較高，一般都在200℃左右，不適合來用余熱，因此，選擇對熱源品質(zhì)要求較低的中低溫帶式干化工藝。

帶式干化技術(shù)就是將污泥布料在傳送帶上，讓熱風(fēng)沿垂直方向穿過傳送帶，將污泥中的水份帶走，實(shí)現(xiàn)干化。其中，熱風(fēng)是由余熱鍋爐排煙產(chǎn)生熱水，熱水再加熱空氣產(chǎn)生。在帶式干化機(jī)內(nèi)，物料經(jīng)成型機(jī)構(gòu)均勻地鋪在干化帶上，干化帶在干化機(jī)內(nèi)移動，熱空氣由下往上或由上往下穿過鋪在帶上的污泥，加熱干燥并帶走水分。具體工藝如圖1。

3 節(jié)能減排情況

以每天利用余熱干化污泥400t進(jìn)行計(jì)算，由于熱量全部來自于鍋爐排煙廢熱，不用額外消耗燃料。干化后的干泥可以作為輔助燃料，熱值約為2000kcal/kg，每天產(chǎn)量為80t，折合熱值670GJ。

相比其它污泥干化工藝，例如流化床干化+焚燒工藝，每天干化400t濕污泥，干泥焚燒來提供干化熱源，由于干泥熱值不足，還需要補(bǔ)充天然氣作為輔助燃料。每天整個系統(tǒng)干化需要熱值922GJ，干化后產(chǎn)生的80t干泥可以提供熱值670GJ，因此，每天還需要補(bǔ)充熱值252GJ，折合需要補(bǔ)充天然氣約6677m3。

相比而言，S109E聯(lián)合循環(huán)機(jī)組余熱干化工藝每天凈輸出能量670GJ，而其它工藝每天凈消耗能量252GJ，每天節(jié)能922GJ，年節(jié)能30.7萬GJ，折合天然氣約815萬m3。

4 結(jié)語

利用S109E聯(lián)合循環(huán)機(jī)組余熱，采用成熟的中低溫帶式污泥干化技術(shù)，將污水處理后的污泥進(jìn)行環(huán)保化處理，從根本上解決污泥的出路問題。一方面保護(hù)了環(huán)境；另一方面也使能源得到了梯級利用，體現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展思路。