大型燃煤電站污泥處置工程應(yīng)用研究

張健

【摘要】污泥屬于污水處理后的有害廢棄物，由于沒(méi)有有效的處置利用方式，長(zhǎng)期以來(lái)一直難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。本文通過(guò)調(diào)研國(guó)內(nèi)外污泥處置方式及電廠污泥焚燒情況，結(jié)合浙能嘉興電廠污泥干化摻燒典型示范工程，研究大型燃煤電站污泥處置的可行性，以及對(duì)運(yùn)行成本和電廠系統(tǒng)影響帶來(lái)的變化，尋找經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益的最佳平衡點(diǎn)，探索出經(jīng)濟(jì)合理的污泥干燥焚燒技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】燃煤電站；污泥；干化；焚燒

1國(guó)內(nèi)外污泥處置研究

1.1國(guó)外污泥處置概述

污泥處理的總目標(biāo)是確保污泥中的有毒有害物質(zhì)，無(wú)論是現(xiàn)在還是將來(lái)都不致對(duì)人類及環(huán)境造成不可接受的危害。污泥的處理先后經(jīng)過(guò)了海洋投棄、土地填埋、堆肥化、干燥和焚燒等多種處理方法，逐步走向成熟，目前污泥的焚燒在污泥的最終處置方法中占有比較大的優(yōu)勢(shì)。國(guó)外經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家目前污泥的主要處置方式為農(nóng)用、填埋和焚燒。隨著歐盟各國(guó)簽訂的停止向海洋投棄污泥的協(xié)議生效，各成員國(guó)已逐步停止向海洋投棄，海岸國(guó)家受此協(xié)議的限制，已紛紛轉(zhuǎn)用焚燒法。衛(wèi)生填埋操作相對(duì)簡(jiǎn)單，投資費(fèi)用較小，處理費(fèi)用較低，適應(yīng)性強(qiáng)。美國(guó)的污泥的主要處置方法是循環(huán)利用，而污泥填埋的比例正逐步下降，美國(guó)許多地區(qū)甚至已經(jīng)禁止污泥土地填埋。

1.2國(guó)外污泥煤粉爐摻燒概況

由于新建污泥干燥或焚燒設(shè)備需要較大的投資成本，因此，近年來(lái)，國(guó)外相繼開(kāi)展了將污泥直接摻入現(xiàn)有煤粉爐焚燒的研究。自2003年8月下旬開(kāi)始，日本電源開(kāi)發(fā)公司將在長(zhǎng)崎縣松浦市松浦火力發(fā)電站，進(jìn)行干燥下水道污泥燃料的混燒試驗(yàn)。這是日本第一次在商業(yè)火力發(fā)電站使用有機(jī)污泥燃料。在德國(guó)，2001年便有43家燃煤電廠混燒廢棄物。由于污泥是一種均勻介質(zhì)，因此將其加入燃煤鍋爐混燒技術(shù)上相對(duì)簡(jiǎn)單。另外一方面，污泥的產(chǎn)量只占燃煤鍋爐燃料量很少的比例，因此對(duì)原有的鍋爐不會(huì)產(chǎn)生大的影響。從國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，將污泥干化后直接摻入煤粉爐焚燒，不需額外增加焚燒和焚燒尾氣處理設(shè)備，也不需要對(duì)原有燃燒系統(tǒng)進(jìn)行改造，可以大大降低了污泥處理的投資和運(yùn)行費(fèi)用，是一項(xiàng)很有前途的污泥處理技術(shù)。

1.3國(guó)內(nèi)污泥處置主要工藝

（1）利用熱電廠循環(huán)流化床鍋爐直接焚燒

當(dāng)前中小型熱電廠使用的都是循環(huán)流化床鍋爐，稍加改造之后，即可用來(lái)直接焚燒含水率80～85％脫水污泥。盡管污泥的熱值較低，但可與燃煤共同參加燃燒過(guò)程，放出的熱量直接供給鍋爐水汽系統(tǒng)。比較典型的實(shí)例是由江蘇省常州市排水集團(tuán)和常州市廣源熱電廠2003年合作開(kāi)發(fā)的改造2臺(tái)75t/h循環(huán)流化床鍋爐焚燒脫水污泥。常州的市政脫水污泥含水率80～85％，干燥基低位發(fā)熱值8400～10500kJ/kg，總計(jì)投資500多萬(wàn)元，每噸脫水污泥處理成本約100元。

（2）污泥的流化床直接焚燒

流化懸浮態(tài)焚燒技術(shù)是目前國(guó)內(nèi)外比較認(rèn)可的污泥焚燒方式，目前國(guó)內(nèi)在這方面研究較為前沿的主要有浙江大學(xué)熱能工程研究所和中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所污泥循環(huán)流化床焚燒技術(shù)。浙江圣雄的污泥焚燒爐該焚燒處理站配備了1套焚燒設(shè)備，污泥焚燒處理量30噸/天，并可以最大產(chǎn)生4.0t/h壓力1.25MPa的飽和蒸汽供生產(chǎn)使用。在污泥水分、熱值產(chǎn)生波動(dòng)時(shí)，可以用煤作為輔助燃料來(lái)調(diào)節(jié)。

（3）干化后焚燒

污泥的熱干化焚燒是指利用特定的干化設(shè)備蒸發(fā)脫水污泥中的水分，使其的含水率降至預(yù)定程度，然后利用流化床焚燒爐或循環(huán)流化床鍋爐焚燒，焚燒釋放的熱量作為熱干化系統(tǒng)的熱源。上海石洞口污水處理廠脫水污泥干化—焚燒系統(tǒng)是一個(gè)比較典型的引進(jìn)ANDRIT公司的流化床干化系統(tǒng)的實(shí)例。但因事前對(duì)污泥干化—焚燒認(rèn)識(shí)不足，缺乏實(shí)際經(jīng)驗(yàn)等種種原因所致，導(dǎo)致脫水污泥處置成本過(guò)高及其它不足之處。

1.4國(guó)內(nèi)火電企業(yè)污泥干化焚燒技術(shù)典型工藝

（1）山東滕州新源熱電有限公司污泥干化焚燒燒發(fā)電項(xiàng)目

滕州新源熱電有限公司總裝機(jī)容量1000MW，電廠項(xiàng)目于2008年12月竣工投運(yùn)，每日可對(duì)300噸含水率70%～80%的污泥進(jìn)行干化和焚燒處理。項(xiàng)目利用電廠煙氣余熱，采用直接接觸干化工藝，干化后的污泥直接混入燃煤，送入鍋爐進(jìn)行焚燒，系統(tǒng)采用全負(fù)壓封閉運(yùn)行，對(duì)后續(xù)煙氣處理提出了較高要求。

（2）紹興中環(huán)再生能源發(fā)展有限公司污泥干化焚燒項(xiàng)目

2008 年10月建成開(kāi)始投運(yùn)，污泥處理部分設(shè)計(jì)日處置能力為500噸（含水率70%～80%），采用干化+焚燒工藝，利用蒸汽對(duì)污泥進(jìn)行間接加熱干化，其處置流程是：將污泥在回轉(zhuǎn)式干化設(shè)備中利用鍋爐余熱蒸汽干化后，再送入循環(huán)流化床鍋爐與生活垃圾進(jìn)行混合焚燒。

2大型燃煤電站污泥處置的典型工程應(yīng)用

2.1工程概況

浙能嘉興電廠污泥項(xiàng)目是利用大型火電廠鍋爐摻燒干化后污泥的典型應(yīng)用示范工程，其工藝描述如下：

①嘉興聯(lián)合污水廠80~85%濕污泥分別通過(guò)由專用密閉汽車運(yùn)送到干化場(chǎng)地內(nèi)污泥倉(cāng)，設(shè)置兩個(gè)濕污泥接收倉(cāng)用于接收車載濕污泥污泥倉(cāng)，污泥倉(cāng)容量為 305m3，可以容納一天的污泥量。濕污泥接收倉(cāng)底部配有移動(dòng)滑架和雙螺旋出料機(jī)，污泥通過(guò)液壓柱塞污泥泵將污泥輸送到干化機(jī)中進(jìn)行干化處理。濕污泥接受倉(cāng)置于半封閉的建筑物內(nèi)，建筑物設(shè)有風(fēng)機(jī)將污泥存放時(shí)產(chǎn)生的有害氣體引入到鍋爐內(nèi)高溫焚燒處理。

②干化設(shè)備選用單軸圓盤式蒸汽干化機(jī)，其運(yùn)行原理是：蒸汽被輸送到旋轉(zhuǎn)軸內(nèi)腔內(nèi)作為熱源用來(lái)間接加熱污泥。帶有盤片的旋轉(zhuǎn)軸推動(dòng)進(jìn)入干化機(jī)的污泥從干化機(jī)進(jìn)口至出口方向運(yùn)動(dòng)并把塊狀的污泥破碎。污泥中的水份通過(guò)蒸汽的加熱蒸發(fā)，蒸發(fā)掉的水蒸汽被干化機(jī)內(nèi)的循環(huán)氣體帶走。同時(shí)，經(jīng)過(guò)干化后的污泥在干化機(jī)末端排出。

③干化至含水率為35%的污泥后，污泥的熱值約為4895.4kJ/kg，干污泥總量為72~96t/d，經(jīng)干化污泥倉(cāng)貯存后送嘉電現(xiàn)有鍋爐內(nèi)焚燒。

④污泥干化后產(chǎn)生的尾氣主要由水蒸汽和少量不可凝氣體（包括臭氣）組成，尾氣進(jìn)入水冷冷凝器進(jìn)行冷凝，冷凝后的不可凝氣體通過(guò)送風(fēng)機(jī)送至嘉興電廠燃煤鍋爐焚燒，干化冷凝水經(jīng)收集后由污水廠負(fù)責(zé)用密閉車送回污水處理廠處理。

2.2工程運(yùn)行情況

工程于2010年9月動(dòng)工建設(shè)，2011年4月，嘉興市環(huán)境保護(hù)局以嘉環(huán)建試[2011]2號(hào)《關(guān)于浙江浙能嘉興發(fā)電有限公司250t/d污泥處置改造項(xiàng)目進(jìn)行試生產(chǎn)的函》同意其投入試生產(chǎn)。目前運(yùn)行正常，污泥處理量穩(wěn)定，連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，已經(jīng)通過(guò)竣工驗(yàn)收。

浙江省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心于2011年7月11日、7月12日對(duì)該項(xiàng)目及嘉興發(fā)電廠1#、2#機(jī)組進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和調(diào)查。環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收監(jiān)測(cè)報(bào)告的總結(jié)論是：項(xiàng)目在實(shí)施過(guò)程及試運(yùn)行中，按照建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)“三同時(shí)”的有關(guān)要求，基本落實(shí)了環(huán)境影響報(bào)告書(shū)及嘉興市環(huán)境保護(hù)局環(huán)評(píng)審查意見(jiàn)中要求的環(huán)保設(shè)施和有關(guān)措施；該項(xiàng)目在廢氣污染物排放、廢水排放及噪聲、固廢處置等方面，符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

3總結(jié)

利用大型燃煤電廠鍋爐發(fā)電剩余的蒸汽進(jìn)行污泥干化，更符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的特點(diǎn)，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上是可行的，應(yīng)予以大力倡導(dǎo)。從物料平衡的角度評(píng)判，污泥所具備的熱值，經(jīng)干化后均具有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。相比循環(huán)流化床鍋爐，大型燃煤鍋爐具有燃燒熱效率高，爐膛溫度高，爐后脫硫、脫硝及除塵等凈化設(shè)備齊備，不易產(chǎn)生二次污染等顯著特點(diǎn)，是污泥處置較為可行的處置手段。

【參考文獻(xiàn)】

［１］浙江大學(xué)熱能工程研究所編制的，浙江浙能嘉興發(fā)電有限公司250t/d污泥干化焚燒改造可行性研究報(bào)告[R].

［責(zé)任編輯：張濤］