煙臺市生活垃圾焚燒發(fā)電升級改造項目

煙臺市環(huán)境衛(wèi)生管理中心

作者：劉李圓，郵箱：ytmzy@qq.com

【基本情況】

煙臺市生活垃圾焚燒發(fā)電升級改造項目（圖1）位于煙臺市生活垃圾處理場內(nèi)，占地面積約5.31 hm2。該項目是煙臺市重點(diǎn)工程，由中國環(huán)境保護(hù)集團(tuán)有限公司投資約5.43 億元建設(shè)，采用PPP 模式運(yùn)營，于2019 年12 月開工建設(shè)，2021 年4 月建成投產(chǎn)。

圖1 項目實(shí)景Figure 1 Real pictures of the project

該項目采用“生活垃圾+污泥干化焚燒”協(xié)同處理工藝，生活垃圾、干化污泥（40%含水率）處理規(guī)模為850 t/d，同時配置1 臺20 MW 發(fā)電機(jī)組。焚燒處理過程嚴(yán)格按GB 18485—2014 生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行并參照歐盟2010 標(biāo)準(zhǔn)以滿足煙臺市現(xiàn)代化發(fā)展對環(huán)境保護(hù)的需要。污泥焚燒前的脫水干化處理是本項目的重要組成部分，其工藝直接影響到燃燒效果和處置效率。由不同污泥處理工藝對比得出：采用“槳葉式半干化（含水率40%）+ 焚燒”工藝，污泥（含水率80%）干化處理規(guī)模達(dá)300 t/d，年污泥處理能力約為1.095×105t，可滿足煙臺市中心區(qū)未來10～15 a 中期發(fā)展的需要。

【技術(shù)/案例原理及技術(shù)路線】

本項目污泥干化工藝主要設(shè)備為四軸槳葉式干燥機(jī)，其基本原理是利用槳葉葉片對污泥進(jìn)行切割和攪拌，中空槳葉和殼體夾套內(nèi)充滿高溫蒸汽，濕污泥在雙重加熱作用下含水率逐步下降，最終得到含水率40%左右的干化后污泥，干化后的污泥由槳葉輸送至出料口并排出機(jī)外。污泥干化處置工藝流程見圖2。

圖2 污泥干化處置工藝流程示意Figure 2 Schematic of sludge drying disposal process

（1）輸送系統(tǒng)：運(yùn)輸車將濕污泥運(yùn)至濕污泥儲存庫，通過螺旋輸送機(jī)及污泥泵逐級輸送至污泥干燥機(jī)內(nèi)進(jìn)行干化處理；干化后的污泥通過干污泥上料系統(tǒng)送入焚燒爐與生活垃圾進(jìn)行混燒。

（2）干化系統(tǒng)：槳葉式干燥機(jī)殼體的W 型夾套、4 根主熱軸及中空槳葉都具有加熱作用，減速機(jī)驅(qū)動熱軸形成不等速轉(zhuǎn)動，通過葉片嚙合對污泥進(jìn)行剪切、擠壓和剝離，受熱面積不小于197 m2。四軸槳葉式干燥機(jī)傳熱軸示意見圖3。

圖3 傳熱軸示意Figure 3 Schematic of heat transfer axis

（3）蒸汽系統(tǒng)：污泥干化加熱蒸汽來自汽輪機(jī)二級抽汽，加熱蒸汽壓力為0.5 MPa、溫度為200 ℃、額定負(fù)荷為3.56 t/h。

（4）疏水系統(tǒng)：加熱蒸汽經(jīng)換熱后產(chǎn)生的凝結(jié)水送至焚燒主廠房除氧器，成為鍋爐給水，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。

（5）冷凝系統(tǒng)：干化過程中產(chǎn)生的高濕度尾氣先除塵，再進(jìn)入冷凝器冷凝，廢水泵入污水處理站。

（6）廢氣系統(tǒng)：采用引風(fēng)機(jī)使干化系統(tǒng)始終保持在微負(fù)壓狀態(tài)；不凝性氣體由風(fēng)機(jī)送至垃圾池內(nèi)，經(jīng)風(fēng)機(jī)引入焚燒爐內(nèi)高溫焚燒。污泥干化工藝主要設(shè)備技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 干化系統(tǒng)主要設(shè)備參數(shù)Table 1 Main equipment parameters of drying system

【技術(shù)/案例特點(diǎn)】

（1）進(jìn)泥含水率適應(yīng)性高。進(jìn)泥含水率變化對設(shè)備的影響較小，槳葉式干燥機(jī)的槳葉對濕污泥有較好的剪切作用，葉片表面能實(shí)現(xiàn)自動清潔。

（2）集成簡約，操作靈活。干化設(shè)備結(jié)構(gòu)新穎巧妙，工藝簡潔；設(shè)備占地面積少，單臺占地面積為25.3 m2，僅為單軸圓盤式干燥機(jī)占地面積的一半；操控簡單，變頻調(diào)速，啟停方便。

（3）工藝安全性高。四軸結(jié)構(gòu)相比單軸結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕，不易斷軸。干化工藝產(chǎn)生的水蒸氣保證了系統(tǒng)內(nèi)極低的氧氣濃度，無法形成氣體或粉塵爆炸的燃爆條件。污泥干化到含水率為40%時，污泥呈分散的顆粒狀，不會漂浮在空間內(nèi)，沒有產(chǎn)生粉塵爆炸的安全隱患。

（4）運(yùn)行經(jīng)濟(jì)。該工藝換熱效果好，蒸發(fā)1 t 水用電負(fù)荷和消耗蒸汽量分別為13.7 kWh、1.25 t，相比單軸圓盤式干燥機(jī)能耗大幅降低，焚燒的熱量回收即可基本滿足干化所需的能量。

【長效運(yùn)行模式與機(jī)制】

（1）該項目采用PPP 模式，項目公司根據(jù)約定負(fù)責(zé)整個項目的建設(shè)和運(yùn)營，運(yùn)營期滿后移交煙臺市政府。

（2）污泥干化及焚燒爐、余熱鍋爐、煙氣凈化、汽機(jī)等主要工藝過程采用1 套分散控制系統(tǒng)（DCS）進(jìn)行集中自動控制，并在垃圾吊等處設(shè)置監(jiān)控點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了污泥干化、垃圾焚燒及熱能利用的高度自動化。

（3）本項目采用連續(xù)工作制，污泥干化等連續(xù)生產(chǎn)崗位按照四班制配備、三班制操作，大、中修業(yè)務(wù)和設(shè)備維護(hù)實(shí)行外委方式來完成，以保證項目的安全順利運(yùn)營。

【經(jīng)濟(jì)、環(huán)境及社會效益】

（1）經(jīng)濟(jì)效益：本項目按照90%垃圾+10%干化污泥進(jìn)行混燒，干化污泥（含水率約40%）熱值設(shè)計值為6 480 kJ/kg，垃圾+污泥熱值設(shè)計值為8 373 kJ/kg，其熱值和褐煤相近，干化污泥和生活垃圾按照1∶9 送入焚燒爐混燒，蒸汽為發(fā)電提供能量；配套1 臺20 MW 凝汽式汽輪機(jī)和20 MW 發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)出口電壓10.5 kV 經(jīng)主變升壓至110 kV 后接入電力網(wǎng)，MCR 工況年發(fā)電量約為1.307×108kWh。

（2）環(huán)境效益：濕污泥在槳葉式干化工藝下可大幅減量，干化后污泥體積一般只有濕污泥的30%；污泥焚燒后體積可減少90%以上，同時有毒有機(jī)物將被徹底熱分解。干化工藝產(chǎn)生的廢氣經(jīng)過廢氣處理系統(tǒng)，可以無污染排放。

（3）社會效益：該項目是構(gòu)建集再生資源綜合利用、生態(tài)修復(fù)和環(huán)保宣教功能于一體的煙臺市生活固體廢物循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的重要一環(huán)，能夠提高煙臺市循環(huán)經(jīng)濟(jì)水平，助力“雙碳”目標(biāo)盡快達(dá)成。