利用S109E聯合循環機組余熱進行污泥干化

文 黃志強 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，干化是一個至關重要的環節，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，因此結合城市的特點，將電廠排放的一些廢熱進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，對于構建綠色城市，發展循環經濟具有重要意義。

1 S109E聯合循環機組余熱改造

1.1 聯合循環電廠可利用余熱情況

廣東某S109E聯合循環電廠，單臺聯合循環機組裝機容量180MW，采用天然氣作為燃料。

發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合循環余熱鍋爐的尾部，即煙囪部位新增換熱器，降低排煙溫度，產生熱水。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：

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

（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行校核計算和加強。

（3）為滿足污泥干化處理的不同工況，凝結水加熱系統的受熱面能根據不同的運行工況進行分段控制，且能實現在線切換。

（4）改造后的余熱鍋爐應能在燃氣輪機燒氣的任何正常工況下安全穩定地運行，且不改變快速啟停性能。從啟動到滿負荷蒸發量時間分別為：冷態≤50min，熱態≤30min。

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

1.3 改造實例運行情況

電廠的改造實踐表明，單臺機組余熱利用可以產生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。改造前后的參數見表1。表1顯示了余熱鍋爐改造后，整個聯合循環機組的性能情況。

表1

2 中低溫帶式污泥干化技術

結合余熱利用得到的110℃熱水，來選擇合適的污泥干化工藝。傳統的高溫干化工藝，如轉鼓干化工藝、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，選擇對熱源品質要求較低的中低溫帶式干化工藝。

帶式干化技術就是將污泥布料在傳送帶上，讓熱風沿垂直方向穿過傳送帶，將污泥中的水份帶走，實現干化。其中，熱風是由余熱鍋爐排煙產生熱水，熱水再加熱空氣產生。在帶式干化機內，物料經成型機構均勻地鋪在干化帶上，干化帶在干化機內移動，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 節能減排情況

以每天利用余熱干化污泥400t進行計算，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，還需要補充天然氣作為輔助燃料。每天整個系統干化需要熱值922GJ，干化后產生的80t干泥可以提供熱值670GJ，因此，每天還需要補充熱值252GJ，折合需要補充天然氣約6677m3。

相比而言，S109E聯合循環機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，每天節能922GJ，年節能30.7萬GJ，折合天然氣約815萬m3。

4 結語

利用S109E聯合循環機組余熱，采用成熟的中低溫帶式污泥干化技術，將污水處理后的污泥進行環保化處理，從根本上解決污泥的出路問題。一方面保護了環境；另一方面也使能源得到了梯級利用，體現了循環經濟的發展思路。