大型燃煤電站污泥處置工程應用研究

張健

【摘要】污泥屬于污水處理后的有害廢棄物，由于沒有有效的處置利用方式，長期以來一直難以實現工業應用。本文通過調研國內外污泥處置方式及電廠污泥焚燒情況，結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，以及對運行成本和電廠系統影響帶來的變化，尋找經濟效益與環境效益的最佳平衡點，探索出經濟合理的污泥干燥焚燒技術。

【關鍵詞】燃煤電站；污泥；干化；焚燒

1國內外污泥處置研究

1.1國外污泥處置概述

污泥處理的總目標是確保污泥中的有毒有害物質，無論是現在還是將來都不致對人類及環境造成不可接受的危害。污泥的處理先后經過了海洋投棄、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勢。國外經濟發達國家目前污泥的主要處置方式為農用、填埋和焚燒。隨著歐盟各國簽訂的停止向海洋投棄污泥的協議生效，各成員國已逐步停止向海洋投棄，海岸國家受此協議的限制，已紛紛轉用焚燒法。衛生填埋操作相對簡單，投資費用較小，處理費用較低，適應性強。美國的污泥的主要處置方法是循環利用，而污泥填埋的比例正逐步下降，美國許多地區甚至已經禁止污泥土地填埋。

1.2國外污泥煤粉爐摻燒概況

由于新建污泥干燥或焚燒設備需要較大的投資成本，因此，近年來，國外相繼開展了將污泥直接摻入現有煤粉爐焚燒的研究。自2003年8月下旬開始，日本電源開發公司將在長崎縣松浦市松浦火力發電站，進行干燥下水道污泥燃料的混燒試驗。這是日本第一次在商業火力發電站使用有機污泥燃料。在德國，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，因此將其加入燃煤鍋爐混燒技術上相對簡單。另外一方面，污泥的產量只占燃煤鍋爐燃料量很少的比例，因此對原有的鍋爐不會產生大的影響。從國外的經驗來看，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備，也不需要對原有燃燒系統進行改造，可以大大降低了污泥處理的投資和運行費用，是一項很有前途的污泥處理技術。

1.3國內污泥處置主要工藝

（1）利用熱電廠循環流化床鍋爐直接焚燒

當前中小型熱電廠使用的都是循環流化床鍋爐，稍加改造之后，即可用來直接焚燒含水率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程，放出的熱量直接供給鍋爐水汽系統。比較典型的實例是由江蘇省常州市排水集團和常州市廣源熱電廠2003年合作開發的改造2臺75t/h循環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％，干燥基低位發熱值8400～10500kJ/kg，總計投資500多萬元，每噸脫水污泥處理成本約100元。

（2）污泥的流化床直接焚燒

流化懸浮態焚燒技術是目前國內外比較認可的污泥焚燒方式，目前國內在這方面研究較為前沿的主要有浙江大學熱能工程研究所和中國科學院工程熱物理研究所污泥循環流化床焚燒技術。浙江圣雄的污泥焚燒爐該焚燒處理站配備了1套焚燒設備，污泥焚燒處理量30噸/天，并可以最大產生4.0t/h壓力1.25MPa的飽和蒸汽供生產使用。在污泥水分、熱值產生波動時，可以用煤作為輔助燃料來調節。

（3）干化后焚燒

污泥的熱干化焚燒是指利用特定的干化設備蒸發脫水污泥中的水分，使其的含水率降至預定程度，然后利用流化床焚燒爐或循環流化床鍋爐焚燒，焚燒釋放的熱量作為熱干化系統的熱源。上海石洞口污水處理廠脫水污泥干化—焚燒系統是一個比較典型的引進ANDRIT公司的流化床干化系統的實例。但因事前對污泥干化—焚燒認識不足，缺乏實際經驗等種種原因所致，導致脫水污泥處置成本過高及其它不足之處。

1.4國內火電企業污泥干化焚燒技術典型工藝

（1）山東滕州新源熱電有限公司污泥干化焚燒燒發電項目

滕州新源熱電有限公司總裝機容量1000MW，電廠項目于2008年12月竣工投運，每日可對300噸含水率70%～80%的污泥進行干化和焚燒處理。項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，送入鍋爐進行焚燒，系統采用全負壓封閉運行，對后續煙氣處理提出了較高要求。

（2）紹興中環再生能源發展有限公司污泥干化焚燒項目

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

2大型燃煤電站污泥處置的典型工程應用

2.1工程概況

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

①嘉興聯合污水廠80~85%濕污泥分別通過由專用密閉汽車運送到干化場地內污泥倉，設置兩個濕污泥接收倉用于接收車載濕污泥污泥倉，污泥倉容量為 305m3，可以容納一天的污泥量。濕污泥接收倉底部配有移動滑架和雙螺旋出料機，污泥通過液壓柱塞污泥泵將污泥輸送到干化機中進行干化處理。濕污泥接受倉置于半封閉的建筑物內，建筑物設有風機將污泥存放時產生的有害氣體引入到鍋爐內高溫焚燒處理。

②干化設備選用單軸圓盤式蒸汽干化機，其運行原理是：蒸汽被輸送到旋轉軸內腔內作為熱源用來間接加熱污泥。帶有盤片的旋轉軸推動進入干化機的污泥從干化機進口至出口方向運動并把塊狀的污泥破碎。污泥中的水份通過蒸汽的加熱蒸發，蒸發掉的水蒸汽被干化機內的循環氣體帶走。同時，經過干化后的污泥在干化機末端排出。

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，經干化污泥倉貯存后送嘉電現有鍋爐內焚燒。

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

2.2工程運行情況

工程于2010年9月動工建設，2011年4月，嘉興市環境保護局以嘉環建試[2011]2號《關于浙江浙能嘉興發電有限公司250t/d污泥處置改造項目進行試生產的函》同意其投入試生產。目前運行正常，污泥處理量穩定，連續穩定運行，已經通過竣工驗收。

浙江省環境監測中心于2011年7月11日、7月12日對該項目及嘉興發電廠1#、2#機組進行現場監測和調查。環境保護驗收監測報告的總結論是：項目在實施過程及試運行中，按照建設項目環境保護“三同時”的有關要求，基本落實了環境影響報告書及嘉興市環境保護局環評審查意見中要求的環保設施和有關措施；該項目在廢氣污染物排放、廢水排放及噪聲、固廢處置等方面，符合國家有關標準要求。

3總結

利用大型燃煤電廠鍋爐發電剩余的蒸汽進行污泥干化，更符合循環經濟發展的特點，在技術和經濟上是可行的，應予以大力倡導。從物料平衡的角度評判，污泥所具備的熱值，經干化后均具有一定的經濟價值。相比循環流化床鍋爐，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備齊備，不易產生二次污染等顯著特點，是污泥處置較為可行的處置手段。

【參考文獻】

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

［責任編輯：張濤］