電廠燃煤鍋爐摻燒污水廠污泥存在的問題與思考

張傳秀

上海投資咨詢公司

0 概述

2003年前后，江蘇常州開始實施燃煤電廠鍋爐摻燒污水處理廠污泥的工業化應用，并作為“成功經驗”和“創新典型”進行推廣。近些年國內這種形勢更是如火如荼，一些大企業的自備電廠也在醞釀摻燒污泥改造。然而該工藝存在排放有害物質等問題，應引起我們足夠的重視，并采取措施妥善解決。

1 電廠摻燒污泥存在的問題

1.1 電廠燃煤鍋爐≠污泥焚燒爐

污泥焚燒爐是專門設計的廢物焚燒爐，焚燒的是廢物（污泥），燃料煤是作為輔助燃料使用。電廠燃煤鍋爐的燃料為全煤，相對于廢物焚燒爐，是兩種完全不同的生產工藝或生產方式。

污泥焚燒爐配套的煙氣凈化設施是專為控制其特征污染物而設計，如對全球公認的一類致癌物二噁英的減排效果均在97%～99%水平，對HCl、HF以及各類重金屬（如汞等）亦具有很好的減排效果；而電廠燃煤鍋爐配套的煙氣凈化設施（“除塵”+“脫硫”+“脫硝”）對污泥焚燒特征污染物，如二噁英及汞的去除效果則較差，遠不如前者。

燃煤電廠鍋爐對煤種、煤質等要求都比較高，同時，對運行過程中的管理要求也較高，尤其是高參數鍋爐，“摻燒”不符合“電廠設計規范”及其生產工藝條件要求，不僅降低了鍋爐的熱效率，而且因為污泥中的氯、氟含量遠高于原煤，將加劇鍋爐系統及相關設備的腐蝕，不利于鍋爐系統的安全運行，同時也不利于粉煤灰的綜合利用。

1.2 《火電廠大氣污染物排放標準》+《生活垃圾焚燒控制標準》≠“電廠鍋爐摻燒污泥”排放標準

現行《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011）對污泥焚燒排放的特征大氣污染物沒有相關的控制要求，現行《生活垃圾焚燒控制標準》（GB18485-2014）不適用于燃煤鍋爐摻燒污泥特征污染物如二噁英及重金屬的控制。

某電廠1 000 MW超超臨界機組燃煤鍋爐摻燒5%含水率約60%的污泥275 t/d，折合干污泥量為110 tDS/d，新增加的煙氣量約占原有煙氣量的3.5%，即，焚燒污泥自身產生的煙氣量已被稀釋了30倍。若考慮兩個排放標準的基準含氧量不同，GB13223和GB18485分別為6%和為11%，執行GB18485又將被稀釋1.5倍、共被稀釋45倍，污泥焚燒特征污染的稀釋排放極為明顯。

以二噁英為例，根據該電廠摻燒污泥環評文件，其去除率僅為20.4%，遠低于專用焚燒爐配套凈化設施的97%～99%的去除效率。環評文件中的二噁英平均排放濃度為0.039 ng-TEQ/m3，低于GB18485中的0.1 ng-TEQ/m3排放標準，表面看是“達標”了，但如果按稀釋倍數折算，則應為1.153 ng-TEQ/m3，已超過GB18485中指標的10.53倍，若按基準含氧量換算將超標15倍以上。

1.3 粉煤灰利用的安全問題應加以考慮

污泥成分比生活垃圾更加復雜，其含有更多的重金屬等有毒有害成分，其中的無機有毒有害成分絕大部分都將進入粉煤灰。國內電廠粉煤灰多用于建材（如作為熟料直接配入水泥），其中的重金屬等有毒有害成分容易釋放出來。因此，對建材的安全利用應有所考慮，如配入這類粉煤灰的水泥在飲用水處理設施、游泳池、各類水庫、農業水利設施等建設方面的安全應用等。

1.4 污泥并非“資源”或“可再生資源”更非“生物質資源”

污水處理廠污泥含水率通常在80%左右，大于生活垃圾含水率的2倍，其熱值則不及生活垃圾的1/4，且灰分高、灰熔點低。因“生物質資源”有其專業定義，故污泥不能稱為“生物質資源”。摻燒的結果將降低鍋爐熱效率，增加發電煤耗。

仍以上述電廠為例，摻燒含水率為5%，污泥量為60%，鍋爐熱效率將降低0.5%。在總發電量不變情況下，僅因鍋爐熱效率的降低全年燃料煤的消耗量將增加1.21萬t；加上焚燒污泥本身需要的能耗，耗煤量將由摻燒前的438.67 t/h增加到摻燒后的450.87 t/h（增加了2.78%），全年煤耗量將增加6.71萬t。即：“摻燒污泥”不是“產能”而是“耗能”，故不能將“摻燒污泥”簡單地理解為“資源綜合利用”或“可再生資源利用”，更不能稱為“循環經濟”。

1.5 摻燒污泥的政府成本

據公開資料，污泥單獨焚燒減量化處理地方財政補貼為200元/t～300元/t(濕)。對電廠摻燒污泥，另有國家電價補貼、稅收優惠（有些地方還有煤價優惠）等，政府總支出成本在400元/t～500元/t，遠高于獨立的污泥干化焚燒，甚至為其兩倍。

對于發電企業，相當一部分直接焚燒未經干化處理、含水率在80%左右的濕污泥，相對于獨立的污泥干化焚燒企業建設投資極少、運行成本極低。即便沒有國家電價補貼、稅收優惠等，因其建設投資及運營成本遠低于獨立的污泥干化焚燒，相對而言，其利潤豐厚。

1.6 二噁英的環境影響

以上述電廠為例，將煙氣量（6 110 000 Nm3/h）折算為對應的每t干污泥焚燒稀釋后的煙氣量為1 333 000萬Nm3/tDS，與竹園污泥干化焚燒竣工驗收實測數據（6次實測值7 846 Nm3/tDS～8 550 Nm3/tDS、平均值為8 302 Nm3/tDS）相比，煙氣量稀釋倍數高達156～170倍（平均160倍）。根據該電廠環評文件，全年摻燒含水率60%的污泥10萬t排放二噁英1.32 kg-TEQ/a，折合每噸干污泥的排放量為33 mg-TEQ/tDS，為竹園干化焚燒實測值（6次實測0.232～0.369 mg-TEQ/tDS、平均值為0.285 mg-TEQ/tDS）的 89～142倍（平均 115倍）。究其原因：獨立焚燒煙氣凈化系統配有特殊的二噁英減排設施（減排效率98%），而電廠燃煤鍋爐煙氣凈化系統則沒有配有特殊的二噁英減排設施。

由于電廠煙囪更高（約200 m左右），其影響范圍將更大，受其影響的人口也就更多。盡管電廠煙囪大氣稀釋擴散條件遠好于獨立的干化焚燒（煙囪高度多為50 m～60 m），但由于“源強”的增加，其最大落地濃度仍高于獨立干化焚燒的5～9倍，其對環境的影響程度更大。由于二噁英正常情況下極難分解，在人體內的半衰期達5年-10年（平均為7年）之久，尤其是在人口密集的大中城市，其對人的健康影響將會是長期的、隱性的，不容忽視。

40-50年前，中國的癌癥發病率極低，根據國家癌癥中心2019年1月發布的最新一期全國癌癥統計數據[1]，中國惡性腫瘤死亡占居民全部死因的23.91%，且發病率每年保持約3.9%的增幅，死亡率每年保持2.5%的增幅，新發病例和死亡病例分別占全球的23.7%和30.2%；全球每新增100個癌癥患者中我國占21個，我國每天超過10 000人確診癌癥、平均每分鐘就有7.5人。按目前電廠摻燒污泥“遍地開花”且有增無減的亂象現狀，今后中國癌癥的發病率與死亡率將會更高。當然，焚燒排放二噁英并非引發癌癥的唯一因素，但是重要因素之一。

1.7 汞的環境影響

我國原煤中汞含量通常在0.01 mg/kg～5 mg/kg、平均為0.2 mg/kg[2]，而污水廠污泥含汞則在4.63 mg/kg～138 mg/kg[3]（含有工業廢水的城市污水、工業園區污水遠高于單一生活污水污泥），遠高于原煤中的汞含量。由于汞不溶于水、具有極強的穿透能力，一般認為電廠燃煤煙氣凈化系統對煙氣中的汞僅為10%左右的減排效果[3]。

以上述電廠1 000 MW超超臨界機組為例，按其環評文件，摻燒5%含水率60%的污泥后全年增加汞排放22 kg（減排率約50%），折合單位干污泥的排放量為0.55 mg/tDS，與獨立焚燒工藝（排放5.6 ng/tDS、減排效率87%）相比，增大了97倍。究其原因：獨立焚燒煙氣凈化系統配有適合汞減排的措施，而電廠燃煤鍋爐煙氣凈化系統沒有相應的汞減排的措施。

同上，因為電廠煙囪更高，汞的影響范圍更大，受影響的人口也更多；盡管電廠煙囪排放稀釋擴散條件更好，但因為源強增加太多其最大落地濃度仍將高于獨立干化焚燒的4倍～8倍，對環境的影響程度更大。

1.8 關于產業政策

多數環評文件認為“電廠鍋爐摻燒污泥”屬現行《產業結構調整指導目錄》中的“鼓勵類”、“符合產業導向”等。前已述及，這類污泥不應歸入“資源”和“可再生資源”類，更不能歸入“生物質資源”?！拔勰嗄馨l電”是一種認識上的誤區，因其忽視了污泥高污染廢棄物的本質。

2 值得推薦的污泥摻燒處理工藝

2.1 水泥窯摻燒工藝

水泥窯摻燒干化后的污泥與電廠燃煤鍋爐的優勢：

1)水泥窯爐內溫度更高（可達1 500℃，甚至大于1 700℃）、煙氣在高溫區停留時間更長（少則5-7 min多則20 min以上），所有的有機物均能全部、干凈、徹底分解，二噁英開始合成量極少、遠低于0.1 ng-TEQ/Nm3(干法水泥窯)[4]。

2)除汞之外的所有的重金屬均被固化在水泥的“玻璃相”中，極難再被釋放出來，水泥產品安全，基本上不存在二次污染及隱性污染。

3)水泥窯已有煙氣凈化設施適用于污泥摻燒，且工藝簡單易行，投資小、占地少、運行成本低廉；不僅適用污水處理廠污泥、生活垃圾的協同焚燒處理，而且適用于除含汞量高的廢險廢物外的醫療廢物及其他多種危險廢物的協同焚燒處置等。

4)技術上成熟、穩定、可靠，國外已有數十年的成功經驗，國內亦有十多年的成功經驗，國家和地方產業政策均將其列入“鼓勵類”。

5)相應的排放標準、設計規范、污染防治政策等齊全，便于管理而且易于管理，如：《水泥窯協同處置工業廢物設計規范（GB50634）、《水泥窯協同處置固體廢物污染控制標準》（GB30485）、《水泥窯協同處置固體廢物技術規范》（GB/T30760）、《水泥窯協同處置固體廢物環境保護技術規范》（HJ662）、《水泥窯協同處置固體廢物污染防治技術政策》（原國家環保部2016年公告第72號）、《水泥工業污染防治最佳可行技術指南》（2014年版）、《城鎮污水處理廠污泥處置水泥熟料生產用泥質》（CJ/T314）等。

2.2 生活垃圾焚燒爐摻燒工藝

生活垃圾焚燒爐摻燒工藝（850℃左右）是十分理想的污泥摻燒工藝，《生活垃圾焚燒控制標準》（GB18485-2014）適用于摻燒污泥特征污染物如二噁英及重金屬的控制，尤其適用于重金屬（如汞、鉛等）含量偏高的污泥，不存在二噁英及重金屬的稀釋排放問題；焚燒后的爐渣為一般工業固體廢物，可用于生產磚瓦類等建筑材料，焚燒后的飛灰同生活垃圾焚燒后的飛灰也可作為危險廢物最終填埋，不存在電廠燃煤鍋爐摻燒的二次污染問題。

生活垃圾焚燒爐摻燒工藝可以做到投資省、占地少、運行成本低廉，不增加政府成本支出；技術上成熟、穩定、可靠，受到國家和地方產業政策“鼓勵”，具有健全的排放標準、設計規范、污染防治政策等，而且便于管理。

2.3 鋼廠燒結機摻燒工藝

《鋼鐵工業調整升級規劃（2016-2020年）》中提出了“城市鋼廠實施‘綠色發展、產城共融’戰略”和“按照綠色可循環理念，建設綠色工業園區，推進鋼鐵與建材、電力、化工等產業及城市間的耦合發展，實現鋼鐵制造、能源轉換和廢棄物消納三大功能”的發展目標，國內一些大型鋼鐵企業提出了“興城市鋼廠、建城市生態”、“助力城市產業發展，共建城市美好生活”口號并付諸行動，已在研究燒結機（1 450℃左右）協同處置污水處理廠的污泥。

該協同處置工藝對后序高爐冶煉沒有大的影響，但應要求燒結機達到鋼鐵企業“超低排放”（“環大氣[2019]35號”《關于推進實施鋼鐵行業超低排放的意見》要求：顆粒物≤10 mg/Nm3，SO2≤35 mg/Nm3，NOx≤50 mg/Nm3），同時還應要求排放煙氣中的二噁英達到GB18485中的0.1 ng-TEQ/Nm3（現行《鋼鐵燒結、球團工業大氣污染物排放標準》（GB 28662-2012）為0.5 ng-TEQ/Nm3），以解決電廠燃煤鍋爐摻燒工藝的二噁英及重金屬的稀釋排放問題。

此外，關于燒結機的摻燒問題，污泥焚燒后的無機物全部進入燒結礦（為絕大部分）和煙塵（為少量），煙塵又將回到燒結機原料系統閉環利用；燒結礦則進入高爐煉鐵，高爐爐渣經適當加工后可作為熟料全部配入水泥，實現污泥中無機物的全部循環利用，不存在二次污染問題，是一種比較理想的摻燒協同處置工藝。

3 建議

對于電廠燃煤鍋爐的摻燒，也僅作為短期過渡性的“臨時應急措施”，且對特征污染物的排放不能也不應該直接“套用”《生活垃圾焚燒控制標準》，應通過“換算”、與獨立焚燒工藝相比不應增加二噁英及汞等特征污染物的排放量，并應對“換算標準”的合理性進行充分論證，同時還應考慮這類粉煤灰建材的安全利用問題。

為確保電廠燃煤鍋爐安全運行，對作為電廠焚燒的污泥應有一定的要求，如對含水率的要求、對污泥脫水調理劑選擇的要求等。

由于目前尚無適用于電廠鍋爐摻燒污泥的排放標準、設計規范、污染防治技術政策等，政府部門應組織專業技術力量對此進行比較深入的綜合性研究，在此基礎上提出相應的政策性要求及環境管理要求等。

4 結語

鑒于電廠燃煤鍋爐煙氣量巨大，專門配備二噁英及汞等污泥焚燒特征污染物的減排措施幾無可能，巨大的“稀釋排放”不可避免。國家和地方各級政府部門均不應鼓勵電廠燃煤鍋爐摻燒，應鼓勵“水泥窯摻燒”（或稱“水泥窯協同處置”）和“生活垃圾焚燒爐摻燒”等不存在二噁英及汞等污泥焚燒特征污染物稀釋排放的“協同”處置工藝。