小型热电联产发电机组掺烧污泥的分析

郭世刚

（天津市电力公司 天津 300010）

1、问题的提出

由于我国国民经济的高速发展，城市化和工业化进程加快，城市人口和工业企业的数量快速增加，导致城市污水处理量和污泥产量也随之大幅度增加，污泥的处置是我国城市面临的新问题。按《农用污泥中污染物控制标准》(GB4284-84） ，城市污水处理厂经过稳定化处理的污泥用于农田时，不得含有超标的重金属和其它有害物质；对于符合标准的污泥，在每亩土地的用量、使用期限也受有一定限制；为防止对地下水的污染，在砂质土壤和地下水位较高的农田不宜施用污泥；在饮水水源保护地带不能施用污泥。

填埋是污泥处置的另一种方式，但污泥填埋不仅耗费大量的资金，占用大量土地，对周边环境造成巨大的破坏，而且存在汞、铅、铬等重金属渗透问题，造成对地下水的污染。因此农田处理和填埋处理污泥都不是有效的解决方式。

2、问题解决对策

2007年国务院下发了《国务院批转发展改革委、能源办关于加快关停小火电机组若干意见的通知》，文件明确指出在大电网覆盖范围内逐步关停以下燃煤（油）机组（含企业自备电厂机组和趸售电网机组）：单机容量5万千瓦以下的常规火电机组；运行满20年、单机10万千瓦级以下的常规火电机组；按照设计寿命服役期满、单机20万千瓦以下的各类机组；供电标准煤耗高出2005年本省（区、市）平均水平10%或全国平均水平15%的各类燃煤机组；未达到环保排放标准的各类机组；按照有关法律、法规应予关停或国务院有关部门明确要求关停的机组。

为解决这一问题，可依据国务院《国务院批转发展改革委、能源办关于加快关停小火电机组若干意见的通知》文件中第5条内容：“支持按照生物质能开发利用规划和城镇集中供热规划，已落实生物质能来源、同步建设热网并落实热负荷的地区，将运行满15年、具备改造条件的应关停机组改造为符合国家有关规定要求的生物质能发电或热电联产机组。”的政策。经分析，掺烧污泥发电运行是一种具有发展前景的项目。

污泥燃烧发电是一项技术成熟、节约能源、符合国家能源政策的环保项目，是目前处理污水处理产生污泥的最有效办法。

当前污泥焚烧技术已经成为污泥处置的主流，愈来愈受到重视。这是因为与其它污泥处理、处置方法相比较，具有突出的优势。

污泥焚烧技术特点是：⑴技术成熟，可利用现有循环流化床锅炉直接燃烧；⑵污泥燃烧发电是目前污水处理产生污泥的最好、最有效的处理方式，可有效解决当地现有污水处理厂污泥的处置及规划建设中的污水处理厂污泥的处置问题，环保意义重大；⑶燃烧后可综合利用，不会造成二次污染；⑷烟气排放合格，经处理后，可完全达到各级环保要求；⑸节约能源，大大减少了对燃煤的利用，是非常好的节能项目，符合国家支持鼓励的能源政策。

3、焚烧污泥发电的几种方式

方式Ⅰ 脱水污泥直接加入流化床锅炉内与煤混烧

这种方式充分利用了流化床锅炉对多种燃料，特别是多水分、低热值燃料的适应性，只需在锅炉顶部或侧墙，开一个或几个孔，通过一套专用的输送设备，将含有约80%水份的污泥块直接送入炉内，利用污泥中的水份在高温下蒸发汽化，体积膨胀，污泥块爆破使污泥细化，参与炉内的流化过程，与煤混合燃烧。

污泥输送是这种焚烧方式的关键设备，该系统使高含固率的污泥能够在高压、全封闭的状态下进行长距离输送，使污泥与外界隔离，不影响电厂的环境，系统可实现全自动控制。

脱水污泥直接加入流化床锅炉内与煤混烧是目前国内污泥焚烧发电普遍采用的方式。

方式Ⅱ 干化污泥在煤粉炉(或其它炉型）中与煤混烧

这种方案的特点是利用电厂的余热将污泥烘烤，减少污泥的含水量，使污泥的低位发热量增加，有利于锅炉燃烧；可在煤粉炉中燃烧，也可在其它炉型燃烧，增加了使用范围。污泥加热温度应控制在200℃以下，以防止可燃气体析出。干燥污泥可采用蒸汽、空气或烟气，间接或直接加热。污泥处理，除加热设备外，还需考虑气体、疏水排放的环保处理，污泥储藏等，占地面积较大。污泥干燥器，国内还没有定型产品，进口设备费用较高。

方式Ⅲ 干化污泥与垃圾同时在流化床锅炉内燃烧

本方案生产流程是利用汽动给水泵排汽（3-4Kg/cm2, 35t/h），通过浆叶式干燥器干燥，把含水80%以上的脱水污泥,干化成含水份40%的半干污泥，与生活垃圾和10%左右的煤混烧，产生的蒸汽供发电和供热。利用余热干燥污泥提高了污泥的可用发热量，提高了电厂的热效率。

4、焚烧污泥发电方案比较

三种方式中，Ⅰ、Ⅱ两种方式属于老设备改造，只有方式Ⅲ是一个完整的工程投资项目。

(1） 方案比较考虑的特殊因素

①污泥做为可再生能源的条件

污泥中含有丰富的有机物质，有一定的热值可以利用，这就使得污泥焚烧发电项目具有环保和综合利用双重效应。污泥的发热量究竟有多大，首先与地区、人口密度和经济发达程度有关，与污水的来源有关。

以实测的天津纪庄子污水处理厂污泥为例，高位发热量为2544.5大卡／千克(水分为74.1%,）， 扣除水蒸汽的汽化潜热后所得的发热量仅为213大卡／千克。因此，焚烧湿污泥发电的效果不明显，很难享受可再生能源优惠政策。其他两种方式都将污泥先进行了热干化处理，发热量明显提高，做为可再生能源发电的效果明显。但按国家规定，可再生能源掺烧比例超过80%才能享受有关优惠政策，因此只有方式Ⅲ由于与垃圾(可再生能源）一起掺烧的比例超过了80%，才可以充分享受可再生能源优惠政策，其他两种方式即使争取也只能享受一部分可再生能源优惠政策。

②不论哪种方式，污泥补贴政策都是必须落实的，而且是项目收益的主要来源，因此多烧污泥的方式，项目的经济效益就好。

(2） 方案比较

方式Ⅰ的优点是投资少、工程量小、简单易行、技术成熟，投入少，见效快。已在江苏、浙江普遍推广使用，运行情况稳定，污泥得到了处置，补助政策落实，经营者不仅能消化成本，还有一定的利润，投资风险很小。缺点是焚烧污泥量小，仅占锅炉燃烧量的20%(重量比），很难享受综合利用及可再生能源的有关优惠政策。

方式Ⅱ从技术上是可行的，其优点是掺烧比例大，可以多烧污泥，多拿补贴。但受腐蚀（Cl、SO2）和空气污染标准的限制，干泥掺烧比例也有限制，不能太多，应小于5-10%(相当湿泥15-30%）。缺点是干燥设备投资大，占地大 (在老厂改造有困难），特别是设备、运行、经营情况在国内尚无先例可供参考。

方式Ⅲ从国家环境保护和可再生能源政策要求来讲，是最理想的方式。被国家发改委列为可再生资源综合利用示范项目，既享受垃圾、污泥焚烧补贴，又享受可再生能源优惠政策，经济效益有保证。缺点是投资大、工期长、技术相对复杂。

5、分析

由于污泥焚烧发电项目在国内尚处于开发和起步阶段，焚烧技术、设备带有科研性质，但目前焚烧工艺被世界各国认为是污泥处理中的最佳实用技术。在欧洲、美国、日本等国家，该工艺已日渐成熟，它以处理速度快，减量化程度高，能源再利用等突出特点而著称。污泥焚烧发电是一个好项目。

污泥焚烧发电项目的另一个明显的效益是以污泥定电量。南京项目可研报告的风险评估中曾提出掺烧污泥以后，电、热、泥按重要性怎么排位的问题，江苏虽然还没有定位，但已提出一旦烧泥就不能中断，要考虑备用容量及其投资，实际上已经把泥排在第一位。从以下情况可以看出，电厂一旦烧污泥，就不能停炉。

① 合同中有污泥停烧(超过5天）对电厂罚款的条款。

② 要求有备用设备容量及投资，保证污泥不停烧。

③ 污泥到厂吨数低与合同数，仍按合同数付补贴费;高于合同数，按实际数付补贴费。由于掺烧污泥，机组的发电利用小时大大提高，只要烧污泥，发电就不能停，不参与电网调峰，这一点对于发电前景不看好的小机组最为有利，可以充分调动电厂的积极性，有利于项目的实施。