利用S109E联合循环机组余热进行污泥干化

文 黄志强 深圳南山热电股份有限公司

随着城市污水处理率的提高，污泥的处理问题越来越突出。在污泥的处理过程中，干化是一个至关重要的环节，而干化最主要的成本是热源成本。无论是采用天然气燃料，还是使用蒸汽，每吨泥的干化处理热源成本均在200元左右，因此结合城市的特点，将电厂排放的一些废热进行利用作为干化热源，不仅可以大幅降低干化热源成本，而且减少了排放，对于构建绿色城市，发展循环经济具有重要意义。

1 S109E联合循环机组余热改造

1.1 联合循环电厂可利用余热情况

广东某S109E联合循环电厂，单台联合循环机组装机容量180MW，采用天然气作为燃料。

发电后锅炉烟气温度为130℃左右，通过分析，完全可以增加换热器，将余热回收利用。由于排烟温度不高，回收的余热只能以热水的形式存在，热水的温度约110℃。

1.2 余热利用改造

余热利用改造的核心在于在联合循环余热锅炉的尾部，即烟囱部位新增换热器，降低排烟温度，产生热水。换热器的选择可以采用余热锅炉通用翅片式换热器，但在改造时要注意下列几点：

（1）改造应最大回收烟气余热，允许炉排烟温度降至100℃以下，为保证余热热水的稳定性，可以增加除氧蒸发系统和凝结水加热系统。

（2）改造一般采用在原锅炉上部增装受热面的方案，必须对原锅炉的钢架进行校核计算和加强。

（3）为满足污泥干化处理的不同工况，凝结水加热系统的受热面能根据不同的运行工况进行分段控制，且能实现在线切换。

（4）改造后的余热锅炉应能在燃气轮机烧气的任何正常工况下安全稳定地运行，且不改变快速启停性能。从启动到满负荷蒸发量时间分别为：冷态≤50min，热态≤30min。

（5）炉调整和增加受热面后考核工况下运行整台炉烟气阻力不应超过400mmH2O。

1.3 改造实例运行情况

电厂的改造实践表明，单台机组余热利用可以产生110℃，约600t/h的热水，完全可以满足每天400t污泥的干化热源需求。改造前后的参数见表1。表1显示了余热锅炉改造后，整个联合循环机组的性能情况。

表1

2 中低温带式污泥干化技术

结合余热利用得到的110℃热水，来选择合适的污泥干化工艺。传统的高温干化工艺，如转鼓干化工艺、流化床干化工艺、涡轮薄层干化工艺、桨叶式干化工艺等，由于所需热源温度较高，一般都在200℃左右，不适合来用余热，因此，选择对热源品质要求较低的中低温带式干化工艺。

带式干化技术就是将污泥布料在传送带上，让热风沿垂直方向穿过传送带，将污泥中的水份带走，实现干化。其中，热风是由余热锅炉排烟产生热水，热水再加热空气产生。在带式干化机内，物料经成型机构均匀地铺在干化带上，干化带在干化机内移动，热空气由下往上或由上往下穿过铺在带上的污泥，加热干燥并带走水分。具体工艺如图1。

3 节能减排情况

以每天利用余热干化污泥400t进行计算，由于热量全部来自于锅炉排烟废热，不用额外消耗燃料。干化后的干泥可以作为辅助燃料，热值约为2000kcal/kg，每天产量为80t，折合热值670GJ。

相比其它污泥干化工艺，例如流化床干化+焚烧工艺，每天干化400t湿污泥，干泥焚烧来提供干化热源，由于干泥热值不足，还需要补充天然气作为辅助燃料。每天整个系统干化需要热值922GJ，干化后产生的80t干泥可以提供热值670GJ，因此，每天还需要补充热值252GJ，折合需要补充天然气约6677m3。

相比而言，S109E联合循环机组余热干化工艺每天净输出能量670GJ，而其它工艺每天净消耗能量252GJ，每天节能922GJ，年节能30.7万GJ，折合天然气约815万m3。

4 结语

利用S109E联合循环机组余热，采用成熟的中低温带式污泥干化技术，将污水处理后的污泥进行环保化处理，从根本上解决污泥的出路问题。一方面保护了环境；另一方面也使能源得到了梯级利用，体现了循环经济的发展思路。