大型燃煤电站污泥处置工程应用研究

张健

【摘要】污泥属于污水处理后的有害废弃物，由于没有有效的处置利用方式，长期以来一直难以实现工业应用。本文通过调研国内外污泥处置方式及电厂污泥焚烧情况，结合浙能嘉兴电厂污泥干化掺烧典型示范工程，研究大型燃煤电站污泥处置的可行性，以及对运行成本和电厂系统影响带来的变化，寻找经济效益与环境效益的最佳平衡点，探索出经济合理的污泥干燥焚烧技术。

【关键词】燃煤电站；污泥；干化；焚烧

1国内外污泥处置研究

1.1国外污泥处置概述

污泥处理的总目标是确保污泥中的有毒有害物质，无论是现在还是将来都不致对人类及环境造成不可接受的危害。污泥的处理先后经过了海洋投弃、土地填埋、堆肥化、干燥和焚烧等多种处理方法，逐步走向成熟，目前污泥的焚烧在污泥的最终处置方法中占有比较大的优势。国外经济发达国家目前污泥的主要处置方式为农用、填埋和焚烧。随着欧盟各国签订的停止向海洋投弃污泥的协议生效，各成员国已逐步停止向海洋投弃，海岸国家受此协议的限制，已纷纷转用焚烧法。卫生填埋操作相对简单，投资费用较小，处理费用较低，适应性强。美国的污泥的主要处置方法是循环利用，而污泥填埋的比例正逐步下降，美国许多地区甚至已经禁止污泥土地填埋。

1.2国外污泥煤粉炉掺烧概况

由于新建污泥干燥或焚烧设备需要较大的投资成本，因此，近年来，国外相继开展了将污泥直接掺入现有煤粉炉焚烧的研究。自2003年8月下旬开始，日本电源开发公司将在长崎县松浦市松浦火力发电站，进行干燥下水道污泥燃料的混烧试验。这是日本第一次在商业火力发电站使用有机污泥燃料。在德国，2001年便有43家燃煤电厂混烧废弃物。由于污泥是一种均匀介质，因此将其加入燃煤锅炉混烧技术上相对简单。另外一方面，污泥的产量只占燃煤锅炉燃料量很少的比例，因此对原有的锅炉不会产生大的影响。从国外的经验来看，将污泥干化后直接掺入煤粉炉焚烧，不需额外增加焚烧和焚烧尾气处理设备，也不需要对原有燃烧系统进行改造，可以大大降低了污泥处理的投资和运行费用，是一项很有前途的污泥处理技术。

1.3国内污泥处置主要工艺

（1）利用热电厂循环流化床锅炉直接焚烧

当前中小型热电厂使用的都是循环流化床锅炉，稍加改造之后，即可用来直接焚烧含水率80～85％脱水污泥。尽管污泥的热值较低，但可与燃煤共同参加燃烧过程，放出的热量直接供给锅炉水汽系统。比较典型的实例是由江苏省常州市排水集团和常州市广源热电厂2003年合作开发的改造2台75t/h循环流化床锅炉焚烧脱水污泥。常州的市政脱水污泥含水率80～85％，干燥基低位发热值8400～10500kJ/kg，总计投资500多万元，每吨脱水污泥处理成本约100元。

（2）污泥的流化床直接焚烧

流化悬浮态焚烧技术是目前国内外比较认可的污泥焚燒方式，目前国内在这方面研究较为前沿的主要有浙江大学热能工程研究所和中国科学院工程热物理研究所污泥循环流化床焚烧技术。浙江圣雄的污泥焚烧炉该焚烧处理站配备了1套焚烧设备，污泥焚烧处理量30吨/天，并可以最大产生4.0t/h压力1.25MPa的饱和蒸汽供生产使用。在污泥水分、热值产生波动时，可以用煤作为辅助燃料来调节。

（3）干化后焚烧

污泥的热干化焚烧是指利用特定的干化设备蒸发脱水污泥中的水分，使其的含水率降至预定程度，然后利用流化床焚烧炉或循环流化床锅炉焚烧，焚烧释放的热量作为热干化系统的热源。上海石洞口污水处理厂脱水污泥干化—焚烧系统是一个比较典型的引进ANDRIT公司的流化床干化系统的实例。但因事前对污泥干化—焚烧认识不足，缺乏实际经验等种种原因所致，导致脱水污泥处置成本过高及其它不足之处。

1.4国内火电企业污泥干化焚烧技术典型工艺

（1）山东滕州新源热电有限公司污泥干化焚烧烧发电项目

滕州新源热电有限公司总装机容量1000MW，电厂项目于2008年12月竣工投运，每日可对300吨含水率70%～80%的污泥进行干化和焚烧处理。项目利用电厂烟气余热，采用直接接触干化工艺，干化后的污泥直接混入燃煤，送入锅炉进行焚烧，系统采用全负压封闭运行，对后续烟气处理提出了较高要求。

（2）绍兴中环再生能源发展有限公司污泥干化焚烧项目

2008 年10月建成开始投运，污泥处理部分设计日处置能力为500吨（含水率70%～80%），采用干化+焚烧工艺，利用蒸汽对污泥进行间接加热干化，其处置流程是：将污泥在回转式干化设备中利用锅炉余热蒸汽干化后，再送入循环流化床锅炉与生活垃圾进行混合焚烧。

2大型燃煤电站污泥处置的典型工程应用

2.1工程概况

浙能嘉兴电厂污泥项目是利用大型火电厂锅炉掺烧干化后污泥的典型应用示范工程，其工艺描述如下：

①嘉兴联合污水厂80~85%湿污泥分别通过由专用密闭汽车运送到干化场地内污泥仓，设置两个湿污泥接收仓用于接收车载湿污泥污泥仓，污泥仓容量为 305m3，可以容纳一天的污泥量。湿污泥接收仓底部配有移动滑架和双螺旋出料机，污泥通过液压柱塞污泥泵将污泥输送到干化机中进行干化处理。湿污泥接受仓置于半封闭的建筑物内，建筑物设有风机将污泥存放时产生的有害气体引入到锅炉内高温焚烧处理。

②干化设备选用单轴圆盘式蒸汽干化机，其运行原理是：蒸汽被输送到旋转轴内腔内作为热源用来间接加热污泥。带有盘片的旋转轴推动进入干化机的污泥从干化机进口至出口方向运动并把块状的污泥破碎。污泥中的水份通过蒸汽的加热蒸发，蒸发掉的水蒸汽被干化机内的循环气体带走。同时，经过干化后的污泥在干化机末端排出。

③干化至含水率为35%的污泥后，污泥的热值约为4895.4kJ/kg，干污泥总量为72~96t/d，经干化污泥仓贮存后送嘉电现有锅炉内焚烧。

④污泥干化后产生的尾气主要由水蒸汽和少量不可凝气体（包括臭气）组成，尾气进入水冷冷凝器进行冷凝，冷凝后的不可凝气体通过送风机送至嘉兴电厂燃煤锅炉焚烧，干化冷凝水经收集后由污水厂负责用密闭车送回污水处理厂处理。

2.2工程运行情况

工程于2010年9月动工建设，2011年4月，嘉兴市环境保护局以嘉环建试[2011]2号《关于浙江浙能嘉兴发电有限公司250t/d污泥处置改造项目进行试生产的函》同意其投入试生产。目前运行正常，污泥处理量稳定，连续稳定运行，已经通过竣工验收。

浙江省环境监测中心于2011年7月11日、7月12日对该项目及嘉兴发电厂1#、2#机组进行现场监测和调查。环境保护验收监测报告的总结论是：项目在实施过程及试运行中，按照建设项目环境保护“三同时”的有关要求，基本落实了环境影响报告书及嘉兴市环境保护局环评审查意见中要求的环保设施和有关措施；该项目在废气污染物排放、废水排放及噪声、固废处置等方面，符合国家有关标准要求。

3总结

利用大型燃煤电厂锅炉发电剩余的蒸汽进行污泥干化，更符合循环经济发展的特点，在技术和经济上是可行的，应予以大力倡导。从物料平衡的角度评判，污泥所具备的热值，经干化后均具有一定的经济价值。相比循环流化床锅炉，大型燃煤锅炉具有燃烧热效率高，炉膛温度高，炉后脱硫、脱硝及除尘等净化设备齐备，不易产生二次污染等显著特点，是污泥处置较为可行的处置手段。

【参考文献】

［１］浙江大学热能工程研究所编制的，浙江浙能嘉兴发电有限公司250t/d污泥干化焚烧改造可行性研究报告[R].

［责任编辑：张涛］