污泥焚燒發(fā)電案列.doc

污泥焚燒發(fā)電簡(jiǎn)介污泥發(fā)電是城市污水處理廠進(jìn)行污泥合理開(kāi)發(fā)利用的技術(shù)措施之一,是污泥實(shí)行減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化、資源化的良好方法,污泥作為污水處理的伴生物,占污水總量的0.15 %1 %。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)城市污水處理廠每年污泥發(fā)生量(干重)約為130萬(wàn)t,且以每年10%的速度增長(zhǎng)。污泥中含有近40%的有機(jī)生物質(zhì),具有可燃性,所以污泥既被視為廢棄物,又被視為一種生物質(zhì)資源。合理利用污泥發(fā)電已成為污泥有效利用的一個(gè)新的發(fā)展趨勢(shì)。污泥發(fā)電不但可以實(shí)現(xiàn)污泥安全處理,同時(shí)還可以從污泥中抽取能量,替代部分化石燃料,即節(jié)約資源和能源,又保護(hù)環(huán)境,有利于促進(jìn)我國(guó)向可持續(xù)的循環(huán)型社會(huì)的轉(zhuǎn)變。1典型的污泥發(fā)電工藝目前，污泥發(fā)電的3種發(fā)電工藝包括了：1）污泥燃料直接焚燒發(fā)電; 2）污泥厭氧消化產(chǎn)生沼氣、通過(guò)燃?xì)廨啓C(jī)組發(fā)電; 3）污泥厭氧消化產(chǎn)生沼氣、進(jìn)而通過(guò)改質(zhì)制造氫氣,經(jīng)燃料電池發(fā)電。其中目前世界上已經(jīng)試驗(yàn)性使用的為前2種發(fā)電方式，第3種發(fā)電工藝尚處于實(shí)驗(yàn)研究階段。目前我國(guó)污泥處理處于前期探索階段，以前污泥的處理主要采取填埋方式，隨著國(guó)家對(duì)污染的重視，國(guó)內(nèi)已有幾家污水處理廠開(kāi)始采用污泥燃料直接焚燒發(fā)電處理方式，下面主要介紹污泥經(jīng)干化處理后的焚燒發(fā)電工藝和污泥厭氧消化產(chǎn)生沼氣發(fā)電工藝。1.1污泥燃料燃燒發(fā)電污泥焚燒(熱分解)是指在高溫(5001000)下，污泥固形物在無(wú)氧氣或者低氧氣氛中分解成氣體、焦油以及灰等殘?jiān)@3部分的過(guò)程。污泥焚燒的處理對(duì)象主要是脫水泥餅，脫水泥餅含水率仍達(dá)4586，含水率高，體積大，可將其進(jìn)行干燥處理或焚燒。干燥處理后，污泥含水率可降至2040。焚燒處理，含水率可降至0，體積很小，便于運(yùn)輸與處置。在焚燒過(guò)程中，最重要的是對(duì)污泥進(jìn)行脫水處理，這一過(guò)程在國(guó)內(nèi)外基本上都在污水處理廠完成,也就是說(shuō)目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于污水的處理都會(huì)考慮污泥的濃縮脫水過(guò)程。經(jīng)脫水處理后的污泥餅，再進(jìn)行污泥干化，污泥干化是在污泥機(jī)械脫水后,進(jìn)一步進(jìn)行干燥,經(jīng)過(guò)干化后的污泥或者利用或者焚燒。干化的目的,是使污泥進(jìn)一步脫水,從機(jī)械脫水后含水率大概為80%的狀態(tài),進(jìn)一步脫水到10%50%,一方面進(jìn)行了有效的減容,另一方面干化后的污泥運(yùn)輸、利用都很方便。因?yàn)槲勰嗟娜紵裏嶂档停瑖?guó)內(nèi)污泥焚燒發(fā)電都需要利用輔助燃料，以提高燃燒熱值。污泥燃料有多種形式,如將濕污泥與煤粉、重油等燃料一起混合形成的污泥燃料;污泥與城市有機(jī)垃圾混合形成的污泥燃料;濕污泥干化后形成的污泥燃料。污泥燃料燃燒所釋放出的熱能通過(guò)熱回收系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化,見(jiàn)圖1。1.1.1污泥的干化處理及焚燒1）污泥的干化處理干化和干燥是污泥深度脫水的一種形式，其應(yīng)用的能量（推動(dòng)力）主要是熱能，即用熱能將污泥中的水汽化。污泥干化形式有傳統(tǒng)的自然干化和強(qiáng)化自然干化。干化、干燥技術(shù)主要有直接加熱轉(zhuǎn)鼓干化技術(shù)、間接加熱轉(zhuǎn)鼓干化技術(shù)、離心干化技術(shù)、間接式多盤(pán)干燥技術(shù)和流化床污泥干化技術(shù)。污泥干化焚燒處理工程采取的處置方式和流程見(jiàn)下圖：2）工藝系統(tǒng)：l 運(yùn)輸貯存系統(tǒng)海南市污水處理廠產(chǎn)生的污泥由運(yùn)輸車運(yùn)送至廠后經(jīng)過(guò)稱重計(jì)量卸入污泥接收倉(cāng)內(nèi)，然后由接收倉(cāng)底部的螺旋輸送機(jī)輸送至污泥儲(chǔ)倉(cāng)。各個(gè)廠區(qū)的污泥在污泥儲(chǔ)倉(cāng)進(jìn)行混合，以供干化、焚燒系統(tǒng)使用。l 污泥干化系統(tǒng)利用焚燒系統(tǒng)產(chǎn)生的蒸汽對(duì)污泥進(jìn)行干化處理，降低污泥的含水率，提高污泥熱值，減少在焚燒過(guò)程中輔助燃料的添加，降低運(yùn)行成本。同時(shí)對(duì)干化過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣經(jīng)過(guò)洗滌塔凈化后大部分作為熱載體回用，其余的進(jìn)入焚燒爐進(jìn)行焚燒處理。作為熱源的水蒸汽經(jīng)過(guò)干燥機(jī)后成為冷凝水，輸送至鍋爐除氧器進(jìn)行回用。l 污泥焚燒系統(tǒng)采用流化床焚燒爐技術(shù)，焚燒溫度控制在850900之間。為了能夠確保污泥穩(wěn)定燃燒，適量補(bǔ)充部分天然氣。焚燒過(guò)程中產(chǎn)生的高溫?zé)煔獠捎糜酂徨仩t回收余熱，產(chǎn)生的飽和蒸汽，供本系統(tǒng)內(nèi)部使用。l 煙氣凈化系統(tǒng)經(jīng)過(guò)余熱利用后的煙氣根據(jù)污染物含量確定凈化工藝，達(dá)標(biāo)排放。3）污泥的焚燒污泥減容的主要方法是濃縮、脫水以及焚燒。污泥焚燒在日本、德國(guó)、奧地利等國(guó)應(yīng)用比例較高（日本污泥焚燒比例達(dá)55%），一般大型污水處理廠的污泥均通過(guò)焚燒達(dá)到無(wú)害化處理處置，污泥減容減量化程度高，而且產(chǎn)生的熱能可回收利用，如利用熱交換裝置（如余熱鍋爐）將產(chǎn)生的蒸汽用作供熱采暖或驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電等1.2污泥厭氧消化產(chǎn)生沼氣發(fā)電污泥消化可以抑制病菌,改善污泥的衛(wèi)生狀況;脫水后的消化污泥還可作為發(fā)電廠或水泥廠的輔助燃料。污水處理廠污泥厭氧消化產(chǎn)生的沼氣,主要組分為CH4和CO2,以及H2S、氨等微量有害氣體。與其他燃?xì)庀啾?沼氣是一種性能優(yōu)良的清潔燃料。沼氣發(fā)電以其低排放、低污染、節(jié)約能源、廢物資源化等優(yōu)點(diǎn)而倍受關(guān)注,開(kāi)發(fā)沼氣發(fā)電成為建設(shè)綠色環(huán)保工程的一項(xiàng)重要措施。2污泥焚燒處理的設(shè)備污泥焚燒的核心設(shè)備是焚燒爐。目前國(guó)內(nèi)使用的焚燒爐主要有立式多層爐、回轉(zhuǎn)窯爐、流化床爐、噴射焚燒爐等。20世紀(jì)60年代以前，用作污泥焚燒的主要是多膛式焚燒爐，但由于輔助燃料成本上升和更加嚴(yán)格的氣體排放標(biāo)準(zhǔn)，多膛爐逐漸失去競(jìng)爭(zhēng)力，促使流化床焚燒爐成為較受歡迎的污泥焚燒裝置。下面主要介紹流化床處理技術(shù)。流化床處理技術(shù)其主體設(shè)備為圓柱形塔體，底部裝有多孔板，板上放置載熱體砂作為燃燒床，塔內(nèi)壁襯有耐火材料，氣體從下部通入，并以一定速度通過(guò)分配板，使床內(nèi)載體“沸騰”呈流化狀態(tài)，污泥由塔側(cè)或塔頂加入，在流化床層內(nèi)與高溫?zé)彷d體及氣流交換熱量而被干燥、破碎并燃燒，廢氣從塔頂排出，夾帶的載體粒子及灰渣經(jīng)除塵器捕集后返回流化床內(nèi)。循環(huán)流化床焚燒爐采用分級(jí)送風(fēng)技術(shù)，從不同角度向鍋爐里流動(dòng)送風(fēng)，使氣體與氣體及氣體與固體顆粒充分混合，在溫度達(dá)到850900時(shí)，只需3秒鐘，就能使污泥徹底燃燒。污泥燃盡后通過(guò)水和氣的形態(tài)達(dá)標(biāo)揮發(fā)。該技術(shù)減少了污泥燃燒的氮氧化物排放量，而且加入一定量的石灰石，還可使污泥在爐內(nèi)完成脫硫、脫氮。焚燒產(chǎn)生的酸性氣體、二噁英和煙塵，可通過(guò)吸附塔和纖維濾袋收集器粘附。循環(huán)流化床燃燒具有燃燒效率高、低污染的優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)得到了快速發(fā)展。流化床焚燒爐有如下特點(diǎn)：由于流化層內(nèi)粒子處于激烈運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，粒子與氣體之間的傳質(zhì)與傳熱速度很快，單位面積的處理能力很大；由于流化床層內(nèi)處于完全混合狀態(tài)。所以加到流化床的固體廢物，除特別粗大的塊體之外，都可以瞬間分散均勻；由于載體本身可以蓄存大量熱量，并且處于流動(dòng)狀態(tài)，所以床層反應(yīng)溫度均勻，很少發(fā)生局部過(guò)熱現(xiàn)象，床內(nèi)溫度容易控制。即使一次投入較多量的可燃性廢棄物，也不會(huì)產(chǎn)生急冷或急熱現(xiàn)象；在處理含有大量易揮發(fā)性物質(zhì)時(shí)(如含油污泥)，也不會(huì)像多段爐那樣有引起爆炸的危險(xiǎn)；流化床的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)有機(jī)械傳動(dòng)部件，故障少，建造費(fèi)用低；空氣過(guò)剩系數(shù)可以較少；特別是流化床焚燒爐還具有其本身獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如燃料適應(yīng)性廣、易于實(shí)現(xiàn)對(duì)有害氣體SO2和NOx等的控制、還可獲得較高的燃燒效率、污泥焚燒的灰份有多種用途等等。3國(guó)內(nèi)污泥處理案例 2005年,浙江紹興采用具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“煤助燃循環(huán)硫化床”技術(shù)興建了國(guó)內(nèi)首座污泥焚燒發(fā)電大型示范項(xiàng)目,日處理污泥1500t以上,污泥處理價(jià)格為80元/t,年上網(wǎng)電力2166108kWh ,供蒸汽150t/h。 2006年,浙江省富陽(yáng)市某污水處理廠將污泥(600t/d) 焚燒發(fā)電,焚燒灰渣制成建材替代紅磚。2007 年1 月,寧波污泥處理一期工程已正式投運(yùn)。該工程日處理污泥400t ,年發(fā)電量達(dá)730 萬(wàn)kWh 。 2007年6月在合肥投產(chǎn)運(yùn)行的污泥發(fā)電供熱項(xiàng)目, 日產(chǎn)污泥300t ,燃燒后灰渣用作修路。由上可見(jiàn),國(guó)內(nèi)污泥發(fā)電技術(shù)尚處于成長(zhǎng)階段,工程方興未艾。4污泥處理收入來(lái)源目前污泥焚燒發(fā)電的收入來(lái)源包括兩部分:一是污泥焚燒發(fā)電增加的發(fā)電量銷售收入;二是市政部門(mén)按污泥處理量給予的補(bǔ)貼(參照江、浙地區(qū)的市政補(bǔ)貼政策,按90元/t計(jì)) 。5海口白沙門(mén)項(xiàng)目投資成本估算5.1熱干化焚燒處理技術(shù)方案項(xiàng)目投資5.1.1設(shè)備成本主要設(shè)備清單序號(hào)名稱數(shù)量備注1.濕污泥接收儲(chǔ)存輸送系統(tǒng)1套包括接收倉(cāng)、儲(chǔ)存?zhèn)}、污泥泵，以及管路2.干化系統(tǒng)2套包括干燥機(jī)、干污泥輸送設(shè)備、洗滌塔、冷卻循環(huán)裝置，以及管路3.焚燒系統(tǒng)1套包括爐體、助燃系統(tǒng)、砂循環(huán)系統(tǒng)、出渣系統(tǒng)、供風(fēng)系統(tǒng)等4.余熱利用系統(tǒng)1套包括：余熱鍋爐、鍋爐給水泵、除氧器、除氧器水泵、軟水器、軟化水箱、加藥系統(tǒng)、蒸汽往復(fù)泵等5.煙氣處理系統(tǒng)1套包括：除塵設(shè)備、脫酸設(shè)備、引風(fēng)機(jī)、煙囪等6.電氣1套包括電氣柜、現(xiàn)場(chǎng)按鈕箱及操作柱、現(xiàn)場(chǎng)控制柜、電纜橋架等7.儀控1套包括中控室操作臺(tái)、工程師/操作員站、PLC及控制柜、軟件、儀表（壓力、溫度、流量、可燃?xì)怏w、物位、煙氣在線監(jiān)測(cè)等）、工業(yè)電視、電纜橋架等8.其他1套8.1飛灰輸送、儲(chǔ)存系統(tǒng)1套包括灰倉(cāng)、灰倉(cāng)泵、附屬設(shè)備等8.2空壓系統(tǒng)1套包括空壓機(jī)、冷干機(jī)、熱干機(jī)、過(guò)濾器等8.3冷卻循環(huán)系統(tǒng)1套包括提升泵、冷卻塔等8.4臭氣處理系統(tǒng)1套包括風(fēng)機(jī)、除臭反應(yīng)器、泵等8.5系統(tǒng)工藝管路1套8.6系統(tǒng)檢修操作平臺(tái)1套包括設(shè)備及安裝費(fèi)總估價(jià)6300萬(wàn)人民幣。5.1.2運(yùn)行成本處理每噸濕泥運(yùn)行成本：110150元。5.2水熱干化處理技術(shù)方案5.2.1 設(shè)備成本主要設(shè)備清單序號(hào)名稱數(shù)量備注9.濕污泥接收儲(chǔ)存輸送系統(tǒng)1套包括2套接收倉(cāng)、3套儲(chǔ)存?zhèn)}、5套污泥泵，以及管路10.蒸汽熱解反應(yīng)釜2套11.蒸汽供給系統(tǒng)1套包括鍋爐、管路、給水設(shè)備等12.干污泥出料系統(tǒng)1套包括出料輸送設(shè)備13.污泥脫水機(jī)1套包括主輔機(jī)14.除臭系統(tǒng)1套包括風(fēng)機(jī)、除臭裝置等15.電氣儀控系統(tǒng)1套本項(xiàng)目投資的系統(tǒng)包括：污泥儲(chǔ)倉(cāng)及供料系統(tǒng)、干化系統(tǒng)、蒸汽供給系統(tǒng)、除臭系統(tǒng)、電氣儀控制系統(tǒng)等，設(shè)備及安裝總估價(jià)1500萬(wàn)人民幣。5.2.2運(yùn)行成