污泥焚燒發(fā)電簡介

1、污泥焚燒發(fā)電簡介 污泥發(fā)電是城市污水處理廠進行污泥合理開發(fā)利用的技術措施 之一，是污泥實行減量化、穩(wěn)定化、無害化、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 %0.15 % 1 %。據(jù)統(tǒng)計，我國城 市污水處理廠每年污泥發(fā)生量（干重）約為 130130 萬 t,t,且以每年 10%10%勺速 度增長。污泥中含有近 40%40%勺有機生物質(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 泥有效利用的一個新的發(fā)展趨勢。 污泥發(fā)電不但可以實現(xiàn)污泥安全處 理，同時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

2、護環(huán)境，有利于促進我國向可持續(xù)的循環(huán)型社會的轉(zhuǎn)變。 1 .典型的污泥發(fā)電工藝 目前，污泥發(fā)電的 3 3 種發(fā)電工藝包括了： 1 1）污泥燃料直接焚燒 發(fā)電；2 2）污泥厭氧消化產(chǎn)生沼氣、通過燃氣輪機組發(fā)電；3 3）污泥厭 氧消化產(chǎn)生沼氣、進而通過改質(zhì)制造氫氣 ，經(jīng)燃料電池發(fā)電。其中目 前世界上已經(jīng)試驗性使用的為前 2 2 種發(fā)電方式，第 3 3 種發(fā)電工藝尚處 于實驗研究階段。目前我國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，隨著國家對污染的重視，國內(nèi)已有幾家污水 處理廠開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

3、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(500 (500 1000C)1000C)下，污泥固形物在 無氧氣或者低氧氣氛中分解成氣體、焦油以及灰等殘渣這 3 3 部分的過 程。污泥焚燒的處理對象主要是脫水泥餅，脫水泥餅含水率仍達 45%45%86%,86%,含水率高，體積大，可將其進行干燥處理或焚燒。 干燥 處理后，污泥含水率可降至 20%20%40%40%。焚燒處理，含水率可降至 0, 0, 體積很小，便于運輸與處置。在焚燒過程中，最重要的是對污泥進行 脫水處理，這一過程在國內(nèi)外基本上都在污水處理廠完成 ，也就是說 目前國內(nèi)外對于污水的處理都會考慮污泥的濃縮脫水過程。

4、 經(jīng)脫水處 理后的污泥餅，再進行污泥干化，污泥干化是在污泥機械脫水后 ，進 一步進行干燥，經(jīng)過干化后的污泥或者利用或者焚燒。干化的目的 ， 是使污泥進一步脫水，從機械脫水后含水率大概為 8080 啷狀態(tài)，進一步 脫水到 1010 吩50%,50%,一方面進行了有效的減容，另一方面干化后的污泥 運輸、利用都很方便。因為污泥的燃燒熱值低，國內(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 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熱回收系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化

5、，見 圖 1 1。 1.1.1污泥的干化處理及焚燒 1 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，其應用的能量 （推動力） 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)的白然 干化和強化白然干化。干化、干燥技術主要有直接加熱轉(zhuǎn)鼓干化技術、 間接加熱轉(zhuǎn)鼓干化技術、離心干化技術、間接式多盤干燥技術和流化 床污泥干化技術。 污泥干化焚燒處理工程采取的處置方式和流程見下圖: 2 2）工藝系統(tǒng)： 運輸貯存系統(tǒng) 海南市污水處理廠產(chǎn)生的污泥由運輸車運送至廠后經(jīng)過稱重計量卸入污泥 接收倉內(nèi)，然后由接收倉底部的螺旋輸送機輸送至污泥儲倉。 各個廠區(qū)的污泥在 污泥儲倉進行混合，以供干化、

6、焚燒系統(tǒng)使用。 污泥干化系統(tǒng) 利用焚燒系統(tǒng)產(chǎn)生的蒸汽對污泥進行干化處理， 降低污泥的含水率，提高污 泥熱值，減少在焚燒過程中輔助燃料的添加，降低運行成本。 同時對十化過程中產(chǎn)生的廢氣經(jīng)過洗滌塔凈化后大部分作為熱載體回用， 其 余的進入焚燒爐進行焚燒處理。 作為熱源的水蒸汽經(jīng)過十燥機后成為冷凝水，輸送至鍋爐除氧器進行回用。 污泥焚燒系統(tǒng) 采用流化床焚燒爐技術，焚燒溫度控制在 850 900 C之間。為了能夠確保 污泥穩(wěn)定燃燒，適量補充部分天然氣。 焚燒過程中產(chǎn)生的高溫煙氣采用余熱鍋爐回收余熱， 產(chǎn)生的飽和蒸汽，供本 系統(tǒng)內(nèi)部使用。 煙氣凈化系統(tǒng) 經(jīng)過余熱利用后的煙氣根據(jù)污染物含量確定凈化工藝，達

7、標排放。 3 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、奧地利等國應用比例較高（日本污泥焚燒比例達 55%, 55%, 一般 大型污水處理廠的污泥均通過焚燒達到無害化處理處置， 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)動汽輪機發(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 CH4CH4 和 CO2CO2 以及 H2SH2S 氨等微量有害氣體。與其他 燃

8、氣相比，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)點而倍受關注 ，開發(fā)沼氣發(fā)電成 為建設綠色環(huán)保工程的一項重要措施。 消化氣體安電設橋的系統(tǒng)流料 2. 污泥焚燒處理的設備 污泥焚燒的核心設備是焚燒爐。目前國內(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。 2020 世紀 6060 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 和更加嚴格的氣體排放標準，多膛爐逐漸失去競爭力，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。 流化床處理技術其主體設備為圓柱形塔體， 底部裝有多孔板，板

9、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， 并以一定速度通過分配板，使床內(nèi)載體“沸騰”呈流化狀態(tài)，污泥由 塔側或塔頂加入，在流化床層內(nèi)與高溫熱載體及氣流交換熱量而被干 燥、破碎并燃燒，廢氣從塔頂排脫永機 污泥/污泥蕙也笑憑 污 泥 農(nóng) 用 焚 燒廠、電廠 :1水泥廠等 余頊 學卻器 清化氣體 發(fā)電設備 電力 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送風技術， 從不同角度向鍋爐里流動 送風，使氣體與氣體及氣體與固體顆粒充分混合， 在溫度達到 850 C850 C 900C900C 時，只需 3 3 秒鐘，就能使污泥徹底燃燒。污泥燃盡后通

10、過水和 氣的形態(tài)達標揮發(fā)。該技術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、二嗯英和煙塵，可通過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，近年來得到了 快速發(fā)展。流化床焚燒爐有如下特點：由于流化層內(nèi)粒子處于激烈 運動狀態(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，并且處于流動狀態(tài)，所以床層反應溫度均 勻，很少發(fā)生局部過熱現(xiàn)象，床內(nèi)溫度

11、容易控制。即使一次投入較多 量的可燃性廢棄物，也不會產(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（如含油污泥），也不會像多段爐那樣有引起爆炸的危 險；流化床的結構簡單，設有機械傳動部件，故障少，建造費用低； 空氣過剩系數(shù)可以較少；特別是流化床焚燒爐還具有其本身獨特 的優(yōu)點，如燃料適應性廣、易于實現(xiàn)對有害氣體 SOSO 枷NOx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. 國內(nèi)污泥處理案例 20052005 年，浙江紹興采用具有我國白主知識產(chǎn)權的“煤助燃循環(huán)硫 化床”技術興建了國內(nèi)首座污泥焚燒發(fā)電大型示范項目，日處理污 泥 1500t1500t 以上，污泥處理價格

12、為 8080 元/t,/t,年上網(wǎng)電力 2166X2166X 108kWh108kWh，供蒸汽 150t/h150t/h。 20062006 年，浙江省富陽市某污水處理廠將污泥(600t/d) (600t/d) 焚燒發(fā)電, , 焚燒灰渣制成建材替代紅磚。20072007年1 1月，寧波污泥處理一期工 程已正式投運。該工程日處理污泥 400t ,400t ,年發(fā)電量達 730730 萬 kWhkWh。 20072007 年 6 6 月在合肥投產(chǎn)運行的污泥發(fā)電供熱項目 ，日產(chǎn)污泥 300t ,300t ,燃燒后灰渣用作修路。 由上可見，國內(nèi)污泥發(fā)電技術尚處于成長階段，工程方興未艾。 4. 污泥處理

13、收入來源 目前污泥焚燒發(fā)電的收入來源包括兩部分 ：一是污泥焚燒發(fā)電增加的 發(fā)電量銷售收入；二是市政部門按污泥處理量給予的補貼(參照江、浙 地區(qū)的市政補貼政策，按 9090 元/t/t 計) )。 5. 海口白沙門項目投資成本估算 5.1熱干化焚燒處理技術方案項目投資 5.1.1設備成本 主要設備活單 序號 名稱 數(shù)量 備注 1. 濕污泥接收儲存輸送系 統(tǒng) 1套 包括接收倉、儲存?zhèn)}、污泥泵，以及管 路 2. 干化系統(tǒng) 2套 包括干燥機、干污泥輸送設備、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)、供風系統(tǒng)等 4. 余熱利用系統(tǒng) 1套 包括：余

14、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)、蒸汽往復泵等 5. 煙氣處理系統(tǒng) 1套 包括：除塵設備、脫酸設備、引風機、 煙囪等 6. 電氣 1套 包括電氣柜、現(xiàn)場按鈕箱及操作柱、現(xiàn) 場控制柜、電纜橋架等 7. 儀控 1套 包括中控室操作臺、工程師/操作員站、 PLC及控制柜、軟件、儀表（壓力、溫 度、流量、可燃氣體、物位、煙氣在線 監(jiān)測等）、工業(yè)電視、電纜橋架等 8. 其他 1套 8.1 飛灰輸送、儲存系統(tǒng) 1套 包括灰倉、灰倉泵、附屬設備等 8.2 空壓系統(tǒng) 1套 包括空壓機、冷干機、熱干機、過濾器 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

15、氣處理系統(tǒng) 1套 包括風機、除臭反應器、泵等 8.5 系統(tǒng)工藝管路 1套 8.6 系統(tǒng)檢修操作平臺 1套 包括設備及安裝費總估價6300萬人民幣 5.1.2運行成本 處理每噸濕泥運行成本：11015 011015 0 元。 5.2水熱干化處理技術方案 5.2.1設備成本 主要設備清單 序號 名稱 數(shù)量 備注 9. 濕污泥接收儲存輸送系統(tǒng) 1套 包括2套接收倉、3套儲存?zhèn)}、5 套污泥泵，以及管路 10. 蒸汽熱解反應釜 2套 11. 蒸汽供給系統(tǒng) 1套 包括鍋爐、管路、給水設備等 12. 干污泥出料系統(tǒng) 1套 包括出料輸送設備 13. 污泥脫水機 1套 包括主輔機 14. 除臭系統(tǒng) 1套 包括風機、除臭裝置等 15. 電氣儀控系統(tǒng) 1套 本項目投資的系統(tǒng)包括：污泥儲倉及供料系統(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，設備及安裝總估價 15001500 萬人 民幣。 5.2.2運行成本 1）系統(tǒng)消耗品 序號 消耗品 消