株洲市水处理污泥在火电厂消纳的可行性分析.pdf

第3 3卷第2期 湖南电力 HUN AN E L E C T R I C P OWE R 2 0 1 3年 4月 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 8 0 1 9 8 ． 2 0 1 3 ． 0 2 ． 0 1 8 株洲市水处理污泥在火电厂消纳的可行性分析 陈劭 大唐华银株洲发电有限公司．湖南 株洲 4 1 2 0 0 0 摘要通过合理设计污泥干化燃料化处理，且在现有火电厂混烧消纳的处置方案的基础 上。对方案可行性进行技术、经济和社会效益分析。 关键词 水厂污泥；干化混烧 ；电厂消纳 中图分类号 T M 6 2 1 ． 8 文献标识码 B 文章编号1 0 0 8 ． 0 1 9 8 2 0 1 3 0 2 ． 0 0 6 2 ． 0 2 世界各 国城市污水厂污泥处理的方式多种多样 ， 其主要处理方式有卫生填埋 、农 田利用及焚烧等。 相对于国际先进水平 。我 国城市污水厂污泥处置明 显落后。污泥处 置以废坑 、河塘、洼地废弃 为主， 只有部分污泥进行卫生填埋和农 田利用 ，其他污泥 不加掩盖和未经科学处置的集 中堆填处置方式极易 污染水源及大气。以湖南省株洲市为例 随着城市 经济发展的不断深入．水处理过程 中产生的污泥数 量也在急剧增长。该市现有污水处理厂 7座 ，全市 污水处理能力达到 3 9 ． 7万 t ／ d ．其 中．市级污水处 理能力达 2 9 ． 2万 t ／ d 。由此产生含水率 8 0 ％的污泥 近 2 5 0 t ／ d ，折算成干污泥 5 0 t ／ d ，环保 压力很 大。 当前采用卫生填埋的方法处置污泥，即将污泥经过 市 污泥处置中心干化脱水后送人垃圾填埋场填埋 。 该方法每年需要占用大量的土地，同时不能杜绝对 空气及地下水的污染 ，因此，研究新 的污泥处置方 法很有必要。 1 方案描述 1 ． 1 系统流程及说明 系统流程及主要设备如图 1 所示。 蒸汽作为干化介质与湿污泥完成非接触换热过 程。到厂污泥经料仓进入干化装置，完成干化后可 利用干泥进入锅炉掺烧 ，如图 1 E，蒸汽压力和温度 分别在 0 ． 5～ 0 ． 6 M P a ，2 0 0℃左右。 干化过程产生的气体 自干化装置上部排 出，如 图 1 D，经处理后不凝结气体进人锅炉中焚烧，经过 处理后凝结水返 回本系统中回用。蒸汽经过干化装 收稿 日期 2 0 1 2 ． 1 1 1 2 6 2 置放热后形成的疏水可 自然排放或经过处理后返 回 炉水系统。 1 为湿泥料仓；2为蒸汽联箱 ；3为干化装置 ；4为汽一气分离 装嚣 ；5为不凝结气体 ；6为分离水 ；7为水处理装置 ；8为焚 烧装置 ；9为生物反应器 ；1 0为干料仓 ；A为湿污泥；B为 蒸 汽；C为疏水 ；D为排空气 ；E为可利用干泥 图1 污泥干化生产线工艺流程图 1 ． 2 方案预设 建设场地大唐华银株洲发电有限公司3 0 0 Mw 机组锅炉附近，一期工程主厂房约 2 0 m 2 5 m地理 位置城市中心区域 建设规模 工程设置 2套处 理 含 水 率 8 0 ％ 的 污 泥 1 2 5 t ／ d设 施．可 处 理 共 2 5 0 t ／ d污泥．满足株洲市产生含水率 8 0 ％ 的污 泥 2 5 0 t ／ d的完全消纳。项 目总投资约 3 7 5 0万元 ， 供电需求约 6 0 0 k W，供热需蒸汽 四抽或者联箱 ， 约 2 7 5 t ／ d ，无需供水 ，建设周期 4个月。 1 ． 3 预期达到的效果 以处理含水率 8 0 ％ 的污泥 2 5 0 t ／ d为例估算 ． 预期效果主要有 节约填埋土地 5 0 年 ；消除污泥填埋带来 的 空气污染及地下水污染威胁减少用煤量 减少城 市电厂环保压力 ，延长生存寿命 、提高机组可利用 小时数；新增一级粉煤灰；可 申请政府补贴 。 第3 3卷第2 期 陈劭株洲市水处理污泥在火电厂消纳的可行性分析 2 0 1 3年4月 2 方案论证 2 ． 1 方案的合理性 本方案着重污泥的综合利用和处置，关键是污 泥的深度脱水。污泥的热干化是污泥深度 干化的较 好办法，目前在中国、日本 、德国等国家有所应用。 目前干化设备主要有蜗轮式 、转盘式 、转鼓式 、多 级转盘式。本方案采用蜗轮式干化技术，利用现有 火力发电厂蒸汽余热作为热源对污泥进行热干化处 理 ，具有很好的经济性。 污泥综合利用及处置系统分干化及焚烧 2个系 统，干化后的污泥必须经专 门的焚烧设备焚烧。但 国内还没有专门针对污泥干化焚烧的设备 ．有些地 方采用硫化床来进行焚烧 ．污泥的热效率低．燃烧 不稳定。本方案拟利用该公司现有 3 1 0 MW 发 电机 组锅炉对污泥进行掺 比焚烧 ，按原煤和污泥全额掺 烧 13比例计 算，污泥 为 5 0 t ／ d ，掺烧 比例 约等 于 1 ％ ，对炉膛 的安全 、稳定 、经济燃 烧影 响很小 ， 安全可靠 ，且节省 了建立焚烧系统的大笔投资。 该公司位于湖南省株洲市中心区域 ，随着环保 压力 的增加及 电力结构调整 ，城市小容量 电厂将 面 临生存危机，利用现有条件进行环保项 目开发 ，对 社会和企业将是双赢举措 。 2 ． 2方案的经济性 2 ． 2 ． 1 能耗分析 污泥深度脱水的最大投人是能量 ．主要用于污 泥含水的蒸发 ．同时 ．干化后的污泥也能作为衍生 燃料产生能量 蒸汽 。根据计算来确定 系统的能 量损 耗 ．1 k g水 完全 蒸 发 所 需 能量 为 干 燥 比能 耗 3 0 0 0 k J ／ k g 计算 ，以 1 t 干污泥为计算基准 ．污 泥含水率从 8 0 ％ 降至 4 0 ％。参照文献[ 2 ]不 同 含水率污泥低位热值 ．在 4 0 ％含水率污染低位热 值为 7 6 3 1 k J ／ k g计算 。 ①需要的蒸汽量 Q [ 1 ／ 18 0 ％一1 ／ 14 0 ％ ]1 0 0 0 3 0 0 09 ． 9 9 G J ②含水 4 0 ％干污泥产能 。计算值 Q 21 ／ 14 0 ％ 1 0 0 0 X 7 6 3 1 1 2 ． 7 4 G J ③按锅炉的热效率为 8 0 ％，则实际可产蒸汽量 Q 31 2 ． 7 40 ． 81 0 ． 1 9 G J 计算其能量产 出与消耗差值 A Q1 0 ． 1 99 ． 9 90 ． 2 G J 由计算可知 如果按锅炉 系统热效率为 8 0 ％ 计算 ，完全能达到能量产耗平衡。 2 ． 2 ． 2 运行成本 通过试验得出 1 t 湿泥按 3 0 ％含水率干化计算其 成本 电耗约为 3 0 f v _ ／ t ，蒸汽耗量约为 1 5 0 U c ／ t 。按 设备寿命周期为 1 0年计算 ．设备折旧率为 4 l 元 t ． 设备维护费为 4元／ t ，人工费为 2 0元／ t ，总计运行 成本为 2 4 5； T v_ J t 。 2 ． 2 ． 3 运行收益 按 1 t 湿泥的运行估算 ，污泥衍生燃料发热量 约为标煤的 1 ／ 2 ，折合利润为 8 0 t 标煤单价按 8 0 0T r_ ／t ，预计政府补贴 1 5 0元／ t 。污泥所产生的 干灰收入折合利润为 1 2元／ t 。机 组可利用小时数 增加 1 0 Y r _ ／ t 边际利润按 0 ． 0 4；U v _ V k Wh估算 。总 计运行收益为 2 5 2 t 。 其 中发电厂与城市污泥处置 中心捆绑所争取 的城市小容量电厂生存 寿命增加将产生远期效益 ， 此效益并没计算在本项 目内。国内其它城市政府补 贴现有数据最高为 2 9 0元／ t ，本项 目按 1 5 0元／ t 计 算 3 结论 本方案充分利用 电厂余热进行污泥干化 。降低 建设成本及污泥干化 的耗能。由于干化后的污泥及 气体送入锅炉设备中焚烧发 电，每 1 t 干污泥焚烧 后仅产生灰约 5 0 0 k g ，实 现污泥最大程 度 的减量 化 ；通过焚烧后的污泥及气体 已经充分净化 ，避免 了二次污染 。 本方案如果实施 ，能量产耗基本平衡 ，且政府 给予环保补贴，经济合理 ，系统可靠稳定 ，社会效 益显著。 项 目建成后 。将实现湖南省株洲市水处理污泥 的完全消纳 ，大大减少垃圾填埋场的压力 ，优化人 居环境 ．在提高城市品位的同时 ，发挥 中央企业在 地方环境保护和经济发展 的重要作用 ．对提高设备 可利用小时数 、延长城市电厂的生存 寿命等具有重 要 意 义 参考文献 [ 1 ] 张辰 ．污泥处理处置技术 与工程实例 [ M] ．北京 化学T业 出版社 ．2 0 0 6 ． [ 2 ] 吴学 昌，靳云辉．深圳 污泥干 化焚烧处 置技 术的可 行性分析 [ J ] ．科学创新 导报 ，2 0 0 8 ， 1 6 9 5 9 5 ． 6 3