污泥掺烧可行性报告36664.pdf

污泥掺烧可行性调查报告（初稿）目前在电煤价格不断上涨的大环境下，寻求开发新能源降低发电 成本是火力发电行业热研课题。随着我国城市污水处理率的提高，伴 生而来的污泥无害化问题日益严重，污泥环保产业呼之欲出，把污泥 资源化、能源化是为了最终彻底解决污泥的处置（出路）问题和减少 能源消耗为目的。有利于循环经济的发展与落实科学的发展观，是区 域生态平衡的重要一环。一、2007 年，广州市四大污水处理厂日处理污水能力达 159 万 吨，日产污泥约 800 吨（含水率约 7580%,其中大坦沙污水处理 厂日产泥约 360 吨，猎德污水处理厂日产泥约 250 吨，沥涪污水处理 厂日产泥约 100 吨，西朗污水处理厂日产泥约 90 吨。随着城市污水 处理能力的逐步增加和截污系统的不断完善，包括大沙地等污水处理 厂逐步投入运行，截至 2010 年，广州市市政污水日处理能力预计将 达到 272.5 万吨，日产污泥量约 1200 吨。而目前广州市每天所处理的 800 吨污泥基本上都是由广州铭德 工程有限公司进行处置，污泥处理方式为压榨式脱水，污泥脱水至 60%进行堆放，只有少部份脱水污泥用于农用基肥。而大部份污泥露 天堆放造成二次污染，且用于农用基肥的污泥，亦因无进行杀菌消毒 极其容易造成细菌扩散，目前国外发达国家已禁止污水处理污泥作为 农用基肥以防止细菌扩散。为此：广州市污水治理有限责任公司、广 州市市政污水处理总厂，正在寻求能把污泥资源化、能源化、有利于 循环经济和最终彻底解决污泥处置的合作伙伴。广州市目前只有广州水泥厂准备上一套污泥干化设备，并已通过 环保测评，现已进行前期安装工作。据广州市市政污水处理总厂总工现场考查，我厂地理环境优越，暨靠江边又有白用码头，可减少城市运输压力和污染，又能提供污泥 的干化蒸汽，同时亦可将干化污泥作为减排治污综合再利用新能源，开发环保概念的绿色电能，从而使广州市市政消化其污泥的处置及堆 放填埋压力，又可为电厂降低发电煤耗及从中得到一定的污泥处置费 用，以及电厂污泥处理作为环保项目方面的政策性优惠。由于本项目 是一个跨行业的循环经济项目，因此，在实际操作中如政府给予一定 的支持，以使项目得以顺利实施，真可谓是广州市市政和我厂的一项 双赢项目。二、污泥掺烧的经济性:通过干燥后的污泥，均具有较高的热值一般在 20001800 大卡/公斤之间，接近于褐煤的发热量，相当于烟煤的三分之一热值，因此，可以将干化后的污泥看作是一种低热值高挥发份燃料。因此，将干化 后的污泥作为辅助燃料，可降低原煤的使用量。根据我厂 30 万机组 能否掺烧污泥及其经济性等因素，经与广州污水处理厂技术人员了 解，目前已取得的污泥化验报告，对广州猎德污水处理厂污泥进行经 济分析估算。根据广州污水处理厂对猎德污水处理厂污泥化验报告:污泥工业分析 分析项目/s d:C r P b C u Zn N i C l 猎德污水厂 污泥 2 9.1 7，1 40.97 1 08.69 1 78.6 11 30.02 6 5.87 2 25.62 1、污泥掺烧可用热值分析；a、从污泥化验报告中样品含水率 77.22(知正常时为 80 瞻水率，低位热值115.89(kJ/kg)时，按我厂 30 万机组锅炉效率 92%折算,污泥低位热值为125.96(kJ/kg),再加上污泥与原煤比其水份、灰份 增加在 50 兹右，按锅炉排烟温度 150C 计算，污泥比原煤增加的水 份、灰份所带走的热损失为 320(kJ/kg),在厂用电、维修保养费用、人工、折旧等还没有算的情况下已经为负热值，因此污泥含水率 77.22(%时，其经济性为负值，在无任何补贴时无利用价值。b、污泥含水率 20 吟 30%寸的热值经济折算。当污泥含水率 30%寸，扣除排烟损失、制粉电耗、锅炉效率损耗，扣除每吨污泥干化用汽热值为 1148160 kJ,已每天污泥的干化量为 1000 吨，每小时用干化蒸汽15吨计算，即1148.16(kJ/kg)。所剩余 可发电热值为4455.8(kJ/kg)，按原煤热值为 20000(kJ/kg)折算，污泥含水率 30%寸 4.49 吨为一吨原煤，如以每 5%勺比例污泥掺烧，两台 30 万机组按每小时 200 吨原煤计算，每小时可节约2.23 吨原煤。当污泥含水率 20%寸，扣除排烟损失、制粉电耗、锅炉效率损耗，扣除每吨污泥干化用汽热值为 1148160 kJ,已每天污泥的干化量为 1000 吨，每小时用干化蒸汽 15 吨计算，即 1148.16(kJ/kg)。所剩余 可发电热值为 5089.03(kJ/kg)，按原煤热值为 20000(kJ/kg)折算，污泥含水率 20%寸 3.93 吨为一吨原煤，如以每 5%勺比例污泥掺烧，两台 30 万机组按每小时 200 吨原煤计算，每小时可节约 2.545 吨原 煤。2、污泥掺烧经济效益分析：a、我厂两台 30 万机组按 5%比例污泥掺烧，每小时可节约 2.5 吨 原煤左右，即发电煤耗降 5 克左右，如按 10%比例污泥掺烧，每小时 可节约 5 吨原煤左右，发电煤耗降 9 克左右。b、我厂两台 30 万机组按比例污泥掺烧，副产品粉煤灰量的增加可 相应增加收入，按 5%比例污泥掺烧，每小时可增加 3.5 吨粉煤灰，如按 10%比例污泥掺烧，每小时可增加 7 吨粉煤灰 c、如在我厂建污泥干化设备，每天干化污泥蒸发后再凝结出的水 量为 500 吨左右，可回收再循环使用。d、如在我厂建污泥干化设备，可以得到一定的运营费用及污泥处 置费。以猎德污水处理厂每吨含水率 80%勺污泥，给予广州铭德工程 有限公司进行处置，其处置费用为每吨 192 元。按每天处理污泥 1000 吨，处置费用为 19.2 万元。如由对方污泥干化设备，我厂可得每吨 污泥处置费及运营费 50 元算，每天处置费及运营费为 5 万元。三、投资环境：1、我厂地理环境优越，地处珠江边离广州市区较近，多个污水 处理厂在珠江两岸，加上我厂有 3 千吨以下白备码头，水路运输较为 方便，在目前原油价格不断上涨的大环境下，水路运输（船运）要比 公路运输（货车运）的运输成本要低，况且水路运输要比公路运输所 造成的运输过程中的次生环境污染较低，因此，为减少运输所再次产 生的环境污染，污泥的运输以水路运输为主，我厂可满足污泥的运输 的基本要求。2、污泥处理干化设备投资，环境要求必须要污泥干化后能及时 堆放、填埋或烧化处置，同时满足污泥处理干化设备远离居民住宅区 达 2 公里以外，目前西村电厂、员村电厂、猎德污水处理厂都不能完 全满足其污泥处理干化设备投资要求，而我厂所处的环境可完全符合 投资要求。3、如在我厂投资污泥处理干化设备，可不间断地提供污泥干化 用蒸汽、电源及生活用水，很大程度地降低了污泥处理干化设备投资 费用，及维护费用。4、如在我厂投资污泥处理干化设备，由我厂提供场地及蒸汽、电源及生活用水，由广州市市政污水处理总厂投资污泥处理干化设备 的合作投资方式，（只要我厂能提供污泥处理干化设备的场地，若 3000 平方米，经了解广州市市政污水处理总厂，非常之愿意由他们出资来 建污泥处理干化厂）这种合作投资方式对我厂比较有利。第一对我厂 来讲投资环保项目可相应得到一定的政策性优惠，第二可减少投资成 本，第三可长期保证污泥量的供应，第四可长期得到一定的运营费用 及市政的污泥处置费，第五可减少污泥的运输成本。5、对方想在我厂投资污泥处理干化设备，（必须是由我厂出场地）是看中我厂是粤电集团属下的企业，和较完善的管理机制和较强的技 术力量，在互利的环境下可长期合作。有一定的污泥消化能力，减少 或消除污泥的填埋堆放压力，并可相应降低现在的污泥处置费用。6、对方在我厂投资污泥处理干化设备，双方在互利、互助、互 靠情况下长期合作可达到双赢。四、环保方面；1、污泥运输与装卸；a、为减少污泥运输与装卸过程中出现的二次污染，采用水路船 运较公路车运要好，这样可减少运输与装卸过程中的再生污染 b、且船运采用多个罐装式密封运输和装卸，污泥的装卸输送在 密封过程中进行，基本上不会对大气及环境造成污染。2、污泥干化设备；a、污泥干化设备应采用目前国内外较为先进的负压式蒸汽干化 设备，污泥中的水份经加热蒸发后再凝结成水排出，凝结水所携带的 杂质成份相对较少，不会对周边环境及江水造成污染，其次是凝结水 可以作为一种辅助水源再利用。b、污泥干化设备收集的污泥采用罐装式密封存储和输送。c、污泥干化设备应采用污泥静态加热蒸发形式，可减少污泥在 干化过程中的粉尘污染。d、污泥干化设备在污泥干化过程中装有废气收集装置，并能将 废气送入锅炉燃烧。污泥干化设备厂房应装有必要的通风设备。3、污泥的存放；a、污泥在运输过程及污泥干化设备采用罐装式密封存储和输送 外，湿污泥的存放一般不超过两天，因为湿污泥从污水中收集后在两 天的时间内出现发哮现象，发哮后的污泥释放出废气使污泥发臭。b、湿污泥的存放不得露天进行存放，防止污泥污染空气及细菌 传播。干污泥也不能从新吸入过量水份使其出现发哮现象。c、污泥从收集过程中要求加入生物除臭的新工艺。据了解目前 位于广州市珠江新城的猎德污水处理厂，污泥收集过程中加入生物除 臭的新工艺，基本上能消除污泥中的臭气。4、污泥掺烧；a、污泥干化后与原煤混烧，污泥与原煤混合，是要按一定的比 例尽可能地均匀混合，污泥在锅炉燃烧过程中会产生其中一种有害物 质（二恶英），属于烟气排放标准国家重点监控之一，二恶英在燃烧 中温度 800 以下容易生成，燃烧中温度超过 800 至 1000C 时便消失，因此，在我厂 30 万机组锅炉正常运行燃烧时，炉膛温度在 1200C 不 会造成影响，只要在机组启、停过程中不进行污泥掺烧即可。b、污泥在锅炉燃烧过程中产生的灰渣比较多，污泥灰渣含量为 49.96%比原煤灰渣含量每吨 20%寸增加 30 兹右，按污泥含水率 20%掺烧时，2.545 吨污泥为一吨原煤，以一台机组满负荷运行每小时 100 吨原煤污泥 5 嗾烧比例计算，机组灰渣含量增加 1.8 吨左右即 21.8 吨，灰渣含量增加幅度为8.5%。以 30 万机组目前的出渣、除尘、出灰、脱硫系统的出力是可以完全满足所增加灰渣量的要求，在不需 要增加任何设备时仍可达到烟气排放标准。c、污泥在锅炉燃烧过程中产生的灰渣及飞灰的重金属含量，根 据我厂30 万机组锅设计煤种与污泥的成份分析报告中，污泥的重金 属含量与设计煤种之比，每台 30 万机组按 5%比例污泥掺烧时其灰份 比为煤 20 污泥为 2,即污泥的灰渣是煤的 10%左右，按污泥与煤灰 份的混合比例，重金属含量除锌 Zn 及铜Cu,稍微偏大一点仍在重金 属允许排放标准的正常范围内。其它金属成份均在正常范围之内。污泥中金届成分分析（单位：mg/kg）分析项目 As Cd Cr Pb Cu Zn Ni Cl 猎德污水厂污泥 29.1 7.21 140.97 108.69 178.6 1130.02 65.87 225.62 表2-2 煤质微量元素含量表 元素 符号 单位 F ppm 8.6|氯 C1%0.043 I 碑 As 叩 E 1.91 铜 Cu ppm 14.3 Pb ppm 17.3 锌 Zn ppm 29 路 Cr ppm 22 镉 Cd ppm 0,079 Ni ppm IS _ 汞 Hg ppm 0.1 I d、根据我厂资源综合利用分公司提供的粉煤灰标准，作为掺 合料的飞灰化验中，除了水分，消失度，细度等，成分分析还有三氧 化硫少于3%,游离氧化钙少于或等于 1%这 2 项。其余金属成分分 量没有化验要求。参照国标 GB/T 1596-1991 对粉煤灰标准的技术要 求见下表；技术要求 拌制水泥混凝土和砂浆时，作掺合料的粉煤灰成品应满足表 1 要求。表1 J丁亏 指标 级别 I n m 1 细度（0.045mm方孔筛筛余，%）不大于 12 20 45 2 需水量比，不大于 95 105 115 3 烧失量，不大于 5 8 15 4 含水量，不大于 1 1 不规定 5 三氧化硫，不大于 3 3 3 表2 J丁亏 指标 级别 I n 1 烧失量，不大于 5 8 2 含水量，不大于 1 1 3 三氧化硫，不大于 3 3 4 28天抗压强度比，%不大于 75 62 我厂 30 万机组以 5%的污泥掺烧后，粉煤灰重金属含量标准，包括农用标准、粉煤灰标准的技术要求，都符合在正常排放范围之内。e、锅炉烟气排放，从煤质分析与污泥元素分析表中碳、氢、氮、硫 几种化学元素中，其中碳、氮、硫对烟气成份有影响。（碳）主要是 对粉煤灰的烧失量有规定，国家标准规定一级水泥烧失量小于 5%而污泥含碳量远低于原煤，所以锅炉烟气排放中二氧化碳基本上无影 响。（氮）在污泥中含量为 4.43%,氮在锅炉中燃烧时生成氧化氮已 气体形式从烟气中排走，不会对灰渣成份造成影响，但在烟气排放中 的氧化氮主要是会造成温室效应，具体污泥掺烧后氧化氮在锅炉烟气 中的含量需做试验后才能得出数据。（硫）在污泥中含量为 0.7%,而 原煤的含量为 0.70.9%,污泥与原煤相比灰渣成份中的硫份要低，污泥掺烧后，因灰份的增加而增加，按目前我厂 30 万机组以 5%的污 泥掺烧后，飞灰硫的含量在 1%左右，脱硫系统出力仍有余地，因此 污泥元素中的几项指标除氧化氮要试验后才能进行分析，其它都不会 对烟气成份产生影响。污泥元素分析 分析项目 N(%)C(%)S(%)H(%)猎德污水厂污泥 4.43 22.87 0.70 4.03 2X3WMW耦炉FGD入口烟气参数 项.s 单位 设计煤种 校核煤种 备注 找成分_（标准兼茶混基，实际）C02 Vol%1L11 11.25 0.Vol%7.10 Z16 N?Vol%74.95 75.51 S03 Vol%0.064 0.065 Vol%6.77 6.02 王气成分（标准状态，干葛 变际 3 CO.Vol%|.92 11.97 0?Vol%7.62 7.62 N,Vo%8049 8045 血 Vo)%(J.O.SN 2JOOMW 炉进标态.干基 LFGD泅气隼 _ NmJIi 2382475 2387626 BMCR Nn3/h 2290717 2306842 ECR f、污泥中灰份含量比较大，在锅炉燃烧过程中产生的灰渣，在一定 的温度下会软化甚至出现溶化现象，即灰溶点，如当灰、渣溶化后会 造成锅炉炉膛局部结焦，对锅炉燃烧及安全运行有一定的危害。从南 山热电的一份污泥的燃烧试验报告中，污泥灰份在 1240C 时才开始 变形，我厂设计烧的山西大同煤变形温度为 1300C,而经常混烧的 神华煤变形温度为 1100C。经过多年的运行，现在我厂两台 30 万机 组，对神华煤的混烧已较为成熟，锅炉的燃烧温度在1 200C 左右,且无出现因结焦而影响机组的安全运行，对于污泥灰份的变形温度要 比神华煤变形温度要高，因此，污泥在锅炉燃烧过程中，正常情况下 是不会出现大面积结焦现象的。污泥成份质量检验报告 检验项目 单位 检验结果 捡验项目 一 单位 检验结果 全水分叫%9.5 碳c.l；i _%22.69 分析水分%2.14%3.75 灰分A,%59,67%1.73 挥发分、J%36.33 氧。血%&96 固定碳FCM%k86 哈氏可磨指数 HG1 109 个疏&.时%1.06 煤 弱还原性气氛 弹筒发热量（站 MJ/kg 10.23 灰 变形温度DT cc 1240 高位发热量0妍 MJ/kg 10.12 软化温度ST 0 1250 低位发热量Qnmr MJ/kg 8.47 融 半球温度HT C 1270 碳酸盐二氧化碳%-N-:流动温度FT X：1300 Aai=55.19%var=33.61%备注 FCar=1.70%0.98%i QM.尸 2026 kcal.kg Qgr.日广 2420 kcallcg 五、投资成本：1、如在我厂建污泥干化设备，要有 3000 平方米的场地，并要加装干 化污泥用的蒸汽管道、供电设备、废气回收管道、生活用水等一系列 设备以及我厂的油码头加装污泥装卸设备。据目前了解，按南山热电 所投资每天污泥处理量为 8001000 吨的污泥干化设备，（整套污泥 干化设备是宜兴华都琥珀环保机械制造有限公司制造，该设备是德国 琥珀技术/全不锈钢低温污泥干化装置，是目前我国较为先进是污泥 干化设备）其造价为两亿人民币左右。2、如在我厂建污泥干化设备，投资形式分为两种，一是由我厂全资 投入的形式，二是由对方（广州市市政污水处理总厂）投资泥干化设 备、码头污泥装卸设备，我厂投资干化污泥用的蒸汽管道、供电设备、废气回收管道、生活用水等辅助设备。这样我厂的投资成本将大幅度 地减少。这种合作投资的模式对于我厂是最为合适。3、如不在我厂建污泥干化设备，广州市市政污水处理总厂方面建议 我厂负责将蒸汽送至大沙地污水处理厂（文冲船厂附近），但蒸汽管 道的敷设必然涉及到征地问题，对于我厂目前状况是很难办得到。4、我厂不作任何污泥干化设备投资，只是将干化后的污泥运至本厂 作为燃料掺烧，但至今为止，广州地区只有广州水泥厂投资了污泥干 化设备，目前是刚过了环评审核。因此广州地区现在基本上是没有干 化污泥，只有广州铭德工程有限公司，以压榨式脱水至 60%进行堆放 后白然风干的少部份脱水污泥。六、投资比较；1、我厂全资在本厂建污泥干化设备，投资成本两个亿，投资费用过 大，收益除出维修、人工、日常支出等，按目前原煤价格需要 10 年 左右才能收回成本，且污泥的供应受到对方的控制。2、在我厂建污泥干化设备，由对方（广州市市政污水处理总厂）投 资泥干化设备、码头污泥装卸设备，我厂投资干化污泥用的蒸汽管道、供电设备、废气回收管道、生活用水等辅助设备。这种合作的形式第 一我厂的投资成本将大幅度地减少，第二可保证污泥的正常供应，第 三对方在我厂投资后，对方可减少污泥处置费的支出，我厂仍可得到 一部分污泥处置费和运营费用，双方都有利，这种合作投资的模式对 于我厂是最为合适。另外在我厂建污泥干化设备则由对方负责环评审 核（据目前与广州市市政污水处理总厂联系，对方投资的污泥干化设 备，要比广州水泥厂投资了污泥干化设备在环保方面要好得多，环评 应没有问题）。3、我厂不作任何污泥干化设备投资，只是将干化后的污泥运至本厂 作为燃料掺烧，广州市市政污水处理总厂为减少污泥的处置压力，将 会另求合作伙伴，这样我厂将得不到干化污泥。七、污泥掺烧存在问题及处理方法：1、环保方面；污泥从运输、存放、干化整个过程都会出现因泄漏、堆放等出现环境污染，为解决环境污染问题，经与广州污水处理厂技 术人员协商，在整个运输、存放过程都采用密封罐装形式，污泥干化 设备为负压密封式，全过程为无污水、废气住大气排出。2、污泥干化后与原煤混烧，污泥与原煤混合，是要按一定的比例尽 可能地均匀混合，燃料运行方面要合理进行原煤与干化污泥的配比及 相应合理的燃料堆放。必要时要增加干化污泥的输送设备。3、污泥掺烧后所产生灰份每小时可增加 3.57 吨粉煤灰，必然会增加对锅炉本体设备的磨损，目前没有好的办法来解决此问题，只有在 机组每次停机检修时，检查锅炉本体的磨损情况，并及时更换锅炉本 体的耐磨设备，以减少因磨损而造成的锅炉本体泄漏、爆管停机等现 象发生。4、按目前我厂 30 万机组以 5%的污泥掺烧后，总体飞灰硫的含量增 加 10%即飞灰硫的含量在 1%左右，加大了脱硫的威力，但脱硫系统 出力仍有余地，因此不会对烟气成份产生影响。5、烟气排放中增加了氧化氮的含量，氮在锅炉中燃烧时生成氧化氮 已气体形式从烟气中排走，不会对灰渣成份造成影响，但在烟气排放 中的氧化氮主要是会造成温室效应，具体污泥掺烧后氧化氮在锅炉烟 气中的含量需做试验后才能得出数据。6、如在我厂建污泥干化设备，要有 3000 平方米的场地，并要加装干 化污泥用的蒸汽管道、供电设备、废气回收管道、生活用水等一系列 设备以及我厂的油码头加装污泥装卸设备。王莹