丘銳

（深圳市水務(wù)工程建設(shè)管理中心）

0 前言

污泥焚燒是將污泥中的有機物全部轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸�產(chǎn)物的過程，主要產(chǎn)物為二氧化碳、水和灰分。焚燒的主要優(yōu)點包括：①最大程度的降低污泥體積，從而降低后續(xù)處置要求；②破壞病原體和有毒有害化合物；③回收潛在的熱能。缺點包括：①投資和運行費用高；②操作維護水平要求高；③排放產(chǎn)物如灰分和煙氣可能存在潛在的環(huán)境風(fēng)險；④處置殘余物質(zhì)如灰分時，如超出相關(guān)標準會被列為危險廢棄物，從而進一步提高污泥處理處置的成本。⑤CO₂排放量呈現(xiàn)較高水平。用作焚燒的污泥通常為污水處理廠脫水的未處理的污泥。通過好氧或厭氧消化后的污泥由于降低了污泥中的揮發(fā)性固體有機物的含量，對焚燒而言是極其不利。鑒于上述特點,焚燒工藝僅限于在大型污水處理廠或大型污泥集中處理處置項目中使用。

近年來，我國陸續(xù)建設(shè)了少量的污泥干化焚燒項目，如上海石洞口、上海竹園、深圳老虎坑、深圳上洋、杭州七格污水處理廠、成都第一城市污水污泥處理廠等，總體處理能力占污泥產(chǎn)量的比例仍然極低。污泥焚燒在我國應(yīng)用受限的原因主要包括用地限制、投資大、運行成本高等，其中經(jīng)濟因素為主要原因，本文重點討論污泥焚燒的運行成本。

我國污泥焚燒處理成本較高的根本原因是污泥熱值較低。污水收集系統(tǒng)不完善，雨污分流不徹底、污水有機物濃度低，泥砂含量高等都會造成這一結(jié)果。本文以深圳市上洋污泥處理廠為分析對象，結(jié)合項目未來運行外部條件，對污泥的直接運行成本進行探討，為國內(nèi)同類項目的建設(shè)決策提供參考。

1 上洋污泥焚燒廠基本情況

1.1 工藝流程

深圳上洋污泥焚燒廠日處理規(guī)模為800t脫水污泥(80％含水率)，污泥設(shè)計熱值為2500kcal/kg，波動范圍為2000～2750kcal/kg，主要污泥設(shè)計參數(shù)如表1所示。

上洋污泥焚燒廠工藝流程框圖如圖1所示，流程簡要描述如下：

（1）運載污泥的運輸車經(jīng)地磅稱重后進入污泥卸料區(qū)，首先進入污泥卸料間將污泥傾倒于污泥接收倉中，然后污泥通過安裝于接收倉底部的破拱滑架及卸料螺旋將污泥送入污泥柱塞泵喂料螺旋，柱塞泵將污泥泵至濕泥儲倉。濕泥儲倉底部安裝有破拱滑架及卸料螺旋，將污泥送入污泥螺桿泵，由其泵送至污泥干燥機。

（2）干燥機采用薄層干燥機。干燥機采用間接加熱形式，加熱工質(zhì)為0.9Mpa，175℃的飽和蒸汽。蒸汽源自余熱鍋爐，不足部分由燃氣輔助鍋爐補充。污泥干燥機將濕污泥干燥至一定含固率后，半干污泥由柱塞泵輸送至污泥焚燒爐焚燒處理。

（3）焚燒爐采用鼓泡床焚燒爐，較之多膛爐熱效率更高。供風(fēng)來自流化風(fēng)機、除臭風(fēng)機在污泥接收倉及濕泥儲倉內(nèi)抽取的空氣。空氣經(jīng)空氣預(yù)熱器，可被焚燒爐產(chǎn)生的高溫?zé)煔庾罡呒訜嶂?50℃，接至焚燒爐內(nèi)參與燃燒。焚燒爐配套SNCR尿素投加系統(tǒng)，控制焚燒過程NO_X的產(chǎn)生。

（4）經(jīng)空氣預(yù)熱器與空氣換熱后的高溫?zé)煔膺M入余熱鍋爐，實現(xiàn)系統(tǒng)熱效率最大化。余熱鍋爐采用立式火管鍋爐，每臺鍋爐蒸發(fā)量為5t/h，蒸汽參數(shù)0.9Mpa，175℃。余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽作為加熱工質(zhì)進入干燥機。鍋爐補水由軟水系統(tǒng)供應(yīng)。干化系統(tǒng)不足的蒸汽量由燃氣輔助鍋爐補充。

（5）余熱被回收后的煙氣采用：旋風(fēng)除塵＋急冷器＋布袋除塵器＋濕式洗滌塔的工藝處理達標后排放。

1.2 系統(tǒng)組成

本項目的主要系統(tǒng)是圍繞污泥處理的主體工藝流程進行設(shè)計和完善，因此工藝流程從主次上分類可以將各個系統(tǒng)分為主體工藝系統(tǒng)、輔助生產(chǎn)系統(tǒng)及廠區(qū)給排水系統(tǒng)。主體工藝系統(tǒng)主要包括：污泥接收及儲存系統(tǒng)、污泥干化系統(tǒng)、污泥焚燒系統(tǒng)、余熱回收系統(tǒng)、煙氣處理系統(tǒng)、灰渣處理系統(tǒng)、除臭系統(tǒng)等。輔助生產(chǎn)系統(tǒng)主要包括：輔助鍋爐系統(tǒng)、生產(chǎn)加藥系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、起吊設(shè)備等。廠區(qū)給排水系統(tǒng)主要包括：給水系統(tǒng)（含生產(chǎn)給水系統(tǒng)、消防給水系統(tǒng)）及排水系統(tǒng)等。

2 污泥焚燒運行消耗

干化焚燒工藝的運行消耗主要包括：電耗、水耗、輔助燃料消耗、藥耗、灰渣處理及運輸填埋等。其中對總處理成本影響最大的是輔助燃料費用，而決定燃料費高低的是燃料類型和污泥熱值，上洋項目輔助燃料采用天然氣。

2.1 天然氣消耗

圖2所示為上洋項目系統(tǒng)熱平衡計算后得出的污泥熱值與天然氣消耗量的關(guān)系。

當(dāng)污泥熱值為2000kcal/kg時，噸濕泥（80%含水率）的天然氣消耗量為46Nm³。系統(tǒng)不需添加任何輔助燃料的污泥干基熱值約為4000kcal/kgDS，其有機分含量需達到77.5％，這一熱值條件對于我國大多數(shù)污水處理廠來說都是較難達到的。根據(jù)國內(nèi)同類研究，37個城市污泥樣品的干基熱值的變化范圍為1398~4617 kcal /kg，均值為2834 kcal /kg。因此污泥焚燒通常都需添加輔助燃料。

2.2 電耗

全廠用電負荷計算如表2所示，全廠設(shè)備中用電負荷較大的設(shè)備主要有：污泥給料系統(tǒng)液壓站、污泥干化系統(tǒng)干燥機、焚燒爐流化風(fēng)機、煙氣處理系統(tǒng)引風(fēng)機以及冷卻水系統(tǒng)的再生水泵等。

2.3 藥耗

污泥焚燒需要使用藥劑的工藝單元主要包括輔助鍋爐系統(tǒng)及煙氣處理系統(tǒng)。鍋爐系統(tǒng)投加除氧劑、阻垢劑和緩蝕劑等。煙氣處理系統(tǒng)投加粉末活性炭吸附重金屬及二惡英，投加NaOH脫硫，投加尿素控制NOX的產(chǎn)生。其中NaOH的藥劑費用占整體藥耗的比重最大，其用量由污泥的含硫量和含氯量決定。

3 運行成本分析

深圳市上洋污泥焚燒項目工程建設(shè)費用約為人民幣48000萬元，其各項成本構(gòu)成如表3所示： 從表3可以看出，成本構(gòu)成中能源消耗（電力、天然氣）占總成本的54％～62％，其次為修理維護費用占比10％～15%，煙氣處理費用占5％～10%，灰渣處置費用占10％（灰按照危廢處理），廢水處理費用占4％～5%。

4 結(jié)論和建議

我國各地能源價格，尤其是天然氣價格差異較大，在對各類污泥處理工藝進行經(jīng)濟比較時需要重點關(guān)注。污泥焚燒工藝的投資和成本均較為昂貴，這是限制其在我國應(yīng)用推廣的重要原因。作為污泥處理處置技術(shù)之一，其存在為決策者和工程設(shè)計師提供了比較和選擇的余地，選用與否取決于污泥處理最終產(chǎn)物的消納條件、政府部門的管理要求、投資者的經(jīng)濟條件和當(dāng)?shù)氐哪茉次飪r水平。研究其它替代輔助燃料是降低污泥焚燒處理成本的有效途徑，我國各地應(yīng)結(jié)合自身能源條件考慮。

本文刊登于《給水排水》雜志2014年第8期，歡迎大家轉(zhuǎn)發(fā)、分享。

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