污泥屬于污水處理后的有害廢棄物,由于沒有有效的處置利用方式,長(zhǎng)期以來一直難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。本文通過調(diào)研國(guó)內(nèi)外污泥處置方式及電廠污泥焚燒情況,結(jié)合浙能嘉興電廠污泥干化摻燒典型示范工程,研究大型燃煤電站污泥處置的可行性,以及對(duì)運(yùn)行成本和電廠系統(tǒng)影響帶來的變化,尋找經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益的最佳平衡點(diǎn),探索出經(jīng)濟(jì)合理的污泥干燥焚燒技術(shù)。
1國(guó)內(nèi)外污泥處置研究
1.1國(guó)外污泥處置概述
污泥處理的總目標(biāo)是確保污泥中的有毒有害物質(zhì),無(wú)論是現(xiàn)在還是將來都不致對(duì)人類及環(huán)境造成不可接受的危害。污泥的處理先后經(jīng)過了海洋投棄、土地填埋、堆肥化、干燥和焚燒等多種處理方法,逐步走向成熟,目前污泥的焚燒在污泥的最終處置方法中占有比較大的優(yōu)勢(shì)。國(guó)外經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家目前污泥的主要處置方式為農(nóng)用、填埋和焚燒。隨著歐盟各國(guó)簽訂的停止向海洋投棄污泥的協(xié)議生效,各成員國(guó)已逐步停止向海洋投棄,海岸國(guó)家受此協(xié)議的限制,已紛紛轉(zhuǎn)用焚燒法。衛(wèi)生填埋操作相對(duì)簡(jiǎn)單,投資費(fèi)用較小,處理費(fèi)用較低,適應(yīng)性強(qiáng)。美國(guó)的污泥的主要處置方法是循環(huán)利用,而污泥填埋的比例正逐步下降,美國(guó)許多地區(qū)甚至已經(jīng)禁止污泥土地填埋。
1.2國(guó)外污泥煤粉爐摻燒概況
由于新建污泥干燥或焚燒設(shè)備需要較大的投資成本,因此,近年來,國(guó)外相繼開展了將污泥直接摻入現(xiàn)有煤粉爐焚燒的研究。自2003年8月下旬開始,日本電源開發(fā)公司將在長(zhǎng)崎縣松浦市松浦火力發(fā)電站,進(jìn)行干燥下水道污泥燃料的混燒試驗(yàn)。這是日本第一次在商業(yè)火力發(fā)電站使用有機(jī)污泥燃料。在德國(guó),2001年便有43家燃煤電廠混燒廢棄物。由于污泥是一種均勻介質(zhì),因此將其加入燃煤鍋爐混燒技術(shù)上相對(duì)簡(jiǎn)單。另外一方面,污泥的產(chǎn)量只占燃煤鍋爐燃料量很少的比例,因此對(duì)原有的鍋爐不會(huì)產(chǎn)生大的影響。從國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)來看,將污泥干化后直接摻入煤粉爐焚燒,不需額外增加焚燒和焚燒尾氣處理設(shè)備,也不需要對(duì)原有燃燒系統(tǒng)進(jìn)行改造,可以大大降低了污泥處理的投資和運(yùn)行費(fèi)用,是一項(xiàng)很有前途的污泥處理技術(shù)。
1.3國(guó)內(nèi)污泥處置主要工藝
。1)利用熱電廠循環(huán)流化床鍋爐直接焚燒
當(dāng)前中小型熱電廠使用的都是循環(huán)流化床鍋爐,稍加改造之后,即可用來直接焚燒含水率80~85%脫水污泥。盡管污泥的熱值較低,但可與燃煤共同參加燃燒過程,放出的熱量直接供給鍋爐水汽系統(tǒng)。比較典型的實(shí)例是由江蘇省常州市排水集團(tuán)和常州市廣源熱電廠2003年合作開發(fā)的改造2臺(tái)75t/h循環(huán)流化床鍋爐焚燒脫水污泥。常州的市政脫水污泥含水率80~85%,干燥基低位發(fā)熱值8400~10500kJ/kg,總計(jì)投資500多萬(wàn)元,每噸脫水污泥處理成本約100元。
(2)污泥的流化床直接焚燒
流化懸浮態(tài)焚燒技術(shù)是目前國(guó)內(nèi)外比較認(rèn)可的污泥焚燒方式,目前國(guó)內(nèi)在這方面研究較為前沿的主要有浙江大學(xué)熱能工程研究所和中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所污泥循環(huán)流化床焚燒技術(shù)。浙江圣雄的污泥焚燒爐該焚燒處理站配備了1套焚燒設(shè)備,污泥焚燒處理量30噸/天,并可以最大產(chǎn)生4.0t/h壓力1.25MPa的飽和蒸汽供生產(chǎn)使用。在污泥水分、熱值產(chǎn)生波動(dòng)時(shí),可以用煤作為輔助燃料來調(diào)節(jié)。
。3)干化后焚燒
污泥的熱干化焚燒是指利用特定的干化設(shè)備蒸發(fā)脫水污泥中的水分,使其的含水率降至預(yù)定程度,然后利用流化床焚燒爐或循環(huán)流化床鍋爐焚燒,焚燒釋放的熱量作為熱干化系統(tǒng)的熱源。上海石洞口污水處理廠脫水污泥干化―焚燒系統(tǒng)是一個(gè)比較典型的引進(jìn)ANDRIT公司的流化床干化系統(tǒng)的實(shí)例。但因事前對(duì)污泥干化―焚燒認(rèn)識(shí)不足,缺乏實(shí)際經(jīng)驗(yàn)等種種原因所致,導(dǎo)致脫水污泥處置成本過高及其它不足之處。
1.4國(guó)內(nèi)火電企業(yè)污泥干化焚燒技術(shù)典型工藝
。1)山東滕州新源熱電有限公司污泥干化焚燒燒發(fā)電項(xiàng)目
滕州新源熱電有限公司總裝機(jī)容量1000MW,電廠項(xiàng)目于2008年12月竣工投運(yùn),每日可對(duì)300噸含水率70%~80%的污泥進(jìn)行干化和焚燒處理。項(xiàng)目利用電廠煙氣余熱,采用直接接觸干化工藝,干化后的污泥直接混入燃煤,送入鍋爐進(jìn)行焚燒,系統(tǒng)采用全負(fù)壓封閉運(yùn)行,對(duì)后續(xù)煙氣處理提出了較高要求。
。2)紹興中環(huán)再生能源發(fā)展有限公司污泥干化焚燒項(xiàng)目
2008 年10月建成開始投運(yùn),污泥處理部分設(shè)計(jì)日處置能力為500噸(含水率70%~80%),采用干化+焚燒工藝,利用蒸汽對(duì)污泥進(jìn)行間接加熱干化,其處置流程是:將污泥在回轉(zhuǎn)式干化設(shè)備中利用鍋爐余熱蒸汽干化后,再送入循環(huán)流化床鍋爐與生活垃圾進(jìn)行混合焚燒。
2大型燃煤電站污泥處置的典型工程應(yīng)用
2.1工程概況
浙能嘉興電廠污泥項(xiàng)目是利用大型火電廠鍋爐摻燒干化后污泥的典型應(yīng)用示范工程,其工藝描述如下:
、偌闻d聯(lián)合污水廠80~85%濕污泥分別通過由專用密閉汽車運(yùn)送到干化場(chǎng)地內(nèi)污泥倉(cāng),設(shè)置兩個(gè)濕污泥接收倉(cāng)用于接收車載濕污泥污泥倉(cāng),污泥倉(cāng)容量為 305m3,可以容納一天的污泥量。濕污泥接收倉(cāng)底部配有移動(dòng)滑架和雙螺旋出料機(jī),污泥通過液壓柱塞污泥泵將污泥輸送到干化機(jī)中進(jìn)行干化處理。濕污泥接受倉(cāng)置于半封閉的建筑物內(nèi),建筑物設(shè)有風(fēng)機(jī)將污泥存放時(shí)產(chǎn)生的有害氣體引入到鍋爐內(nèi)高溫焚燒處理。
②干化設(shè)備選用單軸圓盤式蒸汽干化機(jī),其運(yùn)行原理是:蒸汽被輸送到旋轉(zhuǎn)軸內(nèi)腔內(nèi)作為熱源用來間接加熱污泥。帶有盤片的旋轉(zhuǎn)軸推動(dòng)進(jìn)入干化機(jī)的污泥從干化機(jī)進(jìn)口至出口方向運(yùn)動(dòng)并把塊狀的污泥破碎。污泥中的水份通過蒸汽的加熱蒸發(fā),蒸發(fā)掉的水蒸汽被干化機(jī)內(nèi)的循環(huán)氣體帶走。同時(shí),經(jīng)過干化后的污泥在干化機(jī)末端排出。
③干化至含水率為35%的污泥后,污泥的熱值約為4895.4kJ/kg,干污泥總量為72~96t/d,經(jīng)干化污泥倉(cāng)貯存后送嘉電現(xiàn)有鍋爐內(nèi)焚燒。
、芪勰喔苫螽a(chǎn)生的尾氣主要由水蒸汽和少量不可凝氣體(包括臭氣)組成,尾氣進(jìn)入水冷冷凝器進(jìn)行冷凝,冷凝后的不可凝氣體通過送風(fēng)機(jī)送至嘉興電廠燃煤鍋爐焚燒,干化冷凝水經(jīng)收集后由污水廠負(fù)責(zé)用密閉車送回污水處理廠處理。
2.2工程運(yùn)行情況
工程于2010年9月動(dòng)工建設(shè),2011年4月,嘉興市環(huán)境保護(hù)局以嘉環(huán)建試[2011]2號(hào)《關(guān)于浙江浙能嘉興發(fā)電有限公司250t/d污泥處置改造項(xiàng)目進(jìn)行試生產(chǎn)的函》同意其投入試生產(chǎn)。目前運(yùn)行正常,污泥處理量穩(wěn)定,連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行,已經(jīng)通過竣工驗(yàn)收。
浙江省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心于2011年7月11日、7月12日對(duì)該項(xiàng)目及嘉興發(fā)電廠1#、2#機(jī)組進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和調(diào)查。環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收監(jiān)測(cè)報(bào)告的總結(jié)論是:項(xiàng)目在實(shí)施過程及試運(yùn)行中,按照建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)“三同時(shí)”的有關(guān)要求,基本落實(shí)了環(huán)境影響報(bào)告書及嘉興市環(huán)境保護(hù)局環(huán)評(píng)審查意見中要求的環(huán)保設(shè)施和有關(guān)措施;該項(xiàng)目在廢氣污染物排放、廢水排放及噪聲、固廢處置等方面,符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。
3總結(jié)
利用大型燃煤電廠鍋爐發(fā)電剩余的蒸汽進(jìn)行污泥干化,更符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的特點(diǎn),在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上是可行的,應(yīng)予以大力倡導(dǎo)。從物料平衡的角度評(píng)判,污泥所具備的熱值,經(jīng)干化后均具有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。相比循環(huán)流化床鍋爐,大型燃煤鍋爐具有燃燒熱效率高,爐膛溫度高,爐后脫硫、脫硝及除塵等凈化設(shè)備齊備,不易產(chǎn)生二次污染等顯著特點(diǎn),是污泥處置較為可行的處置手段。