小型熱電聯產發電機組摻燒污泥的分析

郭世剛

（天津市電力公司 天津 300010）

1、問題的提出

由于我國國民經濟的高速發展，城市化和工業化進程加快，城市人口和工業企業的數量快速增加，導致城市污水處理量和污泥產量也隨之大幅度增加，污泥的處置是我國城市面臨的新問題。按《農用污泥中污染物控制標準》(GB4284-84） ，城市污水處理廠經過穩定化處理的污泥用于農田時，不得含有超標的重金屬和其它有害物質；對于符合標準的污泥，在每畝土地的用量、使用期限也受有一定限制；為防止對地下水的污染，在砂質土壤和地下水位較高的農田不宜施用污泥；在飲水水源保護地帶不能施用污泥。

填埋是污泥處置的另一種方式，但污泥填埋不僅耗費大量的資金，占用大量土地，對周邊環境造成巨大的破壞，而且存在汞、鉛、鉻等重金屬滲透問題，造成對地下水的污染。因此農田處理和填埋處理污泥都不是有效的解決方式。

2、問題解決對策

2007年國務院下發了《國務院批轉發展改革委、能源辦關于加快關停小火電機組若干意見的通知》，文件明確指出在大電網覆蓋范圍內逐步關停以下燃煤（油）機組（含企業自備電廠機組和躉售電網機組）：單機容量5萬千瓦以下的常規火電機組；運行滿20年、單機10萬千瓦級以下的常規火電機組；按照設計壽命服役期滿、單機20萬千瓦以下的各類機組；供電標準煤耗高出2005年本省（區、市）平均水平10%或全國平均水平15%的各類燃煤機組；未達到環保排放標準的各類機組；按照有關法律、法規應予關停或國務院有關部門明確要求關停的機組。

為解決這一問題，可依據國務院《國務院批轉發展改革委、能源辦關于加快關停小火電機組若干意見的通知》文件中第5條內容：“支持按照生物質能開發利用規劃和城鎮集中供熱規劃，已落實生物質能來源、同步建設熱網并落實熱負荷的地區，將運行滿15年、具備改造條件的應關停機組改造為符合國家有關規定要求的生物質能發電或熱電聯產機組。”的政策。經分析，摻燒污泥發電運行是一種具有發展前景的項目。

污泥燃燒發電是一項技術成熟、節約能源、符合國家能源政策的環保項目，是目前處理污水處理產生污泥的最有效辦法。

當前污泥焚燒技術已經成為污泥處置的主流，愈來愈受到重視。這是因為與其它污泥處理、處置方法相比較，具有突出的優勢。

污泥焚燒技術特點是：⑴技術成熟，可利用現有循環流化床鍋爐直接燃燒；⑵污泥燃燒發電是目前污水處理產生污泥的最好、最有效的處理方式，可有效解決當地現有污水處理廠污泥的處置及規劃建設中的污水處理廠污泥的處置問題，環保意義重大；⑶燃燒后可綜合利用，不會造成二次污染；⑷煙氣排放合格，經處理后，可完全達到各級環保要求；⑸節約能源，大大減少了對燃煤的利用，是非常好的節能項目，符合國家支持鼓勵的能源政策。

3、焚燒污泥發電的幾種方式

方式Ⅰ 脫水污泥直接加入流化床鍋爐內與煤混燒

這種方式充分利用了流化床鍋爐對多種燃料，特別是多水分、低熱值燃料的適應性，只需在鍋爐頂部或側墻，開一個或幾個孔，通過一套專用的輸送設備，將含有約80%水份的污泥塊直接送入爐內，利用污泥中的水份在高溫下蒸發汽化，體積膨脹，污泥塊爆破使污泥細化，參與爐內的流化過程，與煤混合燃燒。

污泥輸送是這種焚燒方式的關鍵設備，該系統使高含固率的污泥能夠在高壓、全封閉的狀態下進行長距離輸送，使污泥與外界隔離，不影響電廠的環境，系統可實現全自動控制。

脫水污泥直接加入流化床鍋爐內與煤混燒是目前國內污泥焚燒發電普遍采用的方式。

方式Ⅱ 干化污泥在煤粉爐(或其它爐型）中與煤混燒

這種方案的特點是利用電廠的余熱將污泥烘烤，減少污泥的含水量，使污泥的低位發熱量增加，有利于鍋爐燃燒；可在煤粉爐中燃燒，也可在其它爐型燃燒，增加了使用范圍。污泥加熱溫度應控制在200℃以下，以防止可燃氣體析出。干燥污泥可采用蒸汽、空氣或煙氣，間接或直接加熱。污泥處理，除加熱設備外，還需考慮氣體、疏水排放的環保處理，污泥儲藏等，占地面積較大。污泥干燥器，國內還沒有定型產品，進口設備費用較高。

方式Ⅲ 干化污泥與垃圾同時在流化床鍋爐內燃燒

本方案生產流程是利用汽動給水泵排汽（3-4Kg/cm2, 35t/h），通過漿葉式干燥器干燥，把含水80%以上的脫水污泥,干化成含水份40%的半干污泥，與生活垃圾和10%左右的煤混燒，產生的蒸汽供發電和供熱。利用余熱干燥污泥提高了污泥的可用發熱量，提高了電廠的熱效率。

4、焚燒污泥發電方案比較

三種方式中，Ⅰ、Ⅱ兩種方式屬于老設備改造，只有方式Ⅲ是一個完整的工程投資項目。

(1） 方案比較考慮的特殊因素

①污泥做為可再生能源的條件

污泥中含有豐富的有機物質，有一定的熱值可以利用，這就使得污泥焚燒發電項目具有環保和綜合利用雙重效應。污泥的發熱量究竟有多大，首先與地區、人口密度和經濟發達程度有關，與污水的來源有關。

以實測的天津紀莊子污水處理廠污泥為例，高位發熱量為2544.5大卡／千克(水分為74.1%,）， 扣除水蒸汽的汽化潛熱后所得的發熱量僅為213大卡／千克。因此，焚燒濕污泥發電的效果不明顯，很難享受可再生能源優惠政策。其他兩種方式都將污泥先進行了熱干化處理，發熱量明顯提高，做為可再生能源發電的效果明顯。但按國家規定，可再生能源摻燒比例超過80%才能享受有關優惠政策，因此只有方式Ⅲ由于與垃圾(可再生能源）一起摻燒的比例超過了80%，才可以充分享受可再生能源優惠政策，其他兩種方式即使爭取也只能享受一部分可再生能源優惠政策。

②不論哪種方式，污泥補貼政策都是必須落實的，而且是項目收益的主要來源，因此多燒污泥的方式，項目的經濟效益就好。

(2） 方案比較

方式Ⅰ的優點是投資少、工程量小、簡單易行、技術成熟，投入少，見效快。已在江蘇、浙江普遍推廣使用，運行情況穩定，污泥得到了處置，補助政策落實，經營者不僅能消化成本，還有一定的利潤，投資風險很小。缺點是焚燒污泥量小，僅占鍋爐燃燒量的20%(重量比），很難享受綜合利用及可再生能源的有關優惠政策。

方式Ⅱ從技術上是可行的，其優點是摻燒比例大，可以多燒污泥，多拿補貼。但受腐蝕（Cl、SO2）和空氣污染標準的限制，干泥摻燒比例也有限制，不能太多，應小于5-10%(相當濕泥15-30%）。缺點是干燥設備投資大，占地大 (在老廠改造有困難），特別是設備、運行、經營情況在國內尚無先例可供參考。

方式Ⅲ從國家環境保護和可再生能源政策要求來講，是最理想的方式。被國家發改委列為可再生資源綜合利用示范項目，既享受垃圾、污泥焚燒補貼，又享受可再生能源優惠政策，經濟效益有保證。缺點是投資大、工期長、技術相對復雜。

5、分析

由于污泥焚燒發電項目在國內尚處于開發和起步階段，焚燒技術、設備帶有科研性質，但目前焚燒工藝被世界各國認為是污泥處理中的最佳實用技術。在歐洲、美國、日本等國家，該工藝已日漸成熟，它以處理速度快，減量化程度高，能源再利用等突出特點而著稱。污泥焚燒發電是一個好項目。

污泥焚燒發電項目的另一個明顯的效益是以污泥定電量。南京項目可研報告的風險評估中曾提出摻燒污泥以后，電、熱、泥按重要性怎么排位的問題，江蘇雖然還沒有定位，但已提出一旦燒泥就不能中斷，要考慮備用容量及其投資，實際上已經把泥排在第一位。從以下情況可以看出，電廠一旦燒污泥，就不能停爐。

① 合同中有污泥停燒(超過5天）對電廠罰款的條款。

② 要求有備用設備容量及投資，保證污泥不停燒。

③ 污泥到廠噸數低與合同數，仍按合同數付補貼費;高于合同數，按實際數付補貼費。由于摻燒污泥，機組的發電利用小時大大提高，只要燒污泥，發電就不能停，不參與電網調峰，這一點對于發電前景不看好的小機組最為有利，可以充分調動電廠的積極性，有利于項目的實施。