上海某燃煤電廠干化污泥摻燒項目的案例分析

符成龍，黃耀輝

上海某燃煤電廠干化污泥摻燒項目的案例分析

符成龍1，黃耀輝2

（1.中國電力工程顧問集團華東電力設計院有限公司，上海 200063；2.上海外高橋第二發電有限責任公司，上海 200137）

上海市竹園片區的污泥擬采用干化協同發電項目技術方案，竹園片區的污泥經干化后送至上海外高橋第二、第三發電廠進行摻燒處理，電廠負責干化污泥的摻燒和干化蒸汽的供應。以外高橋第二發電廠為例，對干化污泥的特性，摻燒后對鍋爐燃燒、煙氣排放、灰渣綜合利用的影響進行了簡單分析，并對具體改造方案進行了介紹，為同類型工程提供參考。

燃煤電廠；污泥；摻燒；儲運

1 項目背景

隨著污水處理率的提高，污泥產量也不斷增加，污泥的處理處置問題愈加突出。這些數量巨大的污泥將成為未來城市急需處理的難題。上海市竹園片區作為市污泥集中處理三大片區之一，在污泥處理處置擴建工程項建書評審階段，提出污泥干化協同發電項目技術方案，竹園片區的干化污泥運將送至外高橋電廠進行摻燒處理。干化污泥的摻燒工作由申能股份旗下的外高橋第二、第三發電廠共同負責，污泥干化所需的蒸汽由外二、外三兩座電廠負責供應。

燃煤電廠污泥摻燒發電是一種高效的可再生能源利用方式，借助現役煤電機組的高效發電系統和環保集中治理平臺，可促進污泥減量化、無害化、資源化和規模化處置。下面以上海外高橋第二發電廠為例，對干化污泥摻燒技術的應用進行介紹。

2 污泥供應

本工程污泥采用竹園片區污水處理廠的干化污泥，采用密閉汽車運至廠內，距離約3 km。外高橋二廠、三廠需全年365 d不間斷接收并全量摻燒干化污泥。同時，電廠將全部干化污泥摻燒能力向上海城投公司開放，接收市水務局或其指定機構提供的城市污水處理廠產生的干化污泥。

根據邊界條件，入廠污泥含水率為20%~33%，溫度40~50 ℃。根據上海市城市排水監測站提供的污泥檢測數據，干化污泥（含水率30%）中水分、灰分、揮發分各占30%左右，固定碳含量很低，熱值約為動力煤的1/3左右，灰成分分析中五氧化二磷的含量明顯偏高。竹園片區污泥處理處置擴建工程日平均污泥量為223 tds/d（干基），折算至30%水分的污泥量約320 t/d。外高橋二廠和三廠的干化污泥設計處理都按320 t/d設計。

3 項目的可行性

根據污泥摻燒邊界條件，電廠主要負責蒸汽供應、干化污泥的卸料、儲存、輸送、摻配、燃燒及煙氣處理系統，外二、外三分別建設相應的干化污泥摻燒設施。

考慮到減輕污泥摻燒對燃煤電廠鍋爐機組的影響，進入鍋爐的污泥量均應控制在較低的比例。按照《關于印發城鎮污水處理廠污泥處理處置技術指南的通知》說明，在現有熱電廠協同處置污泥時，入爐污泥的摻入量不宜超過燃煤量的8%。本工程設計時將干化污泥最大摻燒比例定為6%，留有一定裕量。

3.1 對鍋爐燃燒制粉及煙氣排放的影響

電廠污泥摻燒量為320 t/d，每小時燃燒污泥約11.68 t。單臺機組現有BMCR工況下燃煤小時耗量349.9 t，只考慮單臺爐運行時的摻燒比例為3.33%。

由于摻燒量較小，相關輔機設備出力均能滿足要求。摻燒污泥后，對于煙氣凈化系統的影響不大，煙囪出口的粉塵、SO2、NOx均可以滿足現有5 mg/Nm3、35 mg/Nm3、50 mg/Nm3的排放限值要求。

污泥中存有大量氯基物質，俗稱二噁英，是超標存在的。二噁英控制措施如下：①完全燃燒。保持污泥等廢棄物燃燒在850 ℃以上，煙氣停留時間大于2 s，實現“3T+E”工作原則。其中，3T為燃燒溫度（Temperature）、停留時間（Time）、紊流度（Turbulence），E為過氧控制（Excess）。②氧量控制。在300 ℃的環境中，二噁英的濃度主要取決于氧含量的多少，缺氧的環境中二噁英的濃度會下降。

污泥作為燃料在20～40 m區域送入爐膛內部。燃燒溫度遠大于850 ℃，以煙氣最大流速12 m/s計算，污泥入爐開始燃燒停留在850 ℃以上區域遠大于2 s，根據以上二噁英控制措施，已達到完全燃燒的條件，基本可以遏制二噁英大量生成。

外二、外三電廠曾在2017年進行了干化污泥摻燒試驗，試燒效果較好，排放達標。

3.2 對粉煤灰綜合利用的影響

污泥中含有一定的重金屬物質，不同性質的污泥，其重金屬含量相差很遠。污泥中的重金屬主要有Cu、Cd、Cr、Mn、Pb、Hg和Zn等，主要以氧化物、氫氧化物、硅酸鹽、有機絡合物等形式存在，其次為硫化物。摻入鍋爐燃煤中燃燒后，除Hg外，絕大部分重金屬保留在焚燒殘渣中。本工程摻燒的干化污泥為城市生活污水污泥，污泥中重金屬含量較低，污泥的灰成分與粉煤灰的成分也比較接近，加上污泥摻燒比例較低，污泥燃燒后的灰在總灰量中占的比例也很小，對粉煤灰的特性基本沒影響，因此摻燒干化污泥對粉煤灰的綜合利用影響不大。

考慮到干化污泥來源的不確定性，建議對入廠污泥的重金屬含量和摻燒后的飛灰進行定期測量，檢測重金屬含量是否超標。

4 技術及工程方案

4.1 主要設計原則

主要設計原則如下：①以“經濟適用、系統簡單、安全可靠、高效環保、以人為本”為總設計原則，在造價合理的前提下，選擇先進的技術方案，以取得良好的社會效益和環保效益；②污泥摻燒比例不影響鍋爐及其他設備的正常安全穩定運行；③污泥在上煤皮帶取樣裝置后摻入，減少對輸煤系統的影響；④污泥摻配系統密閉性高，減少粉塵和臭味污染；⑤改造方案將充分考慮現場安裝、施工條件，避免對保留的現有設施產生影響。

4.2 供熱部分

本次供熱改造僅定向向竹園污泥廠進行供熱，供熱距離約3 km。供熱蒸汽壓力不低于1.0 MPa（表壓），溫度不低于175 ℃，蒸汽供應最大量為75 t/h。目前的平均污泥產量（干基）為223 t/d，所需蒸汽量為47 t/h。因此，改造后設計熱負荷暫確定為共47 t/h，年總供熱量41.172萬噸，單臺機具備供熱75 t/h供熱能力。考慮管網阻力及散熱損失，減溫減壓后的額定供熱參數暫定為1.3 MPa（a），約250 ℃。

4.3 污泥摻燒部分

干化污泥平均含水率為30%左右，具有粘性大、易吸潮、不宜長時間儲存等特性，設計中應選擇合適可靠的輸送設備，污泥倉、落料管、三通等應考慮防堵措施。在運行時，應盡量減少污泥倉內的污泥停留時間，防止污泥長時間堆積板結。

干化污泥采用污泥專用密閉汽車運至廠內，經稱重計量后至卸料間卸料，卸料間全天24 h內都有污泥運輸車進行卸料，平均每小時一兩輛。污泥的汽車運輸由污泥處理廠負責，運輸車車廂容積大于等于15 m3，采用后門開啟方式卸料。卸料系統出力最大出力按100 t/h設計，保證每輛車的污泥可在10 min內完成卸料上倉過程，整個卸料過程都在密閉建筑物內進行。

污泥卸料間凈高8 m，滿足污泥運輸車卸料時的高度要求。卸料間內設1座污泥接收倉，有效容積約30 m3，布置在地下﹣5 m。接收倉上部設液壓蓋板，卸料時蓋板開啟，卸料完成蓋板關閉，減少污泥臭味的外溢。接收倉上方設一體式收塵罩，收塵罩設1扇卷簾門，卸料時開啟。接收倉底部采用雙無軸螺旋輸送機給料，密閉性高，同時保證污泥下料順暢。螺旋輸送機采用變頻調節，將污泥均勻輸送至下一級輸送設備。采用污泥專用刮板輸送機將干化污泥輸送至污泥筒倉儲存。刮板輸送機的刮板采用304不銹鋼+高分子聚乙烯板，側板和地板襯高分子聚乙烯板，減少污泥的摩擦和腐蝕。刮板輸送機和螺旋輸送機都有較高的密閉性，設備殼體與除塵器相通，使設備內保持微負壓，減少臭味和粉塵的外溢。

本工程設兩座鋼結構污泥筒倉，直徑6 m，每座污泥筒倉有效容積為200 m3。污泥筒倉采用平底筒倉，采用中心給料機出料，可有效解決堵料問題并有效降低污泥倉高度。中心給料機出力80 t/h，并采用變頻電機，可以調節污泥的給料量，從而有效控制摻燒比例。筒倉外壁設置蒸汽伴熱，利用倉頂除塵風機將倉內的濕氣排出，減少污泥的結塊、板結，可根據實際運行情況進行開啟。筒倉出料后經斗式提升機提升至輸煤棧橋上部，摻混點設在碎煤機室取樣裝置之后，減少污泥對輸煤系統的影響。

筒倉進料時粉倉濃度較高，干化污泥又具有較高的揮發分，具有潛在的爆炸風險，應采取通風防爆的安全措施。安全措施包括對倉內粉倉濃度、溫度、可燃氣體濃度進行自動監測和報警，通過倉頂除塵風機強制通風降塵除塵，滿足筒倉的安全運行要求。倉頂還設置真空壓力釋放閥，保證倉內壓力的穩定。

4.4 臭氣治理

本工程廠內不設污泥干化車間，污泥干化由污泥處理廠負責。污泥干化一般采用120 ℃以上蒸汽進行間接干化，污泥經加熱后攜帶的病原體大大減少，臭氣的毒害性得到有效降低。經調研，上海竹園污泥處理廠、國電北侖污泥摻燒項目、南京華潤熱電污泥摻燒項目中，污泥的臭味主要產生于污泥的干化，且干化后較干化前污泥惡臭味減少很多。本次摻燒污泥為干化污泥，含水率為20%~33%，散發的臭味主要成分為氨氣、硫化氫、胺類及有機化合物。

臭氣治理分臭氣防治和臭氣處理兩部分，首先從源頭減少臭氣的產生。在干化污泥的接卸、儲存、轉運過程中，污泥輸送設備、存儲設備都采用密閉結構，并采用布袋除塵器使設備內保持微負壓狀態，有效防止臭氣的外溢。

臭氣處理技術一般有活性炭吸附法、生物過濾法、燃燒法、離子除臭法和化學洗滌法等。上述幾種臭氣處理方案各有其適用條件和優缺點，對于本工程來講，干污泥摻燒是在已建大機組電廠的基礎上實施的，可以利用現有鍋爐大風量的送風燃燒的條件，把較高濃度含臭氣體集中引送至鍋爐焚燒處理，以徹底除臭。

在干污泥卸料間、干污泥筒倉和每條干污泥摻混皮帶各設置一套負壓除塵通風系統，每套負壓系統收集來自室內和系統內濃度較高的含臭氣體經除塵后送入鍋爐送風機入口。除塵系統與干污泥輸運系統連鎖。

5 結語

通過對上海外高橋第二發電廠干化污泥摻燒改造項目的實際情況進行方案分析，干化污泥摻燒具備建設條件。外二干化污泥摻燒項目實施后，不會影響鍋爐的穩定運行，對粉煤灰的綜合利用基本沒有影響，也不會對鍋爐煙氣的達標排放產生影響。外二干化污泥摻燒技改項目的實施符合國家產業政策要求，符合上海市的污泥處置要求，能產生良好的社會效益和環境效益。

［1］中華人民共和國住房和城鄉建設部，中華人民共和國國家發展和改革委員會，建科〔2011〕34號.關于印發城鎮污水處理廠污泥處理處置技術指南的通知（試行）［S］.2011-03-14.

X703

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.18.063

2095－6835（2019）18－0147－02

符成龍（1988—），男，江蘇如東人，碩士研究生，工程師，研究方向為火電廠物料輸送和環保咨詢。黃耀輝（1970—），男，湖南湘陰人，大專，工程師，研究方向為火電廠物料輸送。

〔編輯：王霞〕