煙臺市生活垃圾焚燒發電升級改造項目

煙臺市環境衛生管理中心

作者：劉李圓，郵箱：ytmzy@qq.com

【基本情況】

煙臺市生活垃圾焚燒發電升級改造項目（圖1）位于煙臺市生活垃圾處理場內，占地面積約5.31 hm2。該項目是煙臺市重點工程，由中國環境保護集團有限公司投資約5.43 億元建設，采用PPP 模式運營，于2019 年12 月開工建設，2021 年4 月建成投產。

圖1 項目實景Figure 1 Real pictures of the project

該項目采用“生活垃圾+污泥干化焚燒”協同處理工藝，生活垃圾、干化污泥（40%含水率）處理規模為850 t/d，同時配置1 臺20 MW 發電機組。焚燒處理過程嚴格按GB 18485—2014 生活垃圾焚燒污染控制標準執行并參照歐盟2010 標準以滿足煙臺市現代化發展對環境保護的需要。污泥焚燒前的脫水干化處理是本項目的重要組成部分，其工藝直接影響到燃燒效果和處置效率。由不同污泥處理工藝對比得出：采用“槳葉式半干化（含水率40%）+ 焚燒”工藝，污泥（含水率80%）干化處理規模達300 t/d，年污泥處理能力約為1.095×105t，可滿足煙臺市中心區未來10～15 a 中期發展的需要。

【技術/案例原理及技術路線】

本項目污泥干化工藝主要設備為四軸槳葉式干燥機，其基本原理是利用槳葉葉片對污泥進行切割和攪拌，中空槳葉和殼體夾套內充滿高溫蒸汽，濕污泥在雙重加熱作用下含水率逐步下降，最終得到含水率40%左右的干化后污泥，干化后的污泥由槳葉輸送至出料口并排出機外。污泥干化處置工藝流程見圖2。

圖2 污泥干化處置工藝流程示意Figure 2 Schematic of sludge drying disposal process

（1）輸送系統：運輸車將濕污泥運至濕污泥儲存庫，通過螺旋輸送機及污泥泵逐級輸送至污泥干燥機內進行干化處理；干化后的污泥通過干污泥上料系統送入焚燒爐與生活垃圾進行混燒。

（2）干化系統：槳葉式干燥機殼體的W 型夾套、4 根主熱軸及中空槳葉都具有加熱作用，減速機驅動熱軸形成不等速轉動，通過葉片嚙合對污泥進行剪切、擠壓和剝離，受熱面積不小于197 m2。四軸槳葉式干燥機傳熱軸示意見圖3。

圖3 傳熱軸示意Figure 3 Schematic of heat transfer axis

（3）蒸汽系統：污泥干化加熱蒸汽來自汽輪機二級抽汽，加熱蒸汽壓力為0.5 MPa、溫度為200 ℃、額定負荷為3.56 t/h。

（4）疏水系統：加熱蒸汽經換熱后產生的凝結水送至焚燒主廠房除氧器，成為鍋爐給水，實現循環利用。

（5）冷凝系統：干化過程中產生的高濕度尾氣先除塵，再進入冷凝器冷凝，廢水泵入污水處理站。

（6）廢氣系統：采用引風機使干化系統始終保持在微負壓狀態；不凝性氣體由風機送至垃圾池內，經風機引入焚燒爐內高溫焚燒。污泥干化工藝主要設備技術參數見表1。

表1 干化系統主要設備參數Table 1 Main equipment parameters of drying system

【技術/案例特點】

（1）進泥含水率適應性高。進泥含水率變化對設備的影響較小，槳葉式干燥機的槳葉對濕污泥有較好的剪切作用，葉片表面能實現自動清潔。

（2）集成簡約，操作靈活。干化設備結構新穎巧妙，工藝簡潔；設備占地面積少，單臺占地面積為25.3 m2，僅為單軸圓盤式干燥機占地面積的一半；操控簡單，變頻調速，啟停方便。

（3）工藝安全性高。四軸結構相比單軸結構質量輕，不易斷軸。干化工藝產生的水蒸氣保證了系統內極低的氧氣濃度，無法形成氣體或粉塵爆炸的燃爆條件。污泥干化到含水率為40%時，污泥呈分散的顆粒狀，不會漂浮在空間內，沒有產生粉塵爆炸的安全隱患。

（4）運行經濟。該工藝換熱效果好，蒸發1 t 水用電負荷和消耗蒸汽量分別為13.7 kWh、1.25 t，相比單軸圓盤式干燥機能耗大幅降低，焚燒的熱量回收即可基本滿足干化所需的能量。

【長效運行模式與機制】

（1）該項目采用PPP 模式，項目公司根據約定負責整個項目的建設和運營，運營期滿后移交煙臺市政府。

（2）污泥干化及焚燒爐、余熱鍋爐、煙氣凈化、汽機等主要工藝過程采用1 套分散控制系統（DCS）進行集中自動控制，并在垃圾吊等處設置監控點，實現了污泥干化、垃圾焚燒及熱能利用的高度自動化。

（3）本項目采用連續工作制，污泥干化等連續生產崗位按照四班制配備、三班制操作，大、中修業務和設備維護實行外委方式來完成，以保證項目的安全順利運營。

【經濟、環境及社會效益】

（1）經濟效益：本項目按照90%垃圾+10%干化污泥進行混燒，干化污泥（含水率約40%）熱值設計值為6 480 kJ/kg，垃圾+污泥熱值設計值為8 373 kJ/kg，其熱值和褐煤相近，干化污泥和生活垃圾按照1∶9 送入焚燒爐混燒，蒸汽為發電提供能量；配套1 臺20 MW 凝汽式汽輪機和20 MW 發電機組，發電機出口電壓10.5 kV 經主變升壓至110 kV 后接入電力網，MCR 工況年發電量約為1.307×108kWh。

（2）環境效益：濕污泥在槳葉式干化工藝下可大幅減量，干化后污泥體積一般只有濕污泥的30%；污泥焚燒后體積可減少90%以上，同時有毒有機物將被徹底熱分解。干化工藝產生的廢氣經過廢氣處理系統，可以無污染排放。

（3）社會效益：該項目是構建集再生資源綜合利用、生態修復和環保宣教功能于一體的煙臺市生活固體廢物循環經濟發展模式的重要一環，能夠提高煙臺市循環經濟水平，助力“雙碳”目標盡快達成。