污泥电厂锅炉掺烧的成本解析

1、污泥电厂锅炉掺烧的成本解析 2011年5月笔者曾写过一篇题为电厂锅炉掺 烧废弃物：中国环保业界之癌的文章。将近一 年过去了，又见更多的掺烧项目上马投产， 掺烧 之势似乎已不可阻挡。这种技术之所以流行， 其中一个最主要的原因是它“便宜”。对此，至 今似乎还没有人质疑。本文和接下来的几篇将分析几个不同类型的电 厂锅炉掺烧实例。通过实例，我们不难发现，所 谓电厂掺烧“便宜”的说法恐怕就不再成立了。一、计算依据隋树波、杨全业发表在山东电力技术2010年 第6期上的文章“污泥干化焚烧系统在燃煤电 站锅炉应用”（以下简称隋文）。该文详细描 述了山东华能临沂发电有限公司利用电厂循环 流化床锅炉高温烟气对污泥

2、进行干化后处置的 项目实例和设计理念。有关华能临沂污泥处置项目的介绍还来自网上：“华能临沂电厂始建于1958年，1997年改制成 立有限责任公司，2008年底划归华能集团运营 管理。现有5台14万千瓦热电联产机组。华能临沂电厂在服务地方经济发展， 提供清洁能 源的同时，还积极履行社会责任，承担了临沂市 城区集中供热任务和临沂市以及周边县区所有 污水处理厂产生污泥的处置任务。2009年底，华能临沂电厂建成山东省内最大的 污泥干化焚烧项目，利用电厂锅炉尾部烟气余热 直接接触污泥进行干化，将干化后的污泥掺入原 煤进入锅炉进行高温焚烧处理。彻底解决了城市 污水处理厂产生污泥的排放难题”。据临沂日报20

3、091229期 “力保碧水蓝天 华能临沂发电有限公司全力确保迎淮”专题报道，“项目规划建设3套污泥干化焚烧装置，概算总投资2890万元，日处理湿态 污泥 500吨，一期工程建设两套日处理能力 168吨的污泥干化焚烧装置”。另据2010-04-29报道“淄博、威海党政考察团 到华能临沂发电公司考察污泥焚烧发电项目”“自（2010年）1月24日投入运营以来，目前 设备运转良好，每天处理150吨左右的污泥”。 有关经济参数，参考山东省发改委关于华能临 沂发电公司污泥干化焚烧发电上网电价的批复 鲁价格发2010138号和关于华能临 沂发电公司污泥干化焚烧发电上网电价的批复鲁价格发201131号二、计算

4、条件和取值华能临沂电厂锅炉为 SG-435/13.7 M765型 超高压自然循环锅炉，配套135 MW发电机组。查该类型锅炉的蒸汽参数一般为 13.7 MPa、540 度，主蒸汽流量 440490 t/h，再热蒸汽流量 361430 t/h ,再热蒸汽进/出口压力2.764.02/2.533.76 MPa.g 。已知再热蒸汽参数，可以计算得到再热循环发电的蒸汽耗约3.04kg/kW。1、脱水污泥性质假设某种污泥的干基低位热值 2757大卡/公斤。 湿泥含固率按20%考虑，湿基污泥量150吨/日。 此时，湿泥的收到基构成可能为：燃料的剩 余水分M80.00灰分A6.16碳C6.72氢H0.92氧

5、O6.10氮N0.06硫S0.042、燃煤热值用于计算的燃煤性质如下（取自郑州热电厂670 t/h 锅炉双稳燃宽调节浓淡煤粉燃烧器应 用）:燃料的 剩余水 分M9.14灰分A26.30碳C54.41氢H2.74氧O6.17氮N0.84硫S0.40干基低位热值为5439大卡/公斤。3、热干化从高温空预器出口抽取高温烟气，采用直接干化 设备对脱水污泥进行热干化。主要取值如下： 抽取烟气量35000 Nm3/h （见隋文）； 烟气温度350度（见隋文）； 干化处置电耗360 kW （见隋文）； 日吨湿基处理量投资5.8万元（据临沂日 报，三条线投资2890万元）；人员数量：5人年维护成本相当于初始设

6、备投资的比例：3% 入口含固率20% 干化出口含固率 60% 热干化后的污泥去电厂循环流化床锅炉处置。4、循环流化床锅炉设循环流化床锅炉实际蒸发量 427吨/小时（此 时发电量约135 MW,蒸汽参数：压力13.7 MPa 温度540度，给水150度。对热干化后污泥入循环流化床锅炉处置的技术 经济分析，是基于不处置污泥时与处置污泥时的 前后比较。过剩空气系数均取1.22。不处置污泥时，设排烟温度120度，以此时排出 锅炉的湿烟气量（设1200度）为基本参考。 处置污泥时，有两种工况：蒸发量不变（锅炉出 口湿烟气量增加）和蒸发量减少（锅炉出口湿烟 气量不变）。由于部分污泥携带的水分进入锅炉， 排

7、烟温度将有所提高（设130度）。从锅炉进煤口到出灰渣口、排烟口的锅炉全系统 设为一个热工系，进行热平衡计算。不考虑蒸汽 系统内部进行抽汽、再热以及发电、供热比例方 面的变化。所有焚烧的灰渣处置成本均暂不考 虑。锅炉作为“处置设施处置污泥，可能会产生的“处置成本”如下： 锅炉的热效率降低，单位蒸汽产量的煤耗 增加；蒸汽减产，减产蒸汽部分有利润损失； 蒸汽减产，吨蒸汽产能的电耗成本分摊上升;原锅炉设备按照蒸吨所计算的折旧增加； 可能对锅炉产生的磨损、腐蚀等，维护成 本增加；新增干泥输送（运输）、料仓或混合上料 等系统的配套投资及其折旧；灰渣量提高，导致灰渣捕捉、输送等处理 和运输设备的负荷增大；上

8、述成本与损失可分别量化为： 吨蒸汽减产量，考虑利润损失 50元/吨 （该参数蒸汽的价值200元/吨）； 吨蒸汽产量的煤耗增加，以吨煤价格 900 元评估； 其它各项损失，设增加20元/吨湿泥。 注意，上述三项取值均属假设，不一定能反映实 际情况。5、其它技术经济参数取值二三类费用 取费系数%15%还款期A7银行年利率%8.0%电价yua n/kW0.65平均年薪wy/a4年工作日数d/a330焚烧系统综 合热损失%5%环境温度 C20相对湿度%80%二、计算结果维持锅炉的同等蒸发量时（烟气量增加）：原锅炉掺烧参原锅炉参数参数数差别原锅炉蒸发量t/h427427蒸汽减产%0.0%烟气含湿量kg/

9、kg0.03540.0371烟气含湿量增加%4.6%灰渣量kg/h1656617192灰渣量增加%3.8%干烟气量kg/h557590572344干烟气量增加%2.6%排放烟气体 积流量m3/h655761691944燃煤添加量kg/h6298763903焚烧炉出口体积流量m3/h2889782 3056788烟气体积流%5.8%量增加千瓦电能煤牛g/kW 466473耗千瓦电能煤g/kW6.77耗增加千瓦电能标g/kW 325330煤耗4.7320833.3%千瓦电能标 煤耗增加 干化污泥量kg/h污泥燃煤掺 混比%烟气流量增加5.8%,意味着烟气流速加快，此 外飞灰量增加，可能对换热器等形

10、成负荷冲击， 导致磨损增加。处理成本如下表：计算蒸汽量t/d427日多耗煤量t/d22煤成本上升yua n/d19786计算污泥量t/d150吨湿泥分摊yua n/t.wet 1：32燃煤成本其它焚烧处 置成本yua n/t20综合处置成本yua n/t.wet 1)1.9热干化成本yua n/t85.5综合处置成本yua n/t237.4维持同等烟气流量时（蒸发量减少）：原锅炉参数原锅炉蒸发量t/h原锅炉掺烧参差 参数 数 别427405蒸汽减产%烟气含湿日kg/kg 0.03540.0372量烟气含湿。量增加%_灰渣量kg/h灰渣量减%少4.8%16566163201.5%干烟气量干烟气量

11、减少kg/h%5575905430162.6%排放烟气体积流量m3/h655761656575燃煤添加量kg/h6298760590焚烧炉出 口体积流量m3/h28897822900926烟气体积流量增加%0.4%蒸汽标煤耗蒸汽标煤g/kg.stea m%102.9104.41.4耗增加%千瓦电能煤耗g/kW466472千瓦电能煤耗增加g/kW6.61千瓦电能标煤耗g/kW325330千瓦电能标煤耗增g/kW加干化污泥kg/h污泥燃煤掺混比20833.4%隋文中提及，“根据耗差分析的结果，增加 了机组发电煤耗约4 g/kW.h ”，本文计算结果与 之基本相符有关处理成本如下表:蒸汽产能损 失t

12、/h22产值损失yua n/d26400计算蒸汽量t/d405日多耗煤量t/d20煤成本上升yua n/d18322计算污泥量t/d150吨湿泥分摊燃煤成本yua n/t.wet 1：?2吨湿泥分摊蒸汽损失yua n/t.wet 1其它焚烧处 置成本yua n/t20综合处置成本yua n/t.wet 318.1热干化成本yua n/t85.5综合处置成本yua n/t403.7四、关于处置补贴根据山东省发改委关于华能临沂发电公司污泥 干化焚烧发电上网电价的批复，“为扶持可再生 能源发电项目发展，根据国家发展改革委 可再 生能源发电价格和费用分摊试行办法（发改价 格20067号）的规定，华能临

13、沂发电有限公司 #5、#6机组掺烧污泥发电部分电量（暂定为上 网电量的12%的上网电价暂按每千瓦时 0.594 元执行，自2010年1月1日起试行一年，其余 电量仍按现行上网电价水平执行。2011年此政策待遇得到延续：“为促进节能减排， 扶持可再生能源发电项目发展，根据国家发展改 革委可再生能源发电价格和费用分摊管理试行 办法（发改价格20067号）的规定，华能临 沂发电有限公司#5、#6机组掺烧污泥发电，自 试行期满后，掺烧电量仍按上网电量的12%确定, 上网电价执行每千瓦时0.594元的标准；其余电 量按现行每千瓦时 0.4236元上网电价标准执 行”。根据该政策，华能临沂电厂享受该待遇的

14、是两台 机组，任意一台均有实际处理 150吨/日（设计 值170吨）的能力。其成本已如前述，这里看一 下单台机组的产值情况：单机组发电量kW135212享受污泥补贴电量%12%计算补贴的电量kW16225特殊电价yua n/kW0.594般电价yua n/kW0.424电价差yua n/kW0.170单机组日享额 外补贴电价yua n/d66356由于补贴计算的基数是机组额定发电量的一个 百分比，这意味着单台机组的收入是固定的， 因此无论是否计算发电损失，污泥处置项目应该都 能带给企业利润，只是多少不同而已。如果两台 机组同时享受此补贴，而处理量仍为目前的 150 吨水平，则“暴利”之名可就坐

15、实了。不考虑蒸汽 产能损失考虑蒸 汽产能 损失日处理污 泥量t/d150150热干化成本yua n/t 85.585.5焚烧处置 成本yua n/t 151.9318.1吨湿泥实际电补yua n/t 442.4442.4吨湿泥利润yua n/t 204.938.7在垃圾发电领域，国家发改委2012年4月10日 发布关于完善垃圾焚烧发电价格政策的通知 （以下简称通知），通知确定以生活垃圾 为原料的垃圾焚烧发电项目，每吨生活垃圾折算 上网电量暂定为280千瓦时，并执行全国统一垃 圾发电标杆电价每千瓦时0.65元（含税）。国内 目前多数城市的垃圾处置费在 70-110元之间， 以110元算，执行通知

16、后吨垃圾的最大产值 也就 292 元（280*0.65+110 ）。比照垃圾发电，将发电补贴这算到每吨污泥中， 山东华能临沂发电公司享受的电补相当于每吨 污泥发电2619 千瓦时（单机组， 16371*24/150 ），是垃圾发电量的近10倍，尽管 吨湿泥的热值不到垃圾的1/4 !不考虑名义上企 业还可能有其它收入（如污泥处置费，可能低于 100元/吨），仅以发电电价差额形式形成的污泥 处置补贴已高达440元/吨以上，电厂进行污泥 处置应该无论如何算不得“便宜” 了吧？五、讨论作为污泥处置的从业者，笔者该为山东华能临沂 发电有限公司能够获得如此之高的补贴感到“欣 慰”，至少它说明中国并不是没钱处置污泥，这 应该是整个业界的福音。事实上，所有电厂处置污泥的项目后面， 都有类 似的获取发电补贴的终极目标。所谓“便宜”， 其实只是属于地方财政支出的按吨污泥计算的 处置费“便宜”了而已，但不包含国家财政补贴 的大头电补”，老鼠拖楔子大头在后的道理，应该是电厂处置污泥鼓吹者的真实如意算盘 吧。本文仅讨论了这种处置的经济层面，其实还有一 个特别值得注意的问题