点泥成金的绿色产业——城市污泥掺烧发电

1、点泥成金的绿色产业城市污泥掺烧发电污泥是高含水率的液固可燃物，含有大量病原菌、寄生虫卵，以及铬、汞等重金属有毒有害物质，属高浓度污染物。按照现行工艺，每处理一吨污水，会产生千分之一左右的含水率80%的污湿泥。传统的处置方式是填埋，造成宝贵的土地资源,的浪费并造成严重的二次污染,影响周围环境、河道和地下水源。据不完全统计，预计2010年我国每年污泥的产生量会达到3000多万吨，而与此对应的是，中国污泥无害化处理率非常低，无害化处置设施还不到1/4。由于费用昂贵，即使在相对发达的城市，污泥处理率也仅为20%25%，污泥隐患日益凸显。污水处理与循环利用的状况和水平，不仅是充分利用可再生资源，实现人类

2、可持续发展的必然要求，同时也是一个国家或城市文明和现代化程度的重要标志。西方发达国家由于工业化进程快，经济技术力量雄厚，污水处理产业发展也较早。目前世界上有卫生填埋、生物堆肥、再发酵沼气发电等多种污泥处置方式。1997年及2003年欧盟统计的欧洲部分国家污泥处理处置方法比例情况详见图1。图1 欧盟污泥处置方式所占比例变化图1表明近年来欧洲国家污泥处理处置方式有了很大的变化：污泥填埋所占比例大幅度下降（从1997年的41 % 下降到2003 年的7 % )，这是由于欧盟提高了污泥填埋标准所致；污泥农用所占比例变化不大；污泥投海由5下降为0，是因为1998年12月31日禁止污泥海洋处置法规的生效所

3、导致；与此同时掺烧从1997年的11上升到了36 %，成为替代主流工艺。从2003 年的数据还可知，有10 %的污泥回用于建造业，反映了污泥循环利用的趋势。反观国内情况，据环保部标准司司长赵英民认为，按照国家环保“十一五”规划和全国城镇污水处理和再生利用设施建设的“十一五”规划，2010年全国所有城市都要建设污水处理设施，城市污水处理率不低于70%。但是，我们目前国家在污泥处理处置问题上的管理不是很到位，也没有清晰的技术路线，因此在城市污水污泥处理处置方面亟需加强技术引导和管理。2009年2月18日，由中华人民共和国住房和城乡建设部、中华人民共和国环境保护部、中华人民共和国科学技术部制定的城镇

4、污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策（试行）（下称文件），联合下发。这是我国首次从国家层面上出台污泥处理处置政策，目的是“推动城镇污水处理厂污泥处理处置技术进步，明确城镇污水处理厂污泥处理处置技术发展方向和技术原则，指导各地开展城镇污水处理厂污泥处理处置技术研发和推广应用，促进工程建设和运行管理，避免二次污染，保护和改善生态环境，促进节能减排和污泥资源化利用”。这是一个综合了各方意见、比较及时、比较合理的技术政策。从可待续持续发展的角度来说，污泥掺烧将是污泥的最终出路，它不但能实现污泥减量的最大化，同时基于预干燥-流化床掺烧技术的污泥掺烧厂几乎不再需要矿物燃料助燃，且产生的余热可用于供暖发

5、电。目前国内城市污泥处置采用的专门建设小型锅炉掺烧的办法，投资大，运行成本高。虽然也有利用现有小型电站循环硫化床锅炉进行掺烧的案例，但这种锅炉目前建设非常少，且随着国家产业政策调整，小型电站锅炉已逐步关停。9月13日，中央电视台四套在中国新闻节目中，以国内第一台污泥掺烧发电系统在山东滕州面世为题，播报了华电滕州新源热电有限公司对污泥进行掺烧处理，实现城市污泥的无害化、资源化处置的新闻报道，该污泥掺烧发电的成功案例在国内迅速传播开来。随着污泥掺烧发电技术的面世、成熟和推广有望逐步得到解决，不仅能够实现污泥处理的减量化、无害化、资源化，还将成为变废为宝的绿色产业。华电滕州新源热电有限公司是中国华电

6、集团公司所辖华电国际电力股份有限公司控股的热电企业，位于山东省滕州市。总装机容量1000MW，固定资产33亿元，年发电量55亿千瓦，供热能力620万吉焦。该公司积极响应政府号召，主动承担社会责任，首创的从2007年9月起受滕州市政府委托成立攻关小组，研究污泥掺烧发电系统，科研人员在广泛调查和研究的基础，经过多次试验，于2008年12月份城市污泥干化焚烧系统在华电滕州新源热电公司150MW机组上成功运用，该系统充分利用电厂热源和余热优势，对含水率75-80%的城市污泥采用直接接触干化工艺，滕州新源公司充分利用电厂所具有的热源和余热优势，采用镶嵌式技术，抽取电厂锅炉烟道气，通过接触式干化设备，通过

7、目前较先进的干燥设备，对含水率75-80%的城市污泥进行干化，干化后的污泥掺入电厂输煤系统，送入锅炉燃烧，在能够实现污泥燃烧热能与污泥干化热能平衡的基础上，减少发电原煤量消耗,实现污泥无害化处置，开创了国内10万千瓦以上机组污泥掺烧处置的先河。该工程采用镶嵌式技术，一次性投资少；全负压封闭运行，实现污泥全过程自动化控制，无二次污染；干化后的污泥直接混入燃煤,送入锅炉燃烧，达到实现以废治废，废中取材的目的。其系统的优势在于投资小，见效快，大部分利用企业原有发电系统和资源管理，节省投资；处置污泥属于环保项目，电力的经营范围得到扩大，企业价值提升；目前国家政策扶植，企业有一定的收益，积极性高；锅炉容

8、量大，干化后的污泥占掺烧煤量的比例小，且有一定的热值，对原系统影响小等等。由于处置污泥属于市政项目，电力企业的经营范围得到扩大，企业价值提升。该城市污泥无害化、资源化处置系统的关键节点在于以下七个方面：一是锅炉尾部烟气的取用部位和取用量。热源是污泥干化掺烧的关键，利用公司火力发电厂具有的热源优势，在原有发电锅炉烟气尾部烟道开口，使用既有热能，在既要考虑防止改变炉膛的负压原系统，在确保锅炉安全燃烧的同时，又要保证污泥干化所需热能。这个过程需在结合理论计算的同时，又要考虑发电锅炉的实际运行工况，保证锅炉的安全稳定运行。二是烟气中粉尘的去除。由于污泥干燥用热能大部分取自锅炉空气预热器前的烟道，该位置

9、所取的烟气含尘量较大，因此，在考虑满足污泥干化用热能的同时，要考虑较高含尘量对烟气管路及干燥设备的磨损影响，需采用合适的除尘方式，降低烟气含尘量。三是污泥异味的去除。污泥在干燥机内干化的过程中，由于水分的蒸发，将会产生一定的异味恶臭味。如何防止异味的挥发，防止对负责污泥干化设备该味对运行的人员造成一定的身、心影响，破坏了周围，需考虑采用一定的异味吸附手段，将其去除，保持良好的现场工作环境。四是干化设备的选用。对于污泥干燥设备的选型，通过比较国内外污泥干化处理设备特点，结合我国实际国情，需充分考虑工程投资、处理成本、工作场所、设备热效率，热源条件等因素，选择投资少、见效快、设备热效率高的处理设备

10、，以降低污泥干化处理成本。五是.监控手段的设计。污泥干化、掺烧处置工艺均采用小型DCS系统进行控制，为保证抽取的锅炉烟气热量能够满足污泥干化系统的正常运行及主机系统的安全运行，需充分考虑污泥干化装置、主机控制系统需控制的参数，以有效杜绝因抽取锅炉烟气对主机生产带来的安全隐患，通过高度自动化控制，确保污泥干燥系统的正常运行和主机系统的安全运行。六是防干泥板结挂壁的手段。在将城市污泥从80%的含水率条件下干化至能够掺配到电厂原煤中燃烧，具有一定热值的污泥，需要考虑污泥干化处置过程中，热量的消耗及防止污泥干化后挂壁碳化。采用先进的污泥干燥设备，提高了污泥与热风的换热效果，缩短了污泥传质时间，使污泥在

11、干燥机内停留时间短，热交换效率高，处理量大，并对抛掷后的污泥贴壁现象采用刮壁干燥机内壁清扫器，将粘壁及时刮下，杜绝了污泥在干燥机壁上碳化，造成干燥机腔内着火的问题。七是干化系统与原输煤系统的配合。污泥在完成干燥处理后，如何与电厂锅炉原有输煤系统有机结合，实现干化后污泥能够及时输送至锅炉进行燃烧，减少各种不必要的中间环节，需考虑在电厂现有生产条件下，采取科学、合理的镶嵌式技术，实现污泥输送系统与电厂燃煤输送系统结合，将干燥后污泥通过储料仓合理分配、根据电厂机组上煤时间，及时输送至原煤输送皮带进入锅炉燃烧处置，达到干化设备有效利用，保证干化设备连续运行，项目建设投资少，见效快的目的。该资源化处置系

12、统总投资1400万元，从2008年12月投运至今已有一年时间，干化设备运行、输煤皮带运行、锅炉运行、脱硫设施等设备均运行良好，各项指标达到预期值。综合考虑污泥干化、掺烧处置的各项成本和费用，计算污泥干化处置的成本为117.5元/吨湿污泥，年处理湿污泥9万吨，通过国家有关政策可增加直接经济收益296.8万元/年。此外，根据建设部1991年颁布的城市垃圾卫生填埋技术标准（CJJ17-88）测算，按每年处理3万吨污泥，可为国家节省7.5亩耕地；目前我国垃圾填埋场每填埋一吨污泥的综合费约200元，由此可为地方节约填埋费用约600万元。（应按9万吨计算）实践证明，该工程的建设与运营，跳出了为处理污泥而处

13、理污泥的框架（改为：跳出了围绕污泥独立投资的框架），把以发电为主要经营产品的国有大型火力发电厂跟城市的市政环保工程污泥处置有机结合，把电厂原有静电除尘、湿法脱硫等环保设施巧妙的利用起来，从污泥处置资源化的视角，开拓出了一条发展循环经济，实现污泥处置无害化、资源化的新途径,符合国家发展“循环经济”和“节能减排”的大政方针，通过如果政府给予一定的财政补贴或电价补贴，企业具有一定的经济效益，提高了企业主动参与的兴趣，又为企业带来一定的效益，可以说具有良好的推广前景。因各污水处理厂污泥的泥质和热值不尽相同，污泥掺烧处理方法必须因地制宜，科学规划，慎重立项。项目上马前必须对本地区的城市污泥相关指标做好详细的调查、检测与分析，以便在开展下一步工作时，更加科学地确定污泥处置各项参数；各项配套工程应同步进行建设，缩短建设周期，同时要提高污泥干化设备系统集中控制水平，实现集控化管理，降低运行成本；选择适当的污泥处置车间位置，减少中间环节，既便于日常管理又可降低投资及运行成本。当前该污泥掺烧发电工艺渐趋成熟，效益非常显著，但对国家政策的依赖性比较大。因对城市污泥进行无害化、资源化处置，将消耗