上海石洞口污泥干化焚烧项目不为人知的秘密与真相

1、上海石洞口污泥干化燃烧工程不为人知的秘密与真相上海石洞口工程是国内第一个实施并运行的进口污泥干化+燃烧工程,为业内人所广泛熟知.但是有关这个工程的真实运行本钱、运行效果和处理水平,存在不同的说法.有说这个工程成功的,有说是失败的；有说运行本钱很低,有说运行本钱很高.总之是众说纷纭、莫衷一是.造成这种情况的,其实是环保界的一个通病：大家都不想承当责任,对外只能拣好听的说.业主由于花了国家的钱,如果选择的东西不行,或实际效果不佳,属于严重失职,因此不能成认选型错误；设计方由于在这个工程上也是“股东,所以说话非常谨慎,决不成认设计与实际情况有严重偏离,结果造成了一大堆问题；总包商由于还要卖设备,不能

2、成认其设备有严重质量缺陷,以及任何在工艺组合方面存在的缺点等.本人长期关注这个工程,因此积累了很多资料.现在把这些资料用起来总结一下,或能给业内人一个闲聊的谈资.一、各种版本的投资、运行数据对此工程第一次做出完整介绍的是刊载在?给水排水?杂志2003年第9期上杨新海、张辰的文章“上海市石洞口城市污水处理厂污泥干化燃烧工程.文章给出的两个实现污泥热能供给自平衡的条件是：1脱水污泥含固率25M基热值大于3000kcal/kg；2脱水污泥含固率30刈基热值大于2450kcal/kg.关于投资和运行费的提法是：预计投资8000万元含干化和燃烧设备、土建、自控及辅助设施,运行费用160元/吨湿污泥含水率

3、70%.【点评】作者特意采用了“预计投资的说法,以示对最终投资不做限定；对热能自平衡的说法,也给出的是两组理论值,对最终湿泥是什么性质不承当任何责任,但美好的前景一一“热量自平衡还是给勾画出来了；对运行费用的勾勒也很“艺术,特别标注是在含水率70%勺条件下,如果达不到这个含固率和热值,运行费用当然无法保证.根据中国水网2005年9月14日转述的报道这标志着该工程终于开始运行,承包商开始做广告了,“以北京金州工程为牵头人的联合总承包方中标,并于2003年3月25日签约.工程于2003年7月4日开工,2004年9月27日点火成功,12月4日通过96小时试运行,12月22日通过上海市环保局测试,进入

4、生产阶段.工程引进了国外流化床污泥干化技术,而且结合工程的实际情况,采用了北京金州工程的子公司-上海金州环境工程技术开发的污泥干化燃烧处理工艺,日处理脱水污泥含水率约75%213吨/日.污泥干化所需热量由干化后的污泥燃烧余热提供,不用辅助燃料,系统可实现热量自平衡.北京金州工程及其子公司拥有上述系统污泥干化燃烧系统的全部专有技术,并具有丰富的实施经验.【点评】工程从签约到完成调试,用于21个月的时间.但从金州和瓦巴格现为安德里茨做市场宣传的时间看,此后又经过了89个月的改造.实际运行大概可以从2005年9月算起.金州版本的宣传已将含水率简化为75%且不加限定地宣称“不用辅助燃料,系统可实现热量

5、自平衡.这是“干化+燃烧设备供给商们开始忽悠整个业界的开始.发表在2005年第12期?中国给水排水?杂志上的许洲的文章“上海石洞口污水厂污泥处置系统的调试第一次以业主身份,给出了“目前处理系统运行正常,运行费用低于设计值的评价.这篇文章很难说是一篇科技文献,倒像是小学生测试交卷,纯粹是为了给个说法.至于这个“设计值是哪个,完全没有提,读者自然会联想一定是上海院那篇文章给出的160元/吨,由于市场上也没有其它版本的说法.韩晓强和陈晓平在?锅炉技术?2006年第1期上的文章“上海石洞口干化污泥燃烧炉的调试那么提出了一个颇为值得玩味的问题：“燃烧炉的一个特点就是增加了喷水枪,100%MCR下,用水量

6、为400kg/h.燃料中适量掺水可以促进燃烧,它们的高效、低污染燃烧机理已得到理论和实践证实.【点评】在锅炉最大连续蒸发量MCRJF,每小时需要向炉内单炉喷入400公斤水.我们知道,污泥先干化后燃烧,为的就是降低入炉燃料的水分,达到必要的炉温.支付了大量热能和电能、好不容易获得的干化污泥,怎么进入焚烧炉还要额外加水？2005年8月金州对该工程的公开介绍材料中提到,“本污泥干化系统的最大蒸发量是5980kg/h125%负荷、输出功率4980KW,在满负荷下蒸发量是4775kg/h100%负荷、输出功率4045KW.我们由此可推算出,枯燥机的开水蒸发量净热耗实际大约在728.5kcal左右,根据干

7、化设计值入口含固率30%出口92%那么满负荷时的污泥干基量为2129公斤,燃烧炉喷雾水加400公斤,实际入炉含固率从92%窜到了78.2%.在2021年9月10日上海中国水网主办的水业热点会议上,上海城投污水处理周丕仁高级工程师发言,对全干化和半干化燃烧做了特别比照说明,力挺全干化燃烧.不知道周先生如果看了他的燃烧炉设计师们的这篇文章会作何感想.2006年12月26日上海石洞口33605吨污泥非法倾倒河塘案发生,该案案情在2007年8月才见诸网络媒体.石洞口干化燃烧工程既然已经投产,为什么还要向河塘倾倒污泥？对石洞口运行情况的种种猜疑看来并非空穴来风.根据内部消息,我们知道这是由于石洞口工程的

8、干化机内置换热器出现了严重磨蚀.这一问题在公开场合被谈起已经是2021年9月的事情了,早在2021年年初该换热器就已经被换掉.从运行的有效时间上看,该换热器的实际运行寿命仅为1年半左右,远低于合同保证值的8年.2021年9月17日中国水网对上海污泥论坛进行了报道：“在前段时间的某国际污泥会议上,来自上海城环水务运营的许洲常务副总经理介绍了上海石洞口污水处理厂污泥处置系统的运行本钱以及运行以来遇到的磨损问题.脱水污泥在干化系统中被干化的过程就是水分逐渐蒸发的过程.由于脱水污泥始终在流化状态下进行热交换和别离收集,所以设备的磨损问题就凸现出来了,石洞口污泥经测定,其干基的含砂率到达了22.4%,而

9、在欧洲这个数值仅为68%左右.高含砂量的污泥在高速流化状态下使设备受到很大程度上的磨损.在现场具体反映在对于干化器中管式流化床热交换器的管壁产生的磨损、螺旋分离器的内壁及高速旋转的给料分配器的上部内壁磨损的影响最大.07年8月开始由于磨损加剧,屡次发生导热油泄漏事故,干化系统屡次被迫停运,08年2月更换了新热交换器新热交换器优化了排列结构,并采用了耐磨性能更强的材料,对干化系统运行参数进行了调整优化,同时也正在着手提升脱水污泥前道工序沉砂池的效率,在源头减少污泥的含砂量据悉目前上海石洞口污水处理厂污泥干化燃烧工艺中,吨泥处置本钱238.8元/吨,其中人工本钱为57.9元/吨、原料本钱为52.4

10、5元/吨、动力本钱为70元/吨、修理本钱为25.64元/吨、大修本钱为32.8元/吨.【点评】这是业主方首次在公开场合确认流传多年的枯燥器磨蚀的传闻.将全部责任推给污泥,决策者和承包商无任何责任的逻辑早就在公众的意料之中,自不必评说.关于建设投资,业主仍沿用8000万元投资、处理水平213吨/天设计值为含水率70%的官方说法.并坚称“该工程2004年10月开始进入调试试运行,2004年12月份通过环保验收,目前由上海城环水务运营负责运营治理,系统运行情况良好.这也是首次公开发布该工程的新版运行本钱数据.其实,早此一年有余的时间,2021年7月21日在国家环保局标准司委托中国水网在北京召开标准的

11、评审会上,上海市政工程设计研究总院研发中央副主任王国华的发言中,就已经对有关石洞口运行本钱的传闻进行了澄清,披露运行成本为280元,构成如下原数据仅给出了比例：工程比例元/吨人工30%84.0；水电35%98.0材料20%56.0维护15%42.01总运行本钱280.0其中,材料项下,标注每吨湿泥的含固率为18%需要补充大约1530公斤燃煤.拿2021年上海污泥会议的公开数据对照,发现除了增加一项大修本钱外,其它各项均明显减少.工程元/吨百分比人工57.924%原材料F52.4522%动力7029%大修32.814%修理P25.6411%总运行本钱238.8我们得到了一份该工程2003年9月的

12、?施工图设计说明?,发现了一个很关键的信息：“污泥干基低位发热量由招标书的14880kJ/kg调整为11600kJ/kg(2770kcal/kg),本次设计燃烧炉及系统据此进行核算这就是说,工程投标时采用的3554kcal的污泥干基热值,实际执行那么改为2770kcal,下降了22%这一变更很有意思.如果说招标阶段设计院是随便写了一个数,大家根据这个数投标,中标后中标方自行检测污泥数据,然后调整设计,这听起来似乎没什么不妥.但奇怪的是,出问题最大的不是假想的热值负偏离,而是污泥含固率负偏离.以实际湿泥含固率20%f设计值30%寸比,同样的干泥量将导致湿泥量增加50%如果有污泥可检验,为什么不也

13、检验一下含固率？脱水污泥的含固率检测不比热值检测容易的多？何况任何热值检测的同时都必检含固率这一项！唯一的解释是,金州公司可能是低价中标,在实施的过程中发现,燃烧炉的采购本钱太高.要降低本钱,可以通过降低热值的方法把燃烧炉处理水平降下来.但如果同时也降低含固率将会加大枯燥器的本钱,因此对含固率负偏离可能引发的后果采取了匿而不报的政策.这应该就是为什么这个工程的一切都是根据下限设计的原因.其枯燥单元的额定蒸发量其实是4775公斤而非5980公斤,降幅20%燃烧炉给热的额定负荷(100%2200kW,仅够满足额定条件的枯燥需要.这就难怪在韩晓强和陈晓平的文章中为什么有一句“产生的污泥量为64t/d

14、干泥,经脱水后含水率为70%左右.但由于干化燃烧炉容量的限制,只有27.9t/d燃烧这样莫名其妙的解释了.这句话的真实含义应该是：由于湿泥含固率降低,干化燃烧水平有限,实际只能完成相当于27.9t/d干基污泥的处置,即折合含固率20%勺脱水污泥139.5吨/日.以设计最大值64干吨/日考虑的湿泥可能达每天320吨,那么其中的180吨需要外运填埋.从河塘倾倒案的发生来看,可以进一步印证,由于处理水平缺乏(不包括不正常运行造成的实际水平降低),导致了石洞口污泥必须大量外运.查实的33605吨可能大局部是未干化污泥,如果根据每天320吨的最高产生量来算,湿泥至少要倾倒100天,干泥那么会在1年半以上

15、.而实际非法弃置发生在2006年612月之间,恰好是半年时间.关于投资的第二个版本终于在7年之后浮出水面.2021年4月?中国给水排水?杂志刊登了石洞口污水处理厂陈忠秋的一篇文章,“石洞口干化燃烧系统中脱水计量装置的改良,首次披露该工程的投资其实是1.3亿.奇妙的是,2021年9月10日在上海召开的污泥热点论坛上,上海城投污水处理的周丕仁高级工程师又抛出了投资的第三个版本,“投资7500万元,湿泥含固率80%实际处理量180吨/日,干化热耗700kcal/kg,枯燥器蒸发量5.9吨,污泥热值2700kcal/kg.燃烧炉输出热量4400kVV热效率69%每日补充燃煤8吨.他所公布的运行本钱细目

16、与2021年上海污泥会议上的完全相同.将所有数据聚集在一起比拟,读者一定是越来越糊涂了,如果不对该工程进行逆向工程,无法知道哪个更接近事实些.不能不说,石洞口工程多年来的对外保密工作还是做的非常好的,公众要想从有关单位那里了解工程的真实数据、真实运行状况的真相,看来是遥遥无期的.二、干化工艺参数的解析基于我对安德里茨流化床干化系统的了解,对上海石洞口工程做一个所谓“逆向工程并非难事.还在没有更换换热器的时候我就去考察过,抄下了几个必要的运行值,现在可以凭借这些值恢复它的全貌了.这些关键工艺值如下：枯燥器前导热油温度183.C枯燥器后导热油温度169.30C导热油流量238m3/h枯燥器出口湿气

17、体流量28462m3/h冷凝后其它温度47°C枯燥器出口温度86.10C干泥出口温度88°C回料入口温度59°C简单解释一下我的计算过程：选择一种参考油品,可根据导热油的参数计算得到导热油的质量流量,最终得到导热油给热量；给热量的情况下,可以将枯燥器视为一个封闭系来考虑,对枯燥器的入口和出口分别做热平衡和湿平衡.由于枯燥过程是热平衡和湿平衡同时存在,这样建立一个二元一次方程组,求出两个关键的未知参量：干空气量和出口含湿量.其它取值：湿泥含固率20%干泥含固率94%系统散热2%湿泥和环境温度15度.1828298kcal/h724.3kcal/kg2524kg/h7

18、7吨/日54.4%计算结果如下：导热油给热量升水蒸发量的净热耗实际蒸发量折合湿泥处理量枯燥器出口的气体相对湿度我对这一结果并不感到惊讶,由于看到导热油温度仅为180度,就可猜到其产能会大幅度降低,尽管运行方竭力想掩饰这一点.原设计是250度,由于不断磨蚀导致漏油事故频仍的缘故,为平安起见,不得不以牺牲产量为代价,大幅度降低运行温度.这种带病运行工况下以蒸发量计的产能仅相当于设计值的42%40000B而h,如果全负荷运行,该工程显示器上的枯燥器气体量量程最高为情况会大不同.采用以下数值重新计算：枯燥器前导热油温度枯燥器后导热油温度导热油流量枯燥器出口湿气体流量冷凝后其它温度枯燥器出口温度干泥出口

19、温度回料入口温度结果如下：导热油给热量升水蒸发量的净热耗实际蒸发量2500C221.250C3238m/h39000m7h470C86.10C88C59C4064750kcal/h679.6kcal/kg5981kg/h182.3吨/日55.5%枯燥器出口气体的相对湿度比折合湿泥处理量枯燥器出口的气体相对湿度我相信,这些数据应该是该工艺的理想值了实际值高了1个百分点对枯燥而言是很大的差异,实际上两者应该一样根据上述计算,我相信修复后的枯燥器如果采用额定设计条件,理论上具有最高处理湿泥180吨/日的水平含固率20%.根据182.3吨湿泥处理量考虑,燃烧炉的供热量应为4725kW,相当于额定输出负

20、荷的107.5%.由于没有石洞口燃烧炉的运行数据,我无法推测该燃烧炉是否真的能够根据125%勺燃烧炉设计值或107.5%枯燥设计值长期超负荷运行.三、燃烧炉的“秘密讨论到此,我觉得一个比拟有意义的话题是,到底石洞口工程燃烧炉的设计值变更带来了什么结果.在?施工图设计说明书?中,燃烧炉的设计规格如下：污泥额定处理量：28.4t/d波动范围额定负荷65%125%:18.6435.5t/d干基低位发热量2770kcal/kg一二次风温度：140c排烟温度：206c燃烧炉输出热量额定负荷100%:2200kw数量：3台2用1备原本招标要求、投标响应为64干吨的燃烧工程,在施工图阶段燃烧炉的处理水平就一

21、下子变成了35.5吨2台,相当于最大32千吨,正好少了一半.这话从何说起？！业主和设计院居然都欣然同意,并为之隐瞒多年？我想这其实就是石洞口工程的真正秘密吧.原招标要求可满足每天64干吨污泥的干化燃烧处置,而实际由于脱水含固率严重负偏离50%,造成今天工程白最大理论值仅为180吨/日,剩余140吨需另行处置.实际假设以燃烧炉给热的额定设计值、包括实际运行值来看另有燃烧炉设计者的陈述作为佐证,真实的实际处理量恐怕仅为140吨/日,剩余180吨需另行处理.干化局部理论上维持了原设计5980kg/h的蒸发水平,实际上燃烧炉的配套给热额定值仅能满足蒸发量4775kg/h,减少了20%燃烧局部如果根据投

22、标方案来考虑,应允许单炉入炉热量3554*2667/2=4738703kcal/h而实际执行时因调整污泥热值的结果,承包商只需提供单炉入炉热量2770*2667/2=3694150kcal/h的燃烧炉,比投标承诺减少22%此后,由于实际含固率仅为20%如果理论上保持干化蒸发量,那么入炉热量需要2770*1616/2=2238841kcal/h现阶段燃烧炉的理论负荷实际比投标承诺减少了52.8%;而根据燃烧炉的额定设计给热量或实际情况,实际入炉热值仅为2770*1163/2=1610418kcal/h实际运行情况下,燃烧炉的实际负荷比投标承诺减少66.0%!无论从哪个角度来分析,一个工程的燃烧水平变成原工程立项、招标、投标标的的一半或三分之一,也未免太离谱了一点吧？事实上,如果不是在一开始设计阶段将燃烧炉规模大幅缩减,根据今日市场对干化燃烧的熟