萧山4000td污泥集中焚烧处理项目实践.doc

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1、萧山4000t/d污泥集中焚烧处理项目实践摘要：萧山4000t/d污泥集中焚烧处理项目针对污水厂污泥处理难题，通过深度脱水与焚烧发电相结合的方式处理污泥。深度脱水工艺采用化学调理和机械压滤的脱水方式，不同含水率的污泥通过一次压滤脱水就能达到焚烧要求。脱水干化后的污泥含水率降至45%50%，与质量比为10%的煤混合后，送入循环流化床锅炉进行焚烧。与普通燃煤电厂掺烧污泥相比，本项目泥煤配比有重大突破，污泥焚烧量有很大的提高，入炉焚烧处理污泥达1800t/d（含水率45%）。污泥燃烧的余热用于发电，实现了污泥能量转化和净能量输出。烟气处理系统配置石灰石-石膏湿法脱硫、静电除尘、布袋除尘、低氮燃烧等技

2、术措施，烟气排放指标长期稳定优于欧盟2010排放标准。1 项目概况杭州市萧山区先后采用卫生填埋、污泥制砖、深度脱水干化等方式处理污泥，在当时发挥了积极、应急的作用。近些年来，随着萧山区污水处理量增加，污泥量大幅增加，周边县市的污水厂也陷入“污泥围城”窘境，杭州地区亟需寻找满足“环保、量大、彻底”要求的新方法。2014年萧山水务集团启动了4000t/d污泥处理工程项目，2018年初进入生产调试，至今已安全稳定运行3年多。该污泥处理工程项目总用地面积3.98hm2，投资概算4.7092亿元，建设1套4000t/d湿泥（含水率80%）深度脱水系统，3台次高温次高压循环流化床污泥焚烧炉，单台锅炉干泥（

3、含水率45%）焚烧处理能力为600t/d，蒸发量48.8t/h，设计单台锅炉年运行时间6500h，2台N15-4.9次高温次高压凝汽式汽轮发电机组，配置多重烟气脱硫脱硝除尘设施，确保烟气达标排放。2 处理工艺该项目处理对象为城市污水厂产生的污泥、印染纺织企业的预处理污泥等，属于一般固体废弃物的污泥。污泥处理项目分深度脱水、干泥焚烧、烟气处理、蒸汽发电四个工艺环节。污泥脱水干化通过药剂调理和机械压滤方式完成，焚烧炉采用次高温次高压循环流化床锅炉。工艺流程见图1。本项目工艺有别于喷雾干化焚烧工艺，后者是将脱水污泥通过雾化喷嘴形成滴雾后与高温烟气并流接触达到干化，然后在回转式焚烧炉进行焚烧。2.1

4、深度脱水为了提高脱水机械生产能力、降低运行能耗、改善污泥脱水性能，采用化学方式对污泥颗粒进行调理和改性，使得颗粒表面的吸附水、毛细孔道的束缚水及部分微生物的胞内水转变成自由水，再投加一定量的絮凝剂进行压滤，实现污泥深度脱水。化学调理-机械压滤深度脱水工艺需要添加调理药剂和改性药剂，选择的药剂既要有利于脱水，又要减少污泥热值损失，尤其是外加药剂不能超量。污泥深度脱水系统由污泥接收、调理改性、压滤脱水和废气吸收净化等四个单元组成，如图2所示。通过汽车驳运的污泥进厂后倒入污泥接收料仓，经过加药调理、改性等环节后泵入厢式隔膜压滤机，经压滤脱水为含水率45%左右的干泥，最后由输送机送入干污泥棚堆放。为广

5、泛接收周边地区不同含水率的污泥，该项目设置90%98%含水率的浓缩污泥接收装置，毗邻的污水厂均质池污泥可以直接泵送到浓缩泥罐；60%70%含水率的污泥先破碎再深度脱水；如果含水率已经达到50%以下，则可以直接卸于干泥库。该系统共配置38台厢式隔膜压滤机（单台滤板尺寸1500mm1500mm，过滤面积500m2），可以在常温低压（0.6MPa）条件下完成污泥的高干脱水。污泥接收料仓和反应釜为基本密闭空间，脱水压滤机通过加罩封闭，这些空间通过负压抽吸收集废气，并采用多重化学吸收法处理废气；干泥库采用负压运行，恶臭气体经过一次风风口收集后，送入焚烧炉进行焚烧处理。脱水滤液是废水的主要来源，其COD浓

6、度10001500mg/L，氨氮150200mg/L，其他废水还有脱硫废水、尾气吸收系统废水、生活污水等，共同输送至废水预处理站。废水预处理站设计规模为5 000 m3/d，采用AAO处理工艺，预处理达到污水综合排放标准（GB 89781996）三级标准后排入邻近的污水处理厂集中处理。设计进、出水水质见表1。2.2 干泥焚烧根据德国的污泥焚烧经验，污泥焚烧温度需维持在850950，低于850时焚烧不充分，不利于抑制二口恶英产生；温度高于950时，会产生高温烧结现象。为了维持该温度区间，当污泥干基低位热值低于4 500 kJ/kg时，必须添加辅助燃料或将进风空气预热至500以上。据统计，德国22

7、座污泥单独焚烧项目共有19座使用了包括天然气、厌氧消化沼气、燃油、丙烷、煤在内的各种辅助燃料。萧山周边污泥有机质含量高低不一，污泥深度脱水后湿基低位热值为1 6704340kJ/kg，远低于维持正常焚烧温度所需热值。因此，该项目设计了以煤作为辅助燃料的污泥焚烧系统，设计入炉干污泥湿基低位热值4186kJ/kg，粒径20mm，掺煤比在10%左右，随污泥热值变化而变化。常用污泥单独焚烧炉有流化床焚烧炉和多级炉排焚烧炉两种。其中多级炉排焚烧炉的空气过剩系数通常为1.52.0；而流化床焚烧炉混合效果好、炉内热分布均匀，空气过剩系数通常为1.21.5，相比多级炉排焚烧炉能耗明显降低。目前，德国污泥单独焚

8、烧项目中，82%以上采用流化床焚烧炉。美国的污泥焚烧项目也以多层炉排炉和流化床焚烧炉为主，其占比分别为70%和30%。其中，多层炉排炉从20世纪60年代开始就已经应用于污泥焚烧，但由于建设和运行成本较高，从2000年后开始新建项目基本以流化床焚烧炉为主。因此，该项目也采用流化床焚烧炉。该工程设计脱水干化处理污泥（含水率80%）133104t/a，焚烧处理干污泥（入炉量）48104t/a，选用3台循环流化床锅炉，每台锅炉设计焚烧干污泥量为600t/d，锅炉的设计综合热值为5860kJ/kg，污泥的热值变化范围为1 2504180kJ/kg，锅炉蒸发量为48.8t/h，锅炉热效率为77.8%。每台

9、锅炉配炉前污泥仓2座，共储存约5 h的污泥量，配炉前煤仓2座，共储存约13h的煤量。质量占比90%的干泥经过破碎、计量，由输泥皮带送入炉前泥仓，再由给泥机送入锅炉炉膛燃烧，质量占比10%的辅助燃料煤也同步送入炉膛。为实现污泥高比例焚烧，要改进循环流化床焚烧炉，合理设置进料口位置，优化一、二次风配比，保障低热值泥料能迅速点燃并稳定燃烧。燃烧空气分为一、二次风；一次风经过空气预热器加热至290后，由炉膛底部风室进入燃烧室参与燃烧，二次风经过空气预热器加热至308后，从炉膛侧墙分级送入炉内燃烧。污泥和煤燃烧所产生的高温烟气携带大量床料经炉顶转向，通过高温旋风分离器进行气固分离。锅炉高效旋风分离器分离

10、出来的较粗颗粒的高温物料通过返料器，沿回料管返回锅炉中，循环再燃，形成物料的循环回路。分离后含少量飞灰的烟气进入水平烟道、炉后竖井，对布置其中的高温过热器、低温过热器、省煤器、空气预热器进行放热。根据烟气量为95420m3/h（标准状态下）、烟气含水量为20.83%、含硫量为2.5%3.0%推算，省煤器酸露点温度为146，末级空预器烟气温度降至161左右，经烟气净化后通过60 m高的烟囱排入大气。该项目定制的循环流化床锅炉比较适合焚烧污泥。循环流化床炉膛内有大量高温湍流状态的床料，床层温度不会因为投加的干泥燃料明显降低，燃料适用性广，燃料燃烧充分、彻底，燃烧效率高。相较于鼓泡流化床锅炉，循环流

11、化床锅炉适用于不同灰熔点的泥与煤混合协同焚烧，能焚烧水分高、热值低且不稳定的污泥，且污泥处理量大。该项目循环流化床完全由国内自主研制，相对国外品牌的锅炉，性价比优势明显。2.3 烟气处理该项目烟气处理执行生活垃圾焚烧污染控制标准（GB 184852014）。项目执行中充分考虑技术提升空间和先进性、适度超前的内在要求，设计标准不仅满足环评批复要求，也满足欧盟2010排放标准、火电厂大气污染物排放标准（GB 132232011），部分指标已经达到燃煤电厂超净排放指标。该项目烟气排放主要设计指标：颗粒物5mg/m3，SO230mg/m3，NOx80mg/m3，HCl10mg/m3，CO70mg/m3

12、，二口恶英类0.1ngTEQ/m3，汞及其化合物（以Hg计）0.05mg/m3，镉、铊及其化合物（以Cd+Tl计）0.1mg/m3，锑、砷、铅、铬、铜、锰、镍及其化合物（以Sb+As+Pb+Cr+Cu+Mn+Ni计）1.0mg/m3。锅炉出口初始粉尘设计浓度为51g/m3左右，除尘采用一级静电+活性炭喷射+布袋+湿式电除尘器三级除尘方式。一级静电除尘器粉尘去除率约80%，布袋除尘器后粉尘浓度在20mg/m3以下，湿式电除尘器出口粉尘浓度在5mg/m3以下。干灰由气力输灰系统集中送至灰库暂存。脱硫系统以石灰石-石膏湿法脱硫为主，钠碱法脱硫和炉内干法脱硫为辅助手段，可保证烟囱出口SO2含量低于30

13、mg/m3。通过控制焚烧炉中下部及炉出口处的炉温，减少NOx的产生；另外，通过脱水干泥进炉后的水分蒸发降温与还原性成分降低炉内高温段NOx含量，实现锅炉低氮燃烧。结合选择性非催化还原反应（SNCR）脱硝技术，保证空预器出口NOx的排放浓度控制在80mg/m3以下，同时预留选择性催化还原反应（SCR）脱硝的空间，作为日后提标改造备用。污泥堆放、处理过程中产生的NH3、H2S等执行恶臭污染物排放标准（GB 145541993）二级标准。2.4 蒸汽发电该工程主蒸汽压力为5.3 MPa，温度为485。主蒸汽系统采用集中母管制，锅炉产出的主蒸汽先接入主蒸汽母管，再从主蒸汽母管上接出2路至汽轮机进口，选

14、用2台凝汽式汽轮机，额定功率15 MW，额定进汽压力4.9MPa，额定进汽温度470，额定进汽量63.1t/h，额定背压4.9kPa，配置2台汽轮发电机，额定功率15MW，额定转速3000r/min，出线电压10500V。锅炉出口蒸汽量129.94t/h，汽机进汽量126.04t/h，设计全年发电量为195106kWh，全厂年供电量为140.4106kWh。3 运行情况3.1 经营状况该项目目前处于满负荷运行状态，投运至2020年底已累计处理污泥328104t（含水率80%），总发电量445106kWh，其中约20%电量企业自用，剩余电量并入国家电网。项目接收包括杭州主城区在内的周边污水厂的污

15、泥，不设置污泥含水率和热值要求，不同含水率和热值的污泥处置费不同，含水率60%70%的污泥处置价最高，平均处置单价约300元/t，上网电价为0.65元/（kWh）。污泥费收入占总收入的80%，电费收入占20%。该项目不仅解决了“污泥围城”难题，而且连续两年实现盈利，取得了社会效益和经济效益“双丰收”。3.2 污泥脱水污泥深度脱水采用杭州国泰环保公司专利技术，不同来源、不同热值的污泥通过螺旋输送器进入污泥接收釜，通过投加包括结合水转化剂、污泥稳定化药剂、污泥改性剂在内的污泥调理药剂并使之充分混合均匀，调控活性污泥微生物胞外渗透压释放结合水，并同步构建脱水骨架及出水通道，从而提升污泥脱水性能。该技

16、术可最大限度保持微生物细胞结构的完整性，以利于后续的资源化综合利用。脱水后污泥呈块状，不与滤布粘连，在自身重力作用下落入下方泥斗，经皮带输送机输送至干泥库。在干泥库内，不同来源的脱水干泥经破碎混合后，制成直径20mm的适合流化床焚烧的颗粒化燃料。目前接收的污泥覆盖城市生活污水污泥、工业废水污泥、企业污水预处理后产生的压榨污泥（含水率65%75%）、市政管网清淤污泥等多个类别，来源于几十家污水处理厂，污泥调理药剂种类及投加量随着这些不同来源污泥含水率、成分、种类等变化而适时调整，总投加量（以干物质计）约为含水率80%污泥的1.0%8.0%。污泥深度脱水系统总耗电为15kWh/t泥（80%含水率）。3.3 煤泥掺比该项目建设主要目的是“减量化、资源化、无害化”处理污水厂污泥，为迎合市场需求，更广泛接纳处理各类污水厂污泥（属