重慶市珞璜600噸/日污泥熱干化工程案例

在充分調研重慶市現狀污水廠污泥處理的實際情況基礎上，針對重慶污泥處置缺口及規(guī)劃期限內污泥增量，經多方案論證，確定污泥熱干化廠建于重慶華能珞璜電廠預留用地內，工程建設分三期建設。一期規(guī)模為600 t/d(含水率80%)，考慮到污泥含水率波動范圍為(75%～82%)，最大處理固體通量為150 t DS/d。遠期規(guī)模為600 t/d，建設時間根據相關環(huán)保規(guī)劃、污泥處置設施變化及污泥產量實際情況確定，遠景規(guī)模為600 t/d，建設時間根據重慶相關環(huán)保規(guī)劃發(fā)展，污泥遠景增量情況確定。

1 污泥泥質

污水處理廠的產泥與污水的性質有著密切的關系，在進行污泥處理后，需針對污泥的泥質特性作出有效的處置，解決污泥的最終出路，避免對環(huán)境造成二次污染。

表1 主城區(qū)主要污水處理廠泥質分析表

表1中為主城主要污水廠的平均泥質分析成果，其中重金屬含量存在一定波動，少部分天數重金屬指標超過了《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置土地改良用泥質》(GB/T 24600—2009)和《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質》(GB/T 23486—2009)，同時，除雞冠石污水廠外，其他污水廠污泥有機質在50%左右變化。根據國家相關標準要求的理化指標、重金屬指標、有機成分指標，結合相關實測數據，污泥處置方式可采用污泥協(xié)同焚燒或建材制作等處置途徑，同時，由于焚燒和建材制作均對大氣有一定程度污染，根據重慶市大氣污染防治規(guī)劃——《重慶市“藍天行動”實施方案》，新建此類設施有一定困難，故建議盡量利用熱電廠現有設施處置污泥。污水廠脫水污泥干燥基的高位熱值為6.5～11.2 MJ/kg，經獨立熱干化處理后，可采用電廠摻燒的方式進行處置，并能替代一部分的燃煤，回收利用熱能。

2 華能珞璜熱電廠介紹

目前，重慶主城區(qū)常備火電廠為華能珞璜電廠，位于重慶市江津珞璜鎮(zhèn)，北臨長江、西靠渝黔鐵路，距市中心35公里。華能珞璜電廠是國家“七五”重點能源建設項目，屬火力發(fā)電，電廠一、二期工程先后成套引進法國阿爾斯通公司4臺單機容量36萬kW亞臨界燃煤汽輪發(fā)電機組，鍋爐型式為W型火焰、亞臨界參數、中間再熱、強制循環(huán)、雙拱爐膛、固態(tài)排渣、燃煤汽包爐，三期建設2臺單機容量60萬kW亞臨界燃煤汽輪發(fā)電機組，至此，珞璜電廠總裝機容量達到了264萬千瓦，每小時持續(xù)穩(wěn)定生產7700噸蒸汽。一、二期機組單套高峰無煙煤耗量約170t/h，三期機組單套高峰無煙煤量耗約300t/h。一、二期冷卻水系統(tǒng)采用直接冷卻水系統(tǒng)，三期冷卻水系統(tǒng)采用循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，冷卻塔為自然通風冷卻塔，共兩座，單座冷卻水量為74200m3/h。華能珞璜電廠作為重慶最大的主力發(fā)電廠，可考慮作為污泥協(xié)同焚燒重要處置點。

3 處理工藝及能量物料平衡

本工程所處理的脫水污泥含水率為80%左右，含水率高，需要將污泥先干化處理后再進入熱電廠焚燒爐與煤按照一定的比例摻燒。運行工況取決于干化和焚燒系統(tǒng)的能量平衡。珞璜熱電廠采用煤粉爐，耗煤量為600-1000萬t/年，污泥與煤的摻燒比約為0.9%，根據國內外類似工程的經驗及相關研究表明，污泥與煤的摻燒比在10%以下時，粉煤爐摻燒污泥基本不影響其正常運行，考慮本工程污泥與煤摻燒比例極低(1%以下)，而干化到含固率為90%所需的熱耗非常高，并且粉塵防爆的安全投入較大，因此，本工程設計污泥干化程度為含水率30%。污泥干化需要熱源，使用何種熱源，需要根據工藝的需求量以及經濟性、環(huán)保性進行綜合權衡，根據本項目周邊條件，毗鄰珞璜熱電廠，在該電廠供熱范圍內，具有地理優(yōu)勢。該電廠在發(fā)電同時可釋放大量低溫、低壓蒸汽，這些蒸汽正適合作為污泥干化的熱源，可將蒸汽作為該工程的干化能源。工藝流程為熱干化+熱電廠摻燒工藝，即：利用熱電廠蒸汽對脫水污泥進行干化，干化后的污泥作為燃料與煤混燒后用于發(fā)電供熱。濕污泥進廠過地磅后倒入濕污泥接收儲存料倉，由污泥泵送至圓盤干燥機內，利用飽和蒸汽作加熱介質，間接加熱污泥。污泥干化過程產生廢氣(蒸汽和空氣混合物)經除塵和冷凝兩級處理，廢氣經冷凝后產生的廢水排入污水管道，經本工程污水處理設施預處理后外排，最終進入珞璜工業(yè)園區(qū)污水處理廠處理。不凝尾氣經尾氣冷凝器降溫后由尾氣引風機抽引至珞璜電廠鍋爐焚燒處理后達標排放。維持干燥機及輔助設備、系統(tǒng)管路微負壓運行，防止高濃度的臭氣外溢。本工程規(guī)模為600t/d(含水率為80%)，共6條線，每條線規(guī)模為100t/d。工藝流程共包括7個部分，分別為濕污泥接收、儲存與輸送系統(tǒng);干化主系統(tǒng)(含干燥機、尾氣處理系統(tǒng));干污泥輸送及儲存系統(tǒng);蒸汽與凝結水回用系統(tǒng);循環(huán)冷卻水系統(tǒng);除臭系統(tǒng);電氣、儀表及其控制系統(tǒng)。單套系統(tǒng)工藝流程及能量物料平衡如圖1所示。

圖1 工藝流程及能量物料平衡圖

4 摻燒污泥對機組鍋爐煤耗影響

根據相關資料統(tǒng)計，燃煤熱值每降低0.42MJ/kg，對于1000MW等級機組而言，鍋爐熱效率降低約0.10%，供電煤耗增加約0.33g/(kW·h);600MW等級機組鍋爐熱效率降低約0.10%～0.18%，供電煤耗增加0.55～0.58 g/(kW·h);300MW等級機組鍋爐熱效率降低約0.16%～0.20%，供電煤耗增加約0.6～0.79 g/(kW·h)。本工程摻燒1%質量比的污泥后，混煤熱發(fā)熱量從20315kJ/kg降低至20 107kJ/kg，降低了208 kJ/kg，以300 MW等級機組燃料熱值每降低0.42 MJ/kg增加供電煤耗0.695 g/(kW·h)計算，約影響供電煤耗0.343 g/(kW·h)。根據以上分析，增加污泥摻燒量降低了燃料成本，對煤耗存在一定影響，但影響程度很小。

5 環(huán)境和經濟效益

本工程第一部分投資為14008.86萬元，總投資為17300.13萬元，處理成本為244.60元/t，單位經營成本為165.51元/t。本項目實施后，按污泥處理第一年收費單價為238元/t計算，并考慮3年調價因素，項目投資財務內部收益率為6.92%，大于行業(yè)基準收益率(5%)。項目稅前投資回收期為10.43年，小于行業(yè)基準投資回收期(18年)。本工程雖然未能進行國民經濟評價的具體指標計算，但從工程本身特點來看，國民經濟效益也是好的。本工程更重要的是環(huán)境效益和社會效益，污泥處理工程為城市基礎設施項目，服務社會為主要目的，是改善環(huán)境的必要條件，對國民經濟的貢獻主要表現為外部效果。通過本工程與電廠協(xié)同處置，解決了污泥的最終出路，將進一步改善重慶市主城區(qū)的環(huán)境衛(wèi)生，改善重慶的水環(huán)境和空氣環(huán)境，其受益者是重慶市全體市民。投資效益基本上是間接的經濟效果，污泥處置工程的實施改善周邊生態(tài)環(huán)境，使地價增值，減少細菌的滋生，減少疾病，從而降低醫(yī)藥費開支，提高城市衛(wèi)生及人民健康水平，有利于改善重慶市的投資環(huán)境，對重慶市的經濟和社會發(fā)展具有積極意義。

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編輯：王媛媛