污泥掺烧可行性报告.doc

污泥掺烧可行性调查报告（初稿）

目前在电煤价格不断上涨的大环境下，寻求开发新能源降低发电成本是火力发电行业热研课题。随着我国城市污水处理率的提高，伴生而来的污泥无害化问题日益严重，污泥环保产业呼之欲出，把污泥资源化、能源化是为了最终彻底解决污泥的处置（出路）问题和减少能源消耗为目的。有利于循环经济的发展与落实科学的发展观，是区域生态平衡的重要一环。
一、2007年，广州市四大污水处理厂日处理污水能力达159万吨，日产污泥约800吨（含水率约75～80%），其中大坦沙污水处理厂日产泥约360吨，猎德污水处理厂日产泥约250吨，沥滘污水处理厂日产泥约100吨，西朗污水处理厂日产泥约90吨。随着城市污水处理能力的逐步增加和截污系统的不断完善，包括大沙地等污水处理厂逐步投入运行，截至2010年，广州市市政污水日处理能力预计将达到272.5万吨，日产污泥量约1200吨。
而目前广州市每天所处理的800吨污泥基本上都是由广州铬德工程有限公司进行处置，污泥处理方式为压榨式脱水，污泥脱水至60%进行堆放，只有少部份脱水污泥用于农用基肥。而大部份污泥露天堆放造成二次污染，且用于农用基肥的污泥，亦因无进行杀菌消毒极其容易造成细菌扩散，目前国外发达国家已禁止污水处理污泥作为农用基肥以防止细菌扩散。为此：广州市污水治理有限责任公司、广州市市政污水处理总厂，正在寻求能把污泥资源化、能源化、有利于循环经济和最终彻底解决污泥处置的合作伙伴。
广州市目前只有广州水泥厂准备上一套污泥干化设备，并已通过环保测评，现已进行前期安装工作。
据广州市市政污水处理总厂总工现场考查，我厂地理环境优越，暨靠江边又有自用码头，可减少城市运输压力和污染，又能提供污泥的干化蒸汽，同时亦可将干化污泥作为减排治污综合再利用新能源，开发环保概念的绿色电能，从而使广州市市政消化其污泥的处置及堆放填埋压力，又可为电厂降低发电煤耗及从中得到一定的污泥处置费用，以及电厂污泥处理作为环保项目方面的政策性优惠。由于本项目是一个跨行业的循环经济项目，因此，在实际操作中如政府给予一定的支持，以使项目得以顺利实施，真可谓是广州市市政和我厂的一项双赢项目。

二、污泥掺烧的经济性：
通过干燥后的污泥，均具有较高的热值一般在2000～1800大卡/公斤之间，接近于褐煤的发热量，相当于烟煤的三分之一热值，因此，可以将干化后的污泥看作是一种低热值高挥发份燃料。因此，将干化后的污泥作为辅助燃料，可降低原煤的使用量。根据我厂30万机组能否掺烧污泥及其经济性等因素，经与广州污水处理厂技术人员了解，目前已取得的污泥化验报告，对广州猎德污水处理厂污泥进行经济分析估算。

根据广州污水处理厂对猎德污水处理厂污泥化验报告：
污泥工业分析
分析项目
样品含水率（%）
干基挥发份（%）
干基灰分（%）
猎德污水厂污泥
77.54
42.71
49.96
　污泥热量分析
分析项目
干基高位热值(kJ/kg)
干基低位热值(kJ/kg)
样品低位热值(kJ/kg)
猎德污水厂污泥
10053.6
9146.85
115.89
污泥元素分析
分析项目
N(%)
C(%)
S(%)
H(%)
猎德污水厂污泥
4.43
22.87
0.70
4.03
　污泥中金属成分分析（单位：mg/kg）
分析项目
As
Cd
Cr
Pb
Cu
Zn
Ni
Cl
猎德污水厂污泥
29.1
7.21
140.97
108.69
178.6
1130.02

65.87
225.62

1、污泥掺烧可用热值分析；
a、从污泥化验报告中样品含水率77.22（%）正常时为80%含水率，低位热值115.89 (kJ/kg) 时，按我厂30万机组锅炉效率92%折算，污泥低位热值为125.96(kJ/kg)，再加上污泥与原煤比其水份、灰份增加在50%左右，按锅炉排烟温度150℃计算，污泥比原煤增加的水份、灰份所带走的热损失为320(kJ/kg)，在厂用电、维修保养费用、人工、折旧等还没有算的情况下已经为负热值，因此污泥含水率77.22（%）时，其经济性为负值，在无任何补贴时无利用价值。
b、污泥含水率20%～30%时的热值经济折算。
当污泥含水率30%时，扣除排烟损失、制粉电耗、锅炉效率损耗，扣除每吨污泥干化用汽热值为1148160 kJ，已每天污泥的干化量为1000吨，每小时用干化蒸汽15吨计算，即1148.16(kJ/kg)。所剩余可发电热值为4455.8（kJ/kg），按原煤热值为20000(kJ/kg)折算，污泥含水率30%时4.49吨为一吨原煤，如以每5%的比例污泥掺烧，两台30万机组按每小时200吨原煤计算，每小时可节约2.23吨原煤。
当污泥含水率20%时，扣除排烟损失、制粉电耗、锅炉效率损耗，扣除每吨污泥干化用汽热值为1148160 kJ，已每天污泥的干化量为1000吨，每小时用干化蒸汽15吨计算，即1148.16kJ/kg)。所剩余可发电热值为5089.03（kJ/kg），按原煤热值为20000(kJ/kg)折算，污泥含水率20%时3.93吨为一吨原煤，如以每5%的比例污泥掺烧，两台30万机组按每小时200吨原煤计算，每小时可节约2.545吨原煤。
2、污泥掺烧经济效益分析：
a、 我厂两台30万机组按5%比例污泥掺烧，每小时可节约2.5吨原煤左右，即发电煤耗降5克左右，如按10%比例污泥掺烧，每小时可节约5吨原煤左右，发电煤耗降9克左右。
b、 我厂两台30万机组按比例污泥掺烧，副产品粉煤灰量的增加可相应增加收入，按5%比例污泥掺烧，每小时可增加3.5吨粉煤灰，如按10%比例污泥掺烧，每小时可增加7吨粉煤灰。
c、 如在我厂建污泥干化设备，每天干化污泥蒸发后再凝结出的水量为500吨左右，可回收再循环使用。
d、 如在我厂建污泥干化设备，可以得到一定的运营费用及污泥处置费。以猎德污水处理厂每吨含水率80%的污泥，给予广州铬德工程有限公司进行处置，其处置费用为每吨192元。按每天处理污泥1000吨，处置费用为19.2万元。如由对方污泥干化设备，我厂可得每吨污泥处置费及运营费50元算，每天处置费及运营费为5万元。

三、投资环境：
1、我厂地理环境优越，地处珠江边离广州市区较近，多个污水处理厂在珠江两岸，加上我厂有3千吨以下自备码头，水路运输较为方便，在目前原油价格不断上涨的大环境下，水路运输（船运）要比公路运输（货车运）的运输成本要低，况且水路运输要比公路运输所造成的运输过程中的次生环境污染较低，因此，为减少运输所再次产生的环境污染，污泥的运输以水路运输为主，我厂可满足污泥的运输的基本要求。
2、污泥处理干化设备投资，环境要求必须要污泥干化后能及时堆放、填埋或烧化处置，同时满足污泥处理干化设备远离居民住宅区达2公里以外，目前西村电厂、员村电厂、猎德污水处理厂都不能完全满足其污泥处理干化设备投资要求，而我厂所处的环境可完全符合投资要求。
3、如在我厂投资污泥处理干化设备，可不间断地提供污泥干化用蒸汽、电源及生活用水，很大程度地降低了污泥处理干化设备投资费用，及维护费用。
4、如在我厂投资污泥处理干化设备，由我厂提供场地及蒸汽、电源及生活用水，由广州市市政污水处理总厂投资污泥处理干化设备的合作投资方式，（只要我厂能提供污泥处理干化设备的场地，若3000平方米，经了解广州市市政污水处理总厂，非常之愿意由他们出资来建污泥处理干化厂）这种合作投资方式对我厂比较有利。第一对我厂来讲投资环保项目可相应得到一定的政策性优惠，第二可减少投资成本，第三可长期保证污泥量的供应，第四可长期得到一定的运营费用及市政的污泥处置费，第五可减少污泥的运输成本。
5、对方想在我厂投资污泥处理干化设备，（必须是由我厂出场地）是看中我厂是粤电集团属下的企业，和较完善的管理机制和较强的技术力量，在互利的环境下可长期合作。有一定的污泥消化能力，减少或消除污泥的填埋堆放压力，并可相应降低现在的污泥处置费用。
6、对方在我厂投资污泥处理干化设备，双方在互利、互助、互靠情况下长期合作可达到双赢。

四、环保方面；
1、污泥运输与装卸；
a、为减少污泥运输与装卸过程中出现的二次污染，采用水路船运较公路车运要好，这样可减少运输与装卸过程中的再生污染。
b、且船运采用多个罐装式密封运输和装卸，污泥的装卸输送在密封过程中进行，基本上不会对大气及环境造成污染。
2、污泥干化设备；
a、污泥干化设备应采用目前国内外较为先进的负压式蒸汽干化设备，污泥中的水份经加热蒸发后再凝结成水排出，凝结水所携带的杂质成份相对较少，不会对周边环境及江水造成污染，其次是凝结水可以作为一种辅助水源再利用。
b、污泥干化设备收集的污泥采用罐装式密封存储和输送。
c、污泥干化设备应采用污泥静态加热蒸发形式，可减少污泥在干化过程中的粉尘污染。
d、污泥干化设备在污泥干化过程中装有废气收集装置，并能将废气送入锅炉燃烧。污泥干化设备厂房应装有必要的通风设备。
3、污泥的存放；
a、污泥在运输过程及污泥干化设备采用罐装式密封存储和输送外，湿污泥的存放一般不超过两天，因为湿污泥从污水中收集后在两天的时间内出现发哮现象，发哮后的污泥释放出废气使污泥发臭。
b、湿污泥的存放不得露天进行存放，防止污泥污染空气及细菌传播。干污泥也不能从新吸入过量水份使其出现发哮现象。
c、污泥从收集过程中要求加入生物除臭的新工艺。据了解目前位于广州市珠江新城的猎德污水处理厂，污泥收集过程中加入生物除臭的新工艺，基本上能消除污泥中的臭气。

4、污泥掺烧；
a、污泥干化后与原煤混烧，污泥与原煤混合，是要按一定的比例尽可能地均匀混合，污泥在锅炉燃烧过程中会产生其中一种有害物质（二恶英），属于烟气排放标准国家重点监控之一，二恶英在燃烧中温度800以下容易生成，燃烧中温度超过800至1000℃时便消失，因此，在我厂30万机组锅炉正常运行燃烧时，炉膛温度在1200℃不会造成影响，只要在机组启停过程中不进行污泥掺烧即可。
b、污泥在锅炉燃烧过程中产生的灰渣比较多，污泥灰渣含量为49.96%比原煤灰渣含量每吨20%时增加30%左右，按污泥含水率20%掺烧时， 2.545吨污泥为一吨原煤，以一台机组满负荷运行每小时100吨原煤污泥5%掺烧比例计算，机组灰渣含量增加1.8吨左右即21.8吨，灰渣含量增加幅度为8.5%。以30万机组目前的出渣、除尘、出灰、脱硫系统的出力是可以完全满足所增加灰渣量的要求，在不需要增加任何设备时仍可达到烟气排放标准。
c、污泥在锅炉燃烧过程中产生的灰渣及飞灰的重金属含量，根据我厂30万机组锅设计煤种与污泥的成份分析报告中，污泥的重金属含量与设计煤种之比，每台30万机组按5%比例污泥掺烧时其灰份比为煤20污泥为2，即污泥的灰渣是煤的10%左右，按污泥与煤灰份的混合比例，重金属含量除锌Zn及铜Cu，稍微偏大一点仍在重金属允许排放标准的正常范围内。其它金属成份均在正常范围之内。

　污泥中金属成分分析（单位：mg/kg）
分析项目
As
Cd
Cr
Pb
Cu
Zn
Ni
Cl
猎德污水厂污泥
29.1
7.21
140.97
108.69
178.6
1130.02
65.87
225.62

d、 根据我厂资源综合利用分公司提供的粉煤灰标准，作为掺合料的飞灰化验中，除了水分，消失度，细度等，成分分析还有三氧化硫少于3％，游离氧化钙少于或等于1％这2项。其余金属成分分量没有化验要求。参照国标GB/T 1596-1991对粉煤灰标准的技术要求见下表；
技术要求
拌制水泥混凝土和砂浆时，作掺合料的粉煤灰成品应满足表１要求。
表１
序号
指标
级别
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
1
细度(0.045mm方孔筛筛余,%) 不大于
12
20
45
2
需水量比，％ 不大于
95
105
115
3
烧失量，％ 不大于
5
8
15
4
含水量，％ 不大于
1
1
不规定
5
三氧化硫，％ 不大于
3
3
3
表２
序号
指标
级别
Ⅰ
Ⅱ
1
烧失量，％ 不大于
5
8
2
含水量，％ 不大于
1
1
3
三氧化硫，％ 不大于
3
3
4
28天抗压强度比，％ 不大于
75
62

我厂30万机组以5%的污泥掺烧后，粉煤灰重金属含量标准，包括农用标准、粉煤灰标准的技术要求，都符合在正常排放范围之内。
e、锅炉烟气排放，从煤质分析与污泥元素分析表中碳、氢、氮、硫几种化学元素中，其中碳、氮、硫对烟气成份有影响。（碳）主要是对粉煤灰的烧失量有规定，国家标准规定一级水泥烧失量小于5%，而污泥含碳量远低于原煤，所以锅炉烟气排放中二氧化碳基本上无影响。（氮）在污泥中含量为4.43%，氮在锅炉中燃烧时生成氧化氮已气体形式从烟气中排走，不会对灰渣成份造成影响，但在烟气排放中的氧化氮主要是会造成温室效应，具体污泥掺烧后氧化氮在锅炉烟气中的含量需做试验后才能得出数据。（硫）在污泥中含量为0.7%，而原煤的含量为0.7～0.9%，污泥与原煤相比灰渣成份中的硫份要低，污泥掺烧后，因灰份的增加而增加，按目前我厂30万机组以5%的污泥掺烧后，飞灰硫的含量在1%左右，脱硫系统出力仍有余地，因此污泥元素中的几项指标除氧化氮要试验后才能进行分析，其它都不会对烟气成份产生影响。

　污泥元素分析
分析项目
N(%)
C(%)
S(%)
H(%)
猎德污水厂污泥
4.43
22.87
0.70
4.03

f、污泥中灰份含量比较大，在锅炉燃烧过程中产生的灰渣，在一定的温度下会软化甚至出现溶化现象，即灰溶点，如当灰、渣溶化后会造成锅炉炉膛局部结焦，对锅炉燃烧及安全运行有一定的危害。从南山热电的一份污泥的燃烧试验报告中，污泥灰份在1240℃时才开始变形，我厂设计烧的山西大同煤变形温度为1300℃，而经常混烧的神华煤变形温度为1100℃。经过多年的运行，现在我厂两台30万机组，对神华煤的混烧已较为成熟，锅炉的燃烧温度在１200℃左右，且无出现因结焦而影响机组的安全运行，对于污泥灰份的变形温度要比神华煤变形温度要高，因此，污泥在锅炉燃烧过程中，正常情况下是不会出现大面积结焦现象的。
污泥成份质量检验报告

五、投资成本：
1、如在我厂建污泥干化设备，要有3000平方米的场地，并要加装干化污泥用的蒸汽管道、供电设备、废气回收管道、生活用水等一系列设备以及我厂的油码头加装污泥装卸设备。据目前了解，按南山热电所投资每天污泥处理量为800～1000吨的污泥干化设备，（整套污泥干化设备是宜兴华都琥珀环保机械制造有限公司制造，该设备是德国琥珀技术/全不锈钢低温污泥干化装置，是目前我国较为先进是污泥干化设备）其造价为两亿人民币左右。
2、如在我厂建污泥干化设备，投资形式分为两种，一是由我厂全资投入的形式，二是由对方（广州市市政污水处理总厂）投资泥干化设备、码头污泥装卸设备，我厂投资干化污泥用的蒸汽管道、供电设备、废气回收管道、生活用水等辅助设备。这样我厂的投资成本将大幅度地减少。这种合作投资的模式对于我厂是最为合适。
3、如不在我厂建污泥干化设备，广州市市政污水处理总厂方面建议我厂负责将蒸汽送至大沙地污水处理厂（文冲船厂附近），但蒸汽管道的敷设必然涉及到征地问题，对于我厂目前状况是很难办得到。
4、我厂不作任何污泥干化设备投资，只是将干化后的污泥运至本厂作为燃料掺烧，但至今为止，广州地区只有广州水泥厂投资了污泥干化设备，目前是刚过了环评审核。因此广州地区现在基本上是没有干化污泥，只有广州铬德工程有限公司，以压榨式脱水至60%进行堆放后自然风干的少部份脱水污泥。

六、投资比较；
1、我厂全资在本厂建污泥干化设备，投资成本两个亿，投资费用过大，收益除出维修、人工、日常支出等，按目前原煤价格需要10年左右才能收回成本，且污泥的供应受到对方的控制。
2、在我厂建污泥干化设备，由对方（广州市市政污水处理总厂）投资泥干化设备、码头污泥装卸设备，我厂投资干化污泥用的蒸汽管道、供电设备、废气回收管道、生活用水等辅助设备。这种合作的形式第一我厂的投资成本将大幅度地减少，第二可保证污泥的正常供应，第三对方在我厂投资后，对方可减少污泥处置费的支出，我厂仍可得到一部分污泥处置费和运营费用，双方都有利，这种合作投资的模式对于我厂是最为合适。另外在我厂建污泥干化设备则由对方负责环评审核（据目前与广州市市政污水处理总厂联系，对方投资的污泥干化设备，要比广州水泥厂投资了污泥干化设备在环保方面要好得多，环评应没有问题）。
3、我厂不作任何污泥干化设备投资，只是将干化后的污泥运至本厂作为燃料掺烧，广州市市政污水处理总厂为减少污泥的处置压力，将会另求合作伙伴，这样我厂将得不到干化污泥。

七、污泥掺烧存在问题及处理方法：
1、环保方面；污泥从运输、存放、干化整个过程都会出现因泄漏、堆放等出现环境污染，为解决环境污染问题，经与广州污水处理厂技术人员协商，在整个运输、存放过程都采用密封罐装形式，污泥干化设备为负压密封式，全过程为无污水、废气住大气排出。
2、污泥干化后与原煤混烧，污泥与原煤混合，是要按一定的比例尽可能地均匀混合，燃料运行方面要合理进行原煤与干化污泥的配比及相应合理的燃料堆放。必要时要增加干化污泥的输送设备。
3、污泥掺烧后所产生灰份每小时可增加3.5～7吨粉煤灰，必然会增加对锅炉本体设备的磨损，目前没有好的办法来解决此问题，只有在机组每次停机检修时，检查锅炉本体的磨损情况，并及时更换锅炉本体的耐磨设备，以减少因磨损而造成的锅炉本体泄漏、爆管停机等现象发生。
４、按目前我厂30万机组以5%的污泥掺烧后，总体飞灰硫的含量增加10%即飞灰硫的含量在1%左右，加大了脱硫的威力，但脱硫系统出力仍有余地，因此不会对烟气成份产生影响。
5、烟气排放中增加了氧化氮的含量，氮在锅炉中燃烧时生成氧化氮已气体形式从烟气中排走，不会对灰渣成份造成影响，但在烟气排放中的氧化氮主要是会造成温室效应，具体污泥掺烧后氧化氮在锅炉烟气中的含量需做试验后才能得出数据。
6、如在我厂建污泥干化设备，要有3000平方米的场地，并要加装干化污泥用的蒸汽管道、供电设备、废气回收管道、生活用水等一系列设备以及我厂的油码头加装污泥装卸设备。

王 莹
2008-7-24