高效污泥干化处理掺烧发电技术

吕贵河

中国电建集团贵州工程有限公司 贵阳 550001

摘要：污泥是数量巨大的潜在能源，充分利用火电厂现有锅炉、烟气处理等系统对污泥进行干化后掺烧，能够实现污泥干化过程节能、污泥热值资源化利用、高温焚烧环保、最大实现资源循环利用。

关键词：污泥；干化；掺烧；发电

1 前言

污泥干化处理掺烧发电具体来讲就是将污泥干化处理后在焚烧炉内燃烧，污泥燃料燃烧所释放出的热能通过热回收系统和发电系统实现能量的转化，实现污泥发电。该污泥发电技术，因为污泥的燃烧热值低，国内污泥焚烧发电都需要利用辅助燃料，以提高燃烧热值。污泥燃料有多种形式,如将湿污泥与煤粉、重油等燃料一起混合形成的污泥燃料;污泥与城市有机垃圾混合形成的污泥燃料;湿污泥干化后形成的污泥燃料。

2 污泥焚烧发电的必要性

2.1 国内污泥处理现状

随着工业经济的快速发展、城市化进程的加快，工业及城市生活污泥等可燃废物量不断增加，给城市建设和环境保护造成了巨大压力。我国城市污水处理及污泥资源化利用较晚。我国至今仍有 13.79％的污泥没有任何处置，这将为环境污染带来巨大危害。污泥散发的臭气污染空气，病原菌对人类健康产生潜在威胁，重金属和有毒有害有机物污染地表和地下水系统。

2.1.1 环境压力大

近年来，城市污水的处理有了较快的发展，处理量已有较大幅度增加 。2000年全国湿污泥产生量已达2000万吨左右 (96％含水率)，但进行了稳定处理的很少，主要采取弃置和地下填埋两种方法处理垃圾污泥，这两种方法均占地面积大，污染环境，严重影响地下水的品质。焚烧即是对污泥进行高温灭菌以使其无害，也是消除恶臭的方法之一。脱臭焚烧后的污泥可减容80％左右，从而延长了污泥填埋场的使用寿命，缓解土地资源的紧张。污泥焚烧后利用余热发电又充分利用了能源，可实现污泥的无害化、减量化和资源化。因此，建设污泥焚烧电站有利于城市的环境保护，尤其对土地资源和水资源的保护具有重要意义，使我国实现可持续发展战略。

2.1.2 节约不可再生能源

煤炭在我国的一次能源消费中一直占主导地位，在能源消费结构中所占的比例是70%左右 ，尤其在山东地区的能源消费结构明显失衡。另外，煤炭作为一次性能源，用一吨少一吨，随着大量的开采资源量日益减少，急需寻找替代能源。因此，发展污泥发电，有利于对现有传统的能源结构的补充，有利于环境保护和资源合理配置，为我国经济与社会的可持续发展提供有利保证。

3 污泥处理工艺流程

3.1 污泥储存

将含水量为97%的污水在污水处理厂先行进行脱水处理，经处理后的污水含水量为60%。然后，采用封闭运输的方式将污泥运输到电厂污泥棚进行存放。

3.2 污泥干化

污泥含水量很高，不能够直接焚烧，必须进行深入干化。燃煤电厂排放的烟气余热属于低品位热量，烟气排放量大、温度低，很难进行回收，大部分热量排放到大气环境中了。但此部分烟气中含有的热量却是污泥干化的理想热源，将废弃的烟气余热再利用，经过对污泥干化，排放烟气温度降低，对烟雾消白起到了良好的效果。利用燃煤电厂排放的烟气余热进行污泥干化，既解决了污泥干燥的能源消耗问题，又提高了电厂的效率。

3.3 污泥焚烧

经干化处理后的污泥热值低，一般需要添加辅助燃料协同焚烧，燃煤电厂本身需要燃烧大量的煤炭，将污泥和原煤混合掺烧用来发电，焚烧后的灰渣通过电厂原有的灰渣系统排放。即增加了热值，又解决了辅助燃料问题。

3.4 气体处理

干化产生的废气经过尾气除尘器和尾气冷凝器处理后，通过废气引风机输送至垃圾池中作为焚烧的一次风用气，污泥干化系统不单独向外排放臭气。

3.5 脱硫、除尘

污泥燃烧后烟气中的主要污染物有：氮氧化物（NOx)、酸性气体（HCL、HF、SO2等），采用脱硫、脱硝联合装置进行处理，确保不对大气造成污染。

3.6 灰渣处理

污泥在焚烧炉内燃烧后形成的固体颗粒，经适当的物理和化学方法处理后可用作建筑材料、土地改良剂甚至吸附剂使用。

污泥利用烟气余热干化协同燃煤焚烧技术流程图

4 利用燃煤电厂烟气余热进行污泥热干化焚烧技术具有以下特点和优点

1. 污泥无害化、稳定化。燃煤电厂烟气除尘后烟气温度一般在 120 ～200℃，利用烟气余热干化污泥，属于低温热化干燥污泥，污泥的有害气体释放量少，降低了污泥干化过程中产生的污染物，干化过程中湿污泥可以吸附烟气中的 PM 2.5 、PM10 ;湿污泥在干化过程中可以吸收烟气中20%～25%的SO2 ;大量的烟气对污泥干化过程中释放的少量气体有稀释和化学作用，不仅确保烟囱排放的气体达标，而且使烟囱排放的气体更加干净。所以利用烟气余热干化污泥技术实现了污泥无害化、污泥稳定化处理，同时也把污泥对环境影响程度降到最低。

2. 污泥减量化。污泥干化使污泥含水率由80%降至30%，体积可以减少4～5倍。实现了污泥减量化。

3. 污泥资源化。污泥干化、协同焚烧处理处置后，污泥的原始热值得到充分利用，焚烧后的灰渣可以作为建筑材料、路基材料等加以利用，实现了污泥处理处置的资源化利用价值。

4. 工艺简单。污泥利用烟气余热干化协同燃煤焚烧技术工艺，需要增加污泥存储系统、输送系统、干化系统、释放气体控制系统和储热系统。整个工艺结构简单，系统稳定，不影响锅炉的正常运行。

5. 处理成本低。燃煤电厂的烟气排量很大，烟气蕴含着巨大的热能。利用烟气余热干化污泥，污泥的有机质不被破坏、保存了 95% 以上的原始污泥热值。这样将大大降低了污泥处理处置的投资成本和运营成本。

5 结语

污泥干化处理掺烧发电，一方面避免了污泥对自然环境的污染，最大限度减少城市污泥填埋量；另一方面变废为宝，实现了资源的可持续发展。随着全球环境治理工作的加大投入，污泥干化处理掺烧发电产业必将迎来辉煌的明天。

参 考 文 献

[1] 李聪.生活垃圾焚烧厂污泥干化及协同焚烧的应用及研究[J].能源与节能,2020,(第7期).

[2] 张赵青,王雪,王智.火电厂掺烧污泥可行性研究[J].山东工业技术,2019,(第22期).