上海某燃煤电厂干化污泥掺烧项目的案例分析

符成龙，黄耀辉

上海某燃煤电厂干化污泥掺烧项目的案例分析

符成龙1，黄耀辉2

（1.中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司，上海 200063；2.上海外高桥第二发电有限责任公司，上海 200137）

上海市竹园片区的污泥拟采用干化协同发电项目技术方案，竹园片区的污泥经干化后送至上海外高桥第二、第三发电厂进行掺烧处理，电厂负责干化污泥的掺烧和干化蒸汽的供应。以外高桥第二发电厂为例，对干化污泥的特性，掺烧后对锅炉燃烧、烟气排放、灰渣综合利用的影响进行了简单分析，并对具体改造方案进行了介绍，为同类型工程提供参考。

燃煤电厂；污泥；掺烧；储运

1 项目背景

随着污水处理率的提高，污泥产量也不断增加，污泥的处理处置问题愈加突出。这些数量巨大的污泥将成为未来城市急需处理的难题。上海市竹园片区作为市污泥集中处理三大片区之一，在污泥处理处置扩建工程项建书评审阶段，提出污泥干化协同发电项目技术方案，竹园片区的干化污泥运将送至外高桥电厂进行掺烧处理。干化污泥的掺烧工作由申能股份旗下的外高桥第二、第三发电厂共同负责，污泥干化所需的蒸汽由外二、外三两座电厂负责供应。

燃煤电厂污泥掺烧发电是一种高效的可再生能源利用方式，借助现役煤电机组的高效发电系统和环保集中治理平台，可促进污泥减量化、无害化、资源化和规模化处置。下面以上海外高桥第二发电厂为例，对干化污泥掺烧技术的应用进行介绍。

2 污泥供应

本工程污泥采用竹园片区污水处理厂的干化污泥，采用密闭汽车运至厂内，距离约3 km。外高桥二厂、三厂需全年365 d不间断接收并全量掺烧干化污泥。同时，电厂将全部干化污泥掺烧能力向上海城投公司开放，接收市水务局或其指定机构提供的城市污水处理厂产生的干化污泥。

根据边界条件，入厂污泥含水率为20%~33%，温度40~50 ℃。根据上海市城市排水监测站提供的污泥检测数据，干化污泥（含水率30%）中水分、灰分、挥发分各占30%左右，固定碳含量很低，热值约为动力煤的1/3左右，灰成分分析中五氧化二磷的含量明显偏高。竹园片区污泥处理处置扩建工程日平均污泥量为223 tds/d（干基），折算至30%水分的污泥量约320 t/d。外高桥二厂和三厂的干化污泥设计处理都按320 t/d设计。

3 项目的可行性

根据污泥掺烧边界条件，电厂主要负责蒸汽供应、干化污泥的卸料、储存、输送、掺配、燃烧及烟气处理系统，外二、外三分别建设相应的干化污泥掺烧设施。

考虑到减轻污泥掺烧对燃煤电厂锅炉机组的影响，进入锅炉的污泥量均应控制在较低的比例。按照《关于印发城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南的通知》说明，在现有热电厂协同处置污泥时，入炉污泥的掺入量不宜超过燃煤量的8%。本工程设计时将干化污泥最大掺烧比例定为6%，留有一定裕量。

3.1 对锅炉燃烧制粉及烟气排放的影响

电厂污泥掺烧量为320 t/d，每小时燃烧污泥约11.68 t。单台机组现有BMCR工况下燃煤小时耗量349.9 t，只考虑单台炉运行时的掺烧比例为3.33%。

由于掺烧量较小，相关辅机设备出力均能满足要求。掺烧污泥后，对于烟气净化系统的影响不大，烟囱出口的粉尘、SO2、NOx均可以满足现有5 mg/Nm3、35 mg/Nm3、50 mg/Nm3的排放限值要求。

污泥中存有大量氯基物质，俗称二噁英，是超标存在的。二噁英控制措施如下：①完全燃烧。保持污泥等废弃物燃烧在850 ℃以上，烟气停留时间大于2 s，实现“3T+E”工作原则。其中，3T为燃烧温度（Temperature）、停留时间（Time）、紊流度（Turbulence），E为过氧控制（Excess）。②氧量控制。在300 ℃的环境中，二噁英的浓度主要取决于氧含量的多少，缺氧的环境中二噁英的浓度会下降。

污泥作为燃料在20～40 m区域送入炉膛内部。燃烧温度远大于850 ℃，以烟气最大流速12 m/s计算，污泥入炉开始燃烧停留在850 ℃以上区域远大于2 s，根据以上二噁英控制措施，已达到完全燃烧的条件，基本可以遏制二噁英大量生成。

外二、外三电厂曾在2017年进行了干化污泥掺烧试验，试烧效果较好，排放达标。

3.2 对粉煤灰综合利用的影响

污泥中含有一定的重金属物质，不同性质的污泥，其重金属含量相差很远。污泥中的重金属主要有Cu、Cd、Cr、Mn、Pb、Hg和Zn等，主要以氧化物、氢氧化物、硅酸盐、有机络合物等形式存在，其次为硫化物。掺入锅炉燃煤中燃烧后，除Hg外，绝大部分重金属保留在焚烧残渣中。本工程掺烧的干化污泥为城市生活污水污泥，污泥中重金属含量较低，污泥的灰成分与粉煤灰的成分也比较接近，加上污泥掺烧比例较低，污泥燃烧后的灰在总灰量中占的比例也很小，对粉煤灰的特性基本没影响，因此掺烧干化污泥对粉煤灰的综合利用影响不大。

考虑到干化污泥来源的不确定性，建议对入厂污泥的重金属含量和掺烧后的飞灰进行定期测量，检测重金属含量是否超标。

4 技术及工程方案

4.1 主要设计原则

主要设计原则如下：①以“经济适用、系统简单、安全可靠、高效环保、以人为本”为总设计原则，在造价合理的前提下，选择先进的技术方案，以取得良好的社会效益和环保效益；②污泥掺烧比例不影响锅炉及其他设备的正常安全稳定运行；③污泥在上煤皮带取样装置后掺入，减少对输煤系统的影响；④污泥掺配系统密闭性高，减少粉尘和臭味污染；⑤改造方案将充分考虑现场安装、施工条件，避免对保留的现有设施产生影响。

4.2 供热部分

本次供热改造仅定向向竹园污泥厂进行供热，供热距离约3 km。供热蒸汽压力不低于1.0 MPa（表压），温度不低于175 ℃，蒸汽供应最大量为75 t/h。目前的平均污泥产量（干基）为223 t/d，所需蒸汽量为47 t/h。因此，改造后设计热负荷暂确定为共47 t/h，年总供热量41.172万吨，单台机具备供热75 t/h供热能力。考虑管网阻力及散热损失，减温减压后的额定供热参数暂定为1.3 MPa（a），约250 ℃。

4.3 污泥掺烧部分

干化污泥平均含水率为30%左右，具有粘性大、易吸潮、不宜长时间储存等特性，设计中应选择合适可靠的输送设备，污泥仓、落料管、三通等应考虑防堵措施。在运行时，应尽量减少污泥仓内的污泥停留时间，防止污泥长时间堆积板结。

干化污泥采用污泥专用密闭汽车运至厂内，经称重计量后至卸料间卸料，卸料间全天24 h内都有污泥运输车进行卸料，平均每小时一两辆。污泥的汽车运输由污泥处理厂负责，运输车车厢容积大于等于15 m3，采用后门开启方式卸料。卸料系统出力最大出力按100 t/h设计，保证每辆车的污泥可在10 min内完成卸料上仓过程，整个卸料过程都在密闭建筑物内进行。

污泥卸料间净高8 m，满足污泥运输车卸料时的高度要求。卸料间内设1座污泥接收仓，有效容积约30 m3，布置在地下﹣5 m。接收仓上部设液压盖板，卸料时盖板开启，卸料完成盖板关闭，减少污泥臭味的外溢。接收仓上方设一体式收尘罩，收尘罩设1扇卷帘门，卸料时开启。接收仓底部采用双无轴螺旋输送机给料，密闭性高，同时保证污泥下料顺畅。螺旋输送机采用变频调节，将污泥均匀输送至下一级输送设备。采用污泥专用刮板输送机将干化污泥输送至污泥筒仓储存。刮板输送机的刮板采用304不锈钢+高分子聚乙烯板，侧板和地板衬高分子聚乙烯板，减少污泥的摩擦和腐蚀。刮板输送机和螺旋输送机都有较高的密闭性，设备壳体与除尘器相通，使设备内保持微负压，减少臭味和粉尘的外溢。

本工程设两座钢结构污泥筒仓，直径6 m，每座污泥筒仓有效容积为200 m3。污泥筒仓采用平底筒仓，采用中心给料机出料，可有效解决堵料问题并有效降低污泥仓高度。中心给料机出力80 t/h，并采用变频电机，可以调节污泥的给料量，从而有效控制掺烧比例。筒仓外壁设置蒸汽伴热，利用仓顶除尘风机将仓内的湿气排出，减少污泥的结块、板结，可根据实际运行情况进行开启。筒仓出料后经斗式提升机提升至输煤栈桥上部，掺混点设在碎煤机室取样装置之后，减少污泥对输煤系统的影响。

筒仓进料时粉仓浓度较高，干化污泥又具有较高的挥发分，具有潜在的爆炸风险，应采取通风防爆的安全措施。安全措施包括对仓内粉仓浓度、温度、可燃气体浓度进行自动监测和报警，通过仓顶除尘风机强制通风降尘除尘，满足筒仓的安全运行要求。仓顶还设置真空压力释放阀，保证仓内压力的稳定。

4.4 臭气治理

本工程厂内不设污泥干化车间，污泥干化由污泥处理厂负责。污泥干化一般采用120 ℃以上蒸汽进行间接干化，污泥经加热后携带的病原体大大减少，臭气的毒害性得到有效降低。经调研，上海竹园污泥处理厂、国电北仑污泥掺烧项目、南京华润热电污泥掺烧项目中，污泥的臭味主要产生于污泥的干化，且干化后较干化前污泥恶臭味减少很多。本次掺烧污泥为干化污泥，含水率为20%~33%，散发的臭味主要成分为氨气、硫化氢、胺类及有机化合物。

臭气治理分臭气防治和臭气处理两部分，首先从源头减少臭气的产生。在干化污泥的接卸、储存、转运过程中，污泥输送设备、存储设备都采用密闭结构，并采用布袋除尘器使设备内保持微负压状态，有效防止臭气的外溢。

臭气处理技术一般有活性炭吸附法、生物过滤法、燃烧法、离子除臭法和化学洗涤法等。上述几种臭气处理方案各有其适用条件和优缺点，对于本工程来讲，干污泥掺烧是在已建大机组电厂的基础上实施的，可以利用现有锅炉大风量的送风燃烧的条件，把较高浓度含臭气体集中引送至锅炉焚烧处理，以彻底除臭。

在干污泥卸料间、干污泥筒仓和每条干污泥掺混皮带各设置一套负压除尘通风系统，每套负压系统收集来自室内和系统内浓度较高的含臭气体经除尘后送入锅炉送风机入口。除尘系统与干污泥输运系统连锁。

5 结语

通过对上海外高桥第二发电厂干化污泥掺烧改造项目的实际情况进行方案分析，干化污泥掺烧具备建设条件。外二干化污泥掺烧项目实施后，不会影响锅炉的稳定运行，对粉煤灰的综合利用基本没有影响，也不会对锅炉烟气的达标排放产生影响。外二干化污泥掺烧技改项目的实施符合国家产业政策要求，符合上海市的污泥处置要求，能产生良好的社会效益和环境效益。

［1］中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家发展和改革委员会，建科〔2011〕34号.关于印发城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南的通知（试行）［S］.2011-03-14.

X703

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.18.063

2095－6835（2019）18－0147－02

符成龙（1988—），男，江苏如东人，硕士研究生，工程师，研究方向为火电厂物料输送和环保咨询。黄耀辉（1970—），男，湖南湘阴人，大专，工程师，研究方向为火电厂物料输送。

〔编辑：王霞〕