探讨燃煤电厂软化污泥资源化利用途径

邱 琛 倪慧刚 姚志宏 韩 毅

（1 国能宿州热电有限公司 安徽宿州 234000 2 国能朗新明环保科技有限公司南京分公司 江苏南京 210019）

引言

随着国民经济的发展，节能与环保日益成为影响企业生存与发展的重要因素。原水软化系统污泥处理系统运行环境差、污泥脱水机运维难度大、药剂消耗量大、污泥外运受限、处置费用高等问题以日渐突出[1～4]。目前国内燃煤火电机组普遍存在污泥产量大、处置难度大、费用高，尤其对于城市电厂或环境保护敏感地区，污泥无法及时外运影响生产环境、威胁水处理系统的正常运行。软化污泥既是污染物，又是资源，污泥的处理与资源化相结合才是其最好的出路[5]。现今国内外燃煤电厂主流的脱硫技术是石灰石/石膏湿法，2010 年6 月17 日，环境保护部颁发了“关于火电企业脱硫设施设置旁路烟道挡板实施铅封的通知”，至此取消旁路烟道运行后，形成了脱硫和主机组成串联的生产系统，即脱硫系统的安全与主机等同，对脱硫系统试验改造必须保证其稳定和效率[6]。

1 污泥资源化利用的重要性

随着我国社会经济的不断发展，人们开始注重节能与环保，对环境的保护和重视程度也逐渐提高。燃煤电厂在生产过程中会产生大量的污泥，污泥对生态环境造成了不利影响，所以加强污泥的科学处置具有一定的现实意义，污泥处置的重要性主要表现为两个层面。

1.1 污泥处置与环保理念吻合

关于生态文明建设，党的十八大会议已经做出了整体的规划和布局，发展具有中国特色的社会主义国家应该将生态文明建设放在重要位置，加强生态环境的保护已经成为经济建设的主题，社会经济的发展应该创新工作思路，明确环境保护的重要性。污泥是污水物质中的重要污染物集中部分，对生态环境、土壤、水容易造成二次污染，成为主要的污染源，因此，加强污泥的科学处置具有非常重要的现实意义。

1.2 污泥的开发与利用

垃圾经过科学的处置也能成为有用的资源，污泥经过处置变得无害化，使污泥的总量减少，不但解决了污泥污染环境的问题，同时还能促进污泥资源的循环利用。科学合理的污泥处置与生态文明建设具有密切的关联，相关企业和单位应该积极的应对污泥处理问题，提高污泥处理效率，促进污泥资源的二次开发和利用。

为响应国家的节能减排、资源化利用、可持续发展的理念，切实聚焦主业、做精做专，深挖潜能，降本增效，探索解决燃煤电厂的生产和环保问题，对燃煤电厂石灰软化污泥（含钙污泥）综合利用进行研究，通过研究将软化污泥（含钙污泥）利用作为脱硫系统使用的脱硫剂的相关技术措施，实现软化污泥（含钙污泥）的回收利用。

2 燃煤电厂污泥处置现状

随着经济的发展，很多发达国家关于污泥的处置有相对完善的措施，比如焚烧、农用和填埋等等，污泥焚烧处理在国际很多发达国家成为污泥处置的主流技术。在很多方面表现出其他技术无法比拟的优势，比如节约土地资源、减少污泥的数量、没有有害物质的产生。

我国关于污泥的处置主要以填埋方式为主，随着技术的发展，污泥的处置方式也变得更加规范和科学，由传统的处理方式开始向电厂掺烧污泥发电处置方式转变。关于煤粉掺烧干化污泥已有很多成功的案例，但是技术实施的设备具有一定的局限性，仅限循环流化床锅炉。但以上研究多针对城镇污水处理厂开展，针对电厂原水软化污泥的研究鲜有涉及。目前，为对原水预处理过程中产生的大量污泥进行处理，电厂通常设置污泥废水收集及脱水系统，通过加入聚丙烯酰胺，将污泥进行脱水形成干泥饼，进而运输至厂外处理，但此时必将面临污泥处理系统运行环境差、污泥脱水机运维难度大、药剂消耗量高、污泥外运受限、处置费用高等问题，为高效处理上述污泥，提出将污泥输送至脱硫的新型处理方式，不仅能够降低污泥处置费用，同时可有效降低脱硫资源的利用，实现“零”排放，一定程度上可为电厂污泥处置提供有效借鉴。

3 电厂原水软化污泥资源化回用技术

以地表水作为电厂水源，使用的机械加速澄清池+变孔隙滤池工艺，主要加药为石灰浆液，辅助加入絮凝剂和助凝剂以加速絮凝反应，添加了杀菌剂控制水中的微生物和藻类等。石灰石/石膏湿法FGD 脱硫工艺中的，使用石灰石浆液吸收SO2反应生成CaSO3，通过氧化、结晶生成CaSO4·2H2O，经脱水后产生石膏，其石灰石浆液的主要应用成分为CaCO3，原水软化污泥中含有大量石灰石CaCO3，与碱性石灰石成分一致，因此可将污泥输送至脱硫系统进行脱硫剂。设置三个污泥水投放点做以下具体应用说明（图1）。

图1 燃煤电厂水质净化系统含钙污泥资源化回用系统的流程图

3.1 第一投放点-污泥水替代工业水

污泥水通过污泥输送泵运输至石灰石球磨机内，经过石灰石球磨的研磨后，进入磨机再循环箱内，在通过循环泵进入石灰石旋流站，之后进入石灰石浆液箱，然后通过石灰石浆液泵进入湿法脱硫吸收塔，进行污泥的资源化利用（图2）。

图2 第一投放点-污泥水替代工业水

采用第一投放点，污泥水一方面能够提供带来含钙污泥，另一方面能够为石灰石球磨机的运行替代工业水，减少工业水使用，污泥也不需要高浓度浓缩污泥，可减少污堵得风险，但必须在石磨石球磨机运行时，方可投加。

3.2 第二投放点-污泥至磨机再循环箱

污泥水通过污泥输送泵运输至磨机再循环箱内，之后利于石灰石浆液制备系统循环，最终进入脱硫系统进行污泥的资源化利用（图3）。

图3 第二投放点-污泥至磨机再循环箱

采用第二投放点的方式方法，有益于污泥研磨，还可以在石磨石球磨机非运行时投加，但其增大了再循环泵和石灰石旋流站的工作强度，增加其运行磨损。

3.3 第三投放点-污泥至石灰石浆液箱

污泥通过污泥输送泵直接被运输到石灰石浆液箱内，进行混合，然后通过石灰石浆液泵进入湿法脱硫吸收塔，进行污泥的资源化利用（图4）。

图4 第三投放点-污泥至石灰石浆液箱

采用第三投放点的方式方法，无污泥研磨，可在石磨石研磨检修的时候投加，加大了脱硫吸收塔运行风险。

4 原水软化污泥资源化回用技术的优势

采用第一投加点时，可适当降低污泥的浓度，改善污泥浓缩池及污泥输送泵的运行工况，降低其磨损和故障的可能性，与传统工艺相比本工艺具体主要优势如下：

（1）设置三个污泥水投放点，能够根据不同汛期的情况进行最佳投放点的选择，实用性强，方便运行调整；

（2）加药操作简单、无需，安装、运行操作和维护工作量小，系统运行稳定，不易故障；

（3）改造方便，现有燃煤电厂设备均已包含，只需辐射一路管道；

（4）无污泥排放，对环境无污染，产生了巨大的社会价值，原先的污染物转化成为资源，利于脱硫系统产生二水石膏，并且进行销售，产生了一定的经济价值；

（5）大量减少了脱硫系统石灰石的使用量，较少开采量，对环境友好。

5 原水软化污泥资源化回用技术的稳定性

采用槽罐车进行实验性投加大约4 个月，采用正式管线投加大约10 个月，自2020 年07 月01 日至2021 年03 月12 日，污泥使用量最高为78m3/日，其中污泥中CaCO3含量在81%-84%之间波动。此时，石膏纯度波动区间为88%-90.5%，较投放污泥前下降约2%-3%，但是依然保持在允许范围之内，而脱硫效率基本不变，还在99.2%、99.3%，系统运行稳定可靠。

6 经济效益和环保效益分析

6.1 经济效益

该工程实施后，国能宿州热电有限公司一直维持单机运行，其原水预处理量为500t/天，产生污泥量为30t/天。

由于污泥直接输送至脱硫装置，每天减少聚丙烯酰胺使用量为100kg，其中聚丙烯酰胺价格为10元/kg，故减少污泥脱水费用100kg/天×10 元/kg=1000 元/天；干污泥运输处理费用为300 元/t。

每天节约污泥运输处理费为30t/天×300 元/t=9000 元/天；石灰石价格为185 元/t，由于使用软化污泥，2 月份合计减少石灰石使用量96t，平均每天减少石灰石使用量约为3t/天，节约脱硫费用为185 元/t×3t/天=555 元/天。

综上所述，该工程实施后在单机运行时，每天可节约费用为1000+9000+555=10555 元，折合每小时节约费用439.8 元。对于公司，近年两台机组合计利用小时数平均为9500h，所以每年将节约费用为417.80 万元。本技术的工程改造需根据不同电厂布局和设备情况存在一定差异，一般改造费用不高于一百万元，投资回报率高。

6.2 环保效益

水处理系统污泥产量大已是困扰火力发电企业一个普遍问题，每年由于污泥处置不当收到环保处罚的情况时有出现，该技术可以有效减少由于实现了软化污泥（含钙污泥）厂内资源化利用，消除了污泥外运过程中的环保风险。

以宿州公司双机运行为例，可少向自然环境排放固体废弃物7000t/年，少利用自然环境中的石灰石2000t/年，节约脱硫制浆系统用水约10000m3/年，具有良好的社会效益，可以在全国同类火电机组推广应用。

结语

通过将软化污泥（含钙污泥）利用作为石灰石/石膏湿法脱硫系统使用的脱硫剂，实现软化污泥（含钙污泥）的回收利用，既解决石灰软化处理系统副产物，又减少石灰石资源的使用，同时把运行难度大、高药剂消耗的污泥浓缩系统简化运行以达到节能减排、节约投资的目的，可以为已投运电厂的技改和拟新建电厂的水系统设计提供有效的借鉴，具有很大的实际推广意义和显著的经济效益。