污泥焚烧发电简介
污泥发电是城市污水处理厂进行污泥合理开发利用的技术措施之一,是
污泥焚烧(热分解)是指在高温(500－1000℃)下，污泥固形物在无氧气或者低氧气氛中分解成气体、焦油以及灰等残渣这3部分的过程。污泥焚烧的处理对象主要是脱水泥饼，脱水泥饼含水率仍达45％～86％，含水率高，体积大，可将其进行干燥处理或焚烧。干燥处理后，污泥含水率可降至20％～40％。焚烧处理，含水率可降至0，体积很小，便于运输与处置。在焚烧过程中，最重要的是对污泥进行脱水处理，这一过程在国内外基本上都在污水处理厂完成,也就是说目前国内外对于污水的处理都会考虑污泥的浓缩脱水过程。经脱水处理后的污泥饼，再进行污泥干化，污泥干化是在污泥机械脱水后,进一步进行干燥,经过干化后的污泥或者利用或者焚烧。干化的目的,是使污泥进一步脱水,从机械脱水后含水率大概为80%的状态,进一步脱水到10%～50%,一方面进行了有效的减容,另一方面干化后的污泥运输、利用都很方便。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。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,见
图1。
1.1.1污泥的干化处理及焚烧
1）污泥的干化处理
干化和干燥是污泥深度脱水的一种形式，其应用的能量（推动力）主要是热能，即用热能将污泥中的水汽化。污泥干化形式有传统的自然干化和强化自然干化。干化、干燥技术主要有直接加热转鼓干化技术、间接加热转鼓干化技术、离心干化技术、间接式多盘干燥技术和流化床污泥干化技术。
污泥干化焚烧处理工程采取的处置方式和流程见下图：
称重计量污泥干化蒸汽
冷凝回用
冷凝水回用焚烧残渣灰渣
2）工艺系统：
运输贮存系统
海南市污水处理厂产生的污泥由运输车运送至厂后经过称重计量卸入污泥
接收仓内，然后由接收仓底部的螺旋输送机输送至污泥储仓。各个厂区的污泥在污泥储仓进行混合，以供干化、焚烧系统使用。 ● 污泥干化系统
利用焚烧系统产生的蒸汽对污泥进行干化处理，降低污泥的含水率，提高污泥热值，减少在焚烧过程中辅助燃料的添加，降低运行成本。
同时对干化过程中产生的废气经过洗涤塔净化后大部分作为热载体回用，其余的进入焚烧炉进行焚烧处理。
作为热源的水蒸汽经过干燥机后成为冷凝水，输送至锅炉除氧器进行回用。 ● 污泥焚烧系统
采用流化床焚烧炉技术，焚烧温度控制在850～900℃之间。为了能够确保污泥稳定燃烧，适量补充部分天然气。
焚烧过程中产生的高温烟气采用余热锅炉回收余热，产生的饱和蒸汽，供本系统内部使用。 ● 烟气净化系统
经过余热利用后的烟气根据污染物含量确定净化工艺，达标排放。
3）污泥的焚烧
污泥减容的主要方法是浓缩、脱水以及焚烧。污泥焚烧在日本、德国、奥地利等国应用比例较高（日本污泥焚烧比例达55%），一般大型污水处理厂的污泥均通过焚烧达到无害化处理处置，污泥减容减量化程度高，而且产生的热能可回收利用，如利用热交换装置（如余热锅炉）将产生的蒸汽用作供热采暖或驱动汽轮机发电等
1.2污泥厌氧消化产生沼气发电
污泥消化可以抑制病菌,改善污泥的卫生状况;脱水后的消化污泥还可作为发电厂或水泥厂的辅助燃料。污水处理厂污泥厌氧消化产生的
沼气,主要组分为CH4和CO2,以及H2S、氨等微量有害气体。与其他燃气相比,沼气是一种性能优良的清洁燃料。沼气发电以其低排放、低污染、节约能源、废物资源化等优点而倍受关注,开发沼气发电成为建设绿色环保工程的一项重要措施。
2．污泥焚烧处理的设备
污泥焚烧的核心设备是焚烧炉。目前国内使用的焚烧炉主要有立式多层炉、回转窑炉、流化床炉、喷射焚烧炉等。20世纪60年代以前，用作污泥焚烧的主要是多膛式焚烧炉，但由于辅助燃料成本上升和更加严格的气体排放标准，多膛炉逐渐失去竞争力，促使流化床焚烧炉成为较受欢迎的污泥焚烧装置。下面主要介绍流化床处理技术。
流化床处理技术其主体设备为圆柱形塔体，底部装有多孔板，板上放置载热体砂作为燃烧床，塔内壁衬有耐火材料，气体从下部通入，并以一定速度通过分配板，使床内载体“沸腾”呈流化状态，污泥由
塔侧或塔顶加入，在流化床层内与高温热载体及气流交换热量而被干燥、破碎并燃烧，废气从塔顶排出，夹带的载体粒子及灰渣经除尘器捕集后返回流化床内。
循环流化床焚烧炉采用分级送风技术，从不同角度向锅炉里流动送风，使气体与气体及气体与固体颗粒充分混合，在温度达到850℃～900℃时，只需3秒钟，就能使污泥彻底燃烧。污泥燃尽后通过水和气的形态达标挥发。该技术减少了污泥燃烧的氮氧化物排放量，而且加入一定量的石灰石，还可使污泥在炉内完成脱硫、脱氮。焚烧产生的酸性气体、二噁英和烟尘，可通过吸附塔和纤维滤袋收集器粘附。
循环流化床燃烧具有燃烧效率高、低污染的优点，近年来得到了快速发展。流化床焚烧炉有如下特点：①由于流化层内粒子处于激烈运动状态，粒子与气体之间的传质与传热速度很快，单位面积的处理能力很大；②由于流化床层内处于完全混合状态。所以加到流化床的固体废物，除特别粗大的块体之外，都可以瞬间分散均匀；③由于载体本身可以蓄存大量热量，并且处于流动状态，所以床层反应温度均匀，很少发生局部过热现象，床内温度容易控制。即使一次投入较多量的可燃性废弃物，也不会产生急冷或急热现象；④在处理含有大量易挥发性物质时(如含油污泥)，也不会像多段炉那样有引起爆炸的危险；⑤流化床的结构简单，设有机械传动部件，故障少，建造费用低；⑥空气过剩系数可以较少；⑦特别是流化床焚烧炉还具有其本身独特的优点，如燃料适应性广、易于实现对有害气体SO2和NOx等的控制、还可获得较高的燃烧效率、污泥焚烧的灰份有多种用途等等。
3．国内污泥处理案例
2005年,浙江绍兴采用具有我国自主知识产权的“煤助燃循环硫化床”技术兴建了国内首座污泥焚烧发电大型示范项目,日处理污泥1500t以上,污泥处理价格为80元/t,年上网电力2166×108kWh ,供蒸汽150t/h。
2006年,浙江省富阳市某污水处理厂将污泥(600t/d) 焚烧发电,焚烧灰渣制成建材替代红砖。2007 年1 月,宁波污泥处理一期工程已正式投运。该工程日处理污泥400t ,年发电量达730 万kWh 。 2007年6月在合肥投产运行的污泥发电供热项目, 日产污泥300t ,燃烧后灰渣用作修路。
由上可见,国内污泥发电技术尚处于成长阶段,工程方兴未艾。
4．污泥处理收入来源
目前污泥焚烧发电的收入来源包括两部分:一是污泥焚烧发电增加的发电量销售收入;二是市政部门按污泥处理量给予的补贴(参照江、浙地区的市政补贴政策,按90元/t计) 。
5．海口白沙门项目投资成本估算
5.1热干化焚烧处理技术方案项目投资 5.1.1设备成本
主要设备清单
包括设备及安装费总估价6300万人民币。
5.1.2运行成本
处理每吨湿泥运行成本：110~150元。
5.2水热干化处理技术方案 5.2.1 设备成本
主要设备清单
本项目投资的系统包括：污泥储仓及供料系统、干化系统、蒸汽供给系统、除臭系统、电气仪控制系统等，设备及安装总估价1500万人民币。
5.2.2运行成本
1)系统消耗品
2)系统排放物
3)运行成本估算
污泥焚烧发电简介
污泥发电是城市污水处理厂进行污泥合理开发利用的技术措施之一,是
污泥焚烧(热分解)是指在高温(500－1000℃)下，污泥固形物在无氧气或者低氧气氛中分解成气体、焦油以及灰等残渣这3部分的过程。污泥焚烧的处理对象主要是脱水泥饼，脱水泥饼含水率仍达45％～86％，含水率高，体积大，可将其进行干燥处理或焚烧。干燥处理后，污泥含水率可降至20％～40％。焚烧处理，含水率可降至0，体积很小，便于运输与处置。在焚烧过程中，最重要的是对污泥进行脱水处理，这一过程在国内外基本上都在污水处理厂完成,也就是说目前国内外对于污水的处理都会考虑污泥的浓缩脱水过程。经脱水处理后的污泥饼，再进行污泥干化，污泥干化是在污泥机械脱水后,进一步进行干燥,经过干化后的污泥或者利用或者焚烧。干化的目的,是使污泥进一步脱水,从机械脱水后含水率大概为80%的状态,进一步脱水到10%～50%,一方面进行了有效的减容,另一方面干化后的污泥运输、利用都很方便。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。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,见
图1。
1.1.1污泥的干化处理及焚烧
1）污泥的干化处理
干化和干燥是污泥深度脱水的一种形式，其应用的能量（推动力）主要是热能，即用热能将污泥中的水汽化。污泥干化形式有传统的自然干化和强化自然干化。干化、干燥技术主要有直接加热转鼓干化技术、间接加热转鼓干化技术、离心干化技术、间接式多盘干燥技术和流化床污泥干化技术。
污泥干化焚烧处理工程采取的处置方式和流程见下图：
称重计量污泥干化蒸汽
冷凝回用
冷凝水回用焚烧残渣灰渣
2）工艺系统：
运输贮存系统
海南市污水处理厂产生的污泥由运输车运送至厂后经过称重计量卸入污泥
接收仓内，然后由接收仓底部的螺旋输送机输送至污泥储仓。各个厂区的污泥在污泥储仓进行混合，以供干化、焚烧系统使用。 ● 污泥干化系统
利用焚烧系统产生的蒸汽对污泥进行干化处理，降低污泥的含水率，提高污泥热值，减少在焚烧过程中辅助燃料的添加，降低运行成本。
同时对干化过程中产生的废气经过洗涤塔净化后大部分作为热载体回用，其余的进入焚烧炉进行焚烧处理。
作为热源的水蒸汽经过干燥机后成为冷凝水，输送至锅炉除氧器进行回用。 ● 污泥焚烧系统
采用流化床焚烧炉技术，焚烧温度控制在850～900℃之间。为了能够确保污泥稳定燃烧，适量补充部分天然气。
焚烧过程中产生的高温烟气采用余热锅炉回收余热，产生的饱和蒸汽，供本系统内部使用。 ● 烟气净化系统
经过余热利用后的烟气根据污染物含量确定净化工艺，达标排放。
3）污泥的焚烧
污泥减容的主要方法是浓缩、脱水以及焚烧。污泥焚烧在日本、德国、奥地利等国应用比例较高（日本污泥焚烧比例达55%），一般大型污水处理厂的污泥均通过焚烧达到无害化处理处置，污泥减容减量化程度高，而且产生的热能可回收利用，如利用热交换装置（如余热锅炉）将产生的蒸汽用作供热采暖或驱动汽轮机发电等
1.2污泥厌氧消化产生沼气发电
污泥消化可以抑制病菌,改善污泥的卫生状况;脱水后的消化污泥还可作为发电厂或水泥厂的辅助燃料。污水处理厂污泥厌氧消化产生的
沼气,主要组分为CH4和CO2,以及H2S、氨等微量有害气体。与其他燃气相比,沼气是一种性能优良的清洁燃料。沼气发电以其低排放、低污染、节约能源、废物资源化等优点而倍受关注,开发沼气发电成为建设绿色环保工程的一项重要措施。
2．污泥焚烧处理的设备
污泥焚烧的核心设备是焚烧炉。目前国内使用的焚烧炉主要有立式多层炉、回转窑炉、流化床炉、喷射焚烧炉等。20世纪60年代以前，用作污泥焚烧的主要是多膛式焚烧炉，但由于辅助燃料成本上升和更加严格的气体排放标准，多膛炉逐渐失去竞争力，促使流化床焚烧炉成为较受欢迎的污泥焚烧装置。下面主要介绍流化床处理技术。
流化床处理技术其主体设备为圆柱形塔体，底部装有多孔板，板上放置载热体砂作为燃烧床，塔内壁衬有耐火材料，气体从下部通入，并以一定速度通过分配板，使床内载体“沸腾”呈流化状态，污泥由
塔侧或塔顶加入，在流化床层内与高温热载体及气流交换热量而被干燥、破碎并燃烧，废气从塔顶排出，夹带的载体粒子及灰渣经除尘器捕集后返回流化床内。
循环流化床焚烧炉采用分级送风技术，从不同角度向锅炉里流动送风，使气体与气体及气体与固体颗粒充分混合，在温度达到850℃～900℃时，只需3秒钟，就能使污泥彻底燃烧。污泥燃尽后通过水和气的形态达标挥发。该技术减少了污泥燃烧的氮氧化物排放量，而且加入一定量的石灰石，还可使污泥在炉内完成脱硫、脱氮。焚烧产生的酸性气体、二噁英和烟尘，可通过吸附塔和纤维滤袋收集器粘附。
循环流化床燃烧具有燃烧效率高、低污染的优点，近年来得到了快速发展。流化床焚烧炉有如下特点：①由于流化层内粒子处于激烈运动状态，粒子与气体之间的传质与传热速度很快，单位面积的处理能力很大；②由于流化床层内处于完全混合状态。所以加到流化床的固体废物，除特别粗大的块体之外，都可以瞬间分散均匀；③由于载体本身可以蓄存大量热量，并且处于流动状态，所以床层反应温度均匀，很少发生局部过热现象，床内温度容易控制。即使一次投入较多量的可燃性废弃物，也不会产生急冷或急热现象；④在处理含有大量易挥发性物质时(如含油污泥)，也不会像多段炉那样有引起爆炸的危险；⑤流化床的结构简单，设有机械传动部件，故障少，建造费用低；⑥空气过剩系数可以较少；⑦特别是流化床焚烧炉还具有其本身独特的优点，如燃料适应性广、易于实现对有害气体SO2和NOx等的控制、还可获得较高的燃烧效率、污泥焚烧的灰份有多种用途等等。
3．国内污泥处理案例
2005年,浙江绍兴采用具有我国自主知识产权的“煤助燃循环硫化床”技术兴建了国内首座污泥焚烧发电大型示范项目,日处理污泥1500t以上,污泥处理价格为80元/t,年上网电力2166×108kWh ,供蒸汽150t/h。
2006年,浙江省富阳市某污水处理厂将污泥(600t/d) 焚烧发电,焚烧灰渣制成建材替代红砖。2007 年1 月,宁波污泥处理一期工程已正式投运。该工程日处理污泥400t ,年发电量达730 万kWh 。 2007年6月在合肥投产运行的污泥发电供热项目, 日产污泥300t ,燃烧后灰渣用作修路。
由上可见,国内污泥发电技术尚处于成长阶段,工程方兴未艾。
4．污泥处理收入来源
目前污泥焚烧发电的收入来源包括两部分:一是污泥焚烧发电增加的发电量销售收入;二是市政部门按污泥处理量给予的补贴(参照江、浙地区的市政补贴政策,按90元/t计) 。
5．海口白沙门项目投资成本估算
5.1热干化焚烧处理技术方案项目投资 5.1.1设备成本
主要设备清单
包括设备及安装费总估价6300万人民币。
5.1.2运行成本
处理每吨湿泥运行成本：110~150元。
5.2水热干化处理技术方案 5.2.1 设备成本
主要设备清单
本项目投资的系统包括：污泥储仓及供料系统、干化系统、蒸汽供给系统、除臭系统、电气仪控制系统等，设备及安装总估价1500万人民币。
5.2.2运行成本
1)系统消耗品
2)系统排放物
3)运行成本估算