登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
摘 要:随着我国城市化进程的加快,城市生活污水量急剧增加。污泥作为污水处理后的附属产品,对环境影响极大,因此污泥的无害化、减量化、资源化处理迫在眉睫。燃煤电厂污泥掺烧是实现最大体积减少污泥的处置方法之一。发达国家和地区中,污泥掺烧工艺已逐渐成熟,在燃煤电厂的应用更为广泛。综述了污泥掺烧技术的现状,分析了燃煤电厂掺烧污泥造成的影响,并讨论了燃煤电厂污泥掺烧技术的未来发展方向。
关键词:燃煤电厂; 污泥; 掺烧; 焚烧设备;
随着我国城市化进程的加快,生物质垃圾处理需求逐渐增加。截至2018年6月底,全国地市级城市建成城市污水处理厂累计5 222座(不含乡镇污水处理厂和工业),污水处理能力达2.28亿m3/d。典型污泥成分复杂,由各种有机相、无机相、水分以及水溶性物质构成。除此之外,还含有其他物质,如:致病菌、病毒等有害微生物;铜、锌、汞等重金属;多氯联苯、二噁英等难降解物质。如何采取有效措施,实现污泥处置“无害化、减量化、资源化”是急需解决的问题。常见的污泥处理技术有堆肥处理、海洋倾倒、填埋、农用和焚烧等。但以上几种方法存在有害物质残留、重金属污染、水体污染、土地资源浪费、运行成本高等缺点。燃煤电厂掺烧污泥处理一般是指将污泥送入锅炉与煤炭进行混烧。只要工艺选择恰当、设施设备运行良好、操作运行规范,该方法可以减少甚至不添加辅助燃料,从而实现污泥的无害化、资源化、减量化,是一种极具前途的处置方法。
01. 燃煤电厂掺烧污泥研究现状
国外较早对燃煤电厂掺烧污泥进行了研究。世界上第1台焚烧污泥的流化床锅炉在1962年建于美国华盛顿,至今仍在运行。目前,在众多污泥处理处置工程中,污泥掺烧工艺被认为是污泥处理中的最有效技术之一。
1.1 国外研究现状
污泥焚烧多段竖炉在德国首先得到应用,而后流化床炉逐渐占领了市场,大约占90%以上份额。为减少CO2排放量,自2012年以来,韩国政府对运行能力超过500 MW的燃煤电厂的发电公司实施了限制性政策。此外,煤电公司已尝试使用污泥作为可再生燃料资源。焚烧法处理污泥在日本应用最为广泛,1992年共有1 892座焚烧炉燃烧处置了75%的市政污泥。
KRU O等人发现燃烧半干污泥时,烟气中NOx的浓度高于湿污泥而低于干污泥,一次风温较高时可以降低烟气中N2O,CO,NH3和Corg(有机碳)的浓度;TAN P等人研究了木质生物质及污水污泥混合燃料与煤共燃条件下的燃烧情况和灰分行为,发现在燃料中加入大量木质生物质可降低挥发性、点火温度和燃尽温度,混合燃料导致各种灰分聚集倾向,高温和木质生物质的添加导致灰分增加;FU B等人研究评估了来自6个污水处理厂和不同污泥处理装置的干燥污水污泥样品的燃烧特性和共燃效率,发现与煤掺混比例在30%以下时具有较高的热值(8 083~16 124 J/g之间)。此外,在各种污水污泥稳定化方案中,石灰稳定化影响热特性最多,厌氧稳定处理的污泥的热值低于有氧稳定的污泥,随着混合物中污泥含量从5%增加到30%,燃烧效率从99.5%逐渐降低到97.5%。AYSE S A等人对污水污泥、煤和生物质颗粒的燃烧机理和动力学进行了比较分析,认为与生物质相比,污水污泥的着火点更高,生物质和污水污泥的性质会导致燃烧过程的强化。德国Berlin-Ruhleben污泥焚烧厂采用流化床焚烧湿污泥,脱水后含水率为75%,每天约产生45 t灰分,烟气中SO2含量为30 mg/m3。在烟气脱硫系统中,每天消耗CaO约2.5 t,并产生7 t石膏。
1.2 国内研究现状
我国燃煤电厂污泥掺烧技术要求污泥焚烧炉能处理65 t/d的污水污泥(含水量85.1%),同时处理废塑料和废橡胶各2.5 t/d。张成等人认为,在相同掺烧比情况下,降低污泥的含水率会增加NOx的排放,但有利于改善锅炉的燃烧特性;污泥掺烧比小于20%时,燃烧特性与污染物NOx的排放特性与单煤燃烧情况基本类似;污泥掺烧比大于20%时,整体燃料特性出现显著变化,锅炉燃烧效果变差,NOx排放大幅度上升。廖艳芬等人研究发现,由于利用了固体废弃物的化学内能,污泥与垃圾或者与煤混合掺烧降低了化石能量消耗,但环境排放以酸化和富营养化为主,对局地性环境影响较大。张世鑫等人研究表明,利用电厂目前运行的1 025 t/h循环流化床锅炉机组实现日掺烧生物质200 t、处理固废400 t、垃圾衍生燃料(RDF) 50 t、污泥200 t是可行的,且利用电厂现有的除尘系统、脱硫系统、脱硝系统,可以达到生物质掺烧及城市固废处置无害化和资源化的目的。贾建伟对电厂锅炉掺烧污泥进行了分析设计,以蒸汽对污泥进行干化,然后进行燃烧,最终实现了污泥的再利用。
从以上综述可以发现,污泥焚烧研究在国内外取得了一定的进展,但仍有提升的空间。污泥焚烧技术,尤其是对污泥与煤的掺烧进行进一步的研究和发掘很有必要。近年来,随着研究的深入,不同的污泥掺烧工艺也给污泥焚烧处理提供了多种选择。
02. 燃煤电厂污泥掺烧技术工艺流程
燃煤电厂锅炉主要炉型为煤粉炉和循环流化床锅炉。研究者分别提出了城市污泥在煤粉炉和循环流化床锅炉中与煤混合燃烧的技术手段。具体工艺流程如图1所示。
无论是煤粉炉或是循环流化床锅炉对燃料的含水率都有严格的要求,含水率与热值之间的关系如表1所示。
由表1可知,污泥含水率越高,热值越低,随着含水率的升高,热值从12 558 k J/kg降至-950 k J/kg。目前主要的污泥干化处理技术有热蒸汽、烟气干化、脱水剂干化等。如果采用烟气干燥污泥,烟气中的粉尘会对设备的管壁进行冲刷,而且需要单独的引风机,将会产生额外的耗电与热损失。若全部采用脱水剂干化则经济性无法保证。因此,常用的污泥干化技术主要采用热蒸汽作为热源干化或半干化污泥。该技术具有污染小、噪声小、系统简单等优点。
循环流化床锅炉因其特殊的结构而具有蓄热量大、可低温燃烧、煤种适应性强、燃烧稳定、氮氧化合物排放低等优点,但对二噁英的生成不可控。煤粉炉则在兼具以上优点的同时能有效处理污染物,是可靠的污泥与煤掺烧工艺。但污泥通常在焚烧炉与煤混烧,会对原有的设备造成影响。
03. 燃煤电厂掺烧污泥的影响因素分析
3.1 掺烧污泥对锅炉的影响
(1)制粉系统磨损、积煤、堵煤污泥与煤粉混合后物料的含灰量增加,同时携带部分金属元素,会增加燃烧器、喷口、管道的磨损,另外混合物中碱金属含量的增加容易导致受热面结渣和腐蚀。由于污泥含水量高,经干燥预处理后含水量仍比煤高,因此污泥与煤炭掺混后提高了物料的黏度并降低了流动性,易使制粉系统发生积煤、堵煤。
(2)受热面磨损、积灰增加烟气中的含灰量增加,将导致受热面的磨损和水平烟道的积灰加重。
(3)对锅炉效率的影响掺入污泥后燃料的整体热值下降,飞灰增加,将降低锅炉的整体热效率。
(4)酸性气体排放的增加在燃料中掺入污泥,NOx和SO2的排放量有所增加,导致管道腐蚀严重加剧。
(5)对其他设备的影响含灰量的增加,使得对于除尘器、引风机、仓泵、出渣装置的容量均要求增加,从而增加了机组的投资成本。
3.2 掺烧污泥对污染物排放的影响
(1) SO2的形成和排放污泥的组成包含有机硫和无机硫,SO2的生成与污泥本身的含硫量、炉膛温度、空气过量系数、污泥含水率、湍流强度以及烟气停留时间等都有关系。污泥含水率对烟气中SO2浓度的影响较大,水分的存在会使SO2排放减少。当水分大于40%时,SO2排放急剧下降。
(2) NOx的形成和排放污泥燃烧过程NOx的生成机理一般情况下与煤相同,然而污泥中的氮、挥发分和灰分含量很高,固定碳含量则很低。污泥中的氮含量一般为6%~8%,并以氨的化合物形式存在,因此污泥掺烧后NOx排放比单纯燃烧煤炭更高。
(3)烟尘的形成与排放燃料燃烧时会产生烟尘。污泥中重金属含量较高,在掺烧过程中常以金属化合物或金属盐的形式混入烟气中排放造成污染,或沉积在管道、室壁的表面,加速了设备的腐蚀,同时影响了传热。
(4)二噁英的形成与排放二噁英是多氯二苯并二噁英和多氯二苯呋喃两类化合物的总称,是一种难降解的致癌物,具有热稳定性,通常当温度高于850℃时,才被分解破坏。因此,要求焚烧炉的燃烧温度高于850℃,并保证二噁英的停留时间在2 s以上,这样才可以进行有效分解破坏。目前,电厂1 025 t/h流化床锅炉负荷率较高,锅炉额定负荷下的燃烧温度均可以达到900℃以上,炉膛内烟气停留时间大于5 s。煤粉炉燃烧温度可达更高,但锅炉尾部排放的温度较低,二噁英依然可能存在,还需要进一步研究。
(5)炉渣中重金属的形成与排放在污水处理过程中,70%~90%的重金属元素通过吸附或沉淀而转移到污泥中。污泥掺烧过程中重金属一部分以炉渣的形式排出,一部分由于焚烧炉中出现的过量空气、湍流、真空等原因出现在烟气中,形成飞灰颗粒,从而对机组造成一定的影响,因此需要研究燃煤锅炉在不同运行工况下最佳的掺烧比,减小对锅炉机组产生的影响。
04. 燃煤电厂掺烧污泥的发展趋势
目前,污泥的无害化处理以及资源化利用还处于探索阶段,焚烧和填埋仍将在一定时间内成为我国污泥处理的主流。但研究发现,电站锅炉机组掺烧污泥避免了污泥填埋所产生的生物、化学、物理反应,消除了污泥中的有害气体和渗透液对大气、土壤的二次污染,能使有机物全部氧化,杀死病原体,可最大限度地减少污泥体积,达到了污泥无害化、减量化处理的目的,具有较好的环保效益。总的来说,减少环境危害、降低污泥掺烧成本、控制污泥燃料特性、提高能源回收利用率是未来掺烧污泥技术的主要研究方向。
05.结论
(1)污泥与煤炭掺烧可以极大地降低污泥处理处置的成本,衍生的环境保护、土地资源利用等问题得到了一定程度的解决。电站锅炉进行小比例掺烧污泥,无论在可行性、可靠性和环保性上,均是城市污泥“无害化、减量化、资源化”处理的有效途径之一。但城市污水污泥来源复杂,仍需进行大量的研究和试验。
(2)目前,污泥与煤炭掺烧是通过对电厂现有的设备进行适当改造而进行的,但掺烧污泥对机组设备的磨损、腐蚀不可避免,污染处理费用及设备损坏维修费用高昂是制约电厂进行掺烧污泥应用的主要因素,尚需相应的政策扶持,同样需要加强研究。
作者简介: 林英红(1970—),女,高级工程师。主要研究方向为燃烧与污染物控制、低热值燃料利用技术。E-mail:063@wg92.com。;
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
2024年12月20日,长江环保科技公司、华中分公司与湖北省应城市人民政府共同签署燃煤耦合生物质发电项目合作协议。三方将以此合作为契机,充分发挥各自优势,创新政企合作模式,打造互惠互利、合作共赢的战略合作关系。根据协议,长江环保科技公司、华中分公司将通过技术革新与工艺优化投资建设生物质气
“机组供电煤耗不高于278克/千瓦时,相较改造之前的323克/千瓦时降低45克/千瓦时,煤耗指标达到国内当期在役同等级机组的先进水平。”近日,由哈电集团哈尔滨电气国际工程有限责任公司(以下简称“哈电国际”)承担的国家能源局能源领域首台(套)重大技术装备示范项目——天津国能盘山发电有限责任公
掺烧生物质将成为燃煤机组“脱碳”重要支撑今年6月,国家发展改革委、国家能源局联合印发《煤电低碳化改造建设行动方案(2024#x2014;2027年)》,将生物质掺烧列为三种煤电低碳化改造建设方式之一,明确提出实施煤电机组耦合生物质发电,并将掺烧比例定在10%以上,以实现燃煤消耗和碳排放水平显著降低
近日,集团妈湾电厂1号、2号机组在安全运行30年后,光荣退役,退出历史舞台。它们在深圳能源集团成立初期投运,鞠躬尽瘁三十载,见证了深圳在改革开放浪潮下的蓬勃发展,也承载了深能人凌云壮志般的梦想和追求。作为全国最早在填海区域建造的机组,1号机组于1993年8月20日首次并网发电;2号机组于1994
2023年,煤电碳排放量仍占我国总排放量约40%,在“双碳”目标下,加快存量煤电低碳化改造迫在眉睫。今年7月,国家发展改革委、国家能源局联合印发《煤电低碳化改造建设行动方案(2024~2027年)》(发改环资〔2024〕894号,简称《行动方案》)。《行动方案》制定了分阶段进行煤电低碳化改造建设的时间节
国家能源局近日发布关于十四届全国人大二次会议第2186号建议的答复摘要指出,下一步,我们将继续鼓励煤电机组通过掺烧生物质等降碳方式实现燃煤电厂低碳化发展。关于十四届全国人大二次会议第2186号建议的答复摘要您提出的《关于加大生物质在自备电厂中的掺烧比例,推动石化企业绿色低碳转型》收悉,现
北极星售电网获悉,国家能源局发布关于政协第十四届全国委员会第二次会议第04557号(工交邮电类664号)提案的答复摘要,关于完善市场机制,加快推进全国统一电力市场建设,下一步,国家能源局将进一步加快全国统一电力市场体系建设,优化电力市场总体设计,适应煤电向基础保障性和系统调节性电源并重转
北极星售电网获悉,国家能源局发布关于政协第十四届全国委员会第二次会议第02772号(工交邮电类397号)提案的答复摘要,关于完善电力调度机制和市场机制,提升煤电企业积极性,下一步,国家能源局将进一步加快全国统一电力市场体系建设,持续完善有利于发挥煤电企业调节作用的市场机制,健全完善电能量
山西省能源局9月20日发布《山西省推动能源领域设备更新工作方案》,提出推动煤电行业节能降碳、推进农村地区清洁取暖设备更新改造等措施,动煤炭、煤电、电力、油气、新能源和可再生能源等领域设备更新和技术改造,为建设新型能源体系、助力碳达峰碳中和提供有力支撑。山西省推动能源领域设备更新工作
9月20日,山西省能源局关于印发《山西省推动能源领域设备更新工作方案》的通知,通知指出,支持光伏电站构网型改造,通过电力电子技术、数字化技术、智慧化技术综合提升电站发电效率和系统支撑能力。鼓励通过高效光伏组件、逆变器等关键发电设备更新,合理优化光伏电站开发建设布局和规模,提高光伏电
北极星电力网获悉,8月21日,国家发展改革委办公厅国家能源局综合司关于印发《能源重点领域大规模设备更新实施方案》的通知,其中提到,推进火电设备更新和技术改造。持续推动节能改造、供热改造和灵活性改造“三改联动”,进一步降低煤电机组能耗,提升机组灵活调节能力。推动燃煤耦合生物质发电技术
4月30日,江苏电力交易中心发布关于收集《江苏省电力现货市场运营规则(V2.0版)》意见的公告,计划自5月份起,参考新版规则开展调电验证。经营主体包括发电企业、一类用户、售电公司、电网侧储能、虚拟电厂、微电网等。电网企业代理购电根据国家政策参与现货市场交易。其中,参与中长期交易的公用燃煤
中国电煤采购价格指数(CECI)编制办公室发布的《CECI指数分析周报》(2025年第15期)显示,CECI沿海指数中高热值煤种现货成交价格小幅上扬。曹妃甸指数小幅下行。进口指数高热值煤种现货成交价继续下行。CECI采购经理人指数连续15期处于收缩区间,分项指数中,供给、库存和航运分指数处于扩张区间,需
国际能源研报(2025年4月)(来源:中能传媒研究院作者:杨永明)(中能传媒能源安全新战略研究院)本期核心观点►在经历了一段相对平静的时期后,4月以来,国际石油市场因一系列贸易关税政策的发布而陷入动荡。4月初,贸易争端引发油市震荡,布伦特油价盘中一度跌破60美元/桶。随后,受美国对伊朗施压
产地方面,大部分煤矿保持正常生产,多以长协发运为主,整体供应基本稳定。燃煤电厂和化工等终端企业仍以刚需采购为主,市场整体需求延续偏弱局面。年初以来,港口煤价跌跌停停,累计下跌了106元/吨。本周,煤价小幅回落了9元/吨。大秦线检修已于今日结束,明日开始,铁路进车增多,港口疏港压力加大,
北极星售电网获悉,4月25日,重庆电力交易中心转发重庆市经济和信息化委员会关于印发重庆电力现货市场长周期多月结算试运行工作方案的通知,在已常态开展的连续调电试运行基础上,计划于5月1日至6月30日开展长周期多月结算试运行。出现气候异常等特殊情况时,以保障电力有序供应、保障电网安全运行为原
煤价弱势震荡格局短期难改——煤炭市场研报(2025年4月)来源:中能传媒研究院作者:刘纯丽(中能传媒能源安全新战略研究院)◆2025年3月份,全国规模以上工业原煤产量4.4亿吨,创历史新高,同比增长9.6%,增速加快。1—3月份,规模以上工业原煤累计产量12.0亿吨,同比增长8.1%。作为传统的煤炭主产地
北极星售电网获悉,内蒙古通辽市生态环境局扎鲁特旗分局发布锦泰和通辽绿色铝基新材料源网荷储能源优化示范项目环境影响评价第二次公示,项目位于通辽市扎哈淖尔工业园区,项目总投资530000万元,氧化铝厂区占地面积约982184.97m2,赤泥堆场1#占地面积约350000m2,赤泥堆场2#占地面积约500000m2。拟建
为进一步加强煤电节能减排监管,根据《节约能源法》《大气污染防治法》以及能源监管统计报表制度等相关规定和要求,福建能源监管办汇总统计了2025年一季度福建省统调燃煤电厂节能减排信息,现予公布。一、总体情况2025年一季度,福建省统调燃煤电厂加权(下同)平均供电标准煤耗294.22g/kWh,同比降低0
近日,湖北随州公司“基于AI+物联网的智慧电厂管理平台关键技术研发与应用”项目顺利通过中国电力企业联合会组织的科技成果鉴定。专家组一致认为,项目整体达到国际领先水平。该项目围绕智慧电厂的建设需求,采用创新架构,将人工智能和物联网技术深度融合,打造了覆盖数据采集、传输、分析到决策执行
当ChatGPT的对话刷新速度越来越快,当自动驾驶汽车在街头穿梭,当元宇宙世界构建起数字文明,很少有人意识到——全球数据中心的耗电量正在悄然改写能源版图。根据BloombergNEF最新发布的《2025新能源展望》,人工智能革命正以惊人的速度重塑人类能源命运:2024年可能成为全球碳排放的峰值拐点,但数据
2025年4月19日,粤电阳江海上风电公司下属粤电阳江青洲一、二海上风电场项目永久接入系统受电一次成功,标志着广东能源集团首个百万千瓦级(总装机容量1000兆瓦)深远海风电工程正式迈入高效运行阶段。粤电阳江青洲一、二海上风电项目位于阳江青洲近海深水区海上风电规划场址东北侧,项目水深范围37至4
北极星电力网整理了2025年4月27日至2025年4月30日一周火电项目,涉及项目的核准、开工、投运等。华润镇雄2×350MW项目三大主机中标公示日前,华润镇雄2×350MW项目三大主机中标公示,镇雄低热值煤炭综合利用项目位于云南省昭通市镇雄县泼机镇庙山村,项目规模为2×350MW。详情点击大唐七台河发电3、4号
4月23日,由中国能建湖南火电承建的中煤永城2×1000MW高效超超临界机组工程2号机组锅炉钢架第一根立柱吊装就位,标志着2号机组安装工作全面开始。该项目位于河南省商丘市永城市产业集聚区,是“十四五”期间河南省首批重点煤电项目之一,规划建设2台1000兆瓦超超临界深度调峰燃煤发电机组,并同步配套
4月28日至29日,电力规划设计总院组织召开大别山电厂四期2×1000MW高效清洁煤电项目可行性研究报告审查会。电规总院专家组组长陆国栋,中国中煤电新部副总经理、中煤电力有限公司副总经理李虎,中国电力国际发展有限公司发展部总监金旭,中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司总经理王志军,麻城
大唐延安电厂二期2X1000MW机组项目五通、三通一平施工中标候选人公示(招标编号:CWEME-202504SXYA-S001)第一中标候选人:中建四局安装工程有限公司,投标报价:36358591.00元,工期:满足,质量:良好;第二中标候选人:中铁四局集团有限公司,投标报价:46216317.00元,工期:满足,质量:良好;
大唐哈一热电厂1X660MW超超临界热电联产项目全厂桩基工程施工招标公告
大唐长春二热“退城进郊”2×660MW煤电项目初步设计审查招标公告
北极星电力网获悉,国家能源集团近日发布3台机组通流增容改造EPC公开招标,分别是:宣威分公司9号机组、阳宗海电厂3、4号机组,详情如下:云南公司宣威分公司9号机组通流增容改造EPC公开招标项目招标公告1.招标条件本招标项目名称为:云南公司宣威分公司9号机组通流增容改造EPC公开招标,项目招标编号
华能云南分公司雨汪电厂2×1000MW机组扩建工程施工监理服务招标公告(招标编号:HNZB2025-04-1-462)项目所在地区:云南省曲靖市富源县十八连山镇德厚村雨汪电厂1.招标条件本华能云南分公司雨汪电厂2×1000MW机组扩建工程施工监理服务已由项目审批机关批准,项目资金为企业自筹,招标人为华能雨汪二期(云
历经68小时连续奋战,4月27日,国家电投集团贵州金元织金“上大压小”异地改建项目(2×660兆瓦)1号机组锅炉吹管工作圆满收官,标志着该项目正式跨入整套启动倒计时阶段,为后续汽轮机冲转、并网发电等核心节点奠定了坚实基础。作为贵州省“十四五”重大能源项目,该项目创新采用世界首台660兆瓦超超
安徽省发改委近日将铜陵景昌钢制品有限公司余热发电项目内容予以公示。公示时间自发布之日起,如有意见和建议,请向安徽省能源局反映,反映方式以来人或署名来信(包括电子信函),对匿名方式提出异议的不予受理。项目名称:铜陵景昌钢制品有限公司余热发电项目项目代码:2503-340000-04-05-667476项目
4月28日,国能辽宁公司葫芦岛公司锅炉超低排放改造EPC工程公开招标项目招标公告发布。详情如下:辽宁公司葫芦岛公司锅炉超低排放改造EPC工程公开招标项目招标公告第一章公开招标1.招标条件本招标项目名称为:辽宁公司葫芦岛公司锅炉超低排放改造EPC工程公开招标,项目招标编号为:CEZB250303828,招标
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!