污泥直接掺烧耦合发电在大型燃煤电厂中的应用

污泥直接掺烧耦合发电在大型燃煤电厂中的应用

摘要：随着国民经济和社会的发展，城镇污水处理量大增，由此产生的大量污

泥如何处置是一个事关城市发展和环保保护的重大问题。本文通过分析大型燃煤

电厂直接掺烧污泥的可行性分析，并通过实际案例阐述在大型燃煤电厂中利用现

有的锅炉和环保设备，对污泥进行直接混合燃煤掺烧处置和耦合发电，从而达到

减量化和无害化处置的目标。污泥直接掺烧具有占地面积小、投资少、建设周期

短和运行成本低的特点，可作为目前城镇污泥处置的一个有效方式。

关键词：污泥直接掺烧燃煤火电厂应用

0 引言

城镇化的发展导致污水处理量大幅增加，污水处理产生了大量污泥，这些污

泥中含有重金属、病原体等有害物质，如何将这些污泥进行无害化处理是城市发

展面临的重要问题。高温焚烧是目前最彻底的处置方式，利用现有的大型燃煤火

电厂进行污泥掺烧耦合发电将是一项非常有效的一项措施。

1 污泥的危害及处置方法

1.1 污泥的危害

污泥是污水处理的产物，成分十分复杂，除了含有大量水分外，污泥中还含

有重金属、有机物、病原体微生物、难降解的有毒物质。如果将污泥直接排放在

环境当中，会污染水体和土壤，产生恶臭，造成环境的严重污染。

1.2 目前污泥的处置方法

目前污泥处置方法主要是填埋和焚烧，另外还有堆肥和作为污泥建材使用。

填埋处理会造成水体和土壤污染，占用土地资源。焚烧处置主要利用焚烧炉进行

处置，但投资较大运行费用高，如果焚烧温度低于850℃会掺烧二噁英，造成二

次污染。堆肥处理也会造成水体和土壤污染，并且不能用于农作物，处置受限。

污泥建材由于受到有毒物质和生产过程污染物的影响，利用率很低。

2 燃煤电厂污泥掺烧的可行性

2.1 利用现有设备，节省投资

大型燃煤电厂具备锅炉设备及其附属环保设施，目前大部分大型燃煤发电机

组都完成了超低排放改造，进行污泥掺烧不需要新建焚烧设备和废弃物处理装置，也不需要重新征用土地，节省了大量投资。

2.2 焚烧温度高，不产生二噁英

高参数大容量锅炉炉膛燃烧温度在1200℃以上，污泥混合燃煤燃烧能够在炉

膛有一定的停留时间，能够有效杀死污泥中的病原体，对污泥中有害物质能进行

有效分解，能够有效抑制二噁英的产生，与一般单独焚烧设备相比具有明显的环

保优势。

2.3 产生的灰渣废弃物能够综合利用

目前燃煤火电厂灰渣等废弃物都实现了综合利用，作为水泥、建材的原料加

以综合利用，燃煤电厂进行污泥焚烧，产生的固体废物混入燃煤燃烧的灰渣一起

作为资源综合利用产品的原材料。

2.4 具备较大污泥处置能力

大型燃煤电厂装机容量大耗用燃煤多，即使很小的掺烧比率也能得到较为可

观的污泥掺烧量。例如一座装机200万千瓦的电厂掺烧2%的污泥，每年能够处

置12万吨污泥，相当于一个中等城市的污泥产量。

2.5 运行费用较低

污泥直接混合燃煤掺烧耗能主要是污泥输送电耗，污泥耗电约在0.9kWh/吨，耗能成本约为0.27元/吨。而采用蒸汽干化方式，耗能则大幅上升，每吨污泥干

化需要消耗蒸汽0.9吨、电能40kWh,折算成本达到100元/吨，所以采用直掺方

式具有明显的成本优势。

3 污泥直接掺烧耦合发电实例介绍

燃煤火电厂进行污泥掺烧，可以直接进行掺烧，也可以干化后进行掺烧，两

种方式各有优缺点，现以某电厂污泥直接掺烧为例进行介绍。

3.1 电厂设备介绍

某燃煤电厂拥有两台600MW超临界机组，锅炉为1930t/h超临界直流煤粉炉，π布置、四角切圆燃烧方式，配置6台HP型中速磨煤机。锅炉烟气系统设置脱硝、静电除尘器和脱硫设备，并且完成了超低排放改达到相应的排放标准。

3.2 污泥掺烧工艺流程

该系统新增设备占地200平方米，设置在输煤皮带廊道下方空地上，按照锅

炉燃煤量的2%进行设计，日处理污泥200吨。该系统利用污泥储存及配送系统，将含水率80%的污泥送入电厂输煤皮带，使污泥与燃煤掺混后送入进入原煤仓，

然后通过给煤机进入HP碗式磨煤机进行干燥磨细，经风粉系统进入炉膛燃烧。

燃烧后的烟气经过环保设施处理后排放，污泥燃烧后的固体则混入炉渣和粉煤灰

作为资源综合利用。

3.3 运行实践

3.3.1设备运行情况

污泥直接掺烧系统投运以来运行正常，由于掺烧比率较小，未发现对锅炉及

其环保设备产生影响，掺烧处理污泥6.04万吨，随着运行经验的摸索，目前掺烧

污泥量达到300吨/天，掺烧率达到3%。

3.3.2 效益分析

污泥耦合燃煤直接掺烧项目，总投资400万元，新增运行人员4人，运行成

本主要是电力消耗和人工费用，电厂进行污泥掺烧处置的收益主要是污泥处置费

收益和政策补贴收益。该电厂2018年掺烧污泥6.04万吨，掺烧处置费收入1328.8万元，政策性补贴电量收益300万元，扣除设备折旧、人工成本和日常检

修维护费用，产生的经济收益为1571万元。

3.4 直接掺烧的优缺点

燃煤电厂采用直掺方式处置城市污泥，与采用干化焚烧处置方式比较具有明

显的优点：（1）新增污泥处置系统简单、占地面积小，节省投资。（2）耗能低，运行成本低。系统主要消耗少量电能用于于输送污泥，电耗不到1kWh/吨，而蒸

汽干化需要耗用大量蒸汽和电能。（3）系统简单，设备维护检修费用低。

虽然直接掺烧存在经济上的优势，但也存在如下缺点：（1）污泥掺烧比率受到限制。含有80%水分的污泥直接在输煤皮带上混合燃煤进行掺烧，必须考虑到

对磨煤机运行和锅炉燃烧工况的影响。（2）污泥不能在存储仓中长时间存储，

否则就会发生恶臭，对环境和人员造成影响，入厂后的污泥必须及时进行掺烧。（3）直掺与干化后掺烧相比，污泥含水量大，不能有效利用污泥的热值，干化

后含水30%污泥热值可达1900大卡，而直掺的污泥热值只有130大卡甚至更低。

4 结论

依托大型燃煤发电厂进行污泥焚烧处置，是目前污泥处置的一个有效措施。

目前电厂主要有直接掺烧处置和干化掺烧处置两种方式，而直接掺烧具有设备投

资少、运行费用低的优点，在经济上具有较大优势。大型电厂耗用燃煤较多，根