燃煤耦合污泥焚烧发电技术的研究和应用
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策》：鼓励污泥干化焚烧联 用或作为低质燃料在火力发电厂焚烧炉、垃圾焚烧炉混烧
我国干化焚烧技术发展滞后
我国早期的污泥处理处置主要为农田利用和简易堆放，干化 焚烧在2000年后逐渐得到重视，高价购置的进口设备“水土 不服”
进口设备
我国污泥
沙量高 粘性大 热值低 成分杂
2017年11月，国家能源局、环保部 发布《关于开展燃煤耦合生物质发 电技改试点工作的通知》
鼓励燃煤机组依托煤电高效发电系 统和污染物集中治理设设施，消纳 农林废弃残余物、生活垃圾以及污 水处理厂、水体污泥等生物质资源
试点享受生物质电量相关支持政策
发达国家的经验
日本：自2003年8月下旬开始，日本电源开发公司将在长崎县松浦市 松浦火力发电站，进行干燥下水道污泥燃料的混烧试验；2005年9月 ，东京电力公司、东京都政府和生物燃料公司三方联合研究用下水 道的污泥发电，东京都政府负责建设从下水道污泥中提取碳水化合 物燃料的工厂，生物燃料公司负责工厂管理，制成的燃料送到福岛 县由东京电力公司管辖的燃煤火力发电厂燃烧发电
木屑 6#调理剂+木屑 8#调理剂+木屑
2#调理剂
剂量 0
4ppm 8ppm 12ppm 4ppm 8ppm 12ppm 8ppm 4ppm 12ppm
为什么脱水后含水率仍高达80%？
污泥水分赋存形态
定量测定了污泥中自由水、间隙水、表面结合水和内部结合水的分布特性和析 出规律，发现表面结合水和内部结合水难以采用机械方法脱除
表面结合水 内部结合水
间隙水
自由水
污泥显微图像
水分分布测定装置
水分析出速率（kg/min kgDS）
水分分布规律
0.0035
0.0030
德国：2001年便有43家燃煤电厂混烧废弃物。德国经过长期对发电 厂焚烧污泥的研究证明，污泥占燃料总量的8~9%以内，对尾气净化 和发电厂正常运行没有不利影响
目录
1. 政策需求 2. 关键技术 3. 成果应用 4. 总结展望
耦合焚烧发电的工艺流程
脱水干化
煤粉炉 循环流化床
降创低新污点泥含一水率是关键
污泥总量多、危害大
我国仅城镇污水污泥年产生量达4000万吨，若计及印染、 造纸等工业污泥，每年排放总量不亚于生活垃圾
污水处理设施建设存在“重水轻泥”的现象，80%以上的 污泥未得到妥善处理，造成严重的二次污染
国家重大需求
国家高度重视污泥的无害化处理处置
2000年 2008年 2009年 2010年 2017年
燃煤耦合污泥焚烧发电技术 的研究和应用
目录
1. 政策需求 2. 关键技术 3. 成果应用 4. 总结展望
污泥哪里来？
保护 环境 是人 类面 临的 重大 课题
大气 水 固体废弃物
污水处理厂
净水 污染物浓缩 成为：污泥
污泥的特性？
含水率高：经过脱水后含水率高达80%，水分分布复杂 有害物质含量高：有机污染物、寄生虫卵、重金属 热值低：干基热值仅为煤的三分之一 复杂液固废弃物：粘结性、持水性
污泥焚烧的烟气应进行处理，并满足《生活垃圾焚烧污染控制标准》 （GB18485）等有关规定。污泥焚烧的炉渣和除尘设备收集的飞灰 应分别收集、储存、运输。鼓励对符合要求的炉渣进行综合利用； 飞灰需经鉴别后妥善处置
国家支持燃煤耦合污泥焚烧发电
利用现有煤电高效发电系统和先进尾气净化设施，消纳污 泥等生物质资源，避免重复建设，实现低碳清洁发展
目前现状
填埋
63.06%
好氧发酵+农业利用
21.62%
13.51% 露天堆放
1.8%
焚烧
目前我国污泥无害化处置率仅15.31% （数据来源：住房和城乡建设部）
中国污泥的特点
→ 生活和工业污水混排，重金属含量高， 很多污泥不适合农用 → 产生量多，热值低，含砂量大，对干化 焚烧设备要求高
干化焚烧的优点
0.0025 0.0020 0.0015 0.0010 0.0005
ຫໍສະໝຸດ Baidu
内部结合水 表面结合水
自 由 水
间隙水
0.0000 0 10 20 30 40 50 60 70 80
含水率（%）
结合能（kJ/kg）
结合能分布
1400 1200 1000 800 600 400 200
0 0
10 20 30 40 50 60 70 80
《城市污水处理及污染物防治技术政策》
《城市污水处理厂污水污泥处理处置最佳可行性技术导则》 《城镇污水处理厂污泥处置泥质标准》
《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策》
《关于加强城镇污水处理厂污泥污染防治工作的通知》 《城镇污水处理厂污泥处理处置污染防治最佳可行技术指南》
《关于开展燃煤耦合生物质发电技改试点工作的通知》
发达国家污泥处置主要采用焚烧和土地利用，填埋比例逐渐降低。其中日本（71%）、 德国（50%）、荷兰（100%）、比利时（90%）、奥地利（64%）等国以焚烧为主
欧盟
(%)
(%)
我国：污水处理存在生活和工业污水混排的现象，有害物质含量高，干化焚烧 具有减容明显、无害化彻底、占地小、可资源化利用等特点，是更适宜的选择
→焚烧可以使污泥的体积减少到最小化（减 量90%），焚烧灰可以综合利用 →焚烧处理占地面积小，处理速度快，不需 要长期储存 →可以回收能量，用于污泥自身的干化和发 电供热 →能够使有机物全部碳化，杀死病原体，消 除臭气，使污泥彻底无害化 →采用严格的尾气处理措施，避免二次污染
焚烧是污泥无害化处置主要方法
含水率（%）
1. 污泥调理+深度脱水
通过热水解和添加调理剂等方法进行 污泥调理，打破污泥细胞，使细胞内在 水分得以有效脱除 借助高干度脱水机，最低可脱水至含 水率50%以下
调理后
2000X电镜图像
调理剂确定
实验 结果
添加 无
4#调理剂
6#调理剂
8#调理剂
化学调理
确定了以聚丙烯酰胺（PAM）和 木屑生物质为主的调理剂组成和 最佳浓度
水土不服 粘滞磨损严重 焚烧效率偏低 投资运行昂贵
《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防 治技术政策》
经济较为发达的大中城市，可采用污泥焚烧工艺。鼓励采用干化焚 烧的联用方式，提高污泥的热能利用效率；鼓励污泥焚烧厂与垃圾 焚烧厂合建；在有条件的地区，鼓励污泥作为低质燃料在火力发电 厂焚烧炉、水泥窑或砖窑中混合焚烧
我国干化焚烧技术发展滞后
我国早期的污泥处理处置主要为农田利用和简易堆放，干化 焚烧在2000年后逐渐得到重视，高价购置的进口设备“水土 不服”
进口设备
我国污泥
沙量高 粘性大 热值低 成分杂
2017年11月，国家能源局、环保部 发布《关于开展燃煤耦合生物质发 电技改试点工作的通知》
鼓励燃煤机组依托煤电高效发电系 统和污染物集中治理设设施，消纳 农林废弃残余物、生活垃圾以及污 水处理厂、水体污泥等生物质资源
试点享受生物质电量相关支持政策
发达国家的经验
日本：自2003年8月下旬开始，日本电源开发公司将在长崎县松浦市 松浦火力发电站，进行干燥下水道污泥燃料的混烧试验；2005年9月 ，东京电力公司、东京都政府和生物燃料公司三方联合研究用下水 道的污泥发电，东京都政府负责建设从下水道污泥中提取碳水化合 物燃料的工厂，生物燃料公司负责工厂管理，制成的燃料送到福岛 县由东京电力公司管辖的燃煤火力发电厂燃烧发电
木屑 6#调理剂+木屑 8#调理剂+木屑
2#调理剂
剂量 0
4ppm 8ppm 12ppm 4ppm 8ppm 12ppm 8ppm 4ppm 12ppm
为什么脱水后含水率仍高达80%？
污泥水分赋存形态
定量测定了污泥中自由水、间隙水、表面结合水和内部结合水的分布特性和析 出规律，发现表面结合水和内部结合水难以采用机械方法脱除
表面结合水 内部结合水
间隙水
自由水
污泥显微图像
水分分布测定装置
水分析出速率（kg/min kgDS）
水分分布规律
0.0035
0.0030
德国：2001年便有43家燃煤电厂混烧废弃物。德国经过长期对发电 厂焚烧污泥的研究证明，污泥占燃料总量的8~9%以内，对尾气净化 和发电厂正常运行没有不利影响
目录
1. 政策需求 2. 关键技术 3. 成果应用 4. 总结展望
耦合焚烧发电的工艺流程
脱水干化
煤粉炉 循环流化床
降创低新污点泥含一水率是关键
污泥总量多、危害大
我国仅城镇污水污泥年产生量达4000万吨，若计及印染、 造纸等工业污泥，每年排放总量不亚于生活垃圾
污水处理设施建设存在“重水轻泥”的现象，80%以上的 污泥未得到妥善处理，造成严重的二次污染
国家重大需求
国家高度重视污泥的无害化处理处置
2000年 2008年 2009年 2010年 2017年
燃煤耦合污泥焚烧发电技术 的研究和应用
目录
1. 政策需求 2. 关键技术 3. 成果应用 4. 总结展望
污泥哪里来？
保护 环境 是人 类面 临的 重大 课题
大气 水 固体废弃物
污水处理厂
净水 污染物浓缩 成为：污泥
污泥的特性？
含水率高：经过脱水后含水率高达80%，水分分布复杂 有害物质含量高：有机污染物、寄生虫卵、重金属 热值低：干基热值仅为煤的三分之一 复杂液固废弃物：粘结性、持水性
污泥焚烧的烟气应进行处理，并满足《生活垃圾焚烧污染控制标准》 （GB18485）等有关规定。污泥焚烧的炉渣和除尘设备收集的飞灰 应分别收集、储存、运输。鼓励对符合要求的炉渣进行综合利用； 飞灰需经鉴别后妥善处置
国家支持燃煤耦合污泥焚烧发电
利用现有煤电高效发电系统和先进尾气净化设施，消纳污 泥等生物质资源，避免重复建设，实现低碳清洁发展
目前现状
填埋
63.06%
好氧发酵+农业利用
21.62%
13.51% 露天堆放
1.8%
焚烧
目前我国污泥无害化处置率仅15.31% （数据来源：住房和城乡建设部）
中国污泥的特点
→ 生活和工业污水混排，重金属含量高， 很多污泥不适合农用 → 产生量多，热值低，含砂量大，对干化 焚烧设备要求高
干化焚烧的优点
0.0025 0.0020 0.0015 0.0010 0.0005
ຫໍສະໝຸດ Baidu
内部结合水 表面结合水
自 由 水
间隙水
0.0000 0 10 20 30 40 50 60 70 80
含水率（%）
结合能（kJ/kg）
结合能分布
1400 1200 1000 800 600 400 200
0 0
10 20 30 40 50 60 70 80
《城市污水处理及污染物防治技术政策》
《城市污水处理厂污水污泥处理处置最佳可行性技术导则》 《城镇污水处理厂污泥处置泥质标准》
《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策》
《关于加强城镇污水处理厂污泥污染防治工作的通知》 《城镇污水处理厂污泥处理处置污染防治最佳可行技术指南》
《关于开展燃煤耦合生物质发电技改试点工作的通知》
发达国家污泥处置主要采用焚烧和土地利用，填埋比例逐渐降低。其中日本（71%）、 德国（50%）、荷兰（100%）、比利时（90%）、奥地利（64%）等国以焚烧为主
欧盟
(%)
(%)
我国：污水处理存在生活和工业污水混排的现象，有害物质含量高，干化焚烧 具有减容明显、无害化彻底、占地小、可资源化利用等特点，是更适宜的选择
→焚烧可以使污泥的体积减少到最小化（减 量90%），焚烧灰可以综合利用 →焚烧处理占地面积小，处理速度快，不需 要长期储存 →可以回收能量，用于污泥自身的干化和发 电供热 →能够使有机物全部碳化，杀死病原体，消 除臭气，使污泥彻底无害化 →采用严格的尾气处理措施，避免二次污染
焚烧是污泥无害化处置主要方法
含水率（%）
1. 污泥调理+深度脱水
通过热水解和添加调理剂等方法进行 污泥调理，打破污泥细胞，使细胞内在 水分得以有效脱除 借助高干度脱水机，最低可脱水至含 水率50%以下
调理后
2000X电镜图像
调理剂确定
实验 结果
添加 无
4#调理剂
6#调理剂
8#调理剂
化学调理
确定了以聚丙烯酰胺（PAM）和 木屑生物质为主的调理剂组成和 最佳浓度
水土不服 粘滞磨损严重 焚烧效率偏低 投资运行昂贵
《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防 治技术政策》
经济较为发达的大中城市，可采用污泥焚烧工艺。鼓励采用干化焚 烧的联用方式，提高污泥的热能利用效率；鼓励污泥焚烧厂与垃圾 焚烧厂合建；在有条件的地区，鼓励污泥作为低质燃料在火力发电 厂焚烧炉、水泥窑或砖窑中混合焚烧