低碳戰略下的污泥自持焚燒發展方向
9月17日,面對行業密切關注的自持焚燒相關問題,無錫國聯環??萍脊煞萦邢薰靖笨偨浝項顫h文在“2021(第十三屆)上海水業熱點論壇”上,以 “市政污泥自持焚燒技術與應用”為題做了主題分享。
據E20數據,近三年新建污泥處置項目中,采用污泥干化焚燒工藝占比高達70%左右,其中焚燒占比高于自持焚燒。造成這一現象的原因包括自持焚燒受污泥體量規模限制、自持焚燒對于污泥后端處理會產生一定影響等等,同時自持焚燒的全成本價格也是行業關心的熱點。
9月17日,面對行業密切關注的自持焚燒相關問題,無錫國聯環??萍脊煞萦邢薰靖笨偨浝項顫h文在“2021(第十三屆)上海水業熱點論壇”上,以 “市政污泥自持焚燒技術與應用”為題做了主題分享。
楊漢文
污泥處理處置行業現狀
污泥處置規模及焚燒處置規模大幅提高。楊漢文表示,據E20研究院數據,2015~2020年,我國城鎮(城市、縣城)濕污泥(含水量80%)產生量從3800余萬噸提高到5100余萬噸,污泥無害化處置率從約40%提高到約67%。而因為政策(如不再新批填埋場)、當地經濟條件、當地泥質泥量等種種原因,污泥處置各類工藝路線發展狀況不同,其中焚燒工藝得到了大規模的擴張。在2015年,污泥單獨焚燒規模約6000噸/日,協同焚燒規模約7000噸/日,合起來超13000噸/日,而在2020年,污泥單獨焚燒規模約12000噸/日,協同焚燒規模約15000噸/日。五年時間里,焚燒規模增加了100%以上。
單獨焚燒與協同焚燒適用情況不同。污泥焚燒工藝包括單獨焚燒與協同焚燒兩種處置路線。各有自己的優勢與顧慮。
單獨焚燒的優勢與顧慮。污泥單獨焚燒技術路線的優勢在于:第一,不受后端協同要素制約; 第二,熱能可利用,節省大量輔助能源(煤氣、天然氣)采購費用;第三,不受季節影響,全年可以不間斷運行(在用電高峰期,水泥廠等愿意接受污泥摻燒的工廠往往要停工停產,但污泥處理處置是一年365天每天都需要進行的)。
單獨焚燒技術路線的顧慮在于:第一,單獨焚燒處置設施投資相對較大;第二,單獨焚燒鄰避問題較突出,落地有一定難度;第三,單獨焚燒系統復雜,針對運行過程中產生的水、氣、聲、灰渣問題的管理難度較大;第四:單獨焚燒的處理成本較高。
單獨焚燒的適用情況。楊漢文總結:單獨焚燒適合日處理濕污泥(含水率超80%)大于400噸,且污泥有機物含量大于40%(保證污泥熱值達到2000大卡以上)的情況。
協同焚燒(摻燒)的優勢與顧慮。污泥協同焚燒技術路線的優勢在于:第一,協同焚燒前期設施投資成本較低;第二,協同焚燒可有效減少處置端的環保問題;第三,協同焚燒手續辦理較為方便;第四,有政策扶持,熱電廠接受協同焚燒意愿較強。
協同焚燒技術路線的顧慮在于:第一,協同焚燒受后端摻燒路徑制約較強,處置成本后期變化可能較大,存在“坐地起價”現象;第二,存在一些政策方面問題,如禁止跨區轉運污泥等。
協同焚燒的適用情況。楊漢文總結:協同焚燒適合污泥產量較小,不具有規模效應,或具備較豐富協同焚燒資源的區域采用。
低碳戰略下的污泥自持焚燒路線
國聯環科污泥自持焚燒技術路線。楊漢文介紹,針對污泥單獨焚燒的優勢與顧慮,國聯環科揚其長,避其短,自2010年開始,研發出一套“調質深度脫水+干化+自持焚燒”的技術路線,適用于日處理污泥400噸(以含水率80%計)以上,污泥有機物含量大于40%,適合建獨立焚燒裝置(2條生產線)。
在該工藝路線下,首先將含水率97%或80%的濕污泥深度脫水至60%,繼而泥餅通過圓盤干燥機間接干化到含水率40%以下,干化后污泥進入流化床焚燒爐焚燒。污泥單獨焚燒所產生的熱煙氣經省煤器回收熱能用于前端自身的污泥干化,全過程無需添加額外輔助燃料,熱能回收后的焚燒煙氣經系統處理達標排放,執行《生活垃圾焚燒污染控制標準》( GB 18485—2014),焚燒后產生的灰渣作為建材使用或填埋。
該工藝路線具備以下特點:第一,實現了全過程能量自平衡,無需投加任何輔助燃料。隨污泥有機質提升,經優化設計新一代產品甚至可實現以電能或蒸汽形式的能量輸出,回收熱能;第二,關鍵設備為高新技術產品,全套設備自主設計及生產,具有完全自主知識產權,全部實現國產化,距離近,服務及時。以國聯環科旗下常州武進項目為例,全流程處理(污泥含水率98%或80%)投資費用2.5億元,可日處理市政污泥450噸;第三,高經濟性,污泥干化焚燒各工藝段自動化程度高,獨立自持干化焚燒無需添加額外熱源、能源、燃料(焚燒爐啟動點火時除外),節省了大量輔助能源采購費用,降低了運行成本。常州自持焚燒項目全流程運行成本僅為450元/t,與國內大多污泥摻燒項目運行成本差距較小,具有較大競爭力。第四,污泥焚燒處置后灰渣比例小,約為3:7,較大降低了污泥處置成本;第五,占地面積小,以常州武進項目為例,日處理污泥450噸,占地僅11.8畝(約7866.67平方米)。
行業焦點——石灰藥劑。針對目前行業重點關注的石灰藥劑問題,楊漢文介紹,目前調質深度脫水仍使用石灰及三氯化鐵藥劑,目前是污泥脫水成本最優、適應環境最廣的藥劑。經脫水后污泥呈堿性,經多年的使用,不存在對鍋爐有腐蝕作用,經在線煙氣檢測,焚燒煙氣排放達標,未對環境造成影響。同時,因在前端投加石灰可在后續煙氣凈化系統中免堿洗步驟,還可減少設備投資和運行成本。但考慮到石灰藥劑生產過程中的環境成本及日益趨嚴的政策限制,國聯環科正聯合研發新型脫水藥劑以替代石灰。