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。
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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，根据实际运行经验，掺烧3%污泥不会对发电生产和设备造成影响，所以利用大型燃煤电厂进行污泥直接掺烧，能够产生较好的环保效益和社会效益，也能为发电企业带来额外的经济收益。让发电企业能够融入城市发展，服务地方经济，解决城市面临的污泥处置的环境问题，是目前发电企业转型升级、向综合能源服务领域拓展的一次有益的探索和尝试。
参考文献：
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[2] 李鲁涛. 循环流化床锅炉掺烧湿污泥的应用[J]. 中国环保产业, 2018（10）：64-65.
作者简介：
岳伟斌（1979年－），男，南京溧水人，工程师、经济师，从事火电厂生产管理工作。
论文作者:岳伟斌
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/20
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