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基于耦合发电的污泥干化技术

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登记号:G20190502

所属行业:制造业

学科分类:环境科学技术及资源科学技术;

关键词: 耦合发电 污泥干化

绿色分类:水污染治理与修复;

  • 基本信息
成果名称: 基于耦合发电的污泥干化技术
成果登记号: G20190502 学科分类: 环境科学技术及资源科学技术;
绿色分类: 水污染治理与修复; 项目关键词: 耦合发电  污泥干化      
推荐单位:

中电环保股份有限公司

成果所处阶段: 成熟应用阶段
合作方式: 技术许可,技术入股, 成果所属行业: 制造业
国家/地区: 中国 知识产权: 发明专利,其他
简介: 点击查看

适用范围:

该技术可应用于工业废水处理产生的属于一般工业固废的污泥、城市废污水处理产生的市政污泥的处理、处置,适用含水率范围广,可用于含水率在50%~85%之间的污泥,在经济较发达、产生污泥量较大、环境要求较高的城市尤其适用。


主要技术内容

(一)基本原理

该技术通过“污泥导热干化+耦合发电”的模式,污泥干化热源采用电厂已在汽轮机做过功、不经再热无法直接利用的低品位蒸汽,通过间接导热干化过程,实现了降低污泥含水率、提高热值,同时利用了电厂余热,借助了电厂现有输煤系统、锅炉、尾气排放处理系统等,使污泥导热干化过程在较低的经济成本下运行,同时将干化后污泥供给电厂作为低热值燃料进行掺烧发电,充分实现污泥的资源化利用。

采用间接导热干化的方式,污泥中的有机物不易分解,热介质不会受到污泥污染,不需分离。干化过程产生的废水通过专有的水处理集成系统处理达标;干化过程中产生的尾气经收集系统收集送入电厂锅炉,回收部分热量和消除二次污染;干化后的污泥含有适量的热能,在燃烧时可回收利用。该技术既充分利用了电厂现有资源,既实现节能、减低成本,又能实现污泥的循环再生利用,满足“节能减排”要求,真正实现污泥的减量化、无害化和资源化。


(二)技术优势

(1)投资优势:该技术与现有热电厂耦合,在不新建焚烧炉的情况下,为既有锅炉提供燃料的方式进行污泥掺烧,充分利用了既有工业炉的燃烧潜力,节省投资成本,以单条生产线100t/d处理规模为例,该技术的投资成本在2000万-2200万之间,低于现在市场上其他技术。

(2)运行费用:该技术系统优化设计、运行参数连锁控制,与同类技术相比降低运营成本25%以上;能源消耗的品种有蒸汽、电,其中蒸汽为主要能源消耗,但因采用电厂已在汽轮机做过功、不经再热无法直接利用的低品质蒸汽,大大节约了能耗。以南京污泥干化焚烧处置项目为例,根据2014年-2018年实际运行情况,年平均处理污泥5.6万吨,年直接运行费用1730万元(不含折旧及财务成本),处置污泥蒸汽单耗控制在1.0吨蒸汽/吨污泥,电能消耗控制在50KWh/吨污泥以内。

(3)运行稳定性:该技术依托电厂稳定热源,为污泥干化提供了能量来源。复合高效节能型污泥干化机的处理过程是全封闭,间接干化,蒸汽与污泥不直接接触,不溶性气体量少,尾气排放量仅为几千方/小时,入炉焚烧达标后可直接排放,二次污染小,使得现场环境良好,没有异味,操作人员无需进行特别防护。同时,设备系统中的氧气含量极低,杜绝了粉尘爆炸的可能性。


技术指标及使用条件

(一)技术指标

该技术是一项新型的污泥资源化综合利用技术,充分利用电厂现有锅炉、蒸汽、烟气处理等设施,实现污泥的减量化、资源化,降低运营成本,并杜绝二次污染的产生。

通过导热干化技术将污泥进行间接干化,使污泥的含水率由80%降至30%左右,污泥体积减少60%左右,送电厂锅炉掺烧污泥体积减少90%以上。

污泥处置过程中产生的废水通过优化的生化处理系统,达到一级A标准,废水处理达标实现回用,回用率95%以上,节约水资源。

废气送电厂锅炉焚烧,超低排放,处置达标率100%。

干化污泥作为低热值燃料按比例与燃煤混合耦合发电,资源利用率95%以上。


(二)条件要求

实现该技术的电厂宜选取30MW及以上机组,并且电厂烟气排放执行超低排放限值标准。


(三)典型规模

该技术处理处置污泥量典型规模为单条生产线100t/d,总规模可设计为多条生产线。


关键设备及运行管理

(一)主要设备

主要设备包括干化机、除尘-余热回收塔、湿污泥储存及输送设备、冷凝器、干污泥储存仓、输送设备等。其中干化机根据设备内流体流动规律、物料间的传热特性、输送特性等技术参数,对内部结构进行有针对性的调整,提高单位面积污泥干化量;除尘-余热回收塔将除尘与余热回收技术结合,进行结构设计,在达到除尘目的的同时进行余热回收,除尘效率98%,经冷凝后除尘效率高于99%,回收热量可达到50%以上。


(二)运行管理

系统的控制采用自动动态调整,可以根据污泥的特性进行联锁调节,同时,污泥干化工艺系统的控制与电厂的控制系统(DCS)控制工艺结合,干污泥输送及上料与电厂主控制系统对接、自动传输,达到就地、远程监视和控制功能,实现现场无人值守水平。


投资效益分析

(以南京污泥资源化综合利用项目400吨/天处理规模为例)

(一)投资情况

项目总投资8288万元,固定资产投资7506万元,其中:工程费用6369万元(包括土建、安装、设备等),工程建设其他费用1137万元。项目实施后正常年销售收入4272万元,年利润总额876万元,年销售税金及附加426万元。投资回收期(税前)7.78年(含二年建设期)。

财务评价指标表明,该项目实施后,在预定的投入产出的情况下,项目投资财务内部收益率为13.66%(所得税后),财务净现值大于零,有较好的经济效益。


(二)运行费用

根据项目特点,燃料动力费为可变成本,其它为固定成本。该项目正常生产年总成本为3236万元,其中:可变成本1652万元,固定成本1584万元。正常年经营成本2736万元。单位运营成本为134元/吨,单位运行成本为158元/吨。


(三)效益分析

1、经济效益分析

(1)利用电厂现有的输煤系统、锅炉系统、汽机系统、除尘、脱硫脱硝系统等现有设施,在满足污泥干化焚烧处置项目良好运行的同时,使项目投资及运行成本大大降低,实现了污泥的资源化循环利用,大大减轻了污泥的处置压力,实现节能减排要求,推动社会循环经济的发展;

(2)通过耦合能源,有效实现节能控煤。该项目采用干化技术对污泥进行处理,将含水率80%污泥干化至含水率30%过程水分蒸发需消耗热能约2600KJ/kg,该项目利用电厂现有热能对污泥进行干化处理,大大减少城市污泥处置的财政支出,与建设独立干化热源的污泥处置项目相比,该项目同比年节约标煤可达约3530.61吨;

(3)通过该项目的开展与推广,形成污泥处理处置的环保“产业链”,可有效带动污泥处置相关上下游产品的研发与生产,拉动区域相关环保产品研发及加工制造业的需求,带动地区污泥处置行业关联产业链的发展,为地方经济创造新的增长点,有效带动区域社会经济的发展。

2、环境效益分析

(1)电厂预留地一般靠城镇区,同时为非居民区,无邻避效应,运输处置具有区位优势;

(2)该技术将污泥干化焚烧处理,大大减轻污泥处置的压力,使污水污泥的体积减少到最小化,节约了大量的土地;

(3)该技术能够完全彻底地消除污泥中所携带的细菌和病毒,钝化和分散化污泥中的重金属,实现无害化处置污泥;将干化过程产生的冷凝废水,经独立的废水处理装置,达到城镇污水一级A排放指标,全部回用或排入污水管网;干化过程产生的尾气及臭气,经收集系统负压抽气,送入锅炉焚烧,再经电厂环保设备处理,达到超净排放标准;在解决污泥污染问题的同时,实现了节能减排、综合利用,避免了对环境造成二次污染。


推广与应用示范情况

(一)推广情况

国家能源局、生态环境部联合下发(国能发电力〔2017〕75号)、(国能发电力〔2018〕53号)文,公布了第一批列入试点项目的84个项目名单,其中燃煤耦合污泥试点项目共计29个,由中电环保参与投资、建设、运营的项目有7个,占比达25%。

近年来,公司复制南京污泥耦合发电示范项目成功模式,投资建设了江苏常熟、徐州、镇江、河南驻马店、广东深圳等十余个污泥耦合发电基地,总建设规模达200万吨/年。

目前公司正积极向全国推广,正在江苏、河南、广东、浙江、安徽、河北等地继续拓展污泥耦合发电基地,业绩、团队、技术等实力日益增强,行业地位不断提高,已成为国内污泥耦合发电示范基地及行业领军企业。


姓名: 李浩源 性别:
出生日期: 职务:
国籍(地区): 中国 联系地址: 中电环保股份有限公司
电子邮件: li.haoyuan@fecomee.org.cn
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