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污泥发电现状及趋势

  • 来源: 大唐华东电力试验研究院 锅炉所
  • 作者: 张科
  • 发布时间: 2018-04-02

污泥发电现状及趋势

大唐华东电力试验研究院 锅炉所 张科

1. 污泥发电现状

污泥作为污水处理的伴生物,占污水总量的0.5%~1%。污泥是低热值燃料,含水量高,易腐烂,有强烈的臭味。污泥中含有近40%的有机生物质,具有可燃性,所以污泥既被视为废弃物,又被视为一种生物质资源。

污泥发电主要有以下2种方式:

(1)   污泥燃料燃烧发电。

一般都是先将污泥干化(干化后,污泥热值相当于标准煤热值的1/3),再按一定比例与煤掺烧,利用蒸汽发电。污泥中含有80%左右的水分,一般干化到含水40%。污泥干化技术很多,有些用热源,有些用余热。形成企业污水——污水处理厂——污泥——热电厂循环硫化床焚烧——发电的资源循环链。

以污泥燃料焚烧为核心的污泥发电是一种很好的处理污泥方法,污泥焚烧具有减容、减重率高,处理速度快,无害化较彻底,余热可用于发电,焚烧后产生的灰渣可以用于改良土壤、筑路、制砖瓦、陶瓷、混凝土填料等优点。

美国近200家污水处理厂采用焚烧方式处理污泥,占全美处理总量的20%。日本东京电力公司、东京政府和生物燃料公司用下水道污泥发电,2007年正式投入运行,东京每年产生130t下水道污泥,其中9900t污泥制成燃料污泥送火力发电厂发电。1998年,英国伦敦开始将污泥进行脱水、干燥、粉碎,然后利用污泥燃烧的热能作为能源进行发电。2005年,浙江绍兴采用具有我国自主知识产权的煤助燃循环硫化床技术兴建了国内首座污泥焚烧发电大型示范项目,日处理污泥1500t以上,污泥处理价格为80/t,年上网电力2.66×108kW·h,供蒸汽150t/h1天可节约原煤450t,相当于每年节约原煤13.5t2006年,浙江省富阳市某污水处理厂将污泥(600t/d)焚烧发电,焚烧灰渣制成建材替代红砖。20071月,宁波污泥处理一期工程已正式投运。该工程日处理污泥400t,年发电量达730kW·h20076月在合肥投产运行的污泥发电供热项目,日产污泥300t,燃烧后灰渣用作修路。

(2)污泥厌氧消化产生沼气发电。

先用污泥生产沼气,再将沼气焚烧发电。污泥发电的主要方法是通过污泥厌氧发酵,产生沼气,然后沼气在燃气内燃机的气缸内燃烧做功,把化学能转换成机械能,最终产生电能和热能。这种方法无需对污泥进行脱水处理,经厌氧罐发酵后,能消化75%~80%的污泥,剩余20%~25%的沼渣经脱水无害化处理后,还可制成有机肥;产生的沼气回收到沼气罐内,随时可用于发电,供污水处理厂循环自用;发电产生的余热一部分用来加温发酵池,剩下部分用于区域供热,实现热电联产。

利用污泥消化产生的沼气发电,发电设备主要有两种:一种是燃气机-发电机系统;另一种是污泥厌氧消化产生沼气通过改质器转化为氢气,经燃料电池发电。

德国城市污水处理厂对污泥处理有85.4% 以上采取中温厌氧消化,利用产生的甲烷发电,基本保证了污水处理厂的供电要求。如:德国KA-helmstedt (sewagen treatment plant helmsstedt)污水处理厂(处理污水10×104t/d)污泥发电系统。污泥消化后产沼气6000m3/d,其热值为23MJ/m3。年发电量120×104kW·h,相当于污水处理厂全年运行耗电量的90%~95%,同时还可满足处理工艺中的供暖及冬季全厂车间、办公室的供暖。海口市白沙门污水处理厂借鉴了德国处理污泥的经验和技术。该厂消化池产气量为4800~6000m3/d。发电量相当于厂内平均用电量的27%,每月节省电费约15~18万元。沼气发动机产生的废热用于加热消化池中污泥,在正常运行的23月产生的废热用于加热污泥后仍有剩余。北京高碑店污水处理厂,日处理污水100m3,日产污泥4000m3,全部进行高温消化处理,沼气产量1.8m3/d。按沼气发电1.7kW·h/m3计算,每天发电量为3kW· h1年节约电费500万元。年发电量近1000kW·h,相当于5000户家庭1年的用电量。2006年北京小红门污水处理厂污泥发电装置建设完成,2007年开始利用污泥发电。小红门污水处理厂是北京第二个装备污泥消化、沼气发电系统的污水处理厂,每天可从约2000m3污泥中提出沼气,年最高发电量1.8kW·h

2. 污泥发电存在问题

污泥发电项目工艺性较为复杂,在实际运行中仍然存在许多问题,现有的污泥发电厂,很难取得良好的经济效益。

1)污泥含水率较高(通常80%),连续燃烧需要添加部分助燃剂进行。

2)发电产生的电量较小、电的质量不高、很难并入大网使用。并且污泥发出的电并网,涉及到地方多个部门,现在没有规范化,电价和并网的切实落实仍需要解决。

3)污泥产量随季节变化不稳定,相对于连续稳定发电,不易满足发电机的需求。电厂与企业间的衔接以及污泥的存储运输等方面也存在一定问题。

4)发电机维护保养需要专业人士,零部件的生产少、供货不及时,连续使用中维护不方便。污泥会产生渗透液,电厂每年需要有12个月的时间检修设备,电厂不运行期间污水处理厂产生的大量污泥仍然需要处理,因此电厂需要建设储存量较大的储存池,并且储存池需要密闭、负压,防止臭味散出。这些都大大增加了电厂设备成本。

5)产生噪音和粉尘,影响环境。污泥成分复杂,含有较高浓度的重金属元素等有害物质,印染厂等工业企业产生的污泥相较于生活污泥而言成分更为复杂。因此污泥灰渣还要进行环保测评,并且增加处理有毒气体的设备,防止焚烧污泥带来的二次污染。

3. 污泥发电在我国的发展前景

污泥发电能够达到污泥处理最终无害化、资源化的目的,大量燃用污泥有利于环境保护,符合国家资源无害化处置政策,在我国具有广阔的前景。


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