在全球生態環境面臨嚴峻挑戰、可理念的時代浪潮中,環境保護與資源利用的課題愈發凸顯其重要性。城市污泥,作為城市污水處理的必然產物,長期以來猶如橫亙在環保道路上的巨石,正通過燃煤摻燒發電技術,城市污泥實現了從廢棄物到寶貴資源的華麗轉身,構建起全鏈條資源循環利用的典范,開啟了綠色發展的新篇章。這不僅是對環境難題的有力回應,更是為能源與環保協同發展探索出的一條創新之路,引領著行業邁向更加清潔、高效、可持續的未來。
城市污泥主要來源于城市污水處理廠,是污水處理過程中的必然產物。在污水處理的生物處理環節,大量微生物分解污水中的有機物,從而形成了含有多種物質的污泥。其成分復雜多樣,包含大量的有機質,這賦予了污泥一定的熱值,是后續能作為能源利用的關鍵因素。此外,污泥中還含有氮、磷等營養元素,以及各種重金屬和微生物。這些成分使得城市污泥的處理一直是環保領域的難題,但也潛藏著巨大的資源利用價值。
在江西吉安的[華能井岡山電廠,一場關于城市污泥的“變形記”正在悄然上演。城市污泥,作為城鎮污水處理的副產物,曾經面臨著無處可去、處理困難的尷尬境地,但如今,它卻成為了發電的“新寵”。
預處理:污泥“重生”的序曲
在污泥處理的初始階段,即預處理環節,華能井岡山電廠投入了先進的干化技術,這一技術宛如一把神奇的鑰匙,開啟了污泥資源化利用的大門。濕污泥通過特制的密閉轉運罐車,被安全且高效地運至電廠的地下污泥坑暫存。這些轉運罐車采用了嚴格的密封措施,有效防止了運輸過程中可能產生的異味泄漏和環境污染。在地下污泥坑中,濕污泥等待著進一步的處理。
隨后,濕泥無軸螺旋輸送機發揮了重要作用。它以穩定的輸送能力,將濕污泥緩緩輸送至圓盤干燥機內。圓盤干燥機利用先進的間接換熱技術,其內部的換熱圓盤如同一個個高效的能量傳遞器,將熱量均勻地傳遞給濕污泥。在這個過程中,濕污泥中的水分逐漸被蒸發出來。經過一段時間的處理,濕污泥的含水率從原本的60%-80%大幅降低至40%左右。干化后的污泥質地更為松散,不僅降低了后續處理的難度,還顯著提升了其燃燒性能。據測算,每降低10%的含水率,污泥的熱值可提升約200 - 300大卡/千克,為后續高效燃燒提供了有力保障。
干化后的污泥經埋刮板輸送機轉運至干泥倉暫存。埋刮板輸送機在封閉的環境中運行,有效避免了粉塵的飛揚和物料的泄漏。干泥倉則為污泥提供了一個安全、穩定的儲存環境,確保污泥在等待與燃煤摻混的過程中不會發生變質或受到外界污染。
這一系列的預處理過程優勢顯著。一方面,大幅提高了污泥的熱值,使得污泥在后續的燃燒過程中能夠釋放出更多的能量,為發電提供更充足的動力。另一方面,降低了污泥的含水率,減少了因水分過多導致的燃燒不穩定問題,為其在鍋爐中的充分燃燒奠定了堅實的基礎。同時,整個預處理過程始終緊密圍繞環保理念,從運輸到儲存,各個環節都采取了有效的措施,減少了對周邊環境的影響。
摻燒:能量釋放的“和諧樂章”
接著,在摻燒環節,精準控制是關鍵。經過干化處理的污泥被輸送至電廠輸煤皮帶,與燃煤按照嚴格精準的比例進行摻混。研究表明,在一定范圍內,如摻燒比例控制在5%以內,對燃料燃燒的穩定、鍋爐參數和受熱面工作的安全性不會產生不良影響。通過精確的摻燒比例調控,既充分挖掘了污泥的資源價值,又確保了鍋爐的穩定運行與高效發電。在實際運行中,這種協同摻燒方式使燃燒效率提升了約3% - 5%,有效減少了煤炭消耗,降低了發電成本。在實際操作中,電廠運用先進的自動化控制系統,實時監測和調整摻燒比例,確保整個過程的精準性和穩定性。
高效凈化:綠色燃燒的“守護盾牌”
在燃燒過程中,電廠現有的超低排放能力的除塵系統、脫硫系統、脫硝系統等煙氣凈化系統發揮了重要作用。這些設施對污泥燃燒后的煙氣進行協同治理,有效去除了塵、硫、氮等污染物,實現了超低排放,確保了整個燃燒過程的清潔與環保。例如,華能井岡山電廠在摻燒污泥過程中,通過其安裝的先進煙氣凈化系統,對污泥燃燒后的煙氣進行了高效處理,無二次污染產生,既解決了污泥處理難題,又減少了對環境的污染,助力實現碳達峰、碳中和目標。
產物利用:資源循環的“完美閉環”
燃燒后的產物也沒有被浪費,而是繼續在資源循環利用的鏈條上發揮著作用。產生的灰渣經過研磨處理等工序,搖身一變成為了優質的建筑材料原料,可廣泛應用于水泥、建材等行業,實現了資源的最大化利用。據統計,自2018年正式投運以來,華能井岡山電廠憑借先進的技術與高效的運營模式,已累計處理污泥50000噸,每年可節省標準煤2.5萬噸,減少二氧化碳排放6.5 萬噸,同時還為建筑行業提供了大量的灰渣資源。
經濟效益:成本與效益雙手
對于發電企業而言,該模式首先大幅減少了運營成本。利用現有的發電設備和設施進行污泥耦合發電,避免了大規模新建專門污泥處理設施所需的巨額投資和建設成本。以華能井岡山電廠為例,若新建一座同等處理規模的獨立污泥焚燒廠,僅基建投資就可能高達數千萬元,還不包括后續的設備維護、人員培訓等長期運營成本。而采用全鏈條資源循環利用模式,電廠只需在現有設備基礎上進行適當改造,投入相對較少的資金用于污泥接收、輸送和預處理設備的添置,便可實現污泥的有效處理和利用,極大地減輕了企業的經濟負擔。
在發電過程中,污泥燃燒釋放的熱量為發電提供了額外能量支持,直接增加了發電收入。通過精確控制摻燒比例,不僅能保證鍋爐的穩定運行,還能有效提升燃燒效率,減少煤炭消耗。據測算,華能井岡山電廠在合理摻燒污泥后,每年可減少煤炭采購量約 3000 噸。按照當前煤炭市場價格計算,僅此一項就可為企業節省燃料成本數百萬元。同時,增加的發電量又為企業帶來了額外的售電收入。
在發電環節,污泥堪稱一位實力強勁的“發電助力者”。當污泥與燃煤按精準比例摻混后投入燃燒,好似為發電“引擎”添加了高效燃料。經測算,華能井岡山電廠在合理摻燒污泥后,每年因污泥燃燒釋放的額外熱量,發電量增加了約500萬千瓦時。這不僅為社會提供了更多電力,還直接轉化為企業的收益增長。按照當地平均上網電價0.5元/千瓦時計算,僅新增發電量這一項,每年就能為企業帶來額外收入約250萬元。
通過這種協同摻燒方式,燃燒效率如同被精心調校的設備,提升了約 4%。例如,在未摻燒污泥前,電廠每月消耗煤炭 5000 噸,產出電能 800 萬千瓦時;摻燒污泥后,同樣的煤炭消耗下,電能產出提升至 832 萬千瓦時左右,相當于每月多產出電能 32 萬千瓦時,進一步提升了發電環節的經濟效益。
如今,越來越多的地區和企業開始關注并積極推廣這一技術。國家能源局與生態環境部聯合出臺了一系列政策文件,為燃煤耦合污泥發電技術的應用與推廣提供了有力的政策保障。國家能源局發布的《關于推進燃煤耦合生物質發電技改試點工作的通知》,明確鼓勵燃煤電廠開展包括污泥在內的生物質耦合發電項目,在技術改造資金支持、項目審批流程簡化等方面給予優惠政策。生態環境部則從環保監管角度出發,制定了嚴格但具有針對性的污染物排放標準,引導企業在保障環境質量的前提下,高效利用污泥資源。這些政策從不同維度,既推動了燃煤耦合污泥發電技術的規模化應用,又確保了其在環保框架內健康發展。
結語
相信隨著技術的持續進步,政策持續支持以及市場需求增長等因素的共同作用下,城市污泥在燃煤摻燒發電中的全鏈條資源循環利用將迎來更加廣闊的發展前景。期待將來,這一創新模式在更多地區落地生根,為構建 “無廢城市” 筑牢根基,在更多地區形成燎原之勢,推動各地在解決污泥處理難題的同時,實現經濟與環境效益的雙贏,為可持續發展目標做出更大的貢獻。
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