前言
如今,隨著環保意識的增強和對資源綜合利用的深入推進,火電廠污泥摻燒技術作為一種有效處理污泥的方式,受到了廣泛關注。火電廠污泥摻燒不僅能夠解決污泥處置難題,實現污泥的減量化、無害化和資源化,還能在一定程度上提高火電廠的能源利用效率,具有顯著的環境效益和經濟效益。
在這一背景下,相關標準規范的制定和實施對于確保火電廠污泥摻燒的安全、高效和環保至關重要。從《燃煤耦合污泥發電控制技術規范》到《燃煤電廠耦合處理城鎮污水處理廠污泥污染物控制標準》,再到《GB/T 24602 城鎮污水處理廠污泥處置 單獨焚燒用泥質》等,一系列標準對火電廠污泥摻燒的各個環節,如入爐污泥泥質、摻燒比例、污染物排放等都做出了明確要求,為火電廠污泥摻燒項目的建設和運行提供了堅實的依據。
火電廠污泥摻燒的標準文件:
《燃煤電廠耦合處理城鎮污水處理廠污泥污染物控制標準》:
入爐污泥要求:入爐摻燒的污泥污染物重金屬浸出濃度宜滿足 GB/T24602 表 2 的要求;進入燃煤耦合污泥電廠的污泥應采用密閉專用車輛運輸至廠內污泥存儲庫;用于濕污泥貯存的污泥存儲庫應具有良好的防滲性能,內部應處于負壓狀態,形成負壓所需的排氣需進行有效處理,滿足排放要求。
排放控制要求:燃煤耦合污泥發電鍋爐大氣污染物執行相應的排放限值;應采取措施控制燃煤、污泥等物料儲存、轉運以及工藝過程中的顆粒物、惡臭等污染物排放;氨、硫化氫、甲硫醇和臭氣濃度廠界排放限值應依據燃煤電廠所在區域執行相應標準;工藝廢水可入爐處理,經廢水處理系統處理后的水應優先考慮循環再利用,必需排放時,處理后的廢水中污染物最高允許排放濃度應符合 GB8978 的規定;噪聲控制應符合 GB12348 的規定;產生的爐渣與粉煤灰應分類、收集、貯存、運輸,進行綜合利用。
監測要求:企業應建立監測制度,制定監測方案,對污染物排放狀況開展自行監測;應在規定的污染物排放監控位置進行采樣,設計、建設、維護永久采樣口、采樣測試平臺和排污口標志;應安裝大氣污染物自動監測系統,且安裝、調試、驗收、運行及管理按相關規定執行;對煙氣中汞及其化合物的監測每年應至少開展 1 次,對煙氣中二噁英類的監測應每年至少開展 1 次,其他大氣污染物排放情況監測的頻次、采樣時間等按有關規定執行。
《燃煤耦合污泥發電控制技術規范》:
選址要求:優先依托工業園區內熱電聯產機組;禁止在生態保護紅線等禁止污染類項目選址的區域內建設;與常住居民區、農用地、地表水體以及其他敏感對象之間合理的位置關系應依據環境影響評價結論確定。
入爐污泥泥質要求:污泥耦合發電項目入爐泥質指標及限值需要同時滿足 GB/T 24602 中污染物指標限值要求和 GB 24188 的要求;在電廠沒有安裝污泥干化設備之前,要求入廠污泥的全水分低于 60%。
污泥監管要求:污泥轉移應使用污泥轉移聯單,鼓勵全流程信息化管理,污泥運輸車輛上要裝封條;運輸車輛必須安裝 GPS 系統,做好防水防滲設施;污泥應存儲在封閉儲倉,嚴禁存放在露天堆場;污泥耦合發電項目如果需要廠內干化時,污泥干化產生的水蒸汽應進行冷凝回收再利用,干化過程的惡臭污染物應送入鍋爐進行高溫分解。
污泥摻燒比例:入爐的污泥重量(折算到干化污泥)不應大于入爐原煤重量的 8%。
《T/ZDL 008-2023 燃煤耦合污泥熱電聯產技術規范》
該規范由浙江省電力行業協會發布。規定了燃煤耦合污泥熱電聯產的摻燒過程要求等內容,包括入爐泥質、含水率、摻燒比例等方面的要求。
入爐泥質
理化指標:pH 應大于等于 5 小于等于 8;進入干化系統的含水率不應大于 80%,低位熱值應大于 3500kJ/kg,有機物含量大于 50%。入爐污泥污染物浸出允許濃度指標應滿足 GB/T 24602 的要求。
泥質指標及限值:需滿足 GB 24188 的要求。
入爐污泥含水率:應低于 40%。
摻燒比例:采用循環流化床爐型進行燃煤耦合污泥熱電聯產,入爐的污泥質量(折算到干化污泥)不應大于入爐設計原煤質量的 60%。對于煤粉爐爐型,標準中未明確提及具體的摻燒比例要求。
污染排放標準
《燃煤耦合固廢發電污染物排放技術導則》
換算基準:文件中規定的各項污染物濃度的排放限值,均指在標準狀態下以 11%(V/V%)O?(干煙氣)作為換算基準換算后的基準含氧量排放濃度。
《生活垃圾焚燒污染控制標準》(GB 18485)
適用情況:雖然是針對生活垃圾焚燒,但燃煤耦合污泥發電在二噁英等污染物的排放控制方面可參考此標準。
限值規定:如規定二噁英類排放限值為 0.1ngTEQ/m³ 等。
《燃煤電廠大氣污染物排放標準》(GB 13223)
適用范圍:適用于現有及新建燃煤電廠的大氣污染物排放管理。
限值規定:對煙塵、二氧化硫、氮氧化物等污染物的排放限值作出了規定,例如,重點地區的煙塵排放限值為 5mg/m³、二氧化硫排放限值為 35mg/m³、氮氧化物排放限值為 50mg/m³ 等,同時對汞及其化合物等污染物也有相應的排放控制要求。
《DB31/ 1291—2021 燃煤耦合污泥電廠大氣污染物排放標準》
包括入爐摻燒污泥的特性要求、允許污泥摻燒率、各類污染物因子的有組織排放限值要求、工藝過程環保措施要求和無組織排放管控要求。以上海市為例,要求:其適用對象為 600MW 及以上機組的摻燒城鎮污水處理廠污泥的燃煤耦合污泥發電鍋爐.
限值規定:規定了最大允許污泥摻燒率、大氣污染物有組織排放濃度限值,包括顆粒物,二氧化硫,氮氧化物,氯化氫,汞及其化合物,鎘、鉈及其化合物,銻、砷、鉛、鉻、鈷、銅、錳、鎳、釩及其化合物、二噁英類以及煙氣黑度。其中二噁英類污染物的排放限值為 0.02ngTEQ/m³。
隨著這些標注政策逐步落地,火電廠污泥摻燒將在標準化、規范化軌道上飛速發展,為我國生態文明建設與能源轉型協同共進注入全新活力,成功實現經濟效益與環保效益的雙豐收。
成本節約方面:一方面,燃料采購成本得以大幅降低。據了解,城市污水廠污泥雖熱值低于煤炭,但其干基低位熱值普遍處于 8 - 15MJ/kg 區間。以某 300MW 機組火電廠為例,以往日耗煤量約 3000 噸,如今通過按 10% 比例摻燒含水率 40% 的污泥(折干基約 180 噸),每年煤炭采購量銳減數千噸,真金白銀的成本節省,讓企業資金壓力驟減。另一方面,設施建設成本大幅削減。火電廠巧妙借助現有設備開啟污泥摻燒之路,巧妙避開重復建設污泥處理專用設施的高額投入。相較于獨立建設焚燒廠,僅需小額投入污泥預處理及配套輸送、監控設備,前期資本支出大大降低,為企業發展減負。
增收途徑方面:國家及地方積極鼓勵污泥與生物質協同處置,紛紛出臺補貼政策。多地對摻燒污泥的火電廠,按污泥處理量給予豐厚補貼,每噸可達數百元。如 [具體電廠名稱],每年摻燒數萬噸污泥,憑借每噸 200 元的補貼,年增收高達數百萬元,成為新的盈利增長點。此外,資源回收利用也為電廠帶來額外收益。污泥燃燒后的灰渣搖身一變成為 “寶貝”,部分電廠與周邊建材企業強強聯手,將灰渣制成環保磚等建筑材料,既解決了灰渣處理難題,又拓寬了盈利渠道,實現資源循環利用最大化。
實際案例:
國能(福州)熱電有限公司:是國能集團在福建區域首個污泥摻燒試點項目,也是集團 “無廢” 建設方案試點項目。通過增加下料口監視點、新型清堵裝置,優化集中加倉策略、雙泵摻燒模式等措施,解決了制粉系統堵塞等難題,提高了摻燒效率。2024 年 3 月污泥摻燒量創歷史新高,達 1025.4 噸,一季度累計摻燒量較上年度總量高 233%,預計全年污泥摻燒總量 15000 噸,占福清市周邊污水廠生活污泥年總產量的 23%。
國家能源集團河北公司衡豐電廠:作為國家能源集團首批 “無廢企業” 建設試點單位,2023 年 2 月建成投產一套日處理量達 250 噸的火電協同污泥處理中心。截至 2024 年 12 月 8 日,該廠自污泥摻燒項目投產以來累計摻燒污泥量達 40556 噸,突破 4 萬噸,實現了衡水市及周邊區域不可利用污泥的無害化、減量化、資源化處置。
華能井岡山電廠:利用清潔高效煤電機組鍋爐的優勢處置吉安市政污泥。2023 年 4 月委托進行環境影響評價工作,已獲得環保批復。離電廠 10 公里水處理廠的濕污泥,在廠內烘干至含水率約 50% 后,通過全封閉污泥運輸車運至電廠,與石子煤混合后經輸煤皮帶轉運至原煤倉,再與原煤一起送入爐膛燃燒。通過試驗研究,在控制污泥摻配比例不大于 5% 的情況下,對燃料燃燒穩定、鍋爐參數和受熱面工作安全性影響不大。
安徽馬鞍山電廠:污泥摻燒系統采用蒸汽傳熱圓盤干化工藝,對污泥進行 “干化 + 焚燒”,可將含水率約 80% 的濕污泥干化成含水率約 40% 的干污泥。2023 年 1 月 12 日,該系統通過帶負荷 168 小時試運行階段,每天 “消化” 140 至 200 噸的濕污泥進入濕料倉,干化產生的乏氣經處理后送入鍋爐爐膛焚燒,冷凝廢水預處理至 A 級標準后送至附近市政污水管網。
國能(常州)龍源火電協同污泥資源化利用工程項目:是國內首個大機組污泥固廢處置工程示范項目。污泥被送至電廠地下污泥坑,經抓斗機、無軸螺旋輸送機送至蒸汽圓盤干燥機干化,干污泥進入原煤斗與原煤混合后送入鍋爐焚燒,干化乏氣形成的冷凝廢水經獨立生化廢水處理系統處理后達標排入城市污水管網。自 2020 年投運以來,已處理污泥 21.4 萬噸,每年可節省標準煤 1.71 萬噸,減少二氧化碳排放 4.53 萬噸。
上海電力漕涇電廠:上海地區首個火電廠污泥摻燒項目。該廠利用圓形煤場原有的事故煤斗、輸送皮帶、原煤倉、磨煤機等已有設備進行改造,將來自上海奉賢、松江兩區的污泥倒入事故煤斗,通過輸送皮帶調速摻配,經磨煤機研磨和干燥后送入爐膛燃燒。項目投產后年可消納含水率 60% 污泥 10 萬噸,實驗中最高摻燒率達 15%,日最大摻燒量達 704 噸。
相關技術規范和體系的形成,為大規模工程應用奠定了堅實基礎。
火電廠污泥摻燒技術前景廣闊,但也面臨諸多挑戰。從機遇方面來看,首先是政策的大力支持。在國家 “雙碳” 戰略的大背景下,以及對固體廢物處理 “無害化、減量化、資源化” 的明確要求下,火電廠污泥摻燒技術契合發展方向,如國家能源集團提出的 “發電 +” 多聯供等發展路徑,以及發布的《煤電機組耦合固體廢棄物摻燒典型技術路線和案例集》,都為該技術的應用提供了政策指引和參考。其次,環保需求的增長也為其發展提供了動力。
傳統污泥處理方式受限,而火電廠污泥摻燒能夠在高溫下有效處理污泥中的有機物質和重金屬等,減少污染物排放,滿足日益嚴格的環保標準。再者,污泥本身的資源利用價值不容忽視。污泥中含有的有機物質和可燃物質具有一定能源價值,摻燒污泥可實現能源回收,減少對傳統煤炭資源的依賴,符合資源循環利用的趨勢。
總體而言,火電廠污泥摻燒技術在應用現狀上已取得一定成績,在未來發展中雖面臨挑戰,但在政策支持、環保需求、資源利用和技術創新等多方面因素的推動下,仍具有廣闊的發展前景。
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