1、污泥焚烧发电资源综合利用工程可行研究报告终污泥焚烧发电资源综合利用工程可行研究报告终污泥焚烧发电资源综合利用工程可行性研究报告第一章 概 述1.1 项目名称、建设单位项目名称：公司污泥焚烧发电资源综合利用工程建设单位：项目建设地点：地 址： 注册资本： 万元经营年限： 年至今法定代表人：企业类型： 装机规模： 改造原有台t/h循环流化床蒸汽供热锅炉，改造为两台t/h污泥焚烧循环流化床锅炉，新上台MW抽凝机组1.2 建设单位介绍公司位于，公司始建于年，是股份制有限公司，主要担负着XXX市企、事业单位和居民供热及部分发电任务，占地亩，拥有职工人。该公司现有台t循环流化床蒸汽锅炉，台MW抽凝汽轮发电
2、机组()、1台MW背压汽轮发电机组()，总装机容量为MW，供暖能力达到万平方米，供工业蒸汽达到 t/h，年发电能力为亿kWh。2010年，该公司实际发电量为万kwh，上网电量为万kwh，供汽万吨，循环水供热量为GJ，消耗原煤13.8万吨，供电标煤率为315.52g/kwh，工业总产值为万元。作为城市供热和工业用气的主要单位之一，该公司在新能源和新技术的运用上也走在了同行业的前列。2008年实现利润646万元，上缴税金384万元；2009年实现利润2062万元，上缴税金830万元；2010年实现利润3014万元，上缴税金970万元。法人代表籍贯为人，现任董事长，2008年9月荣获荣誉称号。1.3
3、 项目概况市东濒黄海，南依山，是近郊市，全市总面积1780 平方公里，耕地面积8.18 万公顷，辖18 个镇、4个街道办事处、1个经济开发区、1个省级旅游度假区，1033个村庄，107.53 万人口。扼通往全国的XXX市陆上“咽喉”，胶济、蓝烟铁路横穿境内西部，济青高速公路、青烟、青威、青沙等5条国家和省级公路纵贯全境，刚竣工的青银高速公路、青威一级公路又拉近了与全国各地的距离。城区距国际机场不足15公里，距港40公里，市乡公路四通八达；境内还有两个国家二类开放码头，形成了海陆空交通便利的交通网络。 气候宜人，旅游资源丰富。处于北温带沿海区域，年平均气温12，降雨量750毫米，夏无酷暑，冬无严
4、寒，温润相济，气候宜人。的温泉具有较高的医疗价值，水中含有多种对人体有益的矿物质，建有等一批国家、省、市级培训疗养基地，吸引着成千上万的疗养人员。东临翠山碧海，拥有183公里海岸线、2517平方公里海域、24个岛屿，海洋资源十分丰富。随着经济发展，工业污水和生活污水量逐渐增加，市污水处理厂BOT 项目开工奠基，该项目是市委、市政府为加快城市基础设施建设，保护市水环境而实施的一项民心工程，项目包括XXX市污水处理有限公司、XXX市西部、XXX市北部、XXX市东部四个污水厂，由XXX城市建设投资（集团）有限责任公司投资、建设和运营，总投资2 亿元。污水处理厂处理了城市工业和生活的污水，大大减轻了城
5、市水污染，然而随着时间推移，污水处理厂的处理后产物污泥量越来越大，逐渐的形成了新的城市污染源XXX市政府对该问题非常重视，为加强环境治理，要求尽快妥善解决污水处理厂的污泥治理问题，并采取了一系列的措施，其中最关键的措施是建设污泥焚烧处理厂。XXXaa热电有限公司对这个课题开展了广泛的探讨和研究。通过对区域（污水处理厂所在的区域）内的企业进行了充分的调查，对企业的用汽量、用电量进行了统计、分析，针对企业用汽量大的特点，结合当地的实际情况，对资源的充分利用，认为污泥焚烧发电供汽是符合资源综合利用的环保项目，符合循环经济发展规律的一条出路。XXXaa热电有限公司拟在热电公司的基础上建设污泥焚烧热电联
6、产项目，解决城区污泥处理难题。通过污泥焚烧厂的建设，不仅解决了污泥的堆放及二次污染问题，而且在该区域还实现了集中供热，并且大大减少了污染物总量的排放，具有很好的社会经济和环保效益。同时，XXX市有多家花生食品生产企业，年产生花生皮废料接近5万吨需要处理。 根据XXX市污泥处置规划，本项目建设规模为：改造原有两台75t/h循环流化床锅炉为日焚烧原始污泥（60%含水量）564吨的65t/h流化床污泥焚烧电站锅炉（同时掺烧5.1t/h的花生皮和5.19t/h的原煤），新上1套C12汽轮发电机组。污泥焚烧减量后的灰渣将进行综合利用，以实现污泥处理的三废的“零”排放化，同时处理大量工业废料花生皮，增加采
7、暖季节低真空供热面积，真正实现污泥的废物利用和热电联产。1.4 编制依据 （1）XXX市污泥处置规划（2）促进产业结构调整暂行规定，国发200540号（3）产业结构调整指导目录（2005年本），国家发展和改革委员会，2005年12月（4）中华人民共和国国家标准生活垃圾焚烧污染控制标准（GB18485-2001） （5）建设部和国家计委城市生活垃圾焚烧处理工程项目建设标准（2001.12.1） （6）中华人民共和国行业标准生活垃圾焚烧处理工程技术规范（CJJ 90-2009）（7）中华人民共和国国家标准小型火力发电厂设计规范（GB50049-94）（8）国家鼓励的资源综合利用认定管理办法，国家发
8、改委、财政部、税务总局，2006年9月（9）城镇污水处理厂污泥处理处置污染防治最佳可行技术指南（试行）HJ-BAT-0021.5 项目建设的必要性1.5.1污泥减量化、资源化、无害化处置的需要污水处理设施的有效建设是XXX可持续发展的基础。目前，XXX市建有XXX市污水处理有限公司、XXX东部污水处理厂、XXX西部污水处理厂、XXX北部污水处理厂。污水处理厂已建成投产，为XXX市的污水处理问题奠定了基础。但污水处理过程中产生污泥的无害化处置问题将成为限制污水厂持续运行的一个瓶颈。如果将污水处理厂每天产生的污泥用于填埋，将占用大量的填埋土地，在今天的XXX市已不现实。其次，由于污泥中含有的有害物
9、质经过雨水侵蚀和渗漏，会不同程度地污染地下水环境，带来二次污染的威胁。根据发达国家的经验，污水污泥洁净焚烧处理是比较好的出路，不仅可以节约大量填埋土地，焚烧后的飞灰还可作为新型建材加气混凝土制砖的原材料，真正实现污泥处置的减量化、无害化、资源化。污泥的科学规范处理为污水处理厂的稳定连续运行奠定了基础，而污水处理厂的建设与运行可以大幅度减少XXX市的污水排放，从而保护了XXX市的环境。污泥焚烧发电综合利用项目可以实现污泥的减量化、资源化和无害化，同时也是节水、节能、实现循环经济的好项目，是国家发改委支持鼓励的环境保护与资源综合利用项目（参见产业结构调整指导目录2005年本）。1.5.2生物质能综
10、合利用的要求国务院关于发布实施促进产业结构调整暂行规定的决定指出：“坚持节约优先，立足国内，煤为基础，多元发展，优化能源结构，构筑稳定、经济、清洁的能源供应体系”、“积极扶持和发展新能源和可再生能源产业，加快发展风能、太阳能、生物质能等”。国家发改委可再生能源中长期发展规划（2007年9月）指出：根据我国经济社会发展需要和生物质能利用技术状况，重点发展生物质发电、沼气、生物质固体成型燃料和生物液体燃料。到2010年，生物质发电总装机容量达到550万千瓦。到2020年，生物质发电总装机容量达到3000万千瓦。2006年初全国人大通过了可再生能源法，鼓励可再生能源发展的其他相关细则也陆续出台，国家
11、发改委颁布了2006年13号文，制定了上网电价优惠政策以及附加电价全国分摊的激励政策。我国目前每年发电用煤量约11.4亿吨，SO2的排放量约1350万吨，粉尘排放550万吨左右。根据环保局计算，我国排放空间有限，全国每年燃煤7亿吨，SO2对大气污染就己到上限，而我国目前煤炭消耗量己达16亿吨以上，大气污染己经到了不可承受的地步。由于SO2污染，产生酸雨己危害30%国土面积。2003年统计，仅酸雨危害这一项使农、林作物损失高达220亿元，SO2的污染更危及人民身体健康。利用生物质能(麦秆、玉米秆、稻壳、稻草等)发电可以大量减少SO2的排放，秸秆中硫的含量接近0.1%，相当于燃煤含量的1/10。本
12、项目掺烧生物质发电，可减少SO2的排放量，减少对煤炭资源的开采和利用。 XXX市有多家花生油和花生食品生产厂家，产生大量的花生皮，除了一小部分得到工农业利用，一部分烧掉之外绝大部分堆积，污染了环境，占用耕地，据统计XXX市每年产生35万吨的花生皮，本项目改造后的锅炉掺烧一部分花生皮，年处理花生皮4.5万吨。1.5.3热电联产、节约能源的需要中华人民共和国能源法中规定能源开发利用应当贯彻节约资源的基本国策，坚持节约与开发并举、节约优先的基本方针。全社会应当厉行节约能源，提高能源效率。国家鼓励能源综合高效开发利用，支持以煤炭为原料的燃料、电力、化工产品多联产，鼓励热电冷联产、热电煤气多联供等综合梯
13、级利用，因地制宜发展分布式能源。随着XXX市城市化进程的发展，新增住宅面积的增加，供暖面积不断增大。公司现有供暖面积为160万平方米，至明年年底将带约240万平方米的供暖用户，同时工业蒸汽用户也有所增长。为了提高城市居民的生活水平，为了满足日益增长的供暖需求，扩大集中供暖规模显得十分紧迫，同时集中供暖也是国家节能减排有效措施。焚烧污泥热电联产，可实现公司产能提高，在废物利用的同时，达到节能的目标。城市污泥中含有大量的有机物，其热值较高。污水污泥的发热量相当于煤炭的3550，比煤泥和木材的发热量稍低，属低热值燃料。而且其焚烧时产生的剧毒物质也大大低于生活垃圾。国外发达国家如荷兰的水泥厂大量使用干
14、化污泥用作燃料替代品。欧洲国家还在流化床单一污泥焚烧厂中使用脱水污泥；在煤发电厂中使用脱水或干化污泥；垃圾焚烧厂中使用脱水或干化污泥。因焚烧后重金属被固化于焚烧灰中，焚烧灰又可作为生产水泥的添加剂，故该法对重金属含量超标无法农用的污泥非常适合。我国目前能源紧缺，如能充分利用污泥的热量，运送到发电厂发电，则能彻底实现污泥资源化。原有两台75t/h蒸汽锅炉为中温中压压蒸汽额供热锅炉（一用一备），改造后为两台65t/h中温中压蒸汽锅炉，蒸汽额外的压力可以投入到发电机组里面，也就是12MW的抽凝机组，本期12MW的抽凝机组运行工况运行需蒸汽106t/h，需要标煤11.53t/h，本期工程焚烧污泥15.
15、66t/h(含水60%)和6.43t/h花生皮，掺烧5.52t/h的原煤。同时中压蒸汽热电联产，汽机低真空循水供热替代了原有的供热锅炉蒸汽，基本消除热电厂采暖季节的冷源损失，供热成本大大降低，节约了大量煤炭资源，还可以产生电能1012MW,充分利用了能源，实现了能源的梯级利用，提高了电厂热效率。热电联产要求保证机组的热效率在45%以上，本项目机组的热效率可达72.46%，供电标煤耗为274g/kwh。1.5.4生态循环经济建设的需要通过污泥焚烧厂的建设，不仅可以实现污泥的综合治理，利用大量的生物质能，实现了热电联产和集中供热，减少了污染物的排放，有效地保护了环境。因此，无论从XXX污水处理厂污
16、泥的减量化、无害化、资源化处置的角度，还是从节约资源(土地、能源、水资源等)、保护环境、建设XXX生态循环经济的角度考虑，建设污泥焚烧发电综合利用工程是十分必要的。1.6、 建设规模根据XXX市的污泥产量、生物质能利用量和供热量，本期工程改造原有两台75t/h循环流化床锅炉为两台65t/h中压污泥焚烧流化床电站锅炉，新上1套12MW抽凝式汽轮发电机组，由热力系统、燃烧系统、燃料供应系统、除灰系统、供水系统、热控系统、电气系统和必要的附属生产设施组成。发电接入电力系统工程由业主另行委托。污泥饼由污水处理厂提供。花生皮由花生食品生产企业提供。1.7、 可行性研究范围根据XXX市污水处理产生的污泥量
17、及其工业园热负荷现状调查，本报告主要论述以下内容：（1） 污泥焚烧发电厂建设规模的确定；（2） 现有厂址条件分析； （3） 污泥焚烧发电厂技术工艺选择，主要有：污泥焚烧电厂平面布置方案、与焚烧炉相配套的余热发电机组配置、设备水冷却系统等方案；（4） 投资估算及资金筹措方案；（5） 项目财务评价及社会、环境及经济效益分析；通过以上各项可行性分析为项目建设提供依据。（6） 厂外道路、厂外热力网建设及环境评价报告、电力接入系统等由业主另行委托进行评估和设计，污泥脱水及输送工艺的由污水处理厂进行，本可研仅作工艺论述，具体工作不在本次可行性研究报告之内。1.8、 设计指导思想及主要设计原则本项目为污泥处
18、置的环保项目，所以在本工程的可研报告中，遵循充分体现环境保护、节约资源、实现循环经济的总原则。即选用先进的焚烧技术洁净焚烧处理污水厂污泥，实现烟气达标排放，焚烧灰渣用于轻质节能墙砖的生产；污泥焚烧后产生蒸汽用于发电和集中供热，节约了能源，保护了环境。到现在为至，尚没有关于污泥焚烧处理的污染物排放控制标准，因此本项目将参考中华人民共和国国家标准生活垃圾焚烧污染控制标准，依据污泥的产量和稳定燃烧降低污染物排放等要求确定焚烧炉容量的大小，以清洁焚烧、节约能源的基本原则来进行设计。1.8.1 采用循环流化床污泥焚烧技术。1.8.2 改造原有循环流化床锅炉烟气处理系统，烟气处理采用炉外脱硫、活性炭吸附二
19、噁英（暂定），尾部采用静电除尘器除灰，以确保烟气排放达到国家有关标准。1.8.3 XXX市各污水处理厂在自己厂内将原始污泥经过加药和板框压滤脱水（含水60%），压缩污泥成饼状通过汽车运至污泥焚烧场地。 花生皮由汽车运到污泥焚烧电厂厂区 辅助燃煤由汽车运到污泥焚烧电厂厂区。1.8.4 水系统本工程水源（焚烧炉用水）利用已建成的取水系统。1.8.5 化学水处理系统本工程化学水处理系统利用已建成的系统。1.8.6 污泥及辅助燃煤系统在污泥焚烧发电厂厂区内部设置一个污泥饼堆放车间；。污泥饼棚内设有1台5t桥式抓斗起重机和1套地下给料设施。污泥饼输送系统设1条皮带，进行单元输送。输煤系统采用已有设备。输
20、料系统采用2路胶带输送机单元输送，考虑两班制工作，输送能力污泥按100t/h，选用1路B=650mm的污泥和煤输送皮带和一路B=650mm的花生皮输送皮带，的污泥输送皮带，输料栈桥为全封闭式结构。1.8.7 焚烧厂附属公用设施生活辅助设施利用XXXaa热电有限公司现有设施。1.8.8 电气系统本工程电气设计范围为电气系统的可行性研究设计，包括电气主接线方案建议、设备安装及布置、照明、防雷接地系统等，以厂区围墙为界。本污泥焚烧工程配置1台容量为12MW的抽汽凝汽式汽轮发电机组。发电机出口电压为6.3kV。本焚烧项目发电机发出电力除本厂自用外，其他电能上网，厂用电率为11.5%。1.9项目综合优点
21、及技术经济指标本期项目建成后，每年将处理污泥16.43104吨(含水60%)，处理花生皮4.502104吨，供电6733104kW.h, 供热152.6104GJ ，节约标准煤35891吨，节省了大量不可再生一次资源,减少了污泥对环境的二次污染和掩埋占地。机组热效率为72.46%，热电比为630%，供电标煤耗为0.274kg/kwh.第二章 XXX市污水处理厂污泥分析和生物质能分析2.1 污泥来源XXXaa热电有限公司已与XXX东部污水处理厂、XXX西部污水处理厂、XXX北部污水处理厂签订污泥处置合同。2.1.1XXX东部污水处理厂的污泥XXX东部污水处理厂位于鹤山路以北、温泉河桥西侧，主要服
22、务区域为XXX鳌山组团（鳌山、温泉、黄埠），服务面积63.81平方公里，占地2公顷，日处理污水3万吨，二级处理出水水质达到国家一级A标准 。处理厂将含水95%的原始污泥通过加药和板框压滤处理，脱水后的压缩污泥饼含水率为60%，处理厂将压缩污泥通过卡车运输送至XXXaa热电有限公司厂区内指定地点。2.1.2XXX西部污水处理厂的污泥XXX西部污水处理厂设计规模日处理污水11万吨，位于金黄海路西、龙王河南、济青高速公路北区域，服务面积102.87平方公里，二级处理出水水质达到国家一级B标准。处理厂将含水95%的原始污泥通过加药和板框压滤处理，脱水后的压缩污泥饼含水率为60%，处理厂将压缩污泥通过卡
23、车运输送至XXXaa热电有限公司厂区内指定地2.1.3XXX北部污水处理厂XXX北部污水处理厂位于泰山一路西侧、振邦化纤公司北侧，服务面积68平方公里，设计规模日处理污水10万吨，二级处理出水水质达到国家一级A标准。处理厂将含水95%的原始污泥通过加药和板框压滤处理，脱水后的压缩污泥饼含水率为60%，处理厂将压缩污泥通过卡车运输送至XXXaa热电有限公司厂区内指定地2.1.4XXX市污水处理有限公司XXX市污水处理有限公司位于通济街道办事处孙家庄村东，服务面积35平方公里，设计规模日处理污水10万吨，二级处理出水水质达到国家一级A标准。处理厂将含水95%的原始污泥通过加药和板框压滤处理，脱水后
24、的压缩污泥饼含水率为60%，处理厂将压缩污泥通过卡车运输送至XXXaa热电有限公司厂区内指定地2.2 污泥量的统计根据上述分析，XXX市污泥产生量的统计见表2-1。 本工程可用污泥产生量统计 表2-1序号工程名称工程现状污水处理量污水性质污泥量1XXX东部污水处理厂已建3000t/d城市污水63.2t/d（含水率60）2XXX西部污水处理厂已建10000t/d城市污水250t/d（含水率60）3XXX北部污水处理厂已建5000t/d城市污水125t/d（含水率60）4XXX市污水处理有限公司已建5000t/d城市污水125t/d（含水率60）5合计563.2 t/d2.3 污泥的成份及热值分析
25、XXX市各污水处理厂主要处理城市污水，所以污水厂产生的污泥以城市污泥为主。XXX市东部水处理厂产生的污泥成分见表2-2。污泥饼成分分析 表2-2编号检验项目单位东部污水厂西部污水厂北部污水厂市污水处理公司污泥成分分析燃烧特性收到基碳Car%10.5810.1111.1010.92收到基氢Har%1.281.120.840.78收到基氧Oar%7.516.134.314.24收到基氮Nar%0.340.310.410.41收到基硫Sar%0.070.090.090.10收到基灰分Aar%20.2222.2423.2523.55收到基水分Mar%60606060低位发热量Qnet,arkJ/kg2
26、572.42416.72649.72638.5微量元素干物质镍Nimg/kg10119.59.1锌Znmg/kg110.3130.8161.4151.2铜Cumg/kg67.557.279.169.3镉Cdmg/kg1.553.865.974.85铅Pbmg/kg23.843.553.344.5砷Asmg/kg7.610.211.912.5汞Hgmg/kg0.2530.1850.3860.4212.4 花生皮来源XXX市花生产区主要分布在XXX乡镇的金口、店集、华山、刘家庄、移风店等二十三处乡镇,花生产量较大，这些乡镇都分布着大大小小的花生加工厂,据不完全统计，每年产花生皮35万吨。这些花生加
27、工厂、站距离XXXaa热电有限公司距离1030公里，交通运输便利。还有与XXX市交界的平度市、胶州市、莱西市都是产花生大市，花生皮来源充足。下面是几家规模较大的重点花生加工厂：XXX金华粮油食品集团XXX万家福粮油食品有限公司XXX润德粮油食品有限公司XXX市正泰粮品食品有限公司XXX市鹤翔外贸粮油食品公司XXX升运花生加工厂XXX金龙绿和花生加工厂XXX市益民花生加工厂XXX宏丰花生加工厂2.5 花生皮量的统计本工程可用花生皮产生量统计 表2-3序号工程名称工程现状花生处理量t/d工厂性质花生皮处理量t/d1XXX金华粮油食品集团已建180 54 2XXX市万家福粮油食品有限公司已建75.2
28、 25.13XXX润德粮油食品有限公司已建45 15 4XXX升运花生加工厂已建56.7 18.9 5XXX金龙绿和花生加工厂已建94.5 31.56XXX市鹤翔外贸粮油食品公司已建74.25 9.86 7合计525.65 154.362.6 花生皮的成份及热值分析花生皮成分分析 表2-4编号检验项目单位数值备注污泥成分分析燃烧特性收到基碳Car%收到基氢Har%收到基氧Oar%收到基氮Nar%收到基硫Sar%收到基水分Mar%11.73分析基内在水分%2.3空干基收到基灰分Aar%4.07空干基固定碳%20.60挥发份%73.03空干基收到基低位发热量Qnet,arkJ/kg19255.64
29、600kCal/kg第三章 污泥处理方法及技术比较3.1 污泥处理国内外研究现状和发展趋势日前比较成熟的污泥处理方法有填埋、堆肥和焚烧等。3.1.1 填埋污泥填埋有直接填埋和卫生填埋两种处理方式。直接填埋的是将简单灭菌处理后的污泥直接倾倒到低地或谷地，而卫生填埋是将污泥运至垃圾填埋场与垃圾合并进行无害化填埋，优点是处理成本低，可增加城市建设土地。缺点是污泥中的有毒有害重金属和病原微生物会污染土地和水资源，必须考虑填埋场的地质、水文和土壤条件，使用受到一定限制。今后污泥填埋处理所占比例将会减少。3.1.2 堆肥堆肥处理是将污泥中的有机物进行生物化学降解作用，使之转化为稳定的腐殖质。堆肥处理可以改善土壤的物理性能增加土壤的保肥能力缓冲作用和微生物含量。堆肥法较好地解决了污泥的出路问题，具有一定的经济和社会效益，值得研究发展。近年来，随着污泥农用标准(如合成有机物和重金属含量)日益严格的趋势，许多国家，污泥农用的比例不断降低。今后的发展方向是提高堆肥的质量，进一步开发利用堆肥产品，培育能提高堆肥速度的菌种，发展各种堆肥原料混合发酵。3.1.3 焚烧焚烧是使污泥中的可燃成分在高温下充分燃烧，最终成为稳定的灰渣
