污泥等垃圾衍生可再生燃料技術(shù)論文

污泥等垃圾衍生可再生燃料技術(shù)論文

摘要：本文通過分析國內(nèi)外污泥等垃圾處理現(xiàn)狀，根據(jù)中國特色從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性及可操作性等方面提出了污泥等垃圾衍生可再生燃料技術(shù)

目錄：

一、  現(xiàn)狀

1. 污水處理現(xiàn)狀

2. 垃圾處理現(xiàn)狀

3. 火電廠燃煤現(xiàn)狀

二、污泥等垃圾衍生可再生燃料技術(shù)

1.污泥等垃圾衍生可再生燃料技術(shù)介紹

2.解決通過燃料處理降低二惡英排放

3.通過燃料處理滿足衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)

4.通過燃料處理降低火電廠處理二氧化硫成本

污泥石灰處理工藝

一、 現(xiàn)狀

1.污水處理現(xiàn)狀

隨著我國城鎮(zhèn)化水平不斷提高，污水處理設(shè)施建設(shè)得到了高速發(fā)展，據(jù)《2013-2017年中國污泥處理處置深度調(diào)研與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》統(tǒng)計(jì)2010年我國城鎮(zhèn)污水處理廠已經(jīng)建有2500多座，城市污水處理能力已達(dá)到每天1.22億噸，為實(shí)現(xiàn)國家的減排目標(biāo)和水環(huán)境改善，做出了巨大貢獻(xiàn)。但是污水廠的建設(shè)及運(yùn)行伴隨產(chǎn)生了大量剩余污泥，以含水率80%計(jì)，全國年污泥總產(chǎn)水量將很快突破3000萬噸，污泥處理形勢十分嚴(yán)峻。

由于我國污水廠在建設(shè)過程中，長期以來“重水輕泥”，我國城鎮(zhèn)污水處理廠基本實(shí)現(xiàn)了污泥的初步減量化，但未實(shí)現(xiàn)污泥的穩(wěn)定化處理。據(jù)統(tǒng)計(jì)，約80%污水廠建有污泥的濃縮脫水設(shè)施，達(dá)到了一定程度的減量化;約有80%的污泥未經(jīng)穩(wěn)定化處理，污泥中含有惡臭物質(zhì)、病原體、持久性有機(jī)物等污染物從污水轉(zhuǎn)移到陸地，導(dǎo)致污染物進(jìn)一步擴(kuò)散，使得已經(jīng)建成投運(yùn)的大污水處理設(shè)施的環(huán)境減排效益大打折扣。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前處置方式中，土地填埋占63.0%、污泥好氧發(fā)酵+農(nóng)用約占13.5%、污泥自然干化綜合利用占5.4%、污泥焚燒占1.8%、污泥露天堆放和外運(yùn)各占1.8%和14.4%。事實(shí)上，土地填埋、露天堆放和外運(yùn)的污泥絕大部分屬于隨意處置，真正實(shí)現(xiàn)安全處置的比例不超過20%。

制約污泥處理處置設(shè)施建設(shè)的因素有很多，但國家污泥處理處置總體技術(shù)路線不夠明確是重要制約因素之一。為緩解污泥產(chǎn)量和污泥處理能力滯后的矛盾，我國近年出臺(tái)了一系列政策、規(guī)劃。目前，我國污泥處理的技術(shù)路線和產(chǎn)業(yè)政策正逐步得以明晰，產(chǎn)業(yè)化和市場化即將啟動(dòng)。與此同時(shí)，污泥處置將越來越受到重視，污泥處置的技術(shù)、政策及運(yùn)作方式在不久的未來將所有突破。據(jù)預(yù)測，“十二五”期間污泥處理處置投資將達(dá)600億元，比“十一五”翻了近一番。污泥處理處置行業(yè)在政策推動(dòng)下有望進(jìn)入快速增長階段。

2.垃圾處理現(xiàn)狀

當(dāng)今,我國城市的規(guī)模正在“攤餅式”的向周邊不斷擴(kuò)張.周圍的大量郊縣、郊區(qū)等被納入市區(qū),同時(shí)隨著人口流動(dòng)的速度的加快,城市聚集了大量的要素,給城市的發(fā)展帶輸入了新的“血液”,而近些年,這些要素甚至超過城市本身所能容納的量,也就造成了各種“城市病”,這是城市垃圾處理也逐漸為人們所注意.就我國城市垃圾處理現(xiàn)狀來說,人們的垃圾分類意識(shí)極弱,處理設(shè)備相對落后,政府政策支持不足等。目前我國采用的城市垃圾處理與資源化技術(shù)主要是衛(wèi)生填埋、堆肥、焚燒與無害化綜合處理等技術(shù)方法。

垃圾填埋處理：操作簡便、投資較小、費(fèi)用低、見效快、處理量大，但真正得到無害化處理的僅占13%。同時(shí)填埋方式存在著永久性占用大量土地、產(chǎn)生的沼氣對大氣污染嚴(yán)重等問題。

堆肥處理：工藝簡單，使用機(jī)械設(shè)備少，投資少，操作簡單。運(yùn)行費(fèi)用低，但同時(shí)也存在堆肥質(zhì)量不高、堆肥篩上物未得到處理和氣味及污水對周圍環(huán)境影響較大，如臭味、蚊蠅難以控制等因素，其應(yīng)用也受到一定限制。目前由于城市垃圾缺乏有效的分類收集，不能有效的將廚余物等有機(jī)質(zhì)分離出來，用于堆肥的垃圾原料含有玻璃、塑料、甚至電池等有毒有害垃圾。堆肥產(chǎn)品質(zhì)量不高，肥效低，銷路不暢，嚴(yán)重制約著垃圾堆肥處理的發(fā)展。目前許多堆肥場都面臨著關(guān)、停的困境。解決堆肥問題的關(guān)鍵是必須實(shí)現(xiàn)有機(jī)垃圾的分類收集。

焚燒處理：焚燒在我國發(fā)展較慢，目前，制約我國城市生活垃圾焚燒處理發(fā)展主要因素是建設(shè)投資與運(yùn)行費(fèi)用，可靠、實(shí)用的國產(chǎn)化焚燒處理技術(shù)以及垃圾特性。其中資金短缺是關(guān)鍵因素。所開發(fā)的技術(shù)類型既有發(fā)達(dá)國家?guī)资昵熬吞蕴穆浜蠓贌夹g(shù)，也有直接還應(yīng)用較少的不成熟的焚燒技術(shù)，其中燃燒中二惡英的控制沒有很好的解決。煙氣排放無法達(dá)標(biāo)，甚至沒有有效的煙氣處理系統(tǒng)，余熱基本未有效利用。國外先進(jìn)的焚燒處理技術(shù)是建立在完善的垃圾分類收集基礎(chǔ)之上，在我國很難發(fā)揮作用。

3.火電廠燃煤現(xiàn)狀

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，生產(chǎn)生活中的電力需求不斷上升，致使我國一次能源消耗呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢，由2005年的2188.6萬噸到2010年的3437.9萬噸，五年內(nèi)增長了57.1%，而預(yù)計(jì)到2050年我國一次能源需求量將達(dá)到6657.4萬噸，成為名符其實(shí)的能源消耗大國，而隨之所帶來的環(huán)境污染尤其是大氣污染問題，將對我們?nèi)祟惖纳婧途幼…h(huán)境帶來越來越嚴(yán)重的影響。其中危害量最大、影響范圍最廣的無疑是二氧化硫和氮氧化物，二者都是酸雨危害的貢獻(xiàn)者，很大程度上影響了我國的酸雨類型以及污染地區(qū)，同時(shí)由于其復(fù)雜的化學(xué)性質(zhì)，還會(huì)造成光化學(xué)煙霧的產(chǎn)生，溫室氣體含量升高，臭氧層破壞以及空氣中PM2.5含量的增加等一系列環(huán)境問題。因此必須高度重視電力行業(yè)對大氣污染的貢獻(xiàn)率，尋求進(jìn)一步的解決方案以確保電力行業(yè)在我國經(jīng)濟(jì)體系發(fā)展中呈現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的良性循環(huán)勢頭。

近十年，國家對二氧化硫排放實(shí)施了嚴(yán)格的控制指標(biāo)，加大了排放控制力度。截止2010年，全國納入重點(diǎn)調(diào)查統(tǒng)計(jì)范圍的電力企業(yè)2386家。其中，獨(dú)立火電廠1642家，自備電廠744家。獨(dú)立火電廠共消耗燃料煤16.6億噸，占全國工業(yè)煤炭消耗量的49.2%。二氧化硫排放量為835萬噸，比上年減少4.8%，占全國工業(yè)二氧化硫排放量的44.8%。各省份也都對火電廠進(jìn)行了整改治理，其中獨(dú)立火電廠二氧化硫排放量大于50萬噸的省份依次為山東、山西、內(nèi)蒙古、河南和江蘇，占全國獨(dú)立火電廠二氧化硫排放量的37.3%。獨(dú)立火電廠共安裝了3266套脫硫設(shè)施，比上年增加134套。去除二氧化硫1900萬噸，比上年增加35.0%;二氧化硫去除率達(dá)到69.5%，比上年升高7.9個(gè)百分點(diǎn)。

煤矸石發(fā)電：主要用洗中煤和洗矸混燒發(fā)電。中國已用沸騰爐燃燒洗中煤和洗矸的混合物（發(fā)熱量每公斤約2000大卡）發(fā)電。生產(chǎn)出來的粉煤灰主要供應(yīng)混凝土生產(chǎn)企業(yè)原料和水泥廠原料。日本有10多座這種電廠；所用中煤和矸石的混合物，一般每公斤發(fā)熱量為3500大卡；火力不足時(shí),用高燃料助燃。德意志聯(lián)邦共和國和荷蘭把煤礦自用電廠和選煤廠建在一起，以利用中煤、煤泥和煤矸石發(fā)電。

二、污泥等垃圾衍生可再生燃料技術(shù)

1.污泥等垃圾衍生可再生燃料技術(shù)介紹

根據(jù)火電廠對低值燃料要求，對污水廠污泥等垃圾采用石灰法脫水、殺菌、除臭，添加煤末、焦炭末等高燃燒值低附加值產(chǎn)品生成可再生燃料供火電廠鍋爐使用，達(dá)到垃圾無害化、減量化、資源化處理。

工藝流程圖：

2.通過火電廠燃料處理降低二惡英排放

“二惡英”，常以微小的顆粒存在于大氣、土壤和水中，主要的污染源是化工冶金工業(yè)、垃圾焚燒、造紙以及生產(chǎn)殺蟲劑等產(chǎn)業(yè)。目前認(rèn)為主要有三種途徑：1.在對氯乙烯等含氯塑料的焚燒過程中，焚燒溫度低于800℃，含氯垃圾不完全燃燒，極易生成二惡英。燃燒后形成氯苯，后者成為二惡英合成的前體；2.其他含氯、含碳物質(zhì)如紙張、木制品、食物殘?jiān)冉?jīng)過銅、鈷等金屬離子的催化作用不經(jīng)氯苯生成二惡英。3.在制造包括農(nóng)藥在內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)，尤其是氯系化學(xué)物質(zhì),象殺蟲劑、除草劑、木材防腐劑、落葉劑（美軍用于越戰(zhàn)）、多氯聯(lián)苯等產(chǎn)品的過程中派生。

日常生活所用的膠袋，PVC（聚氯乙烯）軟膠等物都含有氯，燃燒這些物品時(shí)便會(huì)釋放出二惡英，懸浮于空氣中。聚氯乙烯(PVC)對垃圾焚燒中二惡英排放的影響一直是討論的焦點(diǎn)，過去的研究結(jié)果中有人認(rèn)為PVC容易形成二惡英，也有人認(rèn)為PVC對二惡英沒有影響，這兩個(gè)觀點(diǎn)各占一半。近年來對PVC對二惡英的影響一致的觀點(diǎn)為，垃圾中PVC重量百分比低于1%時(shí)可以認(rèn)為對形成二惡英影響不大，由于無機(jī)氯的存在，從垃圾中挑選出PVC不能有效降低二惡英排放。

當(dāng)垃圾中PVC重量超過1%時(shí)需要考慮挑選出PVC.垃圾和高熱值的燃料混燒，如和煤、石油焦等工業(yè)廢物混燒有望降低二惡英的排放，因?yàn)楦邿嶂党煞旨尤肟梢允谷剂先紵€(wěn)定，提高爐膛內(nèi)溫度，從而分解二惡英。目前有些發(fā)達(dá)國家正在開發(fā)垃圾衍生燃料的燃燒技術(shù)(RDF),RDF燃燒比一般垃圾的二惡英排放減少，因?yàn)橐话憷?jīng)過磁選和分選后，垃圾中金屬含量降低。經(jīng)過切割和成型作成RDF后，RDF尺寸比較均勻，適合燃燒，同時(shí)可以在RDF中添加一些二惡英抑制劑，以抑制二惡英形成。

   考慮中國垃圾熱值較低的實(shí)情，實(shí)際專用垃圾焚燒處理電廠爐膛溫度一般很難達(dá)到850℃以上，造成二惡英排放含量偏高。產(chǎn)生二惡英的溫度在270～420范圍內(nèi)，在705度以下非常穩(wěn)定，在850以上幾乎100%分解。所以，避開270～420的溫度段，即可避免大量二惡英產(chǎn)生，加熱到850度以上，二惡英就幾乎不存在了。由于現(xiàn)有的火電廠鍋爐燃燒溫度一般均在1000°以上，在此條件下二惡英幾乎100%分解，避免了由于專用垃圾焚燒處理電廠爐膛溫度太低產(chǎn)生二惡英不能分解的情況。

4. 通過燃料處理滿足衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)

①殺菌。溫度的提高和pH值的升高可以起到殺菌的作用，從而保證污泥在利用或處置過程中的衛(wèi)生安全性。

②鈍化重金屬離子。投加一定量的氧化鈣使污泥呈堿性，可以結(jié)合污泥中的部分金屬離子達(dá)到鈍化重金屬離子的效果。

5. 通過可再生燃料添加使用降低火電廠處理二氧化硫成本

由于煤是不可再生資源，出于國內(nèi)實(shí)際煤炭情況與成本考慮，所以在中國的電廠里一般使用劣質(zhì)煤，一般都是含硫量較大。由于污泥等垃圾衍生可再生燃料過程中添加了石灰，而世界各國(如德國、日本等)在大型火電廠中,90%以上采用濕式石灰石/石灰—石膏法煙氣脫硫工藝。目前,石灰石/石灰法是世界上應(yīng)用最多的一種FGD工藝,對高硫煤,脫硫率可在90%以上,對低硫煤,脫硫率可在95%以上。污泥等垃圾衍生可再生燃料過程中添加了石灰，減輕了火電廠脫硫壓力。

6. 通過可再生燃料添加使用獲得國家政策支持

由于火電廠鍋爐可再生燃料添加使用，火電廠可以根據(jù)國家對于使用可再生燃料發(fā)電政策，獲取國家相關(guān)新能源政策的支持。具體體現(xiàn)在：可申請多發(fā)電指標(biāo)、申請國家及各省新能源補(bǔ)助等。

7. 利用現(xiàn)有火電廠資源，大大節(jié)省處理投資成本，降低處理費(fèi)用

由于利用現(xiàn)有火電廠處理污泥等垃圾衍生的可再生燃料，不用新建專用的垃圾焚燒發(fā)電廠來處理，避免了過去的“處理設(shè)施投資大，處理費(fèi)用高”情況，使污泥等垃圾處理具有費(fèi)用低廉，可延續(xù)性。避免過去那種已建成的垃圾焚燒發(fā)電廠很多不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，投訴多，要不時(shí)開時(shí)停，要不只開部分生產(chǎn)線，有的干脆全停了，根本達(dá)不到當(dāng)初的美好愿望。

8. 整體投資成本低、運(yùn)行費(fèi)用低廉、三方收益，具有良好的市場前景

根據(jù)蘭州市政府在蘭州市西固電廠試運(yùn)行情況看：

      政府負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)火電廠，給予污泥處理廠政策支持，按每噸支付120元污泥處理費(fèi)用。不用為垃圾焚燒廠投資運(yùn)行買單，不用擔(dān)心環(huán)境污染；

     火電廠通過使用可再生燃料獲得國家政策支持，降低處理二氧化硫費(fèi)用，為傳統(tǒng)能源企業(yè)探索了一條與新能源結(jié)合的新路子；

     污泥處理廠通過探索，找到了一條低費(fèi)用市場化處理污泥等垃圾衍生可再生燃料技術(shù)的新路子，投資回報(bào)有了保證。

9. 結(jié)束語

污泥的處理處置及其無害化，作為再生資源有效利用是世界各國共同重視的問題。一種有效的污泥處理處置方法，必須根據(jù)我國實(shí)際情況，同時(shí)兼顧到環(huán)境生態(tài)效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的均衡，才能有效實(shí)施下去。