污泥焚烧发电资源综合利用建设项目工程可行性报告.docx
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污泥焚烧发电资源综合利用建设项目工程可行性报告
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4
1.1项目名称、建设单位4
1.2建设单位介绍4
1.3项目概况5
1.4编制依据7
1.5项目建设的必要性7
1.6、建设规模11
1.7、可行性研究范围11
1.8、设计指导思想及主要设计原则12
第二章XXX市污水处理厂污泥分析和生物质能分析14
2.1污泥来源14
2.2污泥量的统计15
2.3污泥的成份及热值分析16
2.4花生皮来源16
2.5花生皮量的统计17
2.6花生皮的成份及热值分析18
第三章污泥处理方法及技术比较19
3.1污泥处理国内外研究现状和发展趋势19
3.2国内污泥处理现状20
3.3污泥焚烧处理工艺22
3.4本项目拟采用的污泥处理方法34
3.4.1污泥的外部处理34
第四章工程条件37
4.1厂址选择：
37
4.2交通运输38
4.3原料供应38
4.4工程地质41
4.5灰渣综合利用及灰场41
第5章热负荷42
5.1供热现状42
5.1.1工业负荷42
5.2供热参数48
第6章电力系统49
6.1概述49
6.2电力负荷预测50
6.3电厂接入系统方案50
第七章机组选型及供热方案51
7.2、汽轮发电设备选型原则54
7.3、装机方案54
根据热负荷、污泥量、花生皮数量，本期机组得汽平衡如下54
已有机组得汽平衡如下：
55
7.4、装机方案主机主要技术参数57
7.4.1、污泥焚烧循环流化床锅炉57
第8章工程设想59
8.1厂区总平面布置和运输59
8.2污泥的储存和干燥60
8.3污泥输送给料方案61
8.4燃烧系统及主要辅机62
8.5除灰渣63
8.6热力系统64
8.7水工部分66
8.8化学水处理系统69
8.10电气部分71
8.11控制系统75
8.12土建部分81
8.12.1主厂房布置81
8.13热热网部82
8.13.1蒸汽热网82
第9章环境保护86
9.1本工程依据的主要环境保护标准86
9.2环境空气质量现状87
9.3污泥流化床焚烧过程中气态污染物排放及其控制87
9.4水体污染源及其污染物95
9.5噪声污染及其抑制96
9.6飞灰及灰渣的环境影响分析97
9.7厂区恶臭的控制97
9.8绿化与环境监测98
9.9环保投资估算98
第10章劳动安全及工业卫生100
10.1概述100
10.2生产过程中职业危险、危害因素100
10.3劳动安全卫生设计中采取的主要防范措施101
10.4防火、防爆101
10.5防电伤、防机械伤害、防坠落和其他伤害104
10.6、防尘、防毒、防化学伤害105
10.7、防暑降温107
10.8、噪声和振动防治108
10.9、其它安全措施108
10.10、劳动保护及工业卫生机构设置109
10.11、专用投资估算110
10.12、建议110
第11章节约和合理利用能源111
第12章生产组织和定员114
第13章工程项目实施条件和轮廓进度115
13.1实施条件及设备运输115
13.2实施进度115
第14章投资估算及经济分析116
14.1投资估算116
14.2财务评价119
第十五章结论和建议125
15.1结论125
15.2建议125
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
长度：
加热烟气温度：
150℃
加热烟气流量：
200000Nm3,长约18米，利用锅炉尾部的150~170度烟气进行烘干，污泥含水量从60%降低到40%，干燥机尾部，粒状颗粒利用重力落入出口中转仓，从中转仓接皮带输送机运往煤场旁边的污泥储存棚。
烟气和灰尘经过静电除尘器，湿法脱硫系统去烟囱。
8.2.3污泥的储存
在污泥电厂内设置一座宽24米，长48米的污泥储存棚，可储存4400吨的干燥污泥，可满足锅炉焚烧污泥10天的需要。
污泥棚贴着干煤棚扩建，污泥棚内增设有1台5t桥式抓斗起重机和2套地下给料设施，污泥棚和干煤棚内部连通，抓斗起重机可以互相备用。
8.3污泥输送给料方案
锅炉额定工况干燥污泥耗量表8-3
小时污泥混合燃料耗量
th
日污泥混合燃料耗量td
年污泥混合燃料耗量万104ta
15.66（含水40%，干燥）
376
10.96
23.48（含水60%，入厂）
563.5
16.44
每年按7000小时计算，每天按24小时计算，污泥含水按40%计。
污泥燃烧机理明显不同于一般普通燃料的燃烧，特别是污泥的水份蒸发过程往往贯穿了燃烧过程的始终,使得这一过程在燃烧中占有显著的地位。
在污泥投入流化床的初期阶段，水份几乎是直线式快速析出，后期则逐渐平缓。
由于水份蒸发具有初期速度极快的特点，因此在用流化床焚烧这种含水量大的固体废弃物时必须有足够的措施来保证大量析出的水份不会把床层熄火。
首先要注意的一点是给料的稳定性和均匀性，给料的波动会造成床温的波动，这给运行带来不利的因素。
另外，还要保证燃烧初期污泥与床料较好地混和。
比起通常的煤，污泥是较轻的一种燃料（特别是到燃烧后期），大量的潮湿污泥堆积在床层表面会使流化床上部温度急剧下降而导致熄火。
因此作为污泥焚烧系统设计的重要一个部分即为污泥输送及给料系统。
一般来说，确定该系统需有：
给料量、污泥成分、污泥含固率、干基污泥中的可燃物量、污泥燃烧热值及污泥一些化学物质如石灰含量等。
理论上说，一般输送机械均能运输污泥，如活塞式、链板式等，但考虑到污泥流变特性的特殊性，输送机械的选择还是非常重要的。
一般可用于输送污泥的方式有：
带式、泵送式、螺旋式以及提升式。
带式输送机械结构简单而可靠，通常可倾斜到18°。
输送方式的选择将依据输送装置的尺寸、运行成本、安装位置及维修难易程度的不同等来定。
因此本项目拟采用皮带输送机械输送污泥饼破碎，破碎后的污泥通过皮带送入炉前仓，采用无轴螺旋输送机送入锅炉。
同时采用将污泥和辅助燃煤混合后给入床内的办法,煤和污泥均由床层上方负压给料口给入。
污泥和煤基石灰石在破碎机后混合，利用一条皮带送往炉前储仓，具体流程参见物料上料系统流程图。
8.4燃烧系统及主要辅机
燃烧系统详见原则性燃烧系统图如附图所示。
（1）空气侧
焚烧炉采用一、二次风分级配风。
一次风由一次风机供风，二次风由二次风机供风。
一、二次风均分别进入空预器，加热后进入一、二次风道，一、二次风道均设置风量测量装置，一次热风分两路接至侧墙底部两台下点火装置及风室。
点火时由油燃烧产生的热烟气从风室二个进风口进入炉膛下部的风室，正常运行时，空预器出来的一次热风直接经过主风道进入风室由布风板分配送入流化床段。
位于锅炉前墙播煤（污泥和花生皮）风由一次风机提供，在空预器和风量测量装置之间引出，分成三路，两路为播煤（和污泥）风，另一路为送花生皮密封风。
（2）烟气侧
污泥（和辅助煤）在锅炉燃烧时产生的烟气，逐一流经锅炉各受热面如过热器、省煤器及空预器后，进入布袋除尘器、引风机，最终通过烟囱排入大气。
燃烧系统主要辅机设备参考选型表8-4
风机
电机
型号
转速rmin
流量m3h
全压Pa
功率
引风机
AYX75-1B
960
160000
4700
315
一次风机
AGX75-1
1450
45000
14500
250
二次风机
AGX75-2
1450
4000
10000
200
（3）污泥及辅助燃煤部分
污泥焚烧耗量表8-5
小时耗煤量th
日耗煤量td
年耗煤量万ta
干燥污泥
15.66
376
10.96
原煤
5.52
132.5
3.87
每年按7000小时计算，每天按24小时计算。
本工程污泥与辅助燃煤采用混合输送系统，污泥与辅助燃煤在破碎机后混合，然后污泥与辅助燃煤采用一条输送皮带系统，改造已有输煤系统，加宽皮带，使之满足污泥和原煤的输送量，新皮带采用800mm宽度。
炉前混合仓存量~120t，可供焚烧炉约5小时燃用，上料系统采用三班工作制。
输送皮带同时还要和电厂的1#2#锅炉上煤，本期污泥焚烧锅炉为3#、4#锅炉。
（4）花生皮上料部分
污泥焚烧花生皮耗量表8-5
小时耗量th
日耗量td
年耗量万ta
花生皮
6.43
154.36
4.50
每年按7000小时计算，每天按24小时计算。
本工程增设一套花生皮输送系统，在锅炉房的东侧建设，输送采用800mm皮带。
同时3#、4#锅炉炉前增设花生皮料仓，仓下设置螺旋给料机，每个炉前料仓容量约30m3，可供焚烧炉约3.5小时燃用，上料系统采用三班工作制。
花生皮上料系统详见《物料输送工艺流程图》。
在干煤棚和污泥棚区域，辟出一块用以储存花生皮，储量约三天。
花生皮利用桥式抓斗起重机和铲车上料。
8.5除灰渣
污泥进行高温焚烧后，污泥中含有的水分和可燃成分转化为气体从烟囱中排放，而不可燃成分则以飞灰的形式被收集下来，表8-7给出了污泥和煤混烧的飞灰灰渣排放量。
污泥焚烧炉的渣灰排放量表8-7
2×65th
总灰渣量
灰渣排放
灰排放
渣排放
（td）
（万ta）
（td）
（万ta）
（td）
（万ta）
5.97th
143.3
4.18
100.3
2.93
43.0
1.25
灰渣比取7：
3
除灰、渣系统采用已有系统。
电厂对收集的灰、渣实现了综合利用。
与当地双春水泥公司签订了买卖合同，电厂收集的全部分灰、渣均出售给双春水泥公司，实现了电厂灰、渣的零排放。
8.6热力系统
8.6.1原则性热力系统
本次工程改造建设规模为2炉1机，主蒸汽采用集中母管制，在原有主蒸汽母管引出一路供给汽轮机用汽。
在适当位置加装隔离阀，以便于检修、运行和扩建。
给水、除氧加热等管道系统均采用现有的系统。
给水系统设给水泵3台，2用1备，大气旋膜式除氧器2台，锅炉给水温度150℃，新设设高压加热器1台。
热力系统详见“原则性热力系统图”。
8.6.2主要辅助设备
（1）大气式除氧器及除氧水箱2台（已有）
出力85t
电机功率250kW
电机电压10kV
（3）连续排污扩容器1台（已有）
型号LP-3.5
有效容积3.5m3
（4）定期排污扩容器1台
型号DP-7.5
有效容积5.5m3
（5）慢速桥式起重机1台
起重量225t
跨度16.5m
起升高度14.5m
8.6.3汽机间及除氧跨布置
汽机间西侧为固定端，东侧为扩建端。
汽机间北面为升压站。
汽机间跨距18m，长度36m，共6个柱距，每个柱距为6m，运转层标高7.00m，轨顶标高14.5m。
汽轮发电机组为小岛式双层纵向布置。
运转层布置汽轮发电机组，底层布置给水泵、凝汽器、油泵等。
机头平台下设置夹层，布置油箱，高、低压加热器等设备。
汽机间设置225t慢速双钩桥式起重机1台，以便机组的安装、检修等。
汽机间为新建厂房。
除氧跨距9.0m，和汽机间长度一样为36m。
共有3层，夹层标高4.0m，二层标高7.0m，除氧层标高13.5m,输煤层标高27.0m。
底层为高、低压配电室，4.0m层为电缆管道夹层，7.0m为运转层，布置有主蒸汽母管、给水操作台及热控室，13.5m为除氧层，布置有除氧器、连续排污扩容器等,输煤层布置输料皮带及炉前污泥斗和煤斗。
除氧间为现有厂房，需要对输煤层进行改造，改造建设煤和污泥仓以及花生皮上料仓
主厂房布置详见图：
主厂房布置图。
8.7水工部分
8.7.1供水系统
供水系统采用已有系统。
8.7.2汽轮机凝汽器所需的冷却水量计算
本期建设2炉1机，两台75t＝1480rmin，电机功率90kW。
循环水泵安装在综合水泵房内。
8.7.5工业水系统
本期工程安装的汽轮机没有辅助冷却水部分，只将原有汽轮机房的工业水管道引入新建汽轮机房作为空气冷却器和油冷却器的备用冷却水及汽轮机房的地面冲洗水即可。
8.7.6消防给水系统
消防给水系统的设计原则具体说明如下：
（1）在综合水泵房内设置消防水泵2台（1用1备）和消防水稳压水泵2台（1用1备）。
（2）消防用水量：
室内25ls，室外40ls，消防用水量按全厂同一时间火灾发生次数为1次考虑。
（3）厂区消防延续时间按2h考虑，2h的消防用水量由冷却水池提供。
（4）室外消火栓间距不大于120m，室外消火栓的保护半径不大于150m。
（5）在主厂房内设置屋顶消防水箱（V＝20m3），平时通过消防水管网的压力信号来控制消防水稳压水泵是否向消防水系统内补水。
另外，在全厂停电时，消防水箱内水量可供消防车到来之前短时间灭火使用。
在主厂房周围设置2个消防水泵接合器，接入主厂房室内消火栓系统，用于消防车从冷水池取水向室内打压。
（6）在每个消火栓箱内设就地启动消防水泵的按钮，在主控制室内设置远距离操作消防水泵的装置。
8.8.7生活水系统
本期工程生活用水引自厂区原有自来水管网。
8.7.8排水系统
（1）本期工程排水系统采用雨、污分流制。
（2）污泥饼加工渗滤液集中收集后送往污水处理厂进行综合处理。
工业废水排入厂区污水管网，最后就近排入XXX市排水管网。
粪便污水经化粪池局部处理后，排入厂区污水管网，最后就近排入XXX市排水管网。
食堂排水经隔油池局部处理后，排入厂区污水管网，最后就近排入XXX市排水管网。
（3）全厂雨水经厂区雨水管网汇流后就近排入XXX市排水管网。
8.8化学水处理系统
8.8.1水源及水质
化水的水源取自XXX市政管网，不需预处理可直接进入化水车间的清水池内，其水质如下所示：
水质分析资料列如下：
PH7.13
全盐量223.7mgL
电导率352µscm
HCO3-84.82mgL
SO42-33.91mgL
CI-31mgL
Ca2+32.09mgL
Mg2+9.11mgL
8.8.2锅炉给水、炉水、蒸汽、凝结水质量标准
鉴于本项目锅炉为中温中压参数，锅炉的给水、炉水、蒸汽及凝结水应符合《火力发电厂及蒸汽动力设备水汽质量》（GB12145-1999）标准。
锅炉给水的水质要求为。
硬度≤2.0µmolL
溶氧≤15µgL
铁≤50µgL
铜≤10µgL
二氧化硅：
应保证蒸汽中二氧化硅符合标准
PH8.8~9.2
油<1.0mgL
锅炉炉水质量标准
PO43-（单段蒸发）5~15mgL
PH值（25℃）9.0~11.0
蒸汽质量标准
Na+≤15μgKg
SiO2≤20μgL
8.8.3补给水量确定
化水车间最大补给水量确定。
项目
数量（th）
对外蒸汽供热
64.7
外供蒸汽回水率
50%
锅炉排污损失
2.6
正常汽水损失
3.9
锅炉启动事故损失
6.5
正常补水
38.85
最大补水
45.35
本期工程除盐水最大补水量为45.35t，也低于瑞典城市污泥中Zn的含量，更远远低于英国和美国。
近年来，我国环境污染管理制度和法规得到完善与实施，污水达标排放率不断提高，因此，城市污水中毒性较大的重金属含量逐年下降。
根据污泥检测报告（见表9-1），本项目所处理的污水处理厂的污泥浸出液中各种重金属含量均远低于危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别GB5085.3-1996中所规定的危险废物浸出液最高允许浓度。
XXX水处理厂污泥饼成分分析表9-1
编号
检验项目
单位
技术要求
检验结果
单项判定
XXX污水处理厂
镍Ni
mg干kg
10
11
9.5
锌Zn
mg干kg
110.3
130.8
161.4
铜Cu
mg干kg
67.5
57.2
79.1
镉Cd
mg干kg
1.55
3.86
5.97
铅Pb
mg干kg
23.8
43.5
53.3
砷As
mg干kg
7.6
10.2
11.9
汞Hg
mg干kg
0.253
0.185
0.386
（2）二噁英
几乎可以在所有的燃烧过程中，如城市生活垃圾，废水污泥，医疗废物、危险废弃物、煤、木材、石油产品燃烧过程以及建筑物燃烧过程的产物烟气、飞灰、底渣和废水中都能发现二噁英（PCDDFs）的存在。
而且污泥中包括家庭生活污水污泥普遍存在二噁英。
但是，与生活垃圾比较，由于污泥中氯含量非常低（实测结果仅为0.1%），因此其焚烧生成的二噁英排放可望低于生活垃圾焚烧的排放。
（3）其他污染物质
20世纪60年代发达国家的污泥焚烧炉仅对飞灰排放进行控制。
污泥焚烧时还会产生NO、SO2、HCl、HF、N2O和CO等气体污染物，其中的CO2和N2O气体与全球性的酸雨，臭氧层破坏和温室效应有关。
因此在污泥焚烧过程中也需对这些污染物进行控制。
9.3.2污泥流化床焚烧炉气态污染物控制方法
（1）飞灰和重金属
目前大部分污泥焚烧电厂均采用静电除尘设备来控制飞灰排放，除尘效率一般在98%以上，不能保证流化床焚烧的飞灰排放控制的现有要求。
本工程计划拆除原有静电除尘器，新上除尘效率为99.9%的布袋除尘器进行除尘。
目前除非地方有特殊法规，美国通常将城市污水污泥焚烧飞灰进行标准的卫生填埋。
但对来自工业污泥焚烧飞灰需进行渗滤测试，以保证进行填埋处理的飞灰渗滤率不超过环保标准。
但在欧洲飞灰必须安全的固定在特殊地方填埋。
一些焚烧飞灰也可以进行综合利用，这也是最理想的飞灰处理方法。
如飞灰由于含有一定量的磷，因此可以用于改良土壤；也可以作为铺路沥青的填充料；更多的是将飞灰用于水泥生产中，这也是目前应用最多的飞灰综合利用途径。
控制重金属排放的技术现在通常采用的技术是静电除尘器，湿法洗涤等。
由于汞的沸点比较低，在燃烧中，汞很容易挥发到烟气中。
然而，由于高温下汞的不稳定性，温度达到700℃以上的时候，汞就分解为元素状态。
由于元素汞不易溶解，所以灰中的汞不容易像其他的重金属一样被分离出来。
但是在烟气的下游，随着烟气温度的降低，金属态的汞还是可以和灰中的其他成分反应生产其他的组分。
所以，烟气和飞灰中汞的净化依赖于很多因素，比如废弃物的组分，汞的特性（与环境的温度和烟气组分等有关），飞灰和吸附剂的特性，以及所采用的净化设备。
（2）二噁英和呋喃
影响污泥焚烧炉中二噁英和呋喃的形成和持续排放的因素包括：
污泥成分和特性、燃烧的条件、烟气的成分、颗粒的数量、烟气的温度、颗粒排除设备的温度和酸性气体的控制方法。
对于来自德国3000多个废水处理厂的污泥样品中二噁英和呋喃的含量分析表明二噁英和呋喃的平均含量为50～60ngTEQkg干物质.从分析中可以看出，65％的污泥样品中二噁英和呋喃的含量低于50ngkg干物质，80％的污泥样品含量低于100ngkg干物质和98％的污泥样品含量低于200ngkg干物质。
图6-1给出了德国八个污水污泥焚烧厂的二噁英和呋喃含量的示意图。
图6-2为这八个污泥焚烧厂二噁英和呋喃的输入量的示意图。
在所有的污泥焚烧厂，二噁英和呋喃的排放均符合排放标准，并且输入浓度相比显著降低（图9-1）。
从二噁英和呋喃的输入量来看，物质平衡也表明了超过94％的二噁英和呋喃在焚烧过程中被分解了，而只有不到1％的随着烟气进入大气，大约有5％存在于飞灰中。
图9-1德国八个污泥焚烧厂二噁英和呋喃的输入量示意图
图9-2八个污水污泥焚烧厂的二噁英和呋喃排放量示意图
（3）SO2，HCl和HF
流化床污泥焚烧锅炉可以通过炉内脱硫的方式来控制SO2的排放，但如污泥或掺烧的辅助煤含硫量较高时，仍需要在尾部采取措施。
因此利用流化床焚烧技术和烟气半干法脱硫来处理污水污泥时可以使用石灰石来吸附SO2，这样会符合严格的SO2排放标准的要求。
污泥焚烧排放的二噁英低于垃圾焚烧的含量，而且汞的含量也低于排放限度。
虽然污泥中自身氮的浓度很高，但是NOx的排放量远远低于煤焚烧时的排放量，在高的焚烧温度下，还可大大减少N2O和CO的含量。
9.3.3污泥焚烧烟气污染防治措施
针对污泥焚烧过程中的气态污染物将从下列方面进行控制：
（1）二氧化硫SO2
污泥流化床焚烧炉炉温控制在850℃-950℃之间，属低温燃烧，其温度属于最适合脱硫的温度范围。
当钙硫比达到2：
1以上时，对于本工程使用的中高倍率高温分离循环流化床焚烧炉脱硫率可以达到80％以上。
本项目污泥含硫量较低，含硫率0.32％，通常炉内脱硫就可达到生活垃圾焚烧的控制排放控制标准，炉内添加石灰石粉，钙硫莫尔比取2.5，脱硫效率取75%，SO2排放浓度可以控制在200mgNm3,能满足当地和国家排放要求，但是XXX市环保局通常要求设置炉外湿法脱硫系统，脱硫效率更高，本项目采用炉外湿法脱硫方案。
（2）氮氧化物NOx
在焚烧炉中所用的污泥和煤中都含有氮的元素成分，在焚烧过程中转化为NOx，另外空气中的氮在高温下也会与氧反应生成NOx。
焚烧炉的NOx排放与焚烧炉的温度水平直接相关，本焚烧炉属于中温燃烧，并且采用及分段供风技术，且污泥燃料中的氮含量较低，因此烟气中的NOx含量生成量比较低，控制在300ppm以下，达到焚烧污染控制的现有标准。
（3）氯化氢HCl
循环流化床污泥焚烧技术采用中温循环流化床焚烧技术，采用床内焚烧温度在850-900℃，较炉排焚烧炉焚烧温度要低，而根据研究表明HCl排放与床温的关系是：
随着温度的升高，HCl排放浓度上升，Cl→HCl的转化率增大。
在850-900℃时，其转化率在0.4-0.5之间，当超过1000℃时，转化率将达0.7或更高，因此中温循环流化床焚烧技术将使HCl转化率得到有效地抑制。
由于本项目污泥Cl含量较低，在炉内添加石灰石与HCl反应脱除，即可将HCl排放控制在环保排放标准内。
（4）采用循环流化床燃烧方式及湿法脱硫，实现污染物较低排放
循环流化床污泥焚烧炉炉温控制在850℃-950℃之间，其温度属于最适合脱硫的温度范围。
在烟气采用湿法脱硫方式进一步脱硫，是烟气中的二氧化硫含量大大低于国家环保的排放标准；同时，循环流化床污泥焚烧锅炉热容量大，燃烧稳定，炉内温度分布均匀，可以抑制常规气态污染物的生成。
（5）采用“3T”技术控制二噁英生成
在设计的污泥焚烧炉时，为了满足二噁英控制的要求，采取了以下一些措施：
保证炉内燃烧温度控制在850-1000℃之间有利于有机物的完全分解、焚烧燃料产生的烟气在炉内停留3
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