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污泥等垃圾衍生可再生燃料技术论文

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污泥等垃圾衍生可再生燃料技术论文

发布日期:2015-07-31 00:00 来源:http://www.gslzet.com 点击:

污泥等垃圾衍生可再生燃料技术论文

 

摘要:本文通过分析国内外污泥等垃圾处理现状,根据中国特色从技术、经济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术

目录:

一、  现状

1. 污水处理现状

2. 垃圾处理现状

3. 火电厂燃煤现状

二、污泥等垃圾衍生可再生燃料技术

1.污泥等垃圾衍生可再生燃料技术介绍

2.解决通过燃料处理降低二恶英排放

3.通过燃料处理满足卫生学指标

4.通过燃料处理降低火电厂处理二氧化硫成本

污泥石灰处理工艺

一、 现状

1.污水处理现状

随着我国城镇化水平不断提高,污水处理设施建设得到了高速发展,据《2013-2017年中国污泥处理处置深度调研与投资战略规划分析报告》统计2010年我国城镇污水处理厂已经建有2500多座,城市污水处理能力已达到每天1.22亿吨,为实现国家的减排目标和水环境改善,做出了巨大贡献。但是污水厂的建设及运行伴随产生了大量剩余污泥,以含水率80%计,全国年污泥总产水量将很快突破3000万吨,污泥处理形势十分严峻。

由于我国污水厂在建设过程中,长期以来“重水轻泥”,我国城镇污水处理厂基本实现了污泥的初步减量化,但未实现污泥的稳定化处理。据统计,约80%污水厂建有污泥的浓缩脱水设施,达到了一定程度的减量化;约有80%的污泥未经稳定化处理,污泥中含有恶臭物质、病原体、持久性有机物等污染物从污水转移到陆地,导致污染物进一步扩散,使得已经建成投运的大污水处理设施的环境减排效益大打折扣。据统计,目前处置方式中,土地填埋占63.0%、污泥好氧发酵+农用约占13.5%、污泥自然干化综合利用占5.4%、污泥焚烧占1.8%、污泥露天堆放和外运各占1.8%和14.4%。事实上,土地填埋、露天堆放和外运的污泥绝大部分属于随意处置,真正实现安全处置的比例不超过20%。

制约污泥处理处置设施建设的因素有很多,但国家污泥处理处置总体技术路线不够明确是重要制约因素之一。为缓解污泥产量和污泥处理能力滞后的矛盾,我国近年出台了一系列政策、规划。目前,我国污泥处理的技术路线和产业政策正逐步得以明晰,产业化和市场化即将启动。与此同时,污泥处置将越来越受到重视,污泥处置的技术、政策及运作方式在不久的未来将所有突破。据预测,“十二五”期间污泥处理处置投资将达600亿元,比“十一五”翻了近一番。污泥处理处置行业在政策推动下有望进入快速增长阶段。

2.垃圾处理现状

当今,我国城市的规模正在“摊饼式”的向周边不断扩张.周围的大量郊县、郊区等被纳入市区,同时随着人口流动的速度的加快,城市聚集了大量的要素,给城市的发展带输入了新的“血液”,而近些年,这些要素甚至超过城市本身所能容纳的量,也就造成了各种“城市病”,这是城市垃圾处理也逐渐为人们所注意.就我国城市垃圾处理现状来说,人们的垃圾分类意识极弱,处理设备相对落后,政府政策支持不足等。目前我国采用的城市垃圾处理与资源化技术主要是卫生填埋、堆肥、焚烧与无害化综合处理等技术方法。

垃圾填埋处理:操作简便、投资较小、费用低、见效快、处理量大,但真正得到无害化处理的仅占13%。同时填埋方式存在着永久性占用大量土地、产生的沼气对大气污染严重等问题。

堆肥处理:工艺简单,使用机械设备少,投资少,操作简单。运行费用低,但同时也存在堆肥质量不高、堆肥筛上物未得到处理和气味及污水对周围环境影响较大,如臭味、蚊蝇难以控制等因素,其应用也受到一定限制。目前由于城市垃圾缺乏有效的分类收集,不能有效的将厨余物等有机质分离出来,用于堆肥的垃圾原料含有玻璃、塑料、甚至电池等有毒有害垃圾。堆肥产品质量不高,肥效低,销路不畅,严重制约着垃圾堆肥处理的发展。目前许多堆肥场都面临着关、停的困境。解决堆肥问题的关键是必须实现有机垃圾的分类收集。

焚烧处理:焚烧在我国发展较慢,目前,制约我国城市生活垃圾焚烧处理发展主要因素是建设投资与运行费用,可靠、实用的国产化焚烧处理技术以及垃圾特性。其中资金短缺是关键因素。所开发的技术类型既有发达国家几十年前就淘汰的落后焚烧技术,也有直接还应用较少的不成熟的焚烧技术,其中燃烧中二恶英的控制没有很好的解决。烟气排放无法达标,甚至没有有效的烟气处理系统,余热基本未有效利用。国外先进的焚烧处理技术是建立在完善的垃圾分类收集基础之上,在我国很难发挥作用。

3.火电厂燃煤现状

随着我国经济的飞速发展,生产生活中的电力需求不断上升,致使我国一次能源消耗呈现逐年递增的趋势,由2005年的2188.6万吨到2010年的3437.9万吨,五年内增长了57.1%,而预计到2050年我国一次能源需求量将达到6657.4万吨,成为名符其实的能源消耗大国,而随之所带来的环境污染尤其是大气污染问题,将对我们人类的生存和居住环境带来越来越严重的影响。其中危害量最大、影响范围最广的无疑是二氧化硫和氮氧化物,二者都是酸雨危害的贡献者,很大程度上影响了我国的酸雨类型以及污染地区,同时由于其复杂的化学性质,还会造成光化学烟雾的产生,温室气体含量升高,臭氧层破坏以及空气中PM2.5含量的增加等一系列环境问题。因此必须高度重视电力行业对大气污染的贡献率,寻求进一步的解决方案以确保电力行业在我国经济体系发展中呈现可持续发展的良性循环势头。

近十年,国家对二氧化硫排放实施了严格的控制指标,加大了排放控制力度。截止2010年,全国纳入重点调查统计范围的电力企业2386家。其中,独立火电厂1642家,自备电厂744家。独立火电厂共消耗燃料煤16.6亿吨,占全国工业煤炭消耗量的49.2%。二氧化硫排放量为835万吨,比上年减少4.8%,占全国工业二氧化硫排放量的44.8%。各省份也都对火电厂进行了整改治理,其中独立火电厂二氧化硫排放量大于50万吨的省份依次为山东、山西、内蒙古、河南和江苏,占全国独立火电厂二氧化硫排放量的37.3%。独立火电厂共安装了3266套脱硫设施,比上年增加134套。去除二氧化硫1900万吨,比上年增加35.0%;二氧化硫去除率达到69.5%,比上年升高7.9个百分点。

煤矸石发电:主要用洗中煤和洗矸混烧发电。中国已用沸腾炉燃烧洗中煤和洗矸的混合物(发热量每公斤约2000大卡)发电。生产出来的粉煤灰主要供应混凝土生产企业原料和水泥厂原料。日本10多座这种电厂;所用中煤和矸石的混合物,一般每公斤发热量为3500大卡;火力不足时,高燃料助燃。德意志联邦共和国和荷兰把煤矿自用电厂和选煤厂建在一起,以利用中煤、煤泥和煤矸石发电。

二、污泥等垃圾衍生可再生燃料技术

1.污泥等垃圾衍生可再生燃料技术介绍

根据火电厂对低值燃料要求,对污水厂污泥等垃圾采用石灰法脱水、杀菌、除臭,添加煤末、焦炭末等高燃烧值低附加值产品生成可再生燃料供火电厂锅炉使用,达到垃圾无害化、减量化、资源化处理。

工艺流程图:

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2.通过火电厂燃料处理降低二恶英排放

二恶英”,常以微小的颗粒存在于大气、土壤和水中,主要的污染源是化工冶金工业、垃圾焚烧、造纸以及生产杀虫剂等产业。目前认为主要有三种途径:1.在对氯乙烯等含氯塑料的焚烧过程中,焚烧温度低于800℃,含氯垃圾不完全燃烧,极易生成二恶英。燃烧后形成氯苯,后者成为二恶英合成的前体;2.其他含氯、含碳物质如纸张、木制品、食物残渣等经过铜、钴等金属离子催化作用不经氯苯生成二恶英。3.在制造包括农药在内的化学物质,尤其是氯系化学物质,象杀虫剂除草剂木材防腐剂落叶剂(美军用于越战)、多氯联苯等产品的过程中派生。

日常生活所用的胶袋,PVC(聚氯乙烯)软胶等物都含有氯,燃烧这些物品时便会释放出二恶英,悬浮于空气中。聚氯乙烯(PVC)对垃圾焚烧中二恶英排放的影响一直是讨论的焦点,过去的研究结果中有人认为PVC容易形成二恶英,也有人认为PVC对二恶英没有影响,这两个观点各占一半。近年来对PVC对二恶英的影响一致的观点为,垃圾中PVC重量百分比低于1%时可以认为对形成二恶英影响不大,由于无机氯的存在,从垃圾中挑选出PVC不能有效降低二恶英排放。

当垃圾中PVC重量超过1%时需要考虑挑选出PVC.垃圾和高热值的燃料混烧,如和煤、石油焦等工业废物混烧有望降低二恶英的排放,因为高热值成分加入可以使燃料燃烧稳定,提高炉膛内温度,从而分解二恶英。目前有些发达国家正在开发垃圾衍生燃料的燃烧技术(RDF),RDF燃烧比一般垃圾的二恶英排放减少,因为一般垃圾经过磁选和分选后,垃圾中金属含量降低。经过切割和成型作成RDF后,RDF尺寸比较均匀,适合燃烧,同时可以在RDF中添加一些二恶英抑制剂,以抑制二恶英形成。

   考虑中国垃圾热值较低的实情,实际专用垃圾焚烧处理电厂炉膛温度一般很难达到850℃以上,造成二恶英排放含量偏高。产生二恶英的温度在270~420范围内,在705度以下非常稳定,在850以上几乎100%分解。所以,避开270~420的温度段,即可避免大量二恶英产生,加热到850度以上,二恶英就几乎不存在了。由于现有的火电厂锅炉燃烧温度一般均在1000°以上,在此条件下二恶英几乎100%分解,避免了由于专用垃圾焚烧处理电厂炉膛温度太低产生二恶英不能分解的情况。

4. 通过燃料处理满足卫生学指标

①杀菌。温度的提高和pH值的升高可以起到杀菌的作用,从而保证污泥在利用或处置过程中的卫生安全性。

②钝化重金属离子。投加一定量的氧化钙使污泥呈碱性,可以结合污泥中的部分金属离子达到钝化重金属离子的效果。

5. 通过可再生燃料添加使用降低火电厂处理二氧化硫成本

由于煤是不可再生资源,出于国内实际煤炭情况与成本考虑,所以在中国的电厂里一般使用劣质煤,一般都是含硫量较大。由于污泥等垃圾衍生可再生燃料过程中添加了石灰,而世界各国(如德国、日本等)在大型火电厂中,90%以上采用湿式石灰石/石灰—石膏法烟气脱硫工艺。目前,石灰石/石灰法是世界上应用最多的一种FGD工艺,对高硫煤,脱硫率可在90%以上,对低硫煤,脱硫率可在95%以上。污泥等垃圾衍生可再生燃料过程中添加了石灰,减轻了火电厂脱硫压力。

6. 通过可再生燃料添加使用获得国家政策支持

由于火电厂锅炉可再生燃料添加使用,火电厂可以根据国家对于使用可再生燃料发电政策,获取国家相关新能源政策的支持。具体体现在:可申请多发电指标、申请国家及各省新能源补助等。

7. 利用现有火电厂资源,大大节省处理投资成本,降低处理费用

由于利用现有火电厂处理污泥等垃圾衍生的可再生燃料,不用新建专用的垃圾焚烧发电厂来处理,避免了过去的“处理设施投资大,处理费用高”情况,使污泥等垃圾处理具有费用低廉,可延续性。避免过去那种已建成的垃圾焚烧发电厂很多不能正常运转,投诉多,要不时开时停,要不只开部分生产线,有的干脆全停了,根本达不到当初的美好愿望。

8. 整体投资成本低、运行费用低廉、三方收益,具有良好的市场前景

根据兰州市政府在兰州市西固电厂试运行情况看:

      政府负责协调火电厂,给予污泥处理厂政策支持,按每吨支付120元污泥处理费用。不用为垃圾焚烧厂投资运行买单,不用担心环境污染;

     火电厂通过使用可再生燃料获得国家政策支持,降低处理二氧化硫费用,为传统能源企业探索了一条与新能源结合的新路子;

     污泥处理厂通过探索,找到了一条低费用市场化处理污泥等垃圾衍生可再生燃料技术的新路子,投资回报有了保证。

9. 结束语

污泥的处理处置及其无害化,作为再生资源有效利用是世界各国共同重视的问题。一种有效的污泥处理处置方法,必须根据我国实际情况,同时兼顾到环境生态效益、社会效益和经济效益的均衡,才能有效实施下去。

 


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